髖關(guān)節(jié)撞擊綜合征與髖周運(yùn)動(dòng)鏈的相互影響

張浤洸 徐雁

北京大學(xué)第三醫(yī)院運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究所（北京 100191）

1 前言

髖關(guān)節(jié)撞擊綜合征（femoral-acetabular impingement syndrome，F(xiàn)AI）是一種由于髖臼緣與股骨頭之間異常撞擊所導(dǎo)致的髖關(guān)節(jié)疾病[1]，凸輪型撞擊（Cam-Type）、鉗夾型撞擊（Pincer-Type）以及混合型撞擊（Mix-Type）是目前FAI最常使用的3種臨床分型。FAI的病因機(jī)制尚未完全明確，通常認(rèn)為與機(jī)體先天性發(fā)育畸形或青春期骨骺未閉合前的獲得性因素有關(guān)[2]。臨床上FAI常引起髖周疼痛及關(guān)節(jié)屈曲、內(nèi)旋、內(nèi)收活動(dòng)明顯受限[3，4]，嚴(yán)重時(shí)可影響患者行走、上下樓梯或蹲起等日常運(yùn)動(dòng)。

近些年來，許多研究發(fā)現(xiàn)FAI 除了引起髖關(guān)節(jié)內(nèi)組織（主要是前上方髖臼盂唇和關(guān)節(jié)軟骨）損傷[5]和早期骨關(guān)節(jié)炎[6]外，還可能合并骨盆（包括骶髂關(guān)節(jié)和恥骨聯(lián)合）、腰椎等髖周骨性結(jié)構(gòu)以及膝關(guān)節(jié)或踝關(guān)節(jié)的異常不適。隨著動(dòng)態(tài)捕捉技術(shù)和三維有限元分析在關(guān)節(jié)外科和運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的日益增多，研究者們逐漸觀察到FAI與髖周結(jié)構(gòu)在形態(tài)學(xué)與動(dòng)力學(xué)方面的聯(lián)系。這提示，髖關(guān)節(jié)撞擊可能并非是影響髖關(guān)節(jié)的單一的疾病，而是一組包含髖關(guān)節(jié)、骨盆、脊柱乃至下肢遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)的臨床癥狀的集合，即一種新型臨床“綜合征”的概念。

2 骨盆、下腰椎與FAI

2.1 骨盆與FAI

正常人群的髖關(guān)節(jié)在活動(dòng)時(shí)為了避免生理性的股骨頭與髖臼接觸，需要借助矢狀位上骨盆姿態(tài)和方位的變化[7，8]。尤其在由站立位轉(zhuǎn)變?yōu)樽换蛳露椎那y過程中，骨盆緩慢后傾，一方面為髖關(guān)節(jié)屈曲時(shí)股骨頭向前上方運(yùn)動(dòng)創(chuàng)造空間，另一方面增加髖臼后方覆蓋[9]，防止關(guān)節(jié)后脫位。但對(duì)于FAI 人群，尤其是Cam型患者，因?yàn)轭^頸交界處異常隆起的存在，骨盆往往需要更大的后傾才能抵消這種病理性撞擊。既往研究曾發(fā)現(xiàn)并非所有存在影像學(xué)證據(jù)的FAI患者都會(huì)出現(xiàn)臨床癥狀[10-12]，骨盆在其中可能發(fā)揮著重要作用。Patel等[13]通過對(duì)Cam型FAI患者的髖關(guān)節(jié)尸體樣本進(jìn)行3D建模，并用MATLAB軟件模擬關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)在屈髖狀態(tài)下，骨盆后傾能使患髖獲得額外的內(nèi)旋，并且隨著骨盆后傾角度的增加，Cam型FAI患者的患髖內(nèi)旋活動(dòng)度也會(huì)相應(yīng)增加。例如，該研究提到，當(dāng)骨盆后傾5°時(shí)，髖關(guān)節(jié)內(nèi)旋（internal rotation，IR）平均增加4.6°（P=0.01），骨盆后傾10°時(shí)，IR 則平均增加8.6°（P＜0.01）。Kobayashi 等通過類似的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)骨盆前傾減小10°時(shí)，Cam 型FAI 患者術(shù)前髖關(guān)節(jié)活動(dòng)度甚至可以獲得與Cam 成型術(shù)（Cam resection）后相同的改善效果[14]。Ross 等[15]則提出骨盆前傾是FAI 早期發(fā)生的預(yù)測因素。因此，具有更大后傾活動(dòng)度的骨盆可以被認(rèn)為是減少FAI撞擊的保護(hù)因素之一。

評(píng)價(jià)矢狀位上骨盆活動(dòng)的常用影像學(xué)參數(shù)一般有三個(gè)，分別為骨盆入射角（pelvis incidence，PI）、骨盆傾斜角（pelvis tilt，PT）以及骶骨傾斜角（sacral slope，SS）[16]（圖1）。目前對(duì)PI 的公認(rèn)定義是骶骨終板中點(diǎn)垂線與股骨頭中心連線的夾角，反映了矢狀面上骶骨終板與股骨頭的相對(duì)位置。PT的定義是股骨頭中心到骶骨終板中點(diǎn)的連線與垂直面的夾角，SS 的定義則是骶骨終板平面與水平面的夾角。PI是一個(gè)穩(wěn)定的骨盆形態(tài)學(xué)參數(shù)，通常在機(jī)體10 歲以后這個(gè)角度便基本固定，PT 和SS 的角度則會(huì)隨骨盆位移而發(fā)生變化[17]。PI 大的骨盆擁有更寬的髂骨翼，前后徑更長，骨盆整體更加水平。與之相反的是，PI小的骨盆前后徑短，整體更偏垂直狹長[18]。這種骨盆發(fā)育性的差異最終決定了骨盆在矢狀位上的傾斜能力。在腰椎活動(dòng)度不受限的情況下，PI大的骨盆有更強(qiáng)的后傾代償能力，PI小的骨盆則相反。Gebhart等[19]較早通過研究FAI患者的骨盆大體標(biāo)本發(fā)現(xiàn)FAI 患者的PI 值均較正常人群要?。–amtype：43.1° vs 47.7°，P=0.02；Pincer-type：42.5° vs 47.0°，P=0.04），此后，越來越多的類似研究都在不斷揭示PI與FAI發(fā)生的相關(guān)性[20-22]。

圖1 PI、PT及SS示意圖[52]

2.2 下腰椎與FAI

隨著對(duì)髖-脊柱綜合征（Hip-Spine syndrome）研究的逐漸深入，Roussouly等最早發(fā)現(xiàn)了矢狀位上骨盆傾斜與腰椎前凸之間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系[18]，PI大、骨盆前傾程度重時(shí)，腰椎前凸也會(huì)相應(yīng)增加，而PI 小的骨盆，對(duì)應(yīng)的下腰椎曲線更加扁平。在Vaswani 等的一篇高質(zhì)量綜述中，結(jié)合Roussouly對(duì)脊柱+骨盆復(fù)合形態(tài)的分類，提出了“Hip-user”和“Spine user”的新穎觀點(diǎn)[23]（圖2）。該文章作者認(rèn)為，“Hip user”指的是PI小、骨盆代償性后傾能力不足的骨盆，這一類人群的骨盆和下腰椎在完成坐或下蹲動(dòng)作時(shí)需要更多地依賴髖關(guān)節(jié)本身的屈曲，這對(duì)于FAI 患者無疑將增加撞擊的發(fā)生率，而“Spine user”則恰恰相反。但需要注意的是，雖然“Spine user”可能與無癥狀性FAI 患者的出現(xiàn)有關(guān)，但是過大的骶骨傾斜角、腰椎前凸會(huì)使腰椎后柱的應(yīng)力增加，影響小關(guān)節(jié)如關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)或棘突的穩(wěn)定性，同時(shí)還可能導(dǎo)致腰椎滑脫的發(fā)生，而對(duì)于“Hip user”，扁平的下腰椎則會(huì)增加椎間盤的壓力[18]。既往部分研究曾發(fā)現(xiàn)FAI患者合并下腰部疼痛[24，25]，當(dāng)前的一些觀點(diǎn)認(rèn)為FAI 增加了腰椎的負(fù)荷，比如Khoury 的一項(xiàng)有限元分析研究發(fā)現(xiàn)，存在Cam 畸形的髖關(guān)節(jié)在屈曲內(nèi)收時(shí)會(huì)增加腰5-骶1 椎間盤的壓力[26]。這在PI 小、腰椎曲度直的患者中可能更加明顯[27]，最終同時(shí)導(dǎo)致髖和下腰部的疼痛。

圖2 Hip user&Spine user示意圖[23]

除了靜態(tài)的影像學(xué)相關(guān)性外，動(dòng)態(tài)捕捉技術(shù)的應(yīng)用也從動(dòng)態(tài)的角度有效地驗(yàn)證了以上觀點(diǎn)（圖3）。Kennedy 和Lamontagne 通過傳統(tǒng)的光學(xué)動(dòng)態(tài)捕捉技術(shù)研究了人體活動(dòng)狀態(tài)下骨盆在矢狀位的變化，發(fā)現(xiàn)FAI患者在完成蹲起動(dòng)作時(shí)，矢狀位骨盆活動(dòng)度更小，尤其是下蹲至最大深度時(shí)骨盆后傾更差，這可能與FAI 患者本身的發(fā)育因素有關(guān)[28，29]。當(dāng)然，一些研究者也對(duì)此持有不同觀點(diǎn)，Bagwell 等認(rèn)為這可能是FAI 患者伸髖肌群弱化所致[30]，其研究發(fā)現(xiàn)骨盆活動(dòng)度減小的同時(shí)伴隨有伸髖力矩的下降，這與Spiker 觀察到的癥狀性FAI患者臀中肌及腘繩肌肌電活動(dòng)減弱現(xiàn)象相一致[31]。不過，這一變化更像是機(jī)體的適應(yīng)性調(diào)整，因?yàn)檫^伸的股骨對(duì)骨盆后傾是一種限制。Spiker 還在自己的動(dòng)態(tài)捕捉研究成果中觀察到FAI 患者在行走、上下樓梯時(shí)呈現(xiàn)更大的屈髖角度[31]，這雖與我們對(duì)FAI患者髖關(guān)節(jié)屈曲受限的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)相悖，但如果結(jié)合前文中對(duì)“Hip user”的理解，我們的確有理由相信這一概念的合理性。

圖3 傳統(tǒng)穿戴式光學(xué)動(dòng)態(tài)捕捉示意圖[31]

3 骶髂關(guān)節(jié)與FAI

既往許多文獻(xiàn)都曾探討過骶髂關(guān)節(jié)痛的發(fā)病機(jī)制，但其與FAI 之間的聯(lián)系卻較少有文獻(xiàn)提及。Morgan 等[32]曾觀察到存在骶髂關(guān)節(jié)痛的患者中有較大比例（＞70%）至少合并有一種FAI 的影像學(xué)證據(jù)，并提出髖臼與股骨頭的異常接觸可能會(huì)導(dǎo)致骶髂關(guān)節(jié)的反常運(yùn)動(dòng)。Tonosu 等[33]通過Logistic 回歸分析發(fā)現(xiàn)PI 和SS更大的人群更容易出現(xiàn)骶髂關(guān)節(jié)痛（sacroiliac joint pain，SIJP），SIJP 陽性患者的PI 與SS 均值分別為53.5°和36.7°，顯著高于SIJP陰性對(duì)照（49.2°、32.7°）。Prather 等[34]的一項(xiàng)回顧性隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)57%的存在骶髂關(guān)節(jié)痛的患者合并有影像學(xué)上的髖臼后傾表現(xiàn)，與之對(duì)應(yīng)的，在無骶髂關(guān)節(jié)痛的人群中髖臼后傾的發(fā)生率僅為5%～15%，而髖臼后傾往往代表了骨盆前傾的存在。由此可見，前傾的骨盆增加了骶髂關(guān)節(jié)的應(yīng)力，進(jìn)而造成骶髂關(guān)節(jié)退變產(chǎn)生疼痛。Lee 及其同事[35]對(duì)有骶髂關(guān)節(jié)痛的患者使用運(yùn)動(dòng)貼布外源性輔助增加骨盆后傾，發(fā)現(xiàn)該措施能有效改善SIJP。結(jié)合上述研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AI或許會(huì)通過影響骨盆姿態(tài)對(duì)骶髂關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性形成干擾，但其中的個(gè)體化機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。

有趣的是，F(xiàn)erguson[36]發(fā)現(xiàn)在因盂唇骨化所致的Pincer型FAI患者群體中，骶髂關(guān)節(jié)出現(xiàn)強(qiáng)直硬化的比例更高，并指出這一關(guān)聯(lián)可能來源于某些自身免疫性機(jī)制，提示我們FAI與骶髂關(guān)節(jié)的實(shí)際關(guān)聯(lián)是多樣的。

4 恥骨聯(lián)合與FAI

現(xiàn)有研究認(rèn)為FAI 導(dǎo)致的髖關(guān)節(jié)活動(dòng)度減小會(huì)增加恥骨聯(lián)合的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致恥骨炎和腹股溝區(qū)疼痛[37]，MRI圖像上主要表現(xiàn)為恥骨聯(lián)合裂隙征和骨髓水腫[38]，并且該現(xiàn)象在運(yùn)動(dòng)員群體中更加常見，故而被認(rèn)為是引起“運(yùn)動(dòng)員恥骨痛”（athletic pubalgia）的原因之一[39]。

Verrall 及其同事[40]觀察到髖關(guān)節(jié)活動(dòng)受限與橄欖球運(yùn)動(dòng)員的慢性腹股溝區(qū)疼痛有關(guān)（P=0.03），且進(jìn)一步回歸分析發(fā)現(xiàn)前者是后者的危險(xiǎn)因素（IRR=0.90）。Birmingham 等[41]開展的一項(xiàng)尸體研究對(duì)比了Cam 型FAI和正常人群的恥骨聯(lián)合活動(dòng)度，通過施加外力不斷使標(biāo)本髖內(nèi)旋，并在該過程中連續(xù)記錄兩組研究對(duì)象的恥骨聯(lián)合在矢狀、冠狀和橫斷面上的活動(dòng)情況，發(fā)現(xiàn)當(dāng)股骨頭與髖臼發(fā)生骨性接觸后，繼續(xù)增加外力，Cam型FAI患者恥骨聯(lián)合的總體旋轉(zhuǎn)角度較正常人群至少增加35%（以橫斷面上的旋轉(zhuǎn)為主）。最終，該研究文獻(xiàn)總結(jié)道，任何影響髖關(guān)節(jié)內(nèi)旋的因素（包括Cam 型FAI、股骨頸后傾或髖內(nèi)翻）都有可能增加恥骨聯(lián)合在活動(dòng)時(shí)的負(fù)荷。綜上所述，F(xiàn)AI能通過骨盆動(dòng)力學(xué)的傳導(dǎo)引起恥骨聯(lián)合損傷。

5 膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)與FAI

除了髖周結(jié)構(gòu)，髖關(guān)節(jié)撞擊對(duì)膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)的影響同樣值得重視，尤其是膝關(guān)節(jié)。本所的一項(xiàng)研究曾發(fā)現(xiàn)以不典型癥狀為表現(xiàn)的FAI患者中有9%（7/78）主要表現(xiàn)為膝關(guān)節(jié)疼痛[42]，對(duì)于此現(xiàn)象，目前的主流猜測有三點(diǎn)：

（1）髖關(guān)節(jié)撞擊所致牽涉痛，可能來源為股神經(jīng)與閉孔神經(jīng)對(duì)髖膝關(guān)節(jié)的共同支配。

（2）FAI合并膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)性損傷，不過，由于膝關(guān)節(jié)磁共振成像尚未成為FAI患者的常規(guī)評(píng)估手段，F(xiàn)AI患者膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)性病變的患病率仍是未知的。

（3）FAI通過改變下肢力線對(duì)遠(yuǎn)端的同側(cè)或?qū)?cè)膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性施加影響。

其中，F(xiàn)AI 所致膝關(guān)節(jié)應(yīng)力異常具有較多證據(jù)支持，Sanchis-Alfonso 等[43]報(bào)道了7 例合并難治性膝前痛的Cam型FAI患者，7名患者的膝關(guān)節(jié)影像學(xué)檢查均無陽性發(fā)現(xiàn)，但接受髖關(guān)節(jié)鏡手術(shù)治療后膝前痛均獲得了完全緩解。此外，既往許多研究都曾發(fā)現(xiàn)FAI 與膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）撕裂的關(guān)聯(lián)，并提出髖關(guān)節(jié)內(nèi)旋活動(dòng)受限可能增加ACL 的張力，并被認(rèn)為是ACL損傷的危險(xiǎn)因素[44]。Sanchis-Alfonso等的另一項(xiàng)研究[45]提出股骨外旋步態(tài)可以有效避免撞擊位，但過度外旋的股骨同時(shí)會(huì)誘發(fā)髕股關(guān)節(jié)受力失衡，這可能與無癥狀性FAI 患者出現(xiàn)不明原因膝痛有關(guān)。除了直接干擾膝關(guān)節(jié)內(nèi)外結(jié)構(gòu)的平衡，F(xiàn)AI患者髖周肌群的弱化還會(huì)影響人體站立及行走時(shí)膝關(guān)節(jié)的壓力分布。Chang 等[46]研究發(fā)現(xiàn)更強(qiáng)的髖外展肌力可以延緩膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)骨關(guān)節(jié)炎的進(jìn)展（OR=0.52），由此推斷FAI患者弱化的髖周肌群可能加速了遠(yuǎn)端同側(cè)膝關(guān)節(jié)的退變，進(jìn)而引起疼痛，但該推測仍有待進(jìn)一步研究驗(yàn)證。

對(duì)于FAI與踝關(guān)節(jié)的研究，目前相關(guān)的文獻(xiàn)不多，研究重心同樣在于步態(tài)異常及下肢肌力失衡所致的力線不穩(wěn)。慢性踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者常伴隨有髖部肌肉力量下降，這已是目前研究的基本共識(shí)[47]，可見髖踝關(guān)節(jié)雖然在解剖結(jié)構(gòu)上相距較遠(yuǎn)，二者間仍有不可忽視的聯(lián)動(dòng)關(guān)系。Samaan等[48]通過動(dòng)態(tài)捕捉技術(shù)和步態(tài)分析發(fā)現(xiàn)FAI 患者自由行走時(shí)踝關(guān)節(jié)背屈力矩增加，但該現(xiàn)象對(duì)踝關(guān)節(jié)的影響，以及對(duì)髖關(guān)節(jié)的代償作用尚無合理解釋。

6 研究FAI與髖周動(dòng)力鏈的實(shí)際臨床意義

目前FAI 的臨床診斷有賴于臨床表現(xiàn)及影像學(xué)結(jié)果的支持，髖關(guān)節(jié)正位、Dunn 位X 線平片下獲得的α角、外側(cè)中央邊緣角（LCE 角）等數(shù)據(jù)是FAI 分型的依據(jù)，借助MRI 圖像能夠獲得撞擊所致髖臼盂唇損傷的直接證據(jù)，那么通過觀察分析髖周骨性結(jié)構(gòu)的形態(tài)能否對(duì)不同的FAI患者實(shí)行撞擊的個(gè)體化預(yù)測？對(duì)于因FAI 就診，或以下腰部疼痛、骶髂關(guān)節(jié)痛、恥骨聯(lián)合疼痛、膝痛甚至是踝關(guān)節(jié)不穩(wěn)為任一主訴的患者，臨床診斷時(shí)除了關(guān)注原部位的結(jié)構(gòu)損傷，還應(yīng)該額外關(guān)注相鄰部位是否同樣存在異常。最后，既往一些研究曾發(fā)現(xiàn)骨盆因素會(huì)影響關(guān)節(jié)鏡術(shù)后的患者報(bào)告評(píng)分（Patient Reported Outcome，PRO），如日本的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)髖-骨盆-腰椎復(fù)合活動(dòng)（hip-pelvis-Lumber mobility）差的FAI 患者關(guān)節(jié)鏡術(shù)后的改良Harrison 評(píng)分更低（P=0.003）[49]。Krishnamoorthy 等[50]發(fā)現(xiàn)合并恥骨炎的FAI患者與不合并恥骨炎的FAI患者相比，不僅術(shù)后關(guān)節(jié)功能評(píng)分更低（HOS-ADL 90.6 vs. 95.4，P=0.001；HOS-SS 77.5 vs. 91.1，P＜0.001；mHHS 84.5 vs. 91.3，P＜0.001），而且其術(shù)后VAS 評(píng)分也較不合并恥骨炎的FAI 患者更高（25.7 vs. 10.9，P＜0.001）。Horner 等[51]研究者則發(fā)現(xiàn)合并骶髂關(guān)節(jié)痛的FAI患者接受髖關(guān)節(jié)手術(shù)后至少2年隨訪的髖關(guān)節(jié)功能評(píng)分較不合并骶髂關(guān)節(jié)痛的對(duì)照組更低（HOS-ADL 80.2 vs. 88.0，P=0.006；mHHS 73.2 vs. 80.0，P＜0.001；iHot-12 61.7 vs. 73.7）。這種明顯的差異提示我們，不良的骨盆因素的確對(duì)髖關(guān)節(jié)鏡手術(shù)療效造成了不利影響，無論是術(shù)前評(píng)估還是術(shù)后隨訪都不應(yīng)忽略該影響。

7 總結(jié)

髖關(guān)節(jié)撞擊綜合征與髖周骨性結(jié)構(gòu)及下肢遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)之間存在相互影響，其中的具體原理尚有待后續(xù)研究進(jìn)行闡述，動(dòng)態(tài)捕捉技術(shù)結(jié)合三維有限元分析是未來該領(lǐng)域研究的核心方法。認(rèn)識(shí)FAI與上述結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)有助于豐富FAI的臨床診斷思路，指導(dǎo)FAI臨床治療策略的選擇，同時(shí)有助于預(yù)測髖關(guān)節(jié)鏡術(shù)后療效。將來的研究應(yīng)著重分析其中的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，尋找更多的理論支持。