三維測量分析肩峰前緣骨贅對肩峰形態的影響

曾一鳴 王燎 徐辰 張凱 張峻

肩峰撞擊是肩關節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節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［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改變及肩峰撞擊、肩袖損傷存在一定的關系，手術前、后對患者肩峰前緣骨贅評估有益于肩關節疾病的診斷、治療策略及康復指導方案的制定。

本研究對接受肩關節鏡手術患者手術前、后肩峰前緣骨贅及肩峰形態進行三維形態學研究，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有關；（2）肩峰前緣骨贅大小是否與年齡相關；（3）肩峰成形術后肩峰前緣骨贅形態變化能否改變肩峰形態，是否與術后肩關節功能恢復有關。

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院骨科運動醫學組2016 年10 月至2018 年5 月進行肩關節鏡手術患者129 例。所有患者在關節鏡下均行肩峰成形術，手術前、后常規拍攝標準肩關節前后位、標準岡上肌出口位X 線片及肩關節CT 薄層平掃。

二、納入及排除標準

1.納入標準：（1）術前、術中診斷為肩峰撞擊征者;（2）各種原因導致的肩關節黏連及肩峰下滑囊炎者;（3）肩袖損傷者。

2.排除標準：（1）既往有肩關節手術史、骨折、感染、腫瘤;（2）肩鎖關節炎者、進展性盂肱關節炎者;（3）術中發現有盂唇損傷者。

三、研究方法

CT 掃描數據讀取、肩關節三維模型建立及數據測量由獨立的2 位低年資骨科醫師完成。術前肩峰形態分型確定及術中肩袖損傷程度確定由高年資手術醫師確定。數據測量醫師對樣本詳情完全不知曉，最終結果取2 位醫師測量結果的平均值。

1.肩峰形態分型、手術過程及肩袖損傷程度標準：1986 年Bigliani 將肩峰形態分為3 型，Ⅰ型為扁平狀，Ⅱ型為弧狀，Ⅲ型為鉤狀。所有接受手術患者術前依據標準岡上肌出口位X 線片將肩峰形態分為Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型3 組。所有手術均由高年資副主任醫師1 人完成，患者常規采取側臥位，標準后方及前方入路觀察盂肱關節。后方入路探至肩峰下間隙，標準外側入路建立，刨削肩峰下滑囊后觀察到肩袖損傷的大小和部位。所有患者常規行肩峰成形術，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術前磁共振成像（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，即滑囊側部分撕裂、肌腱間部分撕裂和關節側部分撕裂。每一類根據撕裂深度分為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進行肩袖修補或縫合固定術。

2. CT 掃描圖像處理及三維模型建立：手術前、后肩關節掃描采用最新飛利浦64 排多層螺旋CT，掃描層厚0.625 mm。將醫學數字成像和通信標準（digital imaging and communications in medicine，DICOM）圖像數據導入Medraw 三維模型建立軟件，選取層厚較薄且層數較多的序列進行三維重建；設置閾值分割范圍為180～220 HU，得到骨性結構的三維模型；使用手繪功能修補HU 值較低的骨性結構并使用修建和種子填充功能，將肱骨、鎖骨、喙突等結構進行區分，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測量:用軟件算法模擬整個關節盂三維結構的中心點A，肩胛骨最內緣點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 關節盂三維結構

肩峰傾斜角（acromial slope angle，ASA）及肩峰形態均在肩胛骨標準側位三維模型上測量。與肩峰前緣骨贅相關的肩峰形態指標選取ASD 及肩峰弧高度（acromial curvature height，ACH）。ASA 定義為肩胛骨側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 根據三維坐標系調整至肩胛骨標準側面觀

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。在肩關節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點之間的距離（圖3）。按上述同樣的方法得出經肩關節鏡術后肩峰前緣骨贅距離及肩峰形態參數（圖4）。

圖3 肩關節CT 掃描

圖4 肩關節鏡術后肩峰形態測量

4.術后肩關節功能評分：所有肩關節鏡肩袖修補的患者術后6 個月在門診接受肩關節功能評分檢查。評分采用Constant 肩關節評分系統和美國加州大學（University of California at Los angeles，UCLA）肩關節評分系統。

四、統計學分析

采用SPSS13.0 軟件進行數據處理。Kappa 系數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系采用單因素方差分析（One-way ANOVA）及Pearson 相關系數。手術前、后各參數及肩關節功能評分比較采用Mann-Whitney U 檢驗。P＜0.05 為差異有統計學意義。

結 果

一、肩峰形態類型與年齡及肩袖損傷程度

研究對象的年齡、肩峰形態分型及肩袖損傷程度結果見表1。

表1 肩峰形態類型與年齡及肩袖損傷程度

二、肩峰形態測量的可信度

結果表明測量者內及測量者間測量的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 的關系

不同肩袖損傷程度ASD、ASA 及ACH 的測量結果見表3。

表3 不同肩袖損傷程度ASD、ASA、ACH 的測量結果（±s）

表3 不同肩袖損傷程度ASD、ASA、ACH 的測量結果（±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系

ASD 與年齡存在顯著的正相關關系，P=0.014。而ASA、ACH 與年齡無相關性，P＞0.05。年齡在不同肩峰類型組間的差異有統計學意義，見圖5。

圖5 不同肩峰形態類型間年齡差異

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計學意義（P＞0.05），而ASD 體現出一定的差異，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、不同肩峰形態類型手術前后ASD、ASA 和ACH 比較

肩關節鏡術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型肩峰組手術前、后ASA 及ACH 體現出顯著的差異，而在Ⅲ型肩峰組則表現出顯著的差異，P 值分別為0.012及0.038，見表4。

表4 不同肩峰形態類型手術前后ASD、ASA、ACH 比較（±s）

表4 不同肩峰形態類型手術前后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；與術前比較，aP＜0.05

類型 術前 術后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、肩關節功能評分

術后3 個月Constant 肩關節功能評分平均為（92.21±4.11）分，UCLA 肩關節功能評分平均為（30.96±2.54）分，手術前、后ASD 變化差異無統計學意義（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生的退變表現。目前許多研究顯示肩峰前緣骨贅為肩關節疼痛的原因之一，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系，揭示骨贅的成因及意義。同時手術前、后評估肩峰前緣骨贅及肩峰形態可了解引起患者癥狀的病理結構并篩選出哪些患者能在肩關節鏡手術中受益，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。

傳統的肩峰形態分類是基于肩胛骨矢狀面二維平片肩峰下表面形態分析。許多肩峰形態研究仍大多采用肩胛骨側位、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，但難以獲得統一標準的出口位片仍然是肩峰形態評估的瓶頸［15-16］。傳統X 線片評估肩峰形態應包括肩關節前后位、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是不充分的。Alraddadi 等［17］測量尸體肩峰前緣骨贅三維形態，認為骨贅增加肩峰弧度并能改變肩峰形態。國外對于肩峰前緣骨贅的三維形態研究仍然較少。國內劉海鵬等［18］通過三維測量頭頂肩峰距、肱骨頭相對高度、肩峰喙突距和結節肩峰距等指標評價肩峰下減壓術的療效。連建強等［19］通過尸體測量國人喙突解剖形態指導行Latarjet 術時喙突的截骨量。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系。但國內目前未檢索到三維測量分析肩峰前緣骨贅形態的報道。因此本研究采用數字化三維建模的方法對肩峰前緣骨贅及肩峰形態進行測量分析，彌補國內對于這方面的研究空白并提供肩峰形態學參數以供參考。

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，兩兩之間差異有統計學意義。同時ASD 與年齡存在顯著的正相關關系，P=0.014，但ASA、ACH 與年齡沒有顯著相關性，P＞0.05。肩峰形態變化與年齡之間的關系仍存在爭議，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［12,21］，Ogawa 等［1］的研究表明肩峰前緣骨贅從20 歲開始出現，隨著年紀的增大逐漸增大。而另一些研究認為肩峰形態變化與年齡并無顯著相關性［22-23］。本研究表明，年齡仍然是預測肩峰形態及前緣骨贅的一個重要指標，此結果與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節退變形成的骨贅類似，是一種老年性退行性表現。

我們研究中術前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，而本研究測量的結果為4.14 mm，除了人種差異外，可能與將肩峰三維模型調整至標準的測量位置有關。我們發現在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生率及較大的骨贅形態。因此ASD 增大在Ⅲ型鉤狀肩峰中發生率較高，且能顯著導致肩袖完全損傷的發生。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。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。我們沒有發現ASA 及ACH 在不同肩峰形態類型及不同肩袖損傷程度組中有顯著差異，此結果與Bigliani 等［29］的相似。但上述肩峰骨贅及形態研究多采取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側緣對測量結果的影像，因此差異較大。為了進一步探討肩峰前緣骨贅的影響，我們比較肩關節鏡術前術后不同肩峰類型上述肩峰形態的差異。

本研究中鏡下行肩峰成形手術后ASD 明顯減小，但值得注意的是無論是哪型肩峰，術后仍存在2 mm 左右ASD。這可能包含兩個原因，一是術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，這可能與術中未對骨贅的內側緣進行充分成形有關；二是此2 mm“骨贅”本為肩峰先天性的形態特征，已有研究認為鉤狀肩峰是在此基礎上后天發展而成［30-31］。我們根據術中反復驗證傾向于支持第二種觀點。術后ASD 減小使得ASA及ACH 均較術前減小，但僅在Ⅲ型肩峰組內表現出顯著性差異，與患者術后隨訪肩關節功能沒有關系。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，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節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，也未闡述肩峰類型與肩袖全層損傷的關系［32］。因此結合我們的研究結果，我們建議Ⅲ型肩峰患者無論是否合并其他損傷，在鏡下手術時應常規行肩峰成形術并特別注意肩峰前緣骨贅的位置以確保恢復肩峰正常形態，而對于Ⅰ型及Ⅱ型肩峰患者鏡下應酌情選擇行肩峰成形術。