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「動 (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。
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) (圖1)， 就是 把像高爾夫開球（開球)Tee座的肩胛盂，結合肱骨( 此處的高爾夫球) 組合而成。
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。
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) (圖1)， 就是 把像高爾夫開球（開球)Tee座的肩胛盂，結合肱骨( 此處的高爾夫球) 組合而成。
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| 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 (圖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， 但肱骨-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 (圖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...等，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. )˙
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| 圖 4-2 |
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| 圖 4-1 |
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| 圖 4-3 |
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| 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) (圖5) 。
-- 此即 肩峰下夾擊 (Impingement) (圖5) 。
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| 圖 4-5 |
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| 圖5. 肩峰下夾擊 |
註： 圖4-1~4-2 圖示：肩峰下空間 (點示)。 圖 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 症)。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 ( 形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 或 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) (圖6-1) 的創新手術，
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| 圖 6-1 反轉式肩全人工關節 |
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| 圖 6-2 |
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| 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 (圖7)
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。
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。 (圖8-1, 2, 3)
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| 圖 7 傳統式肩人工關節 |
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| 圖 8-1 |
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| 圖 8-3 |
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| 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) 的旋轉中心 (Rotation Center) 或 肩盂假體，作外移或內縮的改變 (圖9)，觀察術後的臨床效果。目前臨床結果還未明朗定調。
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
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| 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
