肩袖損傷機制及外科治療的研究進展

劉曉琳,王金武,戴戎

肩袖損傷臨床較常見,嚴重影響患者的生活質量。肩袖具有獨特的生物力學特征,它是肩關節的重要組成部分,構成了肩關節的立體結構,同時對肩關節的活動起到決定作用,對維持肩關節的力學平衡至關重要。因此,肩袖損傷的治療效果對肩關節的功能恢復影響很大。隨著研究者對肩袖生物力學的進一步深入了解,臨床上先后出現了包括單排縫合、雙排縫合、肌腱轉移修復及生物工程修復等修復技術。本文就肩袖損傷的生物力學機制、分型及修復方式等方面的研究進展進行綜述。

1 肩袖損傷的生物力學機制

肩袖是肩關節的“動態穩定器”,主要通過冠狀面和矢狀面兩對力偶來平衡關節活動。肩袖前方的肩胛下肌和后方的岡下肌圍繞肱骨頭形成一對力偶,以平衡肩關節內外旋;三角肌、岡上肌與下方的小圓肌、大圓肌組成另外一對力偶,以平衡肩關節的外展與內收。當肩關節外展時,三角肌和岡上肌收縮拉肱骨頭壓向關節盂,這種壓力增加了外展時肩關節的穩定性[1]。Burkhart等[2]認為,如果患者僅有岡上肌撕裂,即使是大的撕裂,由于肩袖形成的力偶可以保留,加上三角肌等肩周肌肉的代償,肩關節的功能尚能維持,然而這種代償性維持會使肩關節功能逐漸惡化,因此早期手術是必要的。如果撕裂延伸至前方(肩胛下肌)或后方(岡下肌、小圓肌),則力偶被破壞,肩關節功能早期即有較大損失。

另外肩袖的纖維走向不是一成不變的,在肌-腱接合處,肌腱主要由平行走行的膠原纖維組成,而當肌腱到肱骨的止點處則變成纖維束,纖維束間走行成45°角[3]。由于肩袖近止點處纖維方向不同、層次復雜,強大的剪力作用下易導致肩袖的撕裂[4]。

有研究顯示,岡上肌最終分成三條縱束,即前束、中束和后束[5]。相比之下后束在橫截面上最薄,前束的彈性模量最大,這說明前束的生物力學性能最佳,是主要的功能部分。而前束的腱性部分所占空間卻比后束小,這使前束受到更大的拉力,這也可以解釋為何岡上肌前束撕裂的傾向更大[6]。

Burkhart等[7]描述了岡上肌和岡下肌遠端近止點處的解剖結構,將其比作由“纜繩”和新月結構加固的“吊橋”。垂直于岡上肌腱的纖維束被稱為肩袖纜繩,岡上肌和岡下肌遠端從纜繩到大結節止點的纖維部分被稱為肩袖的新月結構。纜繩強度很高,新月結構面積比較大,因此可以分散來自肌腱的力量。新月結構血供相對少,隨年齡增長逐漸變薄弱。這種退變增加了肩袖對纜繩結構的依賴[1]。當新月結構出現撕裂時,肌腱的拉力可以分散一部分到纜繩結構上,這樣減小了撕裂造成的生物力學后果。這種結構提示醫生在修復肩袖止點時,可以嘗試盡量恢復或模擬止點位置的解剖結構進行修復,以達到止點的正常力學平衡。

2 肩袖損傷的病理過程及分型

Clark等[8]認為,肩袖肌腱在接近肱骨結節止點時逐漸融合為一條相互連續的整體。由于有這種融合的解剖結構,單個肌腱收縮產生的負荷可以分散到鄰近肌腱上。這種相互聯系的結構可以解釋一些復雜肩袖撕裂的發病機理[4]。

肩袖損傷不僅僅是肌腱的問題,通常肌肉也會不同程度受累。肌腱的撕裂可能會導致漸進性的、不可逆的肌肉內脂肪浸潤,受累的肌肉可能不僅限于撕裂的肌肉,還會累積及鄰近肌肉[9]。這種浸潤病理首先由 Goutallier等[10]描述,根據其在橫斷面上的浸潤程度(脂肪 /肌肉比例)分為5級。肩袖損傷后,即便手術修復效果理想,其肌肉的病理改變也無法阻止,2級以上的脂肪浸潤可導致肌肉功能的永久喪失,這增加了肩袖再次撕裂的可能。因此,M elis等[9]認為手術修復應在脂肪浸潤達到 2級之前盡快施行。脂肪浸潤的嚴重程度和進展速度與多種因素有關,如肩袖撕裂的類型、病人年齡以及撕裂的時間等。

手術效果與肩袖撕裂的程度密切相關[11]。臨床上相對難處理的是撕裂面積較大的肩袖損傷,巨大的肩袖撕裂在X線平片上通?？梢婋殴穷^向近端移位,肱骨頭與肩峰下表面的距離減小,此間隙正常值在 7～14mm范圍[12],這個值的大小與肩袖損傷的程度相關。肩袖損傷最常用的影像學檢查是 MRI,觀察矢狀位片時需要注意,肩袖斷裂后的回縮會使醫生產生錯覺,認為回縮的區域是肩袖的巨大肌腹。

Cofield等[13]將巨大肩袖撕裂定義為前后撕裂范圍超過5 cm,這種分法有一定缺點,未考慮到個體差異和不同肌腱大小的差別。巨大肩袖撕裂還可根據撕裂的部位分類[11],可分為前上撕裂和后上撕裂,前上撕裂包括岡上肌和肩胛下肌,后上撕裂包括岡上肌、岡下肌、有時還伴隨小圓肌的撕裂。同時可伴隨肩關節不穩和肱二頭肌長頭腱的撕裂。如果損傷到喙肩弓,可能會導致肱骨頭向上脫出。 Zingg等[14]認為,將至少2個肌腱的完全撕裂定義為巨大肩袖撕裂較為合理,這種分類更多地考慮到肩關節的功能、診斷和手術效果。

3 肩袖損傷治療的手術方式

肩袖損傷手術治療的目的是：a)有效固定肌腱斷端,需達到足夠的強度;b)防止肩袖撕裂處形成間隙;c)重建肩袖的力學平衡,使其可維持肩關節的穩定;d)為肌腱止點處的生物學愈合創造理想環境。

軟組織與骨之間的愈合過程是在肌腱與骨之間逐漸形成一個纖維血管性的界面[15],隨后骨性結構逐漸長入這個界面,膠原纖維的連續性逐漸建立。滑液的進入稀釋了這個纖維血管界面最初形成的血腫,阻止了纖維凝血塊的形成,逐漸降解了修復界面內的細胞外基質成分[16]。此外有研究表明,局部滑液和關節囊黏液可能會影響止點愈合,其原因可能是促炎性細胞因子和某些降解酶的作用[17]。因此,最近有學者開始描述一種新的修復理念,即“不漏水”修復[18],即盡量減少組織液滲入修復區域影響愈合。Christopher等[16]通過實驗證實,雙排線橋技術在縫合密閉性上較單排技術更佳。

肩袖修復手術首先要將斷裂回縮的肌腱拉回到其止點附近。需要清除肩袖附近的黏連組織,黏連通常發生在肩峰下表面、三角肌后面和肩袖附近滑囊結構。松解關節囊與盂唇的間隙,可以進一步松解肩袖肌間隙,松解前方的岡上肌與肩胛下肌肌腱在喙突基底部的間隙,在后方松解岡上肌與岡下肌在肩胛岡的間隙。在肌腱拉出縫合到止點后,這些被松解的間隙同樣需要修復[19]。

同時需要去除導致患者疼痛的病變,如需要切除撕裂肩袖的邊緣部分和附近滑囊。適當去除部分肩峰下骨質,以使在肩關節上舉時留出肱骨大結節的活動空間,也可以去除部分肱骨大結節骨質。然而,單純切除這些結構僅能緩解疼痛癥狀,并不能改善肩關節的力量和運動,病情可能會隨時間推移而加重[20]。

縫合肌腱前,為了促進肌腱-骨界面的愈合,肩袖在大結節的止點處骨質需行部分切除,以形成一個出血的創面,一些學者描述為“深紅色鴨絨狀結構”,可以觀察到骨髓溢出切除的骨質表面,這是為大結節準備的理想狀態[21]。這一區域充滿了干細胞、血小板和潛在的血管芽等,可促進止點的修復愈合及腱性結構的形成[22]。應避免在大結節完全去除皮質骨,因為這會使肌腱固定的強度降低[23]。慢性肩袖撕裂時,肩袖在大結節止點處的骨密度可能偏低,同樣會影響肌腱的固定強度[24]。

3.1 單排縫合技術 此縫合技術有很大缺陷,目前臨床已較少應用。因其不能很好地恢復肌腱止點的強度,且容易在縫合處形成間隙。結合經骨固定技術后此方法能達到較大的固定強度,可抵抗剪力和旋轉應力,形成的間隙明顯減小[25]。

3.2 雙排縫合技術 該縫合技術的目的是為了增加肌腱止點處的腱性結構與骨的接觸面積,以提高止點處的愈合率。與單排技術相比,第2排錨定可增加修補強度,重建肩袖的生理止點,因此顯示出更大的愈合潛力[26,27]。其中內側一排的錨釘置于肱骨頭的關節面邊緣,外側一排的錨釘置于肱骨大結節上。生物力學研究顯示,雙排技術較單排技術修復強度高,能更有效地防止間隙形成[28]。傳統的雙排技術有一定缺陷,不能完全覆蓋止點,而且不能在兩排之間加壓。 Chris Bales等[29]設計的線橋技術可以將肌腱加壓固定到骨上,提高了愈合能力,同時也限制了滑液等細胞外液的滲入。 Park等[30]通過壓力敏感薄膜檢測尸體標本肌腱、骨界面的壓力后發現,線橋技術與標準錨釘技術相比,前者顯著增加了接觸界面的壓力,因此線橋技術可以改善修復區域的生物學條件。Meier等[31]的研究認為,改良的雙排技術能覆蓋100%的岡上肌止點,而單排技術和經骨固定技術只分別覆蓋46%和71%。

3.3 部分修復 岡上肌撕裂后,根據力偶理論,盂肱關節冠狀面和矢狀面的力學平衡仍然可以維持。因此,只要保證肩關節的力學平衡,部分肩袖修補也可能恢復關節功能。一些臨床報道支持了這種觀點,其剩余未修補的肩袖部分面積可達 1cm×3cm,在術后21個月的隨訪中,病人的肩關節力量和活動度同樣能得到令人滿意的改善,總體滿意度達到了92%[32,33]。對于伴有肩胛上神經損傷的巨大肩袖撕裂,采用肩袖部分修補的方法,同時行肩胛上神經減壓,隨著神經的恢復,關節功能和力量也獲得了改善[34]。

3.4 肌腱轉移修補 對于肩袖撕裂巨大,單純修復困難,部分修復不能獲得滿意效果的病例,可以考慮采用這種方法治療[35]。肌腱轉移的目的是恢復肩關節的旋轉肌力、力偶,重建肩部力學平衡[12]。常用的轉移肌腱包括背闊肌、大圓肌、胸大肌、三角肌、肱三頭肌及斜方肌。有三個因素決定轉移肌腱的效果：a)肌肉或肌腱的長度;b)收縮后能否引發關節旋轉;c)以及收縮產生的力學強度如何[35]。

3.5 組織工程修復 組織工程逐漸成為治療軟組織缺損的一個極具潛力的選擇。它所要達到的目標是優化細胞間反應,構建細胞外基質支架,促進對組織再生必要的生長因子分泌。用生物材料替代物作為肩袖的功能連接組織,它應當具備幾個必要條件：a)有足夠的生物力學強度;b)組織相容性好,排異反應小;c)能夠誘導組織細胞再生;d)無其他毒副反應。這一領域已成為肩袖損傷后肩袖重建的研究熱點。

目前研究的方向主要是利用組織替代物加強或橋接斷裂回縮的肌腱。然而,直至現在,美國食品和藥物管理局僅批準了生物材料用于加強肌腱修補強度的治療,尚未批準生物材料作為肌腱替代物,說明這一領域的研究尚處于比較初級的階段。

其中一種組織替代物是同種異體真皮組織,臨床上已有相關報道[21]。非細胞真皮基質 (acellular dermal matrix, ADM)已在醫學領域得到廣泛應用。 GraftJacket ADM是在美國已經上市的醫學產品,原料來自捐贈遺體者的真皮組織,取出其中的細胞成分而保留細胞外基質[36]。由于在制作過程中滅活了細胞成分,它克服了包括宿主排異反應和病毒性疾病傳播可能在內的許多缺點,允許移植物長入周圍組織。保留了基本結構和生物力學特性,因此有足夠強度。此真皮組織相對較薄,可在關節鏡下進行手術,避免了對正常組織的破壞。目前尚需解決的問題是：a)確定補片的最佳厚度、形狀以及錨釘的排列方式;b)對患者的年齡也有要求,因為局部需要足夠量的骨髓濃度,利用其多能干細胞重建組織結構; c)局部添加生長因子是否有利等都是下一步研究的重點。

4 問題與展望

肩關節是一個活動范圍很大的關節,岡上肌肌腱為了適應來自各個方向的應力,其膠原纖維走向并不平行,此肌腱有復雜的生物力學特性,關于肌腱的結構與功能聯系尚需深入研究[37]。

肩袖損傷手術修復后可能出現再撕裂。有報道顯示,開放和微創手術后3～5年的再撕裂率高達30%～50%,關節鏡修復后也有較高的再撕裂率[29]。再撕裂后的二次手術處理,效果明顯降低,因此,對這部分病例制定合適的手術方案是外科醫師需要注意的方向。

Gerber等[38]認為,術前 M RI顯示肩袖肌肉脂肪浸潤嚴重的病人,修補術后不會逆轉脂肪浸潤的病理進程,因此再斷裂的機會大大增加。肩袖肌腱長期回縮和廢用,其后果是不可逆的,單純修復效果可能不理想,組織工程將是未來的發展方向。同時,目前臨床上嘗試利用各種人工或生物學補片覆蓋或替代缺損的岡上肌,如果能夠克服其生物力學和組織反應等方面的問題,則有望成為將來傷治肩袖損療的新手段。

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