反置式人工肩关节置换术：并发症成因分析及其对策

吴晓明 蔡明 东靖明

Grammont型反置式人工肩关节于1992年开始在欧洲应用于临床（Delta Ⅲ，Depuy，Warsaw）。目前已经进入了中远期临床随访阶段。近30年欧洲多中心研究结论提示 Delta Ⅲ型反置式人工肩关节能可靠地缓解肩袖骨关节病患者疼痛，恢复肩关节上举功能，有效改善其活动范围。2003年美国FDA批准了反置式人工肩关节在美国应用。2008年Zimmer公司的Bigilani型反置式人工肩关节获准在中国使用。此外反置式人工肩关节置换术能快速地恢复肱骨近端骨折患者的生活自理能力。随着临床成功病例的增多，反置式人工肩关节的临床适应证也逐步扩展至肱骨近端骨折后遗症的治疗、肱骨近端骨肿瘤切除术后肩关节重建和人工关节置换术失败后翻修等领域。

反置式人工肩关节是指类似肱骨头的球形关节面位于肩胛盂侧，而类似肩胛盂的凹型聚乙烯杯位于肱骨近端的限制性人工全肩关节。这种类型的人工全肩关节设计理念，肩关节活动时的生物力学特点均与传统的非限制人工肩关节不同。开展反置式人工肩关节置换近30年的欧美国家的经验提示与常规的肩关节置换术相比较，掌握反置式人工肩关节手术技术的学习曲线较长，手术并发症发生率高，并发症一旦发生，可供选择进行挽救性治疗的手段极为有限。降低或避免并发症发生的方法包括严格掌握手术适应证，加强手术前的技术培训，学习和借鉴他人在工作中的得失等。现征得Dr Scarlat的同意，把其《Complications with reverse total shoulder arthroplasty and recent evolutions Int Orthop.2013，37（5）：843-851》一文翻译成中文以贻读者。

一、反置式人工肩关节的发展历史

尝试借助人工肩关节置换术治疗肩袖骨关节病的设想由来已久，但是在Dr Grammont之前很多类似的尝试均未能成功应用于临床实践（图1）。1993年Paul Grammont，Pierre Trouilloud 和 Emmanu Baulot 等医生（Dijon，France）首次提出了现代反置式人工肩关节置换的设计理念，并于1999年在《The Journal of Orthopaedics》报道了现代反置式人工肩关节雏形成功应用于临床的疗效［1］。现代反置式人工肩关节是指球形关节面位于肩胛盂侧，而臼杯位于肱骨近端的限制性人工全肩关节（图2，3）。其设计的初衷是通过旋转中心内移使更多的三角肌纤维参与了肩关节外展和前举运动。经截骨后肱骨侧的假体下移，使参与肩关节活动的三角肌处于更大的张力状态（图4）。目的在肩袖缺失情况下能更好地发挥三角肌作用，所以又称其为“The Delta Prosthesis”。

图1 法国第戎骨科医生曾尝试设计肩峰型人工肩关节治疗肩袖骨关节病。因为肩袖慢性巨大性撕裂，导致喙肩弓破坏，肱骨头上移，肱骨上端和肩峰呈“杵臼状”改变，即肱骨上端变圆变凸，肩峰端变凹，相互适应彼此的形态的改变，如同股骨头和髋臼样匹配

图2 Grammont型反置式人工肩关节的原型:人工肩关节球形关节面位于肩胛盂侧，肩关节旋转中心内移导致三角肌作用力臂相应的向内侧移动

图3 目前使用的反置式人工肩关节的设计均源于第一代反置式人工肩关节

Grammont型反置式人工肩关节是医工完美结合的产物：Dr Grammont等的设计在工程师Michel Colombier帮助下得以实现并由法国Medinov公司生产。Medinov公司随后被Landanger公司收购，1999年Depuy公司收购了Landanger公司。Grammont型反置式人工肩关节原型经过Depuy公司的进一步改进后，改称为 “The Delta Prosthesis”，并在2003年11月经FDA批准开始在美国应用。当时共有七家不同的公司生产类似的反置式人工肩关节［2］。

目前至少有20多家公司生产反置式人工肩关节，并且根据临床需求和结合临床实践的反馈，不断改进原有的假体或设计出新的反置式人工肩关节，以改善临床疗效，降低并发症的发生率，延长假体使用年限。这些新型假体均源于Dr Grammont 的设计，其不同点体现在：（1）肩胛盂侧假体：基座（Baseplate）的外形（圆形或椭圆形），中央柱（central peg）的长短，基座与肩胛盂的固定方法（通过锁定螺钉固定或是非锁定螺钉固定）。（2）肱骨侧假体：干骺端假体的直径，长短，与肱骨的固定方式（压配型或骨水泥固定型），颈干角（125°～155°），肱骨假体柄的表面处理方法等。

反置式人工肩关节置换术后，通过肩关节的旋转中心的内移和肱骨侧假体的下移延长了上肢的长度，改变了三角肌的肌力。这种类型的人工全肩关节在设计理念、假体外形、假体置换后肩关节活动时的生物力学特点与传统的非限制人工肩关节迥然不同。目前随着反置式人工肩关节广泛的应用与临床，如何降低或避免并发症发生率越来越引起关注，特别是利用反置式人工肩关节对既往人工肩关节置换失败的病例进行翻修时面临的高感染、神经损伤等风险，如何应对翻修手术时面临的骨缺失等。本文的主要目的是结合文献复习和作者的体会，讨论反置式人工肩关节的并发症的表现形式和预防对策。

二、反置式人工肩关节的应用范围

（1）肩袖骨关节病：退行性盂肱关节炎伴不可修复性肩袖损伤。（2）肩关节假性麻痹：不可修复性肩袖损伤伴肩关节功能障碍［3-9］。（3）老年性肱骨头无菌性坏死［1］。（4）类风湿性盂肱关节关节炎［5-10］。（5）老年患者陈旧性肩关节脱位［11］。（6）盂肱关节骨肿瘤切除术后重建［12-13］。（7）解剖型人工肩关节置换术或肩关节表面置换术失败后翻修［14-19］。（8）肩袖撕裂修补术后失败伴肱骨头持续上移［8-9］。（9）老年性粉碎性肱骨近端骨折［20-21］。

反置式人工肩关节置换术后，三角肌是肩关节外展的主要动力肌，所以术前应必须对三角肌肌力进行评估［3］。反置式人工肩关节的主要适应证是术前三角肌功能良好的肩袖骨关节病患者（90%以上）［3，5-6，8-9，22］。患者接受手术时的年龄是制定治疗方案时另一重要参考因素：由于尚缺乏该型人工肩关节长期使用临床疗效的随访结论，所以目前大多数医生认为对于65岁以下患者慎用［1，5，9，23-28］。

反置式人工肩关节置换术改变了肩关节的解剖关系：肩关节的旋转中心内移，肱骨头和肩峰之间的间隙加宽，延长关节置换侧的上肢长度从而增加了三角肌的作用力臂（图4）。肌体的本体感受也随之出现了适应性改变［29］。

图4 接受反置式人工肩关节置换术后，肱骨头下缘（HI）和肩胛盂下缘（G）之间的距离增加

三、反置式人工肩关节置换术并发症成因分析

（一）反置式人工肩关节置换术后临床疗效评估方法

可以分为：（1）一般的肩关节功能评分标准如SST、 CS 、ASES、UCLA评分等；（2）针对反置式人工肩关节置换术的一些特殊评分标准：如术前评估肩胛盂缺失程度的Favard 和Walch分型，术后评判肩胛盂切际的Sirveaux分型等［30］。

（二）并发症定义

Zumstein等认为根据对患者肩关节功能恢复是否影响来区分并发症和不良事件。并发症是手术时和手术后发生的对患者的最终临床疗效出现负面影响的事件，诸如医源性骨折、感染、人工肩关节脱位、神经损伤、关节松动、肩胛盂侧假体和肱骨柄之间发生脱出、固定肩胛盂基座的螺钉断裂等 。而不良事件对患者最终的临床疗效无任何负面影响：肩胛骨切际，血肿形成，异位骨化，疼痛，静脉炎,术中关节脱位，术中骨水泥溢出，术后随访摄片肩胛盂或肱骨柄周围出现透亮带等。

（三）术者的经验

反置式人工肩关节并发症的发生率与手术医生临床经验密切相关：Kempton对其进行的反置式人工肩关节置换术后的疗效进行回顾性分析（其中利用反置式人工肩关节翻修前次肩关节手术失败40例），发现并发症的发生率与术者的经验积累有关：在作者进行的200例反置式人工肩关节置换术患者中，前期40例手术（23.1%）并发症的发生率远高于后期160例手术（6.5%）。作者认为，熟练掌握反置式人工肩关节置换术的病例数为40例。另外前次肩关节手术失败，利用反置式人工肩关节进行翻修手术的难度增加，特别是如何处理肱骨近端骨缺失；翻修手术总体并发症发生率较高，尤其是感染、神经损伤和手术时出现医源性骨折［9，16，18，28-29，31］。

（四）反置式人工肩关节置换的非特异性并发症

1.感染：反置式人工肩关节术后感染发生率较低。Zavala等［32］研究：138例肩关节置换术后发生了8例深部感染。其中6例发生在利用反置式人工肩关节对既往失败的肩关节手术进行翻修手术后。糖尿病患者感染发生率较高（3/8）。大多数感染的病例可以明确致病菌。大多数患者经清创手术和充分引流并予以抗生素治疗，感染得到控制：患者肩关节疼痛缓解，肩关节功能得以恢复，肩关节假体得以保存（6/8）并且随访摄片未发现有假体松动现象。2例患者需要取出假体。假体取出后患者疼痛缓解，但是功能较差。

2.血肿：术后出现伤口血肿的情况很普遍，与手术入路无关。以对症处理为主包括术后引流，血肿清除和抗生素使用以感染预防。

3.神经损伤：Lädermann 等［33］对解剖型人工肩关节（19例）和反置式人工肩关节（42例）术后神经损伤的发生率进行了比较。其比较内容包括临床体检，接受反置式人工肩关节置换术患者术后上肢延长的程度，影像学检查，特别是围手术期肌电图检查结果的比较。术后肌电图检查发现9例接受反置式人工肩关节置换术患者在手术过程中出现了神经损伤，神经损伤主要累及腋神经；但是相关神经损伤通常是一过性的，可以在术后短期内自行缓解，8例患者神经损伤在术后6个月内得到恢复。只有1例接受解剖型肩关节置换术患者术后发生臂丛神经损伤。反置式人工肩关节置换术后出现神经损伤的风险远高于解剖型人工肩关节置换术。作者认为反置式人工肩关节置换术后发生周围神经损伤较为常见的原因与反置式人工肩关节置换术后患侧上肢延长有关（和健侧相比较，平均延长2.7 cm±1.8 cm）。

（五）与反置式人工肩关节置换相关的特异性并发症

Delta系列反置式人工肩关节（Delta 1，Delta 2和Delta Xtend）是迄今使用最为广泛的人工肩关节。众多文献报道了这型反置式人工肩关节使用过程中发生并发症［3，8，28，34-38］。由于反置式人工肩关节设计原理相同，相似的并发症也同样见于其他类型的反置式人工肩关节［7-8，16，37，39-41］。

1.肩胛盂切际：在术后早期就可以发生，其发生率和接受手术年限和假体种类等相关。术后6个月随访的发生率在53%（Boileau）［9］或在67 %（Sirveaux）［3］。

2.术后肩关节假体不稳定或脱位［33，39-40］：与反置式人工肩关节置换术后，假体周围肌肉力量的不平衡或三角肌肌力下降有关［11，39，42］。

3.术后肩关节旋转活动受限：（1）外旋范围下降和肌力减弱：与在手术准备肩胛盂骨床过程中，损伤肩胛上神经，导致冈下肌损伤有关［33，40］；（2）内旋范围下降和肌力减弱：与肩胛下肌损伤或假体设计（假体的偏心距）有关：肩胛盂基座的位置（偏心或中立位）。

4.肱骨侧假体的松动（Dismantling）解构（Unscrewing）或断裂：De Wilde结合反置式人工肩关节的作用机制分析了反置式人工肩关节肱骨侧假体出现机械性失败的原因。作者认为肱骨侧假体断裂的原因与反置式人工肩关节肱骨侧假体外移，局部应力过于集中在肱骨柄有关；而肱骨假体部件之间的解构与肩关节极度内旋时，肱骨柄与肩胛盂前缘发生碰撞，此时如果前臂屈曲，容易在肱骨柄的组合部件的结合部产生较大的扭转力量，导致肱骨柄部件之间的解构［43-44］。这类肱骨侧假体机械性失败的原因与肩关节置换术后，肱骨假体周围骨量缺失有关，多见于接受反置式人工肩关节进行前期手术失败的翻修和肱骨近端骨肿瘤患者。原因与假体设计上的缺陷或手术技术不当有关［38］。同样这类并发症也可以发生在利用反置式人工肩关节治疗肱骨近端骨折后遗症的患者（图5）。

图5 利用 Delta 2型反置式人工肩关节治疗肱骨近端骨折后遗症时发生了肱骨柄部件之间的解构，注意这类并发症往往发生在右肩，其诱发动作是肩关节的极度内旋

5.盂侧球形假体（肱骨头）的松动和分离（glenosphere disengagement）：Middernacht对 479 例接受了反置式人工肩关节置换患者进行随访，术后1年出现肩胛盂侧假体脱位发生率在3.2%（16/479）左右。短期随访发现部分松动并不影响术后肩关节功能（13/16），但是完全松动可以导致中央柱固定螺钉的断裂，导致球形假体头和肩胛盂基座之间的连接失效，导致肩胛盂假体部件之间发生完全分离，这部分患者需要接受进一步翻修手术（3/16）。这类并发症的发生原因和假体的肩胛盂部件之间的连接方式有关：早期的反置式人工肩关节（Delta III）容易发生中央柱固定螺钉的断裂导致球形假体和基座之间的完全分离［45］。

6.肩峰骨折：反置式人工肩关节置换术后，患肢延长，三角肌张力加大，容易导致肩峰发生疲劳性骨折（图6）。特别是当患者术前存在肩峰的形态异常（如先天发育不良性肩峰骨骺未闭），或因为肩袖骨关节病，肱骨头上移，导致肩峰出现杵臼样改变，肩峰变薄［46］。Walch等［47］的多中心研究发现肩峰形态异常并不影响反置式人工肩关节置换术后的临床疗效，只有1例患者术后出现了肩胛冈骨折。

图6 肩袖骨关节病术后 图A：肩胛冈骨折；图B：肩峰骨折，发生在肩关节置换术后3周和8周，患者临床症状轻微

中期随访（平均术后4.5年）发现肩峰骨折通常发生在反肩置换术后10个月，发生率在5.5% 左右。根据骨折发生的部位，可以把反置式人工肩关节术后肩峰骨折分成：（1） I型：肩峰前缘撕脱骨折；（2）II型：肩峰前缘和肩锁关节后缘之间；（3）III型：肩锁关节后缘与肩胛冈之间。肩峰是三角肌的附着点，而三角肌功能影响反置式人工肩关节置换术后的稳定性。肩峰骨折发生后，治疗方案应根据彼时反置式人工肩关节稳定性决定：I型可以保守治疗；如果II型不影响人工肩关节稳定性，可以采用肩锁关节切除术以缓解肩部症状，如果导致人工肩关节不稳定，建议切开复位内固定治疗；III型 （肩胛冈骨折）如果不予以处理，会严重影响反置式人工肩关节置换术后疗效，应当切开复位内固定。

7.肩胛盂基座的松动：Frankle等［7］对60例反置式人工肩关节置换术后患者进行了为期33个月的随访，发现5例患者发生了肩胛盂基座的松动，表现为固定基座的螺钉的断裂球形假体（肱骨头）与基座之间出现分离（图7）。 Roche的生物力学实验发现反置式人工肩关节置换术后出现的肩胛骨切迹，如果程度严重，累及肩胛颈，可以影响肩胛盂基座的稳定性：肩胛颈基座周围出现骨缺失，导致基座松动；固定基座螺钉承受较大应力出现断裂［48］。影响基座稳定性的因素与以下因素有关：（1）术前肩胛盂磨损程度；（2）严重的骨质疏松；（3）术后肩胛盂切际形成等。作者的处理经验是通过更换加长型的基座（40 mm）来增加基座与肩胛盂的接触面积处理这类术后并发症（图8）。

图7 严重的肩胛颈切迹破坏肩胛颈完整性，固定肩胛盂基座螺钉出现断裂，肩胛盂基座松动

图8 肩胛骨切迹形成，肩胛盂基座松动，固定基座螺钉断裂（图A）;更换更长的基座螺钉（40 mm）进行翻修（图B）

8.术后肩关节外旋受限：与术后肩关节粘连或残余的小圆肌肌力减弱有关。如果患者在术前已存在外旋受限或缺失，一般对反置式人工肩关节置换术后外旋功能无改善的情况耐受性较好（图9）。

图9 接受Delta 型反置式人工肩关节置换术后，患者肩关节活动范围较术前肩关节假性麻痹有明显改善，虽然其肩关节外旋功能无明显改善，但是患者对手术疗效满意

9.人工肩关节不稳定或脱位：虽然反置式人工肩关节是限制性假体，但是人工肩关节不稳定或脱位是其术后主要并发症之一。利用反置式人工肩关节进行翻修手术，合并存在腋神经等损伤患者、帕金森病或癫痫等患者是出现这类并发症的高危人群（图10）［11］。有时很难凭借肩关节正位片上发现术后发生假体的不稳定或脱位，需要借助穿胸位或肩胛骨“Y”位片明确诊断。如果术后人工肩关节位置良好，肱骨侧假体的中心都位于盂侧球形假体前方（图10）。术时对高危人群使用或者在脱位发生后更换高限制性高分子聚乙烯杯是避免和治疗这类并发症的方法之一。

图10 肩关节正位片难以明确反置式人工肩关节是否存在术后脱位（图A,B）;穿胸位片显示肩关节存在后脱位（图C）;经复位后，肱骨侧假体位于肩胛盂侧球形关节的前方（图D,E,F）

10.一些常见的肩关节置换术的并发症，同样也会发生在反置式人工肩关节置换过程中：（1）肱骨侧假体松动；（2）肩关节特定方向的活动受限和僵硬。

11.与产品设计上不足的并发症：（1）肱骨干骺端过于庞大压迫大结节导致术后出现结节部骨吸收。（2）高分子聚乙烯杯与肱骨柄之间发生松动。（3）假体金属部件的断裂。

一项欧洲多中心研究对Delta型反置式人工肩关节并发症种类和发生率进行了总结：血肿3%，感染5%，肩关节不稳定3.4%，肩胛盂侧假体相关并发症5%和肱骨侧假体相关并发症2%，肩峰骨折3%，医源性神经损伤1%。Wierks等［49］发现常见的手术并发症包括术中肩胛盂骨折和盂侧球形假体和基座之间的松动脱落。Gerber等对在230例患者进行随访（平均22.3个月），发现肩胛切迹的发生率为50%，其中3%的病例中观察到关节盂侧假体出现松动［35］。

（六）谈谈与假体设计与并发症形成之间关系的一些看法和解决方案

1.肩胛骨切迹：反置式人工肩关节置换术后，肩胛骨切迹形成的发生率可以高达62%，且大约70%肩胛骨切迹在术后短期内（1年）出现。肩胛骨切迹的形成原因与以下因素有关：（1）反置式人工肩关节在设计时取消了球形假体的颈部，内移了肩关节旋转中心；（2）加大了颈干角至155°；（3）下移肱骨侧假体。这样的设计虽然减少了肩外展时作用于关节盂基座上的剪切力，但同时也带来了肩关节内收时假体的聚乙烯杯与肩胛颈之间互相撞击形成切迹。撞击发生后产生的聚乙烯颗粒诱发的局部免疫反应，可能会进一步加剧肩胛骨切迹形成。近年的研究发现肩胛骨部切迹的形成还可能与以下因素有关：（1）肩胛盂外形特别是肩胛颈长度：肩胛颈较短的患者容易在术后发生肩胛骨切迹。（2）与术前肩胛盂磨损部位有关，如果磨损位于肩胛盂上方，术后切迹发生率为83%；与此相反如果肩胛盂磨损位于下方，术后切迹发生率仅为27%。

严重的肩胛骨切际容易导致肩胛盂侧假体出现松动，目前尝试降低肩胛骨切迹发生率的一些方法各有利弊：（1）Frankle 等［7］建议增加传统的Delta球形假体曲率半径从1/2至2/3，从而外移肱骨旋转中心至肩胛骨外侧。但是假体旋转中心的外移增加了作用肩胛盂基座的剪切力，易导致术后出现肩胛盂基座的松动。（2）增加颈干角。颈干角的增加在减少聚乙烯杯与肩胛颈发生撞击形成切迹的同时也带来了假体上方和基座撞击的弊端，同样可以导致假体松动［27］。（3）肩胛盂假体的下移：肩胛盂基座应尽可能覆盖肩胛盂下缘，新型反置式人工肩关节（Duocentric®，Aston Medical），通过加大基座的直径从而使基座下缘超出肩胛盂。Baulot对传统的Delta III型反置式人工肩关节和此型反置式人工肩关节就术后肩胛骨切迹进行了短期随访（平均12个月），发现该型假体可以完全避免出现肩胛骨切迹的出现（Delta III 32/47 vs.0/49）［50］。

2.肩关节外旋受限：术后肩关节外旋受限可能与假体的外侧偏心距减小导致肩关节外旋时，假体的下方和肩胛颈撞击有关。此时肱骨柄的位置应避免后倾。在假体设计的改良上，采用可调整旋转角度的肩胛盂基座，以便肩胛盂基座可以偏心放置以弥补外侧偏心距的不足。

3.肩峰骨折：由于反置式人工肩关节依赖三角肌提供关节的稳定性和肩关节上举的动力，所以在反置式人工肩关节置换时对三角肌张力的调控至关重要。如果关节置换术后三角肌张力过高会导致肩峰骨折或肩胛冈骨折，而如果三角肌张力过低，会产生肩关节置换术后的不稳定。所以如何在术中准确判断三角肌张力至关重要。但是目前三角肌张力的调节主要依靠医生的临床经验，有以下两点可供参考：（1）术中复位关节时应有紧张感,复位后检查联合腱的张力，如果联合腱张力较紧，则往往意味着三角肌张力适当。（2）也可以比较双侧肱骨的长度，如果双侧等长，则意味术侧三角肌张力偏低。这时可以更换更厚的高分子聚乙烯臼杯以增加肱骨侧长度。如同前文提及，反置式人工肩关节置换治疗肱骨近端骨折Neer 4部分骨折，部分患者会发生肱骨大结节继发性移位甚至出现大结节吸收等并发症，其原因与肱骨干骺端假体体积过于庞大有关。手术时应结合患者的个体解剖，对某些体型较小患者选择直径较细的干骺端假体。

应用反置式人工肩关节置换作为既往肩关节手术失败后的挽救手段疗效往往差强人意，并发症发生率高。这可能和适应证选择不当、肱骨近端骨质疏松和骨量缺失以及手术时肌肉平衡欠佳等因素有关。对这些既往肩关节手术后失败病例只能结合具体病情，个案评估和处理。同样是利用反置式人工肩关节对既往失败的肩关节手术进行翻修，但是在处理肩关节关节置换术失败和肩袖修补失败或骨折后遗症时的方法截然不同。随着反置式人工肩关节普遍使用，反置式人工肩关节置换术后失败的病例逐步增加，对这些患者是否再次使用反置式人工肩关节置换进行翻修应特别慎重对待，具体的治疗方法应个案评估。