探讨国人肩峰指数、肩峰侧倾角及决定性肩角变化的规律及其相关性。
回顾性分析2014年6月—2016年6月大连大学附属中山医院和吉林大学第一医院45例肩袖撕裂患者,以及同期50名健康志愿者的肩关节X线影像资料。采用标准肩关节真正前后位X像测量肩峰指数、肩峰侧倾角及决定性肩角,分析两组参数的统计学差异,并对每组内各参数之间进行相关性分析。
肩袖撕裂患者的平均肩峰指数为0.71±0.06、平均肩峰侧倾角为78.1°±6.89°、平均决定性肩角为35.9°±5.7°,健康志愿者的平均肩峰指数为0.65±0.06、平均肩峰侧倾角为81.1°±7.74°、平均决定性肩角为32.3°±5.18°,两组差异均有统计学意义(t=4.867、-1.994、3.225,P值均<0.05)。相关性分析显示,肩袖撕裂组和健康对照组研究对象肩峰指数与肩峰侧倾角呈负相关,而与决定性肩角呈正相关(r=-0.873、-0.780, r=0.878、0.924, P值均<0.01)。
国人肩峰向侧方的延展度与其向下方的倾斜度呈正相关,与肩胛盂之间的夹角呈负相关。
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以往有研究认为,肩袖撕裂的发生与肩峰形态的变异密切相关[1,2,3,4,5]。1972年,Neer通过尸体研究首次提出肱骨头与肩峰前方骨皮质之间存在肩峰下撞击,并认为在肩峰下撞击的发生过程中,肩峰外侧缘并没有起到作用,撞击主要是发生在前部肩峰下骨皮质[6]。但是,2006年Nyffeler等[7]重新分析了肩峰外侧方骨皮质形态变异与肩袖撕裂之间的关系,并且创造性地用肩峰指数来反映这种变异,结果显示在肩袖全层撕裂患者中平均肩峰指数为0.73±0.06,在盂肱关节炎患者中为0.60±0.08,在健康人群中为0.64±0.06;并认为,肩峰向外侧的延展度过大是导致肩袖撕裂的病因,而延展度过小则会导致盂肱关节炎的发生。Banas等[8]测量了肩峰下方骨皮质与肩胛盂之间的夹角,将其命名为肩峰侧倾角,其研究结果显示在肩袖全层撕裂患者中平均肩峰侧倾角<70°,在健康人群中平均为80°。2013年,Moor等[9]认为肩胛盂倾斜角度的变异同样是此类疾病的致病因素,并由此提出决定性肩角这一概念,其研究结果为在肩袖全层撕裂患者中平均决定性肩角为38.0°(29.5°~43.5°),在盂肱关节炎患者中为28.1°(18.6°~35.8°),在健康人群中为33.1°(26.8°~38.6°),并且认为决定性肩角在临床应用中效果优于肩峰指数。2014年,Moor等[10]比较了肩峰指数、肩峰侧倾角和决定性肩角在诊断肩袖撕裂时的效能,并认为决定性肩角是诊断肩袖撕裂最有效的指标。但是,Moor等[10]研究设计没有同时使用三种参数对同一患者进行应用,探讨对肩袖撕裂诊断更有效的参数。
本研究采用国人标准肩关节真正前后位X线影像[11]测量3个以上参数,并分析其在肩袖撕裂与正常人之间的差异。国外学者的研究是分析单独一个参数与疾病的联系,而在本研究中对每一个研究对象同时测量3个参数,其目的在于可以分析这些参数在肩峰形态变异中的内在联系,从而找出肩峰解剖学形态的变异规律。
病例纳入标准:(1)患侧肩关节慢性疼痛及活动受限(>3个月);(2)经过物理治疗症状无法缓解;(3)经3.0 T MRI诊断为全层肩袖撕裂,同时利用MRI检查盂肱韧带排除冻结肩[12];(4)血常规、红细胞沉降率、风湿三项(抗O、类风湿因子、C反应蛋白)检测均无异常。病例排除标准:(1)患侧肩关节有开放性软组织创伤、关节脱臼、骨折及手术史;(2)患肩有肿瘤、结核、风湿、化脓性关节炎等病史。
健康对照组纳入标准:(1)检查侧肩关节没有慢性疼痛及活动受限的病史;(2)3.0 T MRI显示肩袖组织没有水肿、钙化、肥厚等异常信号改变,排除冻结肩;(3)门诊检验血常规、红细胞沉降率、风湿三项(抗O、类风湿因子、C反应蛋白)检测均无异常。健康对照组排除标准:(1)患肩有开放性软组织创伤、关节脱臼、骨折及手术病史;(2)患肩有肿瘤、结合、风湿、化脓性关节炎等;(3)标准肩关节真正前后位X线像发现肩关节周围出现钙化灶。
肩袖撕裂诊断标准:肩袖撕裂分部分撕裂和全层撕裂。部分撕裂根据撕裂范围及深度分为三度:Ⅰ度,<3 mm;Ⅱ度,3~6 mm;Ⅲ度,>6 mm或超过全层的50%。全层撕裂根据撕裂长度分成四型:<1 cm为小型撕裂;1~3 cm为中型撕裂;>3~5 cm为大型撕裂;>5 cm为巨大型撕裂。
本研究为回顾性分析。连续纳入2014年6月—2016年6月,大连大学附属中山医院和吉林大学第一医院的经3.0 T MRI诊断为肩袖全层撕裂患者45例,其中男26例,女19例;年龄49~76岁,平均(56.6±7.6)岁。经3.0 T MRI排除肩袖撕裂的健康对照组50人,其中男26人,女24人;年龄41~72岁,平均(52.5±9.0)岁。两组研究对象性别构成(χ2=0.319)、年龄(t=0.239),差异均无统计学意义(P值均>0.05)。
本研究采用标准肩关节真正前后位X线像(standardized true anteroposterior radiograph)[11]。使用德国西门子公司X线机,管电压66.0 kV,管电流10.0 mAs。观察对象在进行拍片时,双臂自然下垂紧贴躯干,五指并拢掌心面向身体正前方。由于肩胛骨平面与人体冠状面呈45°夹角,为使肩胛骨平面与像板平行,拍片时患者需旋转身体直到冠状面与像板呈45°夹角站立。见图1。将采集到的影像资料导入RIS-IMPAX系统,并且保存数据。该系统可提供视野尺寸512×512,像素分辨率0.475 mm。
连接肩胛盂外侧方骨皮质上下边缘作基线(直线a),平行于基线分别作肩峰外侧缘切线(直线b)和肱骨大结节外侧缘的切线(直线c)。肩峰切线到基线的垂直距离(GA)与肱骨大结节切线到基线的垂直距离(GH)之间的比值,称为肩峰指数。(2)肩峰侧倾角的测量方法[8]:于肩峰前方骨皮质的硬化线作平行线(直线d),此线与基线之间的夹角即为肩峰侧倾角(角α)。(3)决定性肩角的测量方法[9]:以直线a为肩峰指数的基线,以肩胛盂外侧缘下端骨皮质与肩峰外侧骨皮质之间做连线(直线e),直线a与直线e的夹角即为决定性肩角(角β)。见图2。同一研究对象的所有参数均在同一张X线像上测量获得,可以直观地观察各参数的变异情况及其内在联系。各数据测量均由笔者进行测量,并进行一致性分析。
应用SPSS 21.0统计学软件对测量数据进行分析。测量数据进行一致性分析。服从近似正态分析的计量资料以±s表示,两组间比较采用独立样本t检验;组内各个参数之间的相关性采用Pearson相关分析。以P<0.05为差异有统计学意义。
数据的一致性检验结果显示ICC值均≥0.75。健康对照组的肩峰指数和决定性肩角均小于肩袖撕裂组,而肩峰侧倾角大于肩袖撕裂组,差异均有统计学意义(P值均<0.05)。见表1。
组别 | 例数 | 肩峰指数 | 肩峰侧倾角(°) | 决定性肩角(°) |
---|---|---|---|---|
肩袖撕裂组 | 45 | 0.71±0.06 | 78.1±6.89 | 35.9±5.70 |
健康对照组 | 50 | 0.65±0.06 | 81.1±7.74 | 32.3±5.18 |
t值 | 4.867 | -1.994 | 3.225 | |
P值 | <0.01 | 0.049 | <0.01 |
Pearson相关分析显示,两组研究对象中肩峰指数与肩峰侧倾角呈负相关,而与决定性肩角呈正相关,肩峰侧倾角与决定性肩角呈负相关(P值均<0.01),说明肩峰向外侧方的延展度的增加和其骨皮质向下方倾斜度的增加都是导致肩袖撕裂的致病因素。见图3、图4。
Neer认为肩袖组织在肩峰下方存在一个容易出现破裂的区域,并称其为危险区;当人体上肢在内旋状态下做上举运动时,会导致此区域的肌腱与肩峰前部下方的骨皮质产生摩擦[6]。Bigliani等[13]通过肩关节出口位像分析肩峰下方骨皮质走向,将肩峰分为平型(Ⅰ型)、弧形(Ⅱ型)、钩型(Ⅲ型)肩峰,并提出钩型肩峰可以导致肩袖撕裂。Aoki等[14]利用肩关节侧位片进行研究后发现,肩峰的倾斜度与肩袖撕裂密切相关。2007年,Torrens等[15]提出了肩峰覆盖率这一概念,用来反映肩峰对其下方骨皮质的包容程度;他发现,与对照组相比,罹患肩袖撕裂的患者肩峰对肱骨头的包容度相对较高。此外,峰肱距也被广泛应用于诊断肩关节疾病。目前一般认为,峰肱距小于7 mm则提示肱骨头出现上移,而肱骨头的这种上移虽然可能是肩袖损伤的原因,但也可能是肩袖撕裂后的结果[16,17]。笔者将这些肩峰的形态变异统称为"肩袖损伤先天的骨性致病因素"。如果一个人的肩峰具备这种形态学变异时,一旦做过度外展或上举运动,这类肩峰便会损坏其下方的肩袖组织结构。
目前,对于肩峰指数、肩峰侧倾角及决定性肩角的研究在不断进行,特别是诸多学者都在致力于评价以上参数诊断肩袖撕裂过程中的效能。有趣的是,笔者发现以往研究获取的这三个参数有以下两个共同点:第一,都是利用肩关节标准真正前后位像来获取参数;第二,都是以肩胛盂平面作为基线。因此,笔者推断这三个参数可能会存在某种联系。笔者认为这三个参数也有区别;第一,肩峰指数是在研究肱骨和肩胛骨两块骨之间的关系及相对位置,这种关系会受到肱骨头软骨及肩胛盂软骨的影响;第二,与肩峰指数相比,决定性肩角可以同时反映肩峰向侧方覆盖度和肩胛盂倾斜度这两种变异;第三,肩峰侧倾角和决定性肩角只涉及肩峰和肩胛盂,也就是说测量指标只代表了肩胛骨形态的变异,但决定性肩角可以反映肩峰向侧方延展度的变异。这可能是在诊断肩袖损伤时决定性肩角优于肩峰指数的原因。也正是基于以上两点,学者Moor在2013年提出决定性肩角的概念,并且在2014年的研究中认为决定性肩角比肩峰指数和肩峰侧倾角更有效[9,10]。而本研究中,首次对同一患者同时分析肩峰指数、肩峰侧倾角及决定性肩角三个参数,并通过相关性分析发现,国人的肩峰形态具有一种特殊的规律,即肩峰向外侧的延展度与肩峰向下方的倾斜度呈正相关。如果用上述研究的参数表达这种规律就是:肩峰指数与肩峰侧倾角呈负相关,肩峰指数与决定性肩角呈正相关。但是,这种现象是怎样形成的尚不得而知。最近,Engelhardt等[3]针对决定性肩角导致的肩胛盂倾斜度变异及肩峰指数导致的肩峰外展度变异所引发的肩胛盂软骨压力变化进行了一项研究,并通过建立数字模型和进行力学测试发现:决定性肩角更有利于预测肩袖撕裂的发生,而较小的肩峰指数在肩关节外展时会使肩胛盂软骨产生更大的压力,因而更有利于判断评估罹患盂肱关节炎的风险。上述规律的存在,对肩关节相关的生物力学会有什么影响,尚缺乏进一步研究。
在肩关节诸多的形态变异中,本研究之所以选择肩峰指数、肩峰侧倾角和决定性肩角这三个参数进行研究,是因为笔者发现他们有一个共同的特点,即均以肩胛盂平面作为参数测量的基线;因此,笔者推断这三个参数之间可能会存在某种联系。这可能会导致研究结果出现偏倚,特别是对于肩袖组织慢性损伤的患者,此类患者可能是诸多肩峰骨性变异因素共同作用的结果;尽管存在这些局限性,本研究依然证明肩峰指数、肩峰侧倾角和决定性肩角在肩袖组织的发病过程中起到了重要的作用。
虽然目前的研究认为,肩峰指数和决定性肩角与肩关节盂肱关节炎的发生密切相关,但是,受到临床病例数量的影响,没有进行相关研究,这将是下一步研究的方向之一。本研究中的病例来源存在局限性,而我国属于多民族国家,故应对上述研究结果进行各地区多中心的联合研究。另外,本研究只是基于临床病例观察,缺乏相应的生物力学研究。