2020年7月11日 星期六

以生物力學 (Biomechenics) 的觀點 看肩人工關節的發展




生物力學是用力學觀點,探討人體之 結構、動作、和相關功能 的醫學,是運動醫學的內容。骨科是骨骼肌肉系統的醫學,是即身體「 (locomotion) 的醫學,自然是生物力學關注與研究之範疇。1970年代起,生物力學篷勃發展,帶動了人工關節的快速興起;有一段時間,人工關節置換手術,甚至被認為是退化性關節炎的 最後解決方案 (Final solution)

人工關節的置換,髖關節發展最早,滿意度不錯;膝關節置換 則最為成功,幾可回復正常的膝關節功能,唯獨美中不足,肩關節的置換,術後卻有一些問題,迄今猶待克服之所以會如此,關鍵是在肩關節解剖學的結構 與 肩關節生理上須擔負大幅度的活動需求(ROM)所致。

肩關節是人體活動度最大的關節,若不挑剔活動全程需在同一平面,則肩關節幾可有360度迴轉(Rotation),這是其它關節所辦不到的!關節生理上的基本要求一是 : 結構要穩;二是:範圍內活動要無所障礙。這兩個要求,立場是矛盾與對立的,但也是所有關節的圭臬。人工關節的設計,自然也是朝此兩項宗旨, 做為設計的目標

肩關節的硬體結構,包括鎖骨、肩胛骨、肱骨。結構裡的 肱骨-肩胛盂關節(Humeroglenoid joint) (1), 就是 把像高爾夫開球(開球)Tee肩胛盂結合肱骨( 此處的高爾夫球) 組合而成

圖 1. 如 Tee 座的肱骨-肩胛盂結構




這組合是沒得選擇的組合,卻也是關鍵性的組合,但Tee座置球體,力學上 自然是不穩的 ! 可也就靠這「不穩」的 組合達到活動最大的目的 

而穩定的要求,則以關節囊 與旋轉肌袖的合成體 -- 旋轉肌袖   (2),以 像櫬衫袖口,包住3/4 的肱骨-肩盂關節,建構肩關節穏定的第一道穩定








 圖2. 旋轉肌袖 是棘上肌(Supraspinatus)、棘下肌(Infraspinatus)、肩胛下肌(Subscapularis) 及小圓肌(Teres mnor) 組成,4肌肌腱遠端 集合成袖,附著及固定於肱骨粗隆(接骨點)  

再以壯碩的三角肌環圍在外,建構其第二道穩定 這是既精簡又智慧的的設計靠三角肌來穩住肩關節 同時也靠三角肌擔負上臂動作的動力。這樣的安排,滿足了肩關節360度迴旋的完美 肱骨-肩盂關節不穩的本質,也說明了肩關節為什麼容易脫臼的原因。



肩關節有另一瑕庛就是: 供應肱骨頭-頸端的血液並不旺盛,這與它担綱的功能十分不相配,既缺大血管而血管的分佈與量也不多 (3) ,這樣血循不旺的結果是 肱骨粗隆 (Tuberosity)的骨質是稀疏的,致使容易發生骨折,而骨折   (通常是骨碎裂後,也因血循不豐富,骨的癒合慢或不佳


   
圖   3. 肱骨頭  頸部,僅有腋下動脈之 前迴轉分枝                                                                                                     與  後迴轉分枝,供給的血循並不旺盛。                                                                                                                                                                                                                                                                          

而肩關節的硬體範疇 (boundary),包括肩峰、鎖骨外端、肱骨-肩盂關節肩盂...,對活動度大的肩,顯然是一個有限空間的箍筐(圖 4-1, 4-2, 4-3, 4-4, 4-5. )˙


圖 4-2

圖 4-1

                                                  
圖 4-3  
圖 4-4















只要結構上(解剖學)有稍許角度的瑕疵,就會有空間不足的問題,產生肩關節內部的擠壓與摩擦  
-- 此即 肩峰下夾擊 (Impingement) (5)  


圖 4-5
                                             圖5. 肩峰下夾擊    


  註:    4-1~4-2  圖示:肩峰下空間 (點示)  4-3~4-5  評估與測量空間大小之幾種方法。


夾擊會造成旋轉肌袖的受傷、發炎、沾黏、增生、鈣化、破裂等種種病變,此即 Rotator Cuff Tendinopathy (旋轉肌袖病變 或稱五十肩 )。旋轉肌袖病變 需手術治療;但要修補已磨損、撕裂、分離、攣縮的肌袖,並使它重新牢固長在新的接骨點上,手術困難度高,成功率也不理想。

旋轉肌袖是 肩關節不可或缺的特殊結構,是肩及上肢抬舉、轉動的啟動器 ( 同發動汽車的火星塞 ),功能獨特而無可或缺。在肱骨頭頸端骨折 置換 肩人工關節手術,旋轉肌袖難以保全,難以修復的情況下 (如上述);術後都避免不了會走上肩痛、無力、肩僵硬 、肩活動不全…  的後遺症。

因應上述術後的問題,專家們轉而從肌腱移轉 (Tendon Transfer) 的概念,嚐試用 肩三角肌就近取材兼代旋轉肌袖的作用。1990年代,開始有了反轉式肩全人工關節置換術( Reverse Total Shoulder Arthroplasty) (6-1) 的創新手術,


圖 6-1 反轉式肩全人工關節
作法是 把肱骨頭 (球體),種在原肩胛盂;反把肩盂連肱髓柄之假體,植入肱骨幹,藉拉長三角肌肩峰下的軸距以杆桿原理的作用方式,利用三角肌代替旋轉肌袖的功能(圖 6-2, 6-3)


圖 6-2
圖 6-3



反轉式全人工肩關節置換術,幾經多次修改,術後的臨床表現的確比傳統式肩全人工關節   (7)
圖 7 傳統式肩人工關節
好很多,術後關節的疼痛、 僵硬、 活動度都大有改善,術後併發症也大大減少。





圖 8-1
但反轉式全人工肩關節卻存在 肩盂假體 緊貼肩胛頸部的下緣,造成撞擊、磨損、蝕骨,甚或鬆脫的弊病。 (8-1, 2, 3)

圖 8-3
圖 8-2

為克服此弊病,專家們正努力從生物力學的角度,把肱骨頭假體(球體旋轉中心   (Rotation Center) 肩盂假體,作外移或內縮的改變 (9),觀察術後的臨床效果。目前臨床結果還未明朗定調。

圖 9.








 


骨科界殷切期待,專家學者多年的研究、改良與努力,能克服肩人工關節設計上的盲點,能早一天找出最好的術式,讓病人與醫師都同感滿意的治療, 那又是一項了不起的創舉了


資料來源:

1. Djuro Perkovic, MD: David Kovacevic, MD; William N. Levine, MD; Charles M. Jobin, MD, Management of the Failed Arthroplasty for ProximalHumerus Fracture ; J Am Acad Orthop Surg, 2019;27(2):39-49. 
2. Jason C. Ho, MD; Liam T. Kane, BS; Joseph A Abboud, MD,     Lateral Versus Medial Offset Design for Reverse Shoulder Replacement ; Curr. Orthop. Pract. 2019; 30(3);200-207 
3. Levy JC, et al. Displaced nonunion,lesser tuberosity osteotomy yield low function , high satisfaction.  J Shoulder Elbow Surg. 2019; dol:10.1016/j. jse. 2018.11.052.  
4.  Peter N. Chalmers, MD, Pascal Boileau, MD, PhD;  Anthorny A. Romeo, MD; Robert Z Tashjian, MD,  Revision Reverse Shoulder Arthroplasty ;  J Am Acad Orthop Surg.  2019; 27(12):426-436  
 5.  Wen-Gie Lee, MD;  Aging Fifty Shoulder Syndrome. (Series Chapters) :  http://classic-blog.udn.com/wglee     李文吉醫師 部落格    五十肩專欄   










2019年6月10日 星期一

不!病人不是消費者,醫師更不是生意人。 --- 醫療是服務業 ? ( 續篇 )




前言:

2011年四月  我在我的部落格及骨科專欄 發表了「 醫療是服務業?」一文  ( 請參閱  http://classic-blog.udn.com/wglee/5123537    http://docwglee.blogspot.com/2011/04/  )  雖引起醫界一陣漣渏及讀者迴響。事實上,此文於201010月早己完稿,斯時筆者還在聯合報副刊寫專欄,投稿後久等未獲刊登 亦未見退稿;詢問主編,主編支支吾吾,表示 不便刊登。 轉投醫界的期刊,復遭同等境遇,始知言論忌諱猶在。

筆者對美國醫界不算陌生,平日亦對網路醫療文獻、文章等有所關注。今年4月看到CaplanMedscape的社論 ( 含 視訊 並 文稿 ),其內容與筆者早先「 醫療是服務業?」多有契合,始有吾道不孤 之慰。今將此Medscape  社論,試譯其文稿,介紹給愛顧我的讀者。


COMMENTARY 社論     Medscape Orthopedics   April 23, 2019


No, Patients Are NOT Consumers, and MDs Are NOT Providers    不!病人不是消費者,醫師更不是生意人。

Arthus L. Caplan PhD    Director, Division of Medical Ethics, New York University Langone Medical Center,
New York, New York       亞瑟 卡布蘭     紐約大學郎格醫學中心 醫學倫理科 主任    亦為Medscape 顧問及特約作家





大家好!我是亞瑟 卡布蘭 (Arthur L.Caplan)     紐約大學郎格醫學中心  醫學倫理科 主任。



最近我看到了 生物倫理學 哈斯汀中心 (Hastings Center) 的學者們的一篇文章,文章裡有一個很有意思的論點:病人不可以被看成是消費者 很同意作者的論點,同時我更主張 :醫師不可被看作或當作是生意人。我們的醫療體系,醫病關係,已經越來越受到過多商業行話 的扭曲與改變 。

哈斯汀學者 認為把病人看成消費者的看法,意味著病人與醫療並沒有連結。 消費者普遍存有的心態是:我是消費者,我想買啤酒、我在想度假去哪? 或 住哪個飯店好?我可以很輕鬆 動動手指 ,在網路就辦到。我 可以選擇多花錢買好的,也可精打細算,殺殺價。



醫療卻不是這樣。醫療有一定的體系,你是什麼病?該看哪個科、該做哪些處置?都有一定的軌道,沒得選擇。你如果是急症,更沒有時間shopping,精挑細選找你想要看的哪位骨科醫師、或你 想要看的那個糖尿病醫師; 你很可能在 看了你的第一線醫師後,很快的就被轉介或轉診到其它醫院或其他醫師;跟你去shopping 買東西經驗,大大的不一樣。

說實在的 ,醫療事業 的經營,不是看市場導向。 消費行為的特質,也不是醫療照護系統所關注的重點。我們的醫療體系不會提供 諸如 「看病消費指引」之類的資訊;再說,要能對醫療體系品頭論足,病人也還不具有這樣的能力  (位置 (position)) 病人是弱勢、需要協助的,而且常常處在(醫療 )知識不對等、又沒有選擇 的餘地。你在急診室看到的實況,絕不會像你上網購物的一樣。

我真的希望大家停止嚷嚷說  病人是消費者,也請不要帶有色的商業眼光把醫師講成是做生意的生意人,醫師就是醫師。我知道這些日子,每個人都很興奮企業方式帶入醫療,譬如 醫院的飯店化、用更好的床單、 更好的膳食、來爭取病人的滿意度。 我耽心走上這樣的趨勢, 因為,我不認為醫院要變成飯店。醫院應該是要變成一個 院內感染率低、治療有效率、病人能放心治病的地方。我憂心把醫院往市場推。

總之,我不希望醫學倫理與醫療專業,被商業口號和商業手法所取代,這絕非病人之福。隱喻醫師是生意人或商業代理人,也有損醫師的專業與尊嚴。我知道醫學少不了要花錢,我沒有那麼天真,但這並不表示 若決心要給病人更好的服務,就一定須要仰賴商業架構。

我是紐約大學醫學院的 卡布蘭   謝謝你的收看。

2019年3月3日 星期日

震波原理、骨震波儀元素 及 骨震波治療操作




生活經驗中,暴風雨的巨雷、大爆炸的巨響、超音速飛機的音爆 ,會使耳膜緊繃、窗櫺晃動,你可知道這是大自然震波,向你現身說法,展示他的存在嗎 ?

震波是什麼 ? 震波是一種高頻與低頻混成的鋸齒狀聲波 (如圖 1)

正弦狀(連續) 超音波 示意圖  : 鋸齒狀 (單一 震波 示意圖      新增說明文字


 右2 :  震波性能參數                      







            
不同於正弦狀超音波的是:這種鋸齒狀的震波,形成於瞬間、帶著1,000倍超音波的能量、波壓 (能量) 瞬時到位、波速迅捷行進、穿越三度空間、不受阻擋


醫界於1980年代成功地「駕馭」震波,首用於泌尿科的碎石術;90年代末期骨科繼之,現今治療範圍擴大,舉凡一些奇難雜症,包括:男性不舉、缺血性心臟病、糖尿病足等,都有人嘗試用震波治療。震波治療是「能量的治療」(聽過 運功療傷 ?),將震波能量投射入身體,誘導組織或細胞衍生某些效應來治病。最大的特點是不具侵襲性,沒有器械介入、沒有傷口、不見血有別於傳統的開刀、復健、藥物、針灸 等,是高科技的醫療。


能駕馭並投射震波來治療骨科毛病,必須要有生產震波的機器,是即 骨震波儀。骨震波儀的製造是一個高難度、高科技的工程。它的製作濫觴於德國,迄今於歐美仍方興未艾;現今的 骨震波儀,小巧但能量不減,使用與操作也趨簡便。依震波產生的方式,有聚焦式與非聚焦式 (如圖 2.) 兩類。


                                                                                               2. 圖示: 聚焦式   幅射式 


聚焦式震波,除聚焦能量大增外,投射時還可減少或避免周遭組織之傷害。非聚焦式震波,以幅射方式行進, 能量不高 (如圖 3.),只能用在表淺皮下激痛點 或一般肌腱炎的治療 ;較深層或其他較複雜的軟組織病變, 如各種慢性肌膜炎 、鈣化性肌腱炎、肌腱退行性病變 等,則須用能量高的聚焦式震波治療,才能奏效。

圖 3 .  聚焦 與 非聚焦震波性能參數比較





 2015,國際骨震波醫學會 (ISMST) 明訂非聚焦式震波 (即幅射式震波  現以rESWT表示 ),應改稱為「壓力波」(Pressure Wave),以與真正高能量的骨震波治療( fESWT) 有所曲隔。


聚焦式震波有3種型式 (如圖 4.);分別是a). 電液壓式 (Electro-Hydraulic)  b). 電磁式 (Electromagnetic) c). 壓電式( Piezoelectric)。前兩者採用間接反射式聚焦設計,而c). 則採直射式直接對焦,方式雖有不同, 但目的都是藉聚焦來提昇震波能量,並避免周邊組織的投射傷害。







圖 4.  從左至右  a), b), c).



並非所有的骨科毛病都可以 用骨震波治療。對哪些 是可以用骨震波來治療的軟組織病變 ( 骨震波的適應症 ),要有明確的認識;除了能正確診斷之外,施術的醫師還須對震波儀的性能及其治療參數 (Parameter) 包括: 擊發一次的單位面積震波流量 (EFD energy flux density) 有多少?  投射的範圍 有多大 ? 能打得多深 ? 打到焦點區 (Focal Zone 亦即 標的)  -6dB區的MPa能量有多少?  都要瞭解, ( 5)         俾能在治療 ()時, 打出該有的治療能量,以達到預期的療效 (如圖 5.) 

        










圖 5.    圖示   Focal Zone ,   -6dB   示意圖



(治療) 時,先定位病竈的部位及深度 (如圖 6.) ,再將治療頭 就定位放置並固定。開打時,先作探測性試打,靠病人的回饋 (Biofeedback  主要是疼痛指數) ,探索 (test) 病人能忍受的最大單位面積震波流量( EFD) 打的速度(Hz)。一旦決定好,打的過程中,除因應病人的反應,治療頭可略作微調外,應盡量保持治療頭不動,一路打到好、打到滿 (預估的能量) 為止。

圖   6.














國際骨震波醫學會 (ISMST  International Society for Medical Shockwave Treatment ) 對軟組織的骨震波治療, 包括骨震波儀的規格,有做出如下的共識 ( 等同guideline)

1).  除 表淺激痛點 或類同之表淺肌腱炎,可用輻射壓力波(rESWT)治療外,軟組織病變,須以聚焦式震波 (fESWT)治療。

2). 治療時,不主張注射止痛劑。注射止痛劑被認為對震波治療有不良影響。

3). 治療的震波能量須足夠,若治療能量不足,治療效果會打折扣。

4). 骨震波儀與身體接觸介面的波壓 (MPa) ,至少需有5MPa 的標準,-6dB區的波壓必須達到最大波壓的50%治療時,以單位面積的震波流量 (EFD  energy flux density ) 做為治療能量的依據。

5). 建議合宜的治療 是:打 最大忍受度的 EFD每次治療 () 不超過2,000,每週打1 次,打 3個療程,再視追蹤情況決定後續是否須要追加。

6).  骨震波治療  安全、有效的治療。

筆者自2002年迄今,累積近4,000軟組織骨震波治療病例,病例追蹤4週至4個月,治療成功率超過90%,比美歐美先進報告。回顧個人多年累積之治療經驗 ( learning curve ) ,及之後自擬的protocol,對照前述ISMST 之共識 及所揭謁之治療基準 ( benchmark ),頗有 不謀而合之感

個人相信遵從上述之準則,以其為治療SOP,則骨震波治療,勢必大見療效,庶幾不無可能成為制式之療法,那也是病人之福了



參考文獻:

  1. J.A.Ogden. R.R.Alvarrez   Extracorporeal Shock Wave Therapy in Orthopaediac  Clinical Orthopaedics Related Research  No.367 2001 Section I Symposium
  2. 骨震波(5 http://classic-blog.udn.com/wglee/1917865    http://classic-blog.udn.com/wglee
  3. Christoph Schmitz†, *, Nikolaus B. M. Császár, Stefan Milz, Matthias Schieker, Nicola Maffulli§, Jan-Dirk Rompe, and John P. Furia    Efficacy and safety of extracorporeal shock wave therapy  for orthopedic conditions: a systematic review on studies listed in the PEDro database    British Medical Bulletin, 2015, 116:115–138 doi: 10.1093/bmb/ldv047 Advance Access    Publication Date: 18 November 2015 
  4. Moya, Daniel, MD; Ramón, Silvia, MD, PhD ,  Schaden, Wolfgang, MD; Wang, Ching-Jen, MD; Guiloff, Leonardo, MD; Cheng, Jai-Hong, MD   The Role of Extracorporeal Shockwave Treatment in Musculoskeletal Disorders   JBJS: February 7, 2018 - Volume 100 - Issue 3 - p 251-263    doi: 10.2106/JBJS.17.00661   Current Concepts Review