三維測量分析肩峰前緣骨贅對肩峰形態(tài)的影響

曾一鳴 王燎 徐辰 張凱 張峻

肩峰撞擊是肩關(guān)節(jié)疼痛最常見的原因之一，并可導致肩袖損傷。這種肩痛的根本原因是肩袖肌腱退行性變化還是肩峰前緣骨贅碰撞仍然存在爭議。許多研究仍不能否認外在機械碰撞是肩袖退變性損傷及肩關(guān)節(jié)疼痛的主要原因之一。肩峰前緣骨贅已被報道與肩峰撞擊及其導致的肩袖損傷有關(guān)［1-2］。并被認為是由于喙肩韌帶收縮牽拉所形成［3-4］。而肩峰前緣骨贅在鉤狀肩峰中發(fā)生率較其他類型肩峰更高［5-6］。因此肩峰前緣骨贅可能與肩峰形態(tài)改變及肩峰撞擊、肩袖損傷存在一定的關(guān)系，手術(shù)前、后對患者肩峰前緣骨贅評估有益于肩關(guān)節(jié)疾病的診斷、治療策略及康復指導方案的制定。

本研究對接受肩關(guān)節(jié)鏡手術(shù)患者手術(shù)前、后肩峰前緣骨贅及肩峰形態(tài)進行三維形態(tài)學研究，探討以下問題：（1）不同肩峰類型及肩袖損傷程度是否與肩峰前緣骨贅形態(tài)有關(guān)；（2）肩峰前緣骨贅大小是否與年齡相關(guān)；（3）肩峰成形術(shù)后肩峰前緣骨贅形態(tài)變化能否改變肩峰形態(tài)，是否與術(shù)后肩關(guān)節(jié)功能恢復有關(guān)。

對象與方法

一、研究對象

選取上海交通大學附屬第九人民醫(yī)院骨科運動醫(yī)學組2016 年10 月至2018 年5 月進行肩關(guān)節(jié)鏡手術(shù)患者129 例。所有患者在關(guān)節(jié)鏡下均行肩峰成形術(shù)，手術(shù)前、后常規(guī)拍攝標準肩關(guān)節(jié)前后位、標準岡上肌出口位X 線片及肩關(guān)節(jié)CT 薄層平掃。

二、納入及排除標準

1.納入標準：（1）術(shù)前、術(shù)中診斷為肩峰撞擊征者;（2）各種原因?qū)е碌募珀P(guān)節(jié)黏連及肩峰下滑囊炎者;（3）肩袖損傷者。

2.排除標準：（1）既往有肩關(guān)節(jié)手術(shù)史、骨折、感染、腫瘤;（2）肩鎖關(guān)節(jié)炎者、進展性盂肱關(guān)節(jié)炎者;（3）術(shù)中發(fā)現(xiàn)有盂唇損傷者。

三、研究方法

CT 掃描數(shù)據(jù)讀取、肩關(guān)節(jié)三維模型建立及數(shù)據(jù)測量由獨立的2 位低年資骨科醫(yī)師完成。術(shù)前肩峰形態(tài)分型確定及術(shù)中肩袖損傷程度確定由高年資手術(shù)醫(yī)師確定。數(shù)據(jù)測量醫(yī)師對樣本詳情完全不知曉，最終結(jié)果取2 位醫(yī)師測量結(jié)果的平均值。

1.肩峰形態(tài)分型、手術(shù)過程及肩袖損傷程度標準：1986 年Bigliani 將肩峰形態(tài)分為3 型，Ⅰ型為扁平狀，Ⅱ型為弧狀，Ⅲ型為鉤狀。所有接受手術(shù)患者術(shù)前依據(jù)標準岡上肌出口位X 線片將肩峰形態(tài)分為Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型3 組。所有手術(shù)均由高年資副主任醫(yī)師1 人完成，患者常規(guī)采取側(cè)臥位，標準后方及前方入路觀察盂肱關(guān)節(jié)。后方入路探至肩峰下間隙，標準外側(cè)入路建立，刨削肩峰下滑囊后觀察到肩袖損傷的大小和部位。所有患者常規(guī)行肩峰成形術(shù)，如有肩袖損傷，采用單排固定縫合方法。肩袖損傷程度的依據(jù)術(shù)前磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）及鏡下進行判別，分為肩袖完全損傷、肩袖部分損傷及無肩袖損傷3 組。肩袖完全損傷定義為肩袖全層損傷。Ellman 將肩袖部分撕裂分為3 類，即滑囊側(cè)部分撕裂、肌腱間部分撕裂和關(guān)節(jié)側(cè)部分撕裂。每一類根據(jù)撕裂深度分為3度：Ⅰ度＜3 mm，Ⅱ度3～6 mm，Ⅲ度＞6 mm 或超過肌腱厚度50%［7］。鏡下觀察到上述任一損傷類型定義為肩袖部分損傷。肩袖全層損傷及Ⅲ度肩袖部分損傷常規(guī)進行肩袖修補或縫合固定術(shù)。

2. CT 掃描圖像處理及三維模型建立：手術(shù)前、后肩關(guān)節(jié)掃描采用最新飛利浦64 排多層螺旋CT，掃描層厚0.625 mm。將醫(yī)學數(shù)字成像和通信標準（digital imaging and communications in medicine，DICOM）圖像數(shù)據(jù)導入Medraw 三維模型建立軟件，選取層厚較薄且層數(shù)較多的序列進行三維重建；設(shè)置閾值分割范圍為180～220 HU，得到骨性結(jié)構(gòu)的三維模型；使用手繪功能修補HU 值較低的骨性結(jié)構(gòu)并使用修建和種子填充功能，將肱骨、鎖骨、喙突等結(jié)構(gòu)進行區(qū)分，重建得到用于測量的三維模型。

3.模型三維坐標系建立、肩峰前緣骨贅及肩峰形態(tài)測量:用軟件算法模擬整個關(guān)節(jié)盂三維結(jié)構(gòu)的中心點A，肩胛骨最內(nèi)緣點B，肩胛最下角點C。由A 點、B 點及C點形成肩胛骨正位平面，以A 點為原點向內(nèi)外方向、上下方向及前后方向分別形成X 軸、Y 軸及Z 軸［8］（圖1）。

圖1 關(guān)節(jié)盂三維結(jié)構(gòu)

肩峰傾斜角（acromial slope angle，ASA）及肩峰形態(tài)均在肩胛骨標準側(cè)位三維模型上測量。與肩峰前緣骨贅相關(guān)的肩峰形態(tài)指標選取ASD 及肩峰弧高度（acromial curvature height，ACH）。ASA 定義為肩胛骨側(cè)位上肩峰弧中點分別與肩峰前緣、后緣連線形成的夾角。ACH 定義為肩峰弧中點至肩峰前后緣連線的最大距離［9］（圖2）。

圖2 根據(jù)三維坐標系調(diào)整至肩胛骨標準側(cè)面觀

肩峰前緣骨贅距離（acromial spur distance，ASD）是肩峰真正前緣再向前方延伸的距離。在肩關(guān)節(jié)CT 平面上標記出肩峰真正前緣以及肩峰前緣骨贅，在三維模型上測量相應(yīng)點之間的距離（圖3）。按上述同樣的方法得出經(jīng)肩關(guān)節(jié)鏡術(shù)后肩峰前緣骨贅距離及肩峰形態(tài)參數(shù)（圖4）。

圖3 肩關(guān)節(jié)CT 掃描

圖4 肩關(guān)節(jié)鏡術(shù)后肩峰形態(tài)測量

4.術(shù)后肩關(guān)節(jié)功能評分：所有肩關(guān)節(jié)鏡肩袖修補的患者術(shù)后6 個月在門診接受肩關(guān)節(jié)功能評分檢查。評分采用Constant 肩關(guān)節(jié)評分系統(tǒng)和美國加州大學（University of California at Los angeles，UCLA）肩關(guān)節(jié)評分系統(tǒng)。

四、統(tǒng)計學分析

采用SPSS13.0 軟件進行數(shù)據(jù)處理。Kappa 系數(shù)用于評估測量的可靠性［10］。年齡、ASA、ACH 及ASD 和不同肩峰類型組間，不同肩袖損傷程度組間的關(guān)系采用單因素方差分析（One-way ANOVA）及Pearson 相關(guān)系數(shù)。手術(shù)前、后各參數(shù)及肩關(guān)節(jié)功能評分比較采用Mann-Whitney U 檢驗。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

結(jié) 果

一、肩峰形態(tài)類型與年齡及肩袖損傷程度

研究對象的年齡、肩峰形態(tài)分型及肩袖損傷程度結(jié)果見表1。

表1 肩峰形態(tài)類型與年齡及肩袖損傷程度

二、肩峰形態(tài)測量的可信度

結(jié)果表明測量者內(nèi)及測量者間測量的ASD、ASA、和ACH 具有很好的一致性，有較高的可信度。見表2。

表2 不同測量者測量ASD、ASA、ACH 的可信度（kappa 值）

三、不同肩袖損傷程度與ASD、ASA 和ACH 的關(guān)系

不同肩袖損傷程度ASD、ASA 及ACH 的測量結(jié)果見表3。

表3 不同肩袖損傷程度ASD、ASA、ACH 的測量結(jié)果（±s）

表3 不同肩袖損傷程度ASD、ASA、ACH 的測量結(jié)果（±s）

注：ASD 為肩峰前緣骨贅距離；ASA 為肩峰傾斜角；ACH 為肩峰弧高度

損傷程度 ASD（mm） ASA（°） ACH（mm） 無損傷 2.97±0.55 24.32±2.61 3.55±0.54部分損傷 4.03±2.19 25.60±2.21 4.07±0.65完全損傷 5.65±2.65 24.56±1.48 3.62±0.27

四、不同肩峰類型與年齡的關(guān)系

ASD 與年齡存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，P=0.014。而ASA、ACH 與年齡無相關(guān)性，P＞0.05。年齡在不同肩峰類型組間的差異有統(tǒng)計學意義，見圖5。

圖5 不同肩峰形態(tài)類型間年齡差異

五、不同肩峰類型及不同肩袖損傷程度與ASD的關(guān)系

ASA 與ACH 在不同肩峰類型及不同肩袖損傷程度間的差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），而ASD 體現(xiàn)出一定的差異，見圖6 和圖7。

圖6 不同肩峰類型ASD 差異

圖7 不同肩袖損傷程度ASD 差異

六、不同肩峰形態(tài)類型手術(shù)前后ASD、ASA 和ACH 比較

肩關(guān)節(jié)鏡術(shù)中肩峰成形顯著減小ASD，P＜0.001。然而ASD 減小并沒有使Ⅰ型和Ⅱ型肩峰組手術(shù)前、后ASA 及ACH 體現(xiàn)出顯著的差異，而在Ⅲ型肩峰組則表現(xiàn)出顯著的差異，P 值分別為0.012及0.038，見表4。

表4 不同肩峰形態(tài)類型手術(shù)前后ASD、ASA、ACH 比較（±s）

表4 不同肩峰形態(tài)類型手術(shù)前后ASD、ASA、ACH 比較（±s）

注：ASD 為肩峰前緣骨贅距離；ASA 為肩峰傾斜角；ACH 為肩峰弧高度；與術(shù)前比較，aP＜0.05

類型 術(shù)前 術(shù)后ASD（mm） ASA（°） ACH（mm） ASD（mm） ASA（°） ACH（mm）Ⅰ2.94±0.89 25.31±1.47 3.79±0.49 2.14±0.71a 24.83±2.48 3.75±0.61Ⅱ2.72±0.65 24.76±2.73 3.67±0.53 1.98±0.85a 23.69±2.98 3.63±0.58Ⅲ6.78±2.20 24.18±2.27 3.68±0.41 2.01±0.80a 21.95±2.91a 3.49±0.44a

七、肩關(guān)節(jié)功能評分

術(shù)后3 個月Constant 肩關(guān)節(jié)功能評分平均為（92.21±4.11）分，UCLA 肩關(guān)節(jié)功能評分平均為（30.96±2.54）分，手術(shù)前、后ASD 變化差異無統(tǒng)計學意義（P=0.427）。

討 論

Neer［11］在1972 年第一次描述了肩峰撞擊征，認為肩峰前下方增生的骨贅撞擊是引起肩袖損傷的主要因素，作者記錄骨贅的位置并建議行肩峰前緣成形以擴大肩峰下間隙及減小肩袖組織壓力。至今為止，肩峰前緣各種形狀骨贅的形成機制及與肩袖損傷的關(guān)系仍然存在不確定性，越來越多的學者認為骨贅是一種隨著年齡增大后產(chǎn)生的退變表現(xiàn)。目前許多研究顯示肩峰前緣骨贅為肩關(guān)節(jié)疼痛的原因之一，骨贅不僅減小了肩峰下間隙，還可能激惹肩袖組織導致肩峰下滑囊炎引起疼痛［12-14］。本研究致力于探究肩峰前緣骨贅在不同年齡、不同肩峰類型及不同肩袖損傷程度之間的差異和關(guān)系，揭示骨贅的成因及意義。同時手術(shù)前、后評估肩峰前緣骨贅及肩峰形態(tài)可了解引起患者癥狀的病理結(jié)構(gòu)并篩選出哪些患者能在肩關(guān)節(jié)鏡手術(shù)中受益，因為這種骨贅不僅是引起肩峰撞擊及肩袖損傷的外在因素，更重要的是它為鏡下肩峰成形的直接對象，故本研究有著重要的意義。

傳統(tǒng)的肩峰形態(tài)分類是基于肩胛骨矢狀面二維平片肩峰下表面形態(tài)分析。許多肩峰形態(tài)研究仍大多采用肩胛骨側(cè)位、岡上肌出口位X 線片及MRI 影像，雖然一些學者改良了岡上肌出口位拍攝角度以便最大程度顯示肩峰前緣骨贅情況，但難以獲得統(tǒng)一標準的出口位片仍然是肩峰形態(tài)評估的瓶頸［15-16］。傳統(tǒng)X 線片評估肩峰形態(tài)應(yīng)包括肩關(guān)節(jié)前后位、腋位及岡上肌出口位。但許多學者認為僅僅從岡上肌出口位評估肩峰形態(tài)是不充分的。Alraddadi 等［17］測量尸體肩峰前緣骨贅三維形態(tài)，認為骨贅增加肩峰弧度并能改變肩峰形態(tài)。國外對于肩峰前緣骨贅的三維形態(tài)研究仍然較少。國內(nèi)劉海鵬等［18］通過三維測量頭頂肩峰距、肱骨頭相對高度、肩峰喙突距和結(jié)節(jié)肩峰距等指標評價肩峰下減壓術(shù)的療效。連建強等［19］通過尸體測量國人喙突解剖形態(tài)指導行Latarjet 術(shù)時喙突的截骨量。殷欽等［20］通過X 線片及MRI 測量肩肱距，分析其與肩袖撕裂的關(guān)系。但國內(nèi)目前未檢索到三維測量分析肩峰前緣骨贅形態(tài)的報道。因此本研究采用數(shù)字化三維建模的方法對肩峰前緣骨贅及肩峰形態(tài)進行測量分析，彌補國內(nèi)對于這方面的研究空白并提供肩峰形態(tài)學參數(shù)以供參考。

本研究129 例患者中，Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型肩峰組間的年齡逐漸增大，兩兩之間差異有統(tǒng)計學意義。同時ASD 與年齡存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，P=0.014，但ASA、ACH 與年齡沒有顯著相關(guān)性，P＞0.05。肩峰形態(tài)變化與年齡之間的關(guān)系仍存在爭議，一些研究認為前緣骨贅形成的Ⅲ型鉤狀肩峰是隨著年齡增大后退變的表現(xiàn)［12,21］，Ogawa 等［1］的研究表明肩峰前緣骨贅從20 歲開始出現(xiàn)，隨著年紀的增大逐漸增大。而另一些研究認為肩峰形態(tài)變化與年齡并無顯著相關(guān)性［22-23］。本研究表明，年齡仍然是預測肩峰形態(tài)及前緣骨贅的一個重要指標，此結(jié)果與Mahakkanukrauh 等［24］和Oh 等［25］研究一致。因此肩峰前緣骨贅可能與其他關(guān)節(jié)退變形成的骨贅類似，是一種老年性退行性表現(xiàn)。

我們研究中術(shù)前Ⅲ型肩峰組的ASD 顯著大于Ⅰ型和Ⅱ型肩峰組，但差異無統(tǒng)計學意義。Alraddadi 等［17］在尸體上測量ASD 平均為6 mm，而本研究測量的結(jié)果為4.14 mm，除了人種差異外，可能與將肩峰三維模型調(diào)整至標準的測量位置有關(guān)。我們發(fā)現(xiàn)在ASD增大的Ⅲ型肩峰組中，在鏡下均觀察到肩袖損傷，且完全損傷者顯著高于Ⅰ型和Ⅱ型肩峰組，占到所有肩袖完全損傷的78%。Hamid［26］與Toivonen 等［27］已報道肩袖損傷者有著較高的肩峰前緣骨贅發(fā)生率及較大的骨贅形態(tài)。因此ASD 增大在Ⅲ型鉤狀肩峰中發(fā)生率較高，且能顯著導致肩袖完全損傷的發(fā)生。Balke 等［22］、Toivonen 等［27］和Tuite 等［28］均報道了Ⅲ型鉤狀肩峰有著更大的ASA，并認為ASA 增大與肩峰撞擊及肩袖損傷有關(guān)。本研究ASA 平均為24.73°，與上述研究25°～27°相近，ACH 平均3.71 mm，較Alraddadi 的6 mm 小。我們沒有發(fā)現(xiàn)ASA 及ACH 在不同肩峰形態(tài)類型及不同肩袖損傷程度組中有顯著差異，此結(jié)果與Bigliani 等［29］的相似。但上述肩峰骨贅及形態(tài)研究多采取X 線片或MRI 影像，角度測量時有些包括肩峰前緣骨贅而有些不包括，同時二維測量并不能很好地反映骨贅內(nèi)側(cè)緣對測量結(jié)果的影像，因此差異較大。為了進一步探討肩峰前緣骨贅的影響，我們比較肩關(guān)節(jié)鏡術(shù)前術(shù)后不同肩峰類型上述肩峰形態(tài)的差異。

本研究中鏡下行肩峰成形手術(shù)后ASD 明顯減小，但值得注意的是無論是哪型肩峰，術(shù)后仍存在2 mm 左右ASD。這可能包含兩個原因，一是術(shù)中肩峰成形未完全消除肩峰前緣的骨贅，由于我們的研究是三維模型測量，這可能與術(shù)中未對骨贅的內(nèi)側(cè)緣進行充分成形有關(guān)；二是此2 mm“骨贅”本為肩峰先天性的形態(tài)特征，已有研究認為鉤狀肩峰是在此基礎(chǔ)上后天發(fā)展而成［30-31］。我們根據(jù)術(shù)中反復驗證傾向于支持第二種觀點。術(shù)后ASD 減小使得ASA及ACH 均較術(shù)前減小，但僅在Ⅲ型肩峰組內(nèi)表現(xiàn)出顯著性差異，與患者術(shù)后隨訪肩關(guān)節(jié)功能沒有關(guān)系。因此我們認為僅Ⅲ型肩峰中的鉤狀肩峰前緣骨贅能改變肩峰原有形態(tài)，造成肩峰ASA 及ACH 增大，可能導致肩峰撞擊及肩袖損傷的風險增大。商培洋等認為肩袖全層損傷合并肩關(guān)節(jié)粘連患者鏡下同時行肩袖修補縫合與黏連松解有較好的療效，但研究未涉及是否同時行肩峰成形術(shù)，也未闡述肩峰類型與肩袖全層損傷的關(guān)系［32］。因此結(jié)合我們的研究結(jié)果，我們建議Ⅲ型肩峰患者無論是否合并其他損傷，在鏡下手術(shù)時應(yīng)常規(guī)行肩峰成形術(shù)并特別注意肩峰前緣骨贅的位置以確?；謴图绶逭Ｐ螒B(tài)，而對于Ⅰ型及Ⅱ型肩峰患者鏡下應(yīng)酌情選擇行肩峰成形術(shù)。