磁共振測(cè)量肩峰相關(guān)角度對(duì)SAIS的診斷價(jià)值

孫 坡，張瀚元，郭瑞鵬，李 博，徐 斌

肩峰下撞擊綜合征 (subacromial impingement syndrome, SAIS) 是肩關(guān)節(jié)最常見(jiàn)的疾病之一，約占以肩關(guān)節(jié)疼痛為主訴病人的44%～65%[1-2]，與其他骨科疾病相比，肩痛對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)具有更大的影響[3]，給醫(yī)療保健和社會(huì)帶來(lái)了高昂的成本[4]。而肩峰的形態(tài)被認(rèn)為是肩峰下疾病的主要原因[5-6]。Neer[7- 9]認(rèn)為肩峰形態(tài)異常是造成肩部撞擊的主要原因，持這種觀點(diǎn)的代表人物是Bigliani[9]，他根據(jù)尸體解剖的結(jié)果得出肩峰存在三種不同解剖形態(tài)變異，并指出其中肩部撞擊在Ⅲ型(鉤狀)肩峰中的發(fā)生率更高。40年來(lái)，這種觀點(diǎn)的支持者認(rèn)為是由于肩峰下間隙距離減少而導(dǎo)致撞擊的原因[10]，而對(duì)肩峰下垂傾斜程度對(duì)SAIS所產(chǎn)生的影響關(guān)注很少。本研究的目的是量化肩峰下垂傾斜程度并評(píng)估其對(duì)SAIS的診斷價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 方案批準(zhǔn)、注冊(cè)和患者同意研究符合《赫爾辛基宣言》和安徽醫(yī)科大學(xué)關(guān)于涉及人類的研究的相關(guān)規(guī)定，該研究由安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，參與本課題的患者和對(duì)照人員均給予知情書(shū)面同意。

1.2 病例資料于2020年11月—2021年3月就診于安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院運(yùn)動(dòng)創(chuàng)傷與關(guān)節(jié)鏡外科并住院的患者40例(實(shí)驗(yàn)組)。納入標(biāo)準(zhǔn)：①結(jié)合患者查體體征、肩關(guān)節(jié)核磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)及關(guān)節(jié)鏡下診斷為肩峰下撞擊綜合征；②年齡<60歲；③無(wú)明確外傷及肩關(guān)節(jié)手術(shù)史; ④ 無(wú)MRI檢查禁忌癥。排除標(biāo)準(zhǔn)：①肩關(guān)節(jié)生長(zhǎng)發(fā)育畸形；②合并嚴(yán)重心血管疾病或精神疾??；③其他病變導(dǎo)致肩部癥狀或肩關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)異常(如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、SLE、惡性腫瘤，肩關(guān)節(jié)周圍囊腫等)。

1.3 臨床檢查

1.3.1掃描參數(shù) 所有肩部MRI掃描均在德國(guó)GE HEALTHCARE DISCOVERY MR 750W 3T磁共振掃描儀上進(jìn)行，使用專用肩部線圈，患者處于解剖位置。斜冠狀面沿岡上肌腱長(zhǎng)軸，垂直于斜矢狀面。掃描層間距為0.4 mm、掃描層厚為4.0 mm、FOV:180 mm×180 mm。序列包含：① 橫軸位 T2WI：TR:3 000 ms；TE:73.4 ms；矩陣：320×192。② 斜冠狀位 T1WI：TR:804ms；TE:11.3ms；矩陣：320×256。③ 斜冠狀位 T2WI：TR:3 000 ms；TE:69.5 ms；矩陣：320×256。④ 矢狀位：TR:2 021 ms；TE:49.8 ms；矩陣：288×256。

1.3.2量化指標(biāo) 兩名研究人員在80張肩關(guān)節(jié)核磁共振圖像上回顧性量化肩峰下垂傾斜程度。在冠狀位T1W1上測(cè)量圖像相關(guān)角度及數(shù)據(jù)包括：角α、β、γ、Δ、ε、ζ。① 角α：在不同層面上找出肩胛盂上下頂點(diǎn)，并平移至同一層面作過(guò)兩頂點(diǎn)的直線的垂線c，與第一次完整出現(xiàn)鎖骨遠(yuǎn)端圖像上鎖骨遠(yuǎn)端軸線b所成的銳角(鎖骨遠(yuǎn)端軸線為組成α的上邊線記為正數(shù)值，反之記為負(fù)數(shù)值)，見(jiàn)圖1A；② 角β：垂線c，與第一次完整出現(xiàn)肩峰前外側(cè)遠(yuǎn)端圖像上的肩峰遠(yuǎn)端軸線a所成的銳角，見(jiàn)圖1B；③ 角γ：過(guò)肩峰前外側(cè)下表面骨皮質(zhì)最低點(diǎn)與肩峰遠(yuǎn)端軸線a與肩鎖關(guān)節(jié)面交點(diǎn)的直線d，垂線c與直線d所成的銳角，見(jiàn)圖1C；④ 角Δ：肩峰遠(yuǎn)端軸線a與鎖骨遠(yuǎn)端軸線b所成的銳角，見(jiàn)圖1D；⑤ 角ε：鎖骨遠(yuǎn)端軸線b與直線d所成的銳角，見(jiàn)圖1F；⑥ 角ζ：肩峰遠(yuǎn)端軸線a與直線d所成的銳角，見(jiàn)圖1E。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS 23.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，所有數(shù)據(jù)使用Levene進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，符合正態(tài)性分布的計(jì)量資料組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，如果不符合正態(tài)分布，則使用非參數(shù)檢驗(yàn)進(jìn)行分析。各指標(biāo)診斷獨(dú)立診斷效能評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性通過(guò)相應(yīng)指標(biāo)的ROC曲線下面積比較，曲線下面積越大，表示準(zhǔn)確性越高。各指標(biāo)間的聯(lián)合診斷試驗(yàn)采用二元Logistic回歸分析建立回歸模型，Logistic方程為L(zhǎng)ogit(P)=0.158β+0.442ζ-5.346，Logit(P)作為聯(lián)合變量進(jìn)行多變量ROC曲線分析。所有結(jié)果的顯著性檢驗(yàn)水準(zhǔn)為α=0.05，P<0.05 為差異有顯著性。并使用統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著變量中的約登指數(shù)(Youden’s index)計(jì)算最佳角度標(biāo)準(zhǔn)。診斷測(cè)試的表現(xiàn)分為失敗(曲線下面積[AUC]在0.5～0.6之間)、差(AUC在0.6 ～ 0.7之間)、一般(AUC在0.7 ～ 0.8之間)、良好(AUC在0.8～0.9之間)和優(yōu)秀(AUC在0.9～1.0之間)。

2 結(jié)果

2.1 病例和對(duì)照組量化指標(biāo)的比較80例患者符合納入和排除標(biāo)準(zhǔn)。病例組40例均結(jié)合患者查體體征、肩關(guān)節(jié)MRI及關(guān)節(jié)鏡下診斷為肩峰下撞擊綜合征，其中男性16人(40%)，女性24人(60%)。年齡31 ～ 59歲(51.65±5.31歲)；對(duì)照組40例均為正常肩關(guān)節(jié)，其中男性24人(60%)，女性16人(40%)。年齡37 ～ 58歲(51.07±5.38歲)。在對(duì)照組和病例組之間年齡和性別無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。病例組與對(duì)照組各指標(biāo)均符合正態(tài)分布，其中角β、γ、Δ、ε、ζ的獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果如下，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P<0.05。而角α的獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見(jiàn)表1。

表1 病例和對(duì)照肩峰下垂及傾斜相關(guān)角的比較

圖1 肩峰下垂傾斜程度的量化指標(biāo)示意圖

圖2 角γ、ε、ζ的ROC曲線A：角γ；B：角ε；C：角ζ

2.2 單個(gè)指標(biāo)ROC結(jié)果、敏感度、特異度對(duì)于肩峰下垂及傾斜相關(guān)角β、γ、Δ、ε、ζ，其各個(gè)單項(xiàng)ROC結(jié)果如下，其中角γ、ε、ζ的診斷性能良好，診斷敏感度較高，分別為92.5%、92.5%、85%；診斷特異度為67.5%、67.5%、87.5%，見(jiàn)圖2和表2。

表2 單個(gè)指標(biāo)ROC結(jié)果曲線下方的區(qū)域、敏感度與特異度

2.3 并聯(lián)方式擬合聯(lián)合診斷變量，進(jìn)行聯(lián)合診斷試驗(yàn)評(píng)價(jià)二元Logistic回歸分析，采用向前法逐步評(píng)估指標(biāo)診斷效能影響指數(shù)，并剔除混雜因子篩選后角γ、Δ、ε為混雜因素。角β和ζ對(duì)于患SAIS有顯著性的診斷意義，其擬合參數(shù)見(jiàn)表3。角β與角ζ的聯(lián)合AUC為0.906(95%CI: 0.842 0.971;P<0.001)，見(jiàn)圖 3。當(dāng)選擇 cut-off 值> 0.3138979為臨界值時(shí)，Youden指數(shù)最大，此時(shí)診斷的敏感性為95%，特異性為75%。

表3 聯(lián)合診斷試驗(yàn)

2.4 單獨(dú)對(duì)肩峰分型做ROC曲線肩峰分型為分組，對(duì)實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組中肩峰分型分別為Ⅰ型、Ⅱ型的研究對(duì)象做ROC曲線，結(jié)果見(jiàn)表4。

圖3 β和ζ的聯(lián)合ROC曲線

表4 不同類型肩峰時(shí)結(jié)果有意義指標(biāo)ROC結(jié)果、敏感度與特異度

3 討論

肩峰下垂及傾斜程度對(duì)肩峰下撞擊綜合征的影響迄今為止國(guó)內(nèi)外研究甚少。Banas et al[11]報(bào)道了肩峰側(cè)傾斜角度與較高的肩峰下疾病患病率相關(guān)。其研究描述了一個(gè)可能有用的輔助評(píng)估和管理肩袖疾病的角度。MacGillivray et al[12]的研究顯示隨著年齡的增長(zhǎng)，更大比例的患者肩峰向下成角。而Yao et al[13]研究的結(jié)論描述了在冠狀斜位MR圖像上主觀發(fā)現(xiàn)肩峰側(cè)下傾斜，雖然部分通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)量得到驗(yàn)證，但不能預(yù)測(cè)撞擊綜合征。 Balke 和Toivonen et al[14]研究了肩峰下外側(cè)傾斜角度與肩峰下撞擊綜合征之間的關(guān)系，并認(rèn)為ASA增大與肩峰撞擊及肩袖損傷有關(guān)。上述學(xué)者的研究中對(duì)下外側(cè)傾斜的量化方法和結(jié)果均存在顯著差異。本研究結(jié)果部分重現(xiàn)了這些作者的發(fā)現(xiàn)，雖然方法上存在差異，但結(jié)果均發(fā)現(xiàn)部分肩峰下垂傾斜角度對(duì)肩峰下撞擊綜合征具有可觀的診斷性能。MacGillivray et al[12]描述了肩峰與鎖骨之間的成角，認(rèn)為肩峰下外側(cè)傾斜的加重會(huì)影響撞擊綜合征的發(fā)病機(jī)制[12]。Banas et al[11]也通過(guò)研究核磁共振成像斜冠狀位切片確定，角度越小，肩峰側(cè)傾角越大，因此撞擊越大。

本研究評(píng)估肩峰下垂傾斜程度對(duì)肩峰下撞擊綜合征的影響，使用不同量化相關(guān)角在肩關(guān)節(jié)MRI上的變化以及這些測(cè)量數(shù)據(jù)不同分組之間的可變性。結(jié)果顯示，量化指標(biāo)角γ、ε、ζ對(duì)肩峰下撞擊綜合征的診斷具有更好的診斷效能。雖然對(duì)與單項(xiàng)指標(biāo)ROC結(jié)果中角γ、ζ的診斷性能較為優(yōu)越，但在各指標(biāo)間的聯(lián)合診斷試驗(yàn)中采用二元Logistic回歸分析擬合的結(jié)果發(fā)現(xiàn)角γ、Δ、ε為混雜因素，即攜變量，例如角γ的診斷效能佳可能是受到的角β和角ζ兩者的影響導(dǎo)致的。而將角β和角ζ兩者聯(lián)合結(jié)果有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，反映了兩者對(duì)于SAIS有顯著性的診斷意義。除此之外，當(dāng)再次以肩峰分型為條件，分別對(duì)Ⅰ型、Ⅱ型肩峰的研究對(duì)象各量化指標(biāo)作ROC曲線時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)在Ⅰ型肩峰中，角ζ的AUC為0.986(95% CI: 0.954～1.000;P<0.001)，這提示了臨床工作者對(duì)于平坦型肩峰的患者，肩峰下垂及傾斜程度的量化指標(biāo)對(duì)SAIS的診斷具有更令人滿意的診斷性能。在臨床工作中，部分肩峰下撞擊綜合征及肩袖損傷診斷明確的患者，雖然屬于Ⅰ型或Ⅱ型肩峰，卻擁有著較大的肩峰下垂程度。如圖4，圖A展示了一個(gè)正常肩關(guān)節(jié)的MRI圖像；圖B為一例診斷SAIS和肩袖損傷患者肩關(guān)節(jié)的MRI圖像，肩峰有明顯的傾斜和下垂變化。此類患者雖然肩峰結(jié)構(gòu)形態(tài)平坦，卻可能因?yàn)閾碛兄麓範(fàn)罴绶甯淖?，更容易發(fā)生肩峰下撞擊綜合征及肩袖損傷。這啟發(fā)研究者在之后的研究中可以考慮在肩峰分型中加入一種新的亞型，充分考慮下垂?fàn)罴绶鍖?duì)疾病的影響，使得診斷標(biāo)準(zhǔn)更加完善和全面。另外，對(duì)于關(guān)節(jié)鏡下肩峰成形術(shù)的手術(shù)指征，在術(shù)前可以對(duì)患者以此作為一項(xiàng)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，將更有助于患者手術(shù)方案精確而完善的制定。

圖4 一例對(duì)照組與一例實(shí)驗(yàn)組肩關(guān)節(jié)MRI圖像對(duì)比展示

然而，相關(guān)量化肩峰下垂傾斜程度的測(cè)量可能會(huì)受到圖像中所描述的結(jié)構(gòu)的影響。不是所有的檢查都有清晰且完整規(guī)范的圖像，足以描述角度測(cè)量所需的所有結(jié)構(gòu)，另外圖像滾動(dòng)可能會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，導(dǎo)致測(cè)量誤差更高。本研究的主要局限性是回顧性設(shè)計(jì)和依賴MRI圖像結(jié)果的處理，如果依據(jù)本研究結(jié)果再繼續(xù)進(jìn)行一個(gè)前瞻性的研究分析，將會(huì)驗(yàn)證所量化肩峰下垂傾斜程度是否能應(yīng)用于臨床實(shí)踐。

本研究的主要優(yōu)點(diǎn)是不同測(cè)量值的比較，以及對(duì)每種測(cè)量指標(biāo)之間的診斷性能的評(píng)估，并且各指標(biāo)間的聯(lián)合診斷試驗(yàn)采用二元Logistic回歸分析擬合，排除攜變量的因素后得到一個(gè)診斷性能更佳的聯(lián)合指標(biāo)，便能夠在上述參數(shù)中確定最佳參數(shù)。本研究不足之處在于樣本量不足夠大，這意味置信區(qū)間不足夠小。另外，本研究所有測(cè)量均在磁共振圖像上進(jìn)行，故只能評(píng)估靜態(tài)水平[15]，雖然通過(guò)肩胛盂所作的輔助線來(lái)減小誤差，但無(wú)法動(dòng)態(tài)分析。

綜上所述，本文在磁共振圖像上量化了肩峰下垂及傾斜相關(guān)角，并分析其對(duì)于肩峰下撞擊綜合征的診斷價(jià)值，在本系列中發(fā)現(xiàn)最適合用于肩峰下垂及傾斜相關(guān)角量化的參數(shù)是角β與角ζ，其聯(lián)合診斷性能最佳，對(duì)SAIS具有診斷價(jià)值。