岡上肌體積重建與定量分析對岡上肌撕裂術后肩關節外展功能的預測價值

侯俊成 王和平 周海偉 徐金澤 鄭杰

岡上肌撕裂是臨床常見損傷，可導致肩袖肌肉萎縮，阻礙肩袖肌肉的機械負荷，影響患者肩關節功能[1]。關節鏡下肩袖修復術是治療岡上肌撕裂的有效方法。然而，盡管外科技術和手術器械取得了一定的進步，但關節鏡下肩袖修復術后仍有部分患者肩關節外展功能恢復不佳，導致患者術后肩關節力量下降，嚴重影響患者生活質量[2]。因此，早期識別和管理岡上肌撕裂術后肩關節外展功能恢復不佳的高危因素，對患者具有重要意義。有研究指出岡上肌體積是決定術后肩關節外展功能的重要因素[3]。目前主要通過比較手術前后MRI的差異來評估岡上肌體積變化，比較指標包括切線符號、占位率或二維（2D）橫截面積。由于難以從術前和術后MRI中選擇相同的圖像，以及修復后肩袖肌肉塊的側移效應，將術前的MRI圖像與單一系列的術后MRI圖像進行比較可導致結果偏倚[4-5]。因此，術后需進行多次MRI檢查，以評估肩袖修復后岡上肌肌肉萎縮的實際變化。此外，單幅2D橫截面積圖像可能不能完全反映肌肉的形態變化，因其受到撕裂后岡上肌肌腱內側回縮和肩袖修復后肌肉塊外側移位的強烈影響[6-7]。因此，需要對岡上肌進行定量體積測量，以準確評價肩袖修復后肌肉萎縮的變化。然而，目前國內少有研究對岡上肌體積進行三維（3D）定量分析評估。鑒于此，本研究對岡上肌撕裂患者進行術前、術后即刻及術后1年岡上肌體積的測量，探討岡上肌體積重建與定量分析對岡上肌撕裂術后肩關節外展功能的預測價值。

1 對象和方法

1.1 對象 選取2016年5月至2020年1月在舟山醫院就診的岡上肌撕裂患者148例作為研究對象。納入標準：（1）符合岡上肌撕裂的診斷標準[8]，年齡18～75歲；（2）關節鏡檢查證實為全層肩袖撕裂；（3）接受術前、術后即刻、術后1年連續3次MRI全Y視圖掃描；（4）臨床資料完整。排除標準：（1）合并血液系統疾病，如溶血性貧血、凝血功能障礙；（2）肩關節功能障礙由顱腦損傷、風濕性關節炎等引起；（3）合并心、肝、腎等功能不全；（4）血清白蛋白水平＜30 g/L；（5）臨床資料不完整、失訪及數據不合理。本研究經醫院醫學倫理委員會審批通過，所有患者均知情同意。

1.2 資料收集及質量控制 收集患者入院時臨床資料、實驗室檢查資料、影像學資料，岡上肌2D橫截面積和3D肌肉體積。所有數據收集及整理均由兩名經驗豐富的主治醫師共同完成，在整理數據過程中剔除不合理數據，一旦評估結果存在分歧，請1名具有10年以上工作經驗的副高職稱醫師進行仲裁。

1.3 方法 所有患者關節鏡下肩袖修復術均參照標準手術流程[9]進行。

1.3.1 基于MRI檢查的岡上肌3D重建和可視化 分別于術前、術后即刻、術后1年建立基于MRI檢查的岡上肌3D重建和可視化，MRI檢查采用帶有專用肩部線圈的西門子Avanto 1.5T系統。檢查過程中囑患者將手臂置于身體兩側。MRI序列：使用 T1加權自旋回波（重復時間/回波時間：550～733/15～17 ms）序列獲得軸向圖像，使用T2加權自旋回波（重復時間/回波時間：3 500～4 000/60～110 ms）序列獲得冠狀和矢狀圖像。切面厚度為4 mm，層間間隙為0或0.4 mm，視野為16 cm×16 cm。掃描后載入AW 4.7后處理軟件中生成岡上肌的3D模型，通過醫學數字成像和通信（DICOM）格式，應用用戶交互圖形工具勾畫出每個矢狀面圖像的岡上區；依據所畫的岡上區輪廓線，創建新的DICOM圖像模式。然后，根據每個矢狀面圖像上的2D岡上肌輪廓重建岡上肌的3D模型。重建后的3D模型以立體光刻文件格式保存為標準3D模型。使用可視化工具包（美國Kitware公司）處理和可視化3D數據，使用Insight工具包（美國Insight Software Consortium公司）加載DICOM圖像。

1.3.2 岡上肌體積和橫截面積的測量 將Y形圖定義為測量岡上肌體積和橫截面積的參考，岡上肌范圍定義為岡上肌最外側端，即斜矢狀位圖像上MRI信號從肌腱到肌肉的變化，到指定的岡上肌內側端，即Y面。確定岡上肌范圍后，軟件自動計算出模型的3D體積。分別于術前、術后即刻、術后1年進行3次體積以及橫截面積測量。每次的體積和橫截面積測量包括以下3個視圖：岡上肌最外側端的Y視圖、Y視圖內側1 cm（Y+1）視圖、Y 視圖內側 2 cm（Y+2）視圖。

1.3.3 肩關節外展功能評估及分組 肩關節外展功能評估標準：測量患者肩關節外展角度。外展：上臂離開軀體側方向外抬舉，正常范圍為0°～180°；外展前屈：上臂外展90°，水平位經軀體前方向對側肢體靠攏，正常范圍為 0°～135°；外展后伸：上臂外展 90°，水平位向軀體后方伸展，正常范圍為0°～30°。患者肩關節活動范圍異于正常范圍為功能障礙，活動范圍在肩關節外展活動范圍內為功能恢復良好[10]。根據患者肩關節外展功能分為良好組99例和障礙組49例。

1.4 統計學處理 采用SPSS 25.0統計軟件。符合正態分布的計量資料以 表示，組間比較采用兩獨立樣本t檢驗；術前、術后即刻、術后1年比較采用重復測量數據的方差分析，兩兩比較采用LSD事后檢驗；不符合正態分布的計量資料以M（P25，P75）表示，組間比較采用Mann-Whitney U檢驗。計數資料組間比較采用χ2檢驗。等級資料組間比較采用Wilcoxon秩和檢驗。多因素logistic回歸分析岡上肌撕裂術后影響肩關節外展功能的因素。ROC曲線評估岡上肌體積重建與定量分析對岡上肌撕裂術后肩關節外展功能的預測效能。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者臨床資料比較 兩組患者術前脂肪浸潤和岡上肌撕裂情況比較差異均有統計學意義（均P＜0.05），但兩組性別、年齡、BMI等一般資料比較差異均無統計學意義（均P＞0.05），見表1。

表1 兩組患者臨床資料比較

2.2 148例岡上肌撕裂患者岡上肌體積重建與定量分析結果 與術前比較，術后即刻Y視圖、Y+1視圖、Y+2視圖岡上肌體積均增加（均P＜0.05）；與術后即刻比較，術后1年Y+1視圖和 Y+2視圖岡上肌體積均增加（均P＜0.05）。術前、術后即刻、術后1年Y視圖、Y+1視圖、Y+2視圖岡上肌橫截面積比較差異均無統計學意義（均P＞0.05），見表2。

表2 148例岡上肌撕裂患者岡上肌體積重建與定量分析結果

2.3 兩組患者岡上肌體積比較 兩組患者術前Y視圖岡上肌體積比較差異無統計學意義（P＞0.05），術后即刻良好組Y視圖岡上肌體積大于障礙組，差異有統計學意義（P＜0.05）；術前及術后即刻良好組Y+1視圖、Y+2視圖岡上肌體積均大于障礙組，差異均有統計學意義（均P＜0.05），見表3。

表3 兩組患者岡上肌體積比較（mm3）

2.4 岡上肌撕裂術后肩關節外展功能的影響因素分析 以肩關節外展功能是否障礙為因變量，術前脂肪浸潤、岡上肌撕裂情況等因素為自變量進行多因素logistic回歸分析，結果顯示岡上肌撕裂情況、術后即刻岡上肌體積Y視圖、術前岡上肌體積Y+1視圖、術后即刻岡上肌體積Y+1視圖、術前岡上肌體積Y+2視圖、術后即刻岡上肌體積Y+2視圖均是影響岡上肌撕裂術后肩關節外展功能的因素（均P＜0.05），見表4。

表4 岡上肌撕裂術后肩關節外展功能的影響因素分析

2.5 岡上肌體積重建與定量分析對岡上肌撕裂術后肩關節外展功能的預測效能分析 ROC曲線顯示，岡上肌撕裂情況、術前岡上肌體積Y+1視圖、術后即刻岡上肌體積Y+1視圖、術前岡上肌體積Y+2視圖、術后即刻岡上肌體積Y+2視圖及術后即刻岡上肌體積Y視圖對肩關節外展功能預測的AUC分別為0.625、0.710、0.704、0.712、0.766、0.647，由此可見，術后即刻岡上肌體積Y+2視圖預測效能最優，見圖1（插頁）和表5。

圖1 岡上肌體積重建與定量分析對岡上肌撕裂術后肩關節外展功能的ROC曲線

表5 岡上肌體積重建與定量分析對岡上肌撕裂術后肩關節外展功能的預測效能

3 討論

岡上肌撕裂可引起肩關節力量減弱、活動范圍受限和疼痛。關節鏡下肩袖修復術是岡上肌撕裂患者的首選治療方式[11]。然而，由于岡上肌撕裂后組織質量下降、脂肪浸潤和肩峰肱骨距離縮短導致修復術后部分患者愈合不佳，影響患者術后肩關節外展功能，降低患者生活質量[12]。因此，早期識別岡上肌撕裂術后肩關節外展功能恢復不佳的高危因素，并進行早期干預是防治患者肩關節外展功能恢復不佳的關鍵。既往研究指出岡上肌體積與肩關節外展功能恢復情況相關[13]。但先前的研究多利用MRI圖像進行單一術前、術后比較，且在比較過程中多比較2D橫截面積等，由于修復后肩袖肌肉塊存在側移效應，2D橫截面積難以有效體現肌肉的形態變化，導致其結果的特異度和靈敏度降低[14]。因此，在測量過程中需對岡上肌體積進行定量分析，以準確評價岡上肌的變化。3D評估是定量評估岡上肌體積的有效方式，但目前我國少有研究對岡上肌進行3D定量評估。為此，本研究對岡上肌撕裂患者進行術前、術后即刻及術后1年岡上肌體積的測量，并探討岡上肌體積重建與定量分析對岡上肌撕裂術后肩關節外展功能的預測價值。

Park等[15]研究指出岡上肌撕裂患者術后即刻岡上肌橫切面面積較術前增加19.6%；Vidt等[16]報道，與術后6個月相比，術后2年的岡上肌面積增加了8.1%。相反，Jo等[17]報道，與術后立即期相比，術后1年岡上肌面積下降5.9%。本研究術前、術后即刻、術后1年Y視圖、Y+1視圖、Y+2視圖岡上肌橫截面積無明顯變化。但由于單次Y視圖掃描的2D評估可能會忽略重要的形態學信息，且由于層厚的原因，2次掃描之間的準確MRI切片的比較可行性較差，導致不足以估計肌肉的體積。因此，本研究評估了岡上肌的3D體積以克服這一限制，結果顯示在橫截面積上沒有觀察到顯著的變化，但在3D體積測量中顯示出了顯著變化。這種顯著的體積增加可能是由橫截面積中難以觀測的最小增加面積的總和引起的。表明3D體積是評估岡上肌撕裂患者修復術后岡上肌肌肉質量的有效手段，可有效提供岡上肌手術前后變化的真實跡象。同時本研究在3D體積測量中對比3個不同視圖，顯示在更內側的Y+2圖像上進行的測量可以更好地代表岡上肌的狀況。這一結果與Spall等[18]的研究結果一致。在更內側的圖像上進行體積變化評估，可更大的整合肌肉增加的區域，增加了對岡上肌肌肉變化測量準確性。

機械應力作用于重建成功后的肌腱，刺激萎縮的肩袖肌肉中蛋白質的合成，促進肌肉的恢復，進而促進患者肩關節外展功能的恢復。本研究中，肩關節外展功能恢復不良患者術后即刻岡上肌體積低于恢復良好者，術前、術后即刻岡上肌體積均可用于預測岡上肌撕裂患者術后肩關節外展功能狀況，且Y+2視圖預測效果最佳。Turkmen等[19]研究也指出如果岡上肌撕裂患者術后岡上肌體積較小，則肩關節功外展功能恢復較差，體積越大，功能恢復越好，表明岡上肌撕裂患者術后岡上肌體積的變化與修復后肩關節外展功能的完整性密切相關。另外本研究還顯示，岡上肌撕裂情況是岡上肌撕裂術后肩關節外展功能的影響因素。ROC曲線顯示，術后即刻岡上肌體積Y+2視圖預測效能最優。岡上肌體積變化可直接反映岡上肌肌肉萎縮情況，岡上肌體積Y+2視圖能更真實地反映岡上肌質量變化，術后即刻岡上肌體積直接體現手術對岡上肌重建效果。Mitterer等[20]研究也指出在成功愈合的全層肌腱套撕裂患者中，肌肉體積增加和肌肉力量之間呈顯著正相關。

綜上所述，術后即刻Y視圖、Y+1視圖、Y+2視圖岡上肌體積增加，而橫截面積無明顯變化。ROC曲線顯示，術后即刻岡上肌體積Y+2視圖預測岡上肌撕裂術后肩關節外展功能恢復狀況具有較好的效能。本研究的不足之處在于樣本量較小，且為回顧性研究，具有一定的回顧性偏倚。此外，在實際臨床工作中，將肩部MRI視野延伸至肩胛骨內側存在難度，具有一定的測量偏倚。