肩袖損傷機(jī)制及外科治療的研究進(jìn)展

劉曉琳,王金武,戴戎

肩袖損傷臨床較常見,嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。肩袖具有獨(dú)特的生物力學(xué)特征,它是肩關(guān)節(jié)的重要組成部分,構(gòu)成了肩關(guān)節(jié)的立體結(jié)構(gòu),同時(shí)對肩關(guān)節(jié)的活動(dòng)起到?jīng)Q定作用,對維持肩關(guān)節(jié)的力學(xué)平衡至關(guān)重要。因此,肩袖損傷的治療效果對肩關(guān)節(jié)的功能恢復(fù)影響很大。隨著研究者對肩袖生物力學(xué)的進(jìn)一步深入了解,臨床上先后出現(xiàn)了包括單排縫合、雙排縫合、肌腱轉(zhuǎn)移修復(fù)及生物工程修復(fù)等修復(fù)技術(shù)。本文就肩袖損傷的生物力學(xué)機(jī)制、分型及修復(fù)方式等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 肩袖損傷的生物力學(xué)機(jī)制

肩袖是肩關(guān)節(jié)的“動(dòng)態(tài)穩(wěn)定器”,主要通過冠狀面和矢狀面兩對力偶來平衡關(guān)節(jié)活動(dòng)。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(guān)節(jié)內(nèi)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(guān)節(jié)的外展與內(nèi)收。當(dāng)肩關(guān)節(jié)外展時(shí),三角肌和岡上肌收縮拉肱骨頭壓向關(guān)節(jié)盂,這種壓力增加了外展時(shí)肩關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性[1]。Burkhart等[2]認(rèn)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(guān)節(jié)的功能尚能維持,然而這種代償性維持會(huì)使肩關(guān)節(jié)功能逐漸惡化,因此早期手術(shù)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(guān)節(jié)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(dāng)肌腱到肱骨的止點(diǎn)處則變成纖維束,纖維束間走行成45°角[3]。由于肩袖近止點(diǎn)處纖維方向不同、層次復(fù)雜,強(qiáng)大的剪力作用下易導(dǎo)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(xué)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(yuǎn)端近止點(diǎn)處的解剖結(jié)構(gòu),將其比作由“纜繩”和新月結(jié)構(gòu)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(yuǎn)端從纜繩到大結(jié)節(jié)止點(diǎn)的纖維部分被稱為肩袖的新月結(jié)構(gòu)。纜繩強(qiáng)度很高,新月結(jié)構(gòu)面積比較大,因此可以分散來自肌腱的力量。新月結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的依賴[1]。當(dāng)新月結(jié)構(gòu)出現(xiàn)撕裂時(shí),肌腱的拉力可以分散一部分到纜繩結(jié)構(gòu)上,這樣減小了撕裂造成的生物力學(xué)后果。這種結(jié)構(gòu)提示醫(yī)生在修復(fù)肩袖止點(diǎn)時(shí),可以嘗試盡量恢復(fù)或模擬止點(diǎn)位置的解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù),以達(dá)到止點(diǎn)的正常力學(xué)平衡。

2 肩袖損傷的病理過程及分型

Clark等[8]認(rèn)為,肩袖肌腱在接近肱骨結(jié)節(jié)止點(diǎn)時(shí)逐漸融合為一條相互連續(xù)的整體。由于有這種融合的解剖結(jié)構(gòu),單個(gè)肌腱收縮產(chǎn)生的負(fù)荷可以分散到鄰近肌腱上。這種相互聯(lián)系的結(jié)構(gòu)可以解釋一些復(fù)雜肩袖撕裂的發(fā)病機(jī)理[4]。

肩袖損傷不僅僅是肌腱的問題,通常肌肉也會(huì)不同程度受累。肌腱的撕裂可能會(huì)導(dǎo)致漸進(jìn)性的、不可逆的肌肉內(nèi)脂肪浸潤,受累的肌肉可能不僅限于撕裂的肌肉,還會(huì)累積及鄰近肌肉[9]。這種浸潤病理首先由 Goutallier等[10]描述,根據(jù)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(shù)修復(fù)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(dǎo)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(rèn)為手術(shù)修復(fù)應(yīng)在脂肪浸潤達(dá)到 2級之前盡快施行。脂肪浸潤的嚴(yán)重程度和進(jìn)展速度與多種因素有關(guān),如肩袖撕裂的類型、病人年齡以及撕裂的時(shí)間等。

手術(shù)效果與肩袖撕裂的程度密切相關(guān)[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(gè)值的大小與肩袖損傷的程度相關(guān)。肩袖損傷最常用的影像學(xué)檢查是 MRI,觀察矢狀位片時(shí)需要注意,肩袖斷裂后的回縮會(huì)使醫(yī)生產(chǎn)生錯(cuò)覺,認(rèn)為回縮的區(qū)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(diǎn),未考慮到個(gè)體差異和不同肌腱大小的差別。巨大肩袖撕裂還可根據(jù)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(shí)還伴隨小圓肌的撕裂。同時(shí)可伴隨肩關(guān)節(jié)不穩(wěn)和肱二頭肌長頭腱的撕裂。如果損傷到喙肩弓,可能會(huì)導(dǎo)致肱骨頭向上脫出。 Zingg等[14]認(rèn)為,將至少2個(gè)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(guān)節(jié)的功能、診斷和手術(shù)效果。

3 肩袖損傷治療的手術(shù)方式

肩袖損傷手術(shù)治療的目的是：a)有效固定肌腱斷端,需達(dá)到足夠的強(qiáng)度;b)防止肩袖撕裂處形成間隙;c)重建肩袖的力學(xué)平衡,使其可維持肩關(guān)節(jié)的穩(wěn)定;d)為肌腱止點(diǎn)處的生物學(xué)愈合創(chuàng)造理想環(huán)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(gè)纖維血管性的界面[15],隨后骨性結(jié)構(gòu)逐漸長入這個(gè)界面,膠原纖維的連續(xù)性逐漸建立?；旱倪M(jìn)入稀釋了這個(gè)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(fù)界面內(nèi)的細(xì)胞外基質(zhì)成分[16]。此外有研究表明,局部滑液和關(guān)節(jié)囊黏液可能會(huì)影響止點(diǎn)愈合,其原因可能是促炎性細(xì)胞因子和某些降解酶的作用[17]。因此,最近有學(xué)者開始描述一種新的修復(fù)理念,即“不漏水”修復(fù)[18],即盡量減少組織液滲入修復(fù)區(qū)域影響愈合。Christopher等[16]通過實(shí)驗(yàn)證實(shí),雙排線橋技術(shù)在縫合密閉性上較單排技術(shù)更佳。

肩袖修復(fù)手術(shù)首先要將斷裂回縮的肌腱拉回到其止點(diǎn)附近。需要清除肩袖附近的黏連組織,黏連通常發(fā)生在肩峰下表面、三角肌后面和肩袖附近滑囊結(jié)構(gòu)。松解關(guān)節(jié)囊與盂唇的間隙,可以進(jìn)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(diǎn)后,這些被松解的間隙同樣需要修復(fù)[19]。

同時(shí)需要去除導(dǎo)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(dāng)去除部分肩峰下骨質(zhì),以使在肩關(guān)節(jié)上舉時(shí)留出肱骨大結(jié)節(jié)的活動(dòng)空間,也可以去除部分肱骨大結(jié)節(jié)骨質(zhì)。然而,單純切除這些結(jié)構(gòu)僅能緩解疼痛癥狀,并不能改善肩關(guān)節(jié)的力量和運(yùn)動(dòng),病情可能會(huì)隨時(shí)間推移而加重[20]。

縫合肌腱前,為了促進(jìn)肌腱-骨界面的愈合,肩袖在大結(jié)節(jié)的止點(diǎn)處骨質(zhì)需行部分切除,以形成一個(gè)出血的創(chuàng)面,一些學(xué)者描述為“深紅色鴨絨狀結(jié)構(gòu)”,可以觀察到骨髓溢出切除的骨質(zhì)表面,這是為大結(jié)節(jié)準(zhǔn)備的理想狀態(tài)[21]。這一區(qū)域充滿了干細(xì)胞、血小板和潛在的血管芽等,可促進(jìn)止點(diǎn)的修復(fù)愈合及腱性結(jié)構(gòu)的形成[22]。應(yīng)避免在大結(jié)節(jié)完全去除皮質(zhì)骨,因?yàn)檫@會(huì)使肌腱固定的強(qiáng)度降低[23]。慢性肩袖撕裂時(shí),肩袖在大結(jié)節(jié)止點(diǎn)處的骨密度可能偏低,同樣會(huì)影響肌腱的固定強(qiáng)度[24]。

3.1 單排縫合技術(shù) 此縫合技術(shù)有很大缺陷,目前臨床已較少應(yīng)用。因其不能很好地恢復(fù)肌腱止點(diǎn)的強(qiáng)度,且容易在縫合處形成間隙。結(jié)合經(jīng)骨固定技術(shù)后此方法能達(dá)到較大的固定強(qiáng)度,可抵抗剪力和旋轉(zhuǎn)應(yīng)力,形成的間隙明顯減小[25]。

3.2 雙排縫合技術(shù) 該縫合技術(shù)的目的是為了增加肌腱止點(diǎn)處的腱性結(jié)構(gòu)與骨的接觸面積,以提高止點(diǎn)處的愈合率。與單排技術(shù)相比,第2排錨定可增加修補(bǔ)強(qiáng)度,重建肩袖的生理止點(diǎn),因此顯示出更大的愈合潛力[26,27]。其中內(nèi)側(cè)一排的錨釘置于肱骨頭的關(guān)節(jié)面邊緣,外側(cè)一排的錨釘置于肱骨大結(jié)節(jié)上。生物力學(xué)研究顯示,雙排技術(shù)較單排技術(shù)修復(fù)強(qiáng)度高,能更有效地防止間隙形成[28]。傳統(tǒng)的雙排技術(shù)有一定缺陷,不能完全覆蓋止點(diǎn),而且不能在兩排之間加壓。 Chris Bales等[29]設(shè)計(jì)的線橋技術(shù)可以將肌腱加壓固定到骨上,提高了愈合能力,同時(shí)也限制了滑液等細(xì)胞外液的滲入。 Park等[30]通過壓力敏感薄膜檢測尸體標(biāo)本肌腱、骨界面的壓力后發(fā)現(xiàn),線橋技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)錨釘技術(shù)相比,前者顯著增加了接觸界面的壓力,因此線橋技術(shù)可以改善修復(fù)區(qū)域的生物學(xué)條件。Meier等[31]的研究認(rèn)為,改良的雙排技術(shù)能覆蓋100%的岡上肌止點(diǎn),而單排技術(shù)和經(jīng)骨固定技術(shù)只分別覆蓋46%和71%。

3.3 部分修復(fù) 岡上肌撕裂后,根據(jù)力偶理論,盂肱關(guān)節(jié)冠狀面和矢狀面的力學(xué)平衡仍然可以維持。因此,只要保證肩關(guān)節(jié)的力學(xué)平衡,部分肩袖修補(bǔ)也可能恢復(fù)關(guān)節(jié)功能。一些臨床報(bào)道支持了這種觀點(diǎn),其剩余未修補(bǔ)的肩袖部分面積可達(dá) 1cm×3cm,在術(shù)后21個(gè)月的隨訪中,病人的肩關(guān)節(jié)力量和活動(dòng)度同樣能得到令人滿意的改善,總體滿意度達(dá)到了92%[32,33]。對于伴有肩胛上神經(jīng)損傷的巨大肩袖撕裂,采用肩袖部分修補(bǔ)的方法,同時(shí)行肩胛上神經(jīng)減壓,隨著神經(jīng)的恢復(fù),關(guān)節(jié)功能和力量也獲得了改善[34]。

3.4 肌腱轉(zhuǎn)移修補(bǔ) 對于肩袖撕裂巨大,單純修復(fù)困難,部分修復(fù)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(zhuǎn)移的目的是恢復(fù)肩關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)肌力、力偶,重建肩部力學(xué)平衡[12]。常用的轉(zhuǎn)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(gè)因素決定轉(zhuǎn)移肌腱的效果：a)肌肉或肌腱的長度;b)收縮后能否引發(fā)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn);c)以及收縮產(chǎn)生的力學(xué)強(qiáng)度如何[35]。

3.5 組織工程修復(fù) 組織工程逐漸成為治療軟組織缺損的一個(gè)極具潛力的選擇。它所要達(dá)到的目標(biāo)是優(yōu)化細(xì)胞間反應(yīng),構(gòu)建細(xì)胞外基質(zhì)支架,促進(jìn)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(yīng)當(dāng)具備幾個(gè)必要條件：a)有足夠的生物力學(xué)強(qiáng)度;b)組織相容性好,排異反應(yīng)小;c)能夠誘導(dǎo)組織細(xì)胞再生;d)無其他毒副反應(yīng)。這一領(lǐng)域已成為肩袖損傷后肩袖重建的研究熱點(diǎn)。

目前研究的方向主要是利用組織替代物加強(qiáng)或橋接斷裂回縮的肌腱。然而,直至現(xiàn)在,美國食品和藥物管理局僅批準(zhǔn)了生物材料用于加強(qiáng)肌腱修補(bǔ)強(qiáng)度的治療,尚未批準(zhǔn)生物材料作為肌腱替代物,說明這一領(lǐng)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(guān)報(bào)道[21]。非細(xì)胞真皮基質(zhì) (acellular dermal matrix, ADM)已在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 GraftJacket ADM是在美國已經(jīng)上市的醫(yī)學(xué)產(chǎn)品,原料來自捐贈(zèng)遺體者的真皮組織,取出其中的細(xì)胞成分而保留細(xì)胞外基質(zhì)[36]。由于在制作過程中滅活了細(xì)胞成分,它克服了包括宿主排異反應(yīng)和病毒性疾病傳播可能在內(nèi)的許多缺點(diǎn),允許移植物長入周圍組織。保留了基本結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)特性,因此有足夠強(qiáng)度。此真皮組織相對較薄,可在關(guān)節(jié)鏡下進(jìn)行手術(shù),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(bǔ)片的最佳厚度、形狀以及錨釘?shù)呐帕蟹绞?b)對患者的年齡也有要求,因?yàn)榫植啃枰銐蛄康墓撬铦舛?利用其多能干細(xì)胞重建組織結(jié)構(gòu); c)局部添加生長因子是否有利等都是下一步研究的重點(diǎn)。

4 問題與展望

肩關(guān)節(jié)是一個(gè)活動(dòng)范圍很大的關(guān)節(jié),岡上肌肌腱為了適應(yīng)來自各個(gè)方向的應(yīng)力,其膠原纖維走向并不平行,此肌腱有復(fù)雜的生物力學(xué)特性,關(guān)于肌腱的結(jié)構(gòu)與功能聯(lián)系尚需深入研究[37]。

肩袖損傷手術(shù)修復(fù)后可能出現(xiàn)再撕裂。有報(bào)道顯示,開放和微創(chuàng)手術(shù)后3～5年的再撕裂率高達(dá)30%～50%,關(guān)節(jié)鏡修復(fù)后也有較高的再撕裂率[29]。再撕裂后的二次手術(shù)處理,效果明顯降低,因此,對這部分病例制定合適的手術(shù)方案是外科醫(yī)師需要注意的方向。

Gerber等[38]認(rèn)為,術(shù)前 M RI顯示肩袖肌肉脂肪浸潤嚴(yán)重的病人,修補(bǔ)術(shù)后不會(huì)逆轉(zhuǎn)脂肪浸潤的病理進(jìn)程,因此再斷裂的機(jī)會(huì)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(fù)效果可能不理想,組織工程將是未來的發(fā)展方向。同時(shí),目前臨床上嘗試?yán)酶鞣N人工或生物學(xué)補(bǔ)片覆蓋或替代缺損的岡上肌,如果能夠克服其生物力學(xué)和組織反應(yīng)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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