非手术治疗的肩锁关节损伤中动态肩肱骨面间距与肩锁关节运动学变化研究

《Orthopaedic Journal of Sports Medicine》：Dynamic Acromiohumeral Bone Surface Proximity and Scapuloclavicular Kinematics in Nonoperatively Managed Acromioclavicular Joint Injuries

　　

摘要专业翻译 背景： 肩锁关节（ACJ）损伤后的异常肩胛骨生物力学可能增加继发性病变（如肩峰下撞击和肩袖退变）的易感性。传统上，低级别损伤（Rockwood分型≤3型）建议非手术治疗。然而，非手术治疗的ACJ损伤患者中，ACJ损伤对动态肩胛骨力学和肩肱骨面间距的影响尚未被探索。 目的： 采用个体化骨模型和双平面动态X线摄影（BVR），量化非手术治疗的ACJ损伤患者在动态肱骨上举过程中体内肩胛锁关节和盂肱关节运动学，以及肩肱骨面间距。 研究设计： 横断面研究；证据等级，3级。 方法： 纳入10名参与者（9名男性，1名女性；平均年龄42±10岁），既往ACJ损伤分类为Rockwood III-V型，受伤后1至3年入组。参与者在外展、肩胛平面（scaption）和前屈运动中接受三维（3D）计算机断层扫描（CT）和BVR检查。将患者特异性骨模型配准至BVR数据，以量化肩胛骨、锁骨和肱骨运动学。在肩胛骨和肱骨表面模型上定义感兴趣区（ROIs），分别代表冈上肌足印和肩峰下表面。计算每次运动中ROIs之间的最小三维欧氏距离及其解剖位置。 结果： 患肢在肩胛平面和前屈运动中表现出相对于锁骨更大的肩胛骨上旋和内旋。在前屈运动中，冈上肌足印与肩峰下表面之间的最小骨面间距也出现在更靠前的位置。此外，与对侧肢体相比，患肢在更低的抬高角度下更早达到最小间距。 结论： 非手术治疗的ACJ损伤患者在前屈运动中表现出肩肱间距的前移，同时伴有肩胛骨内旋增加。这些发现提示，动态肩胛锁关节协调的细微改变可能改变冈上肌腱所接触的喙肩弓区域，可能影响局部力学加载和撞击机制。对动态肩胛锁关节耦合的深入理解可能有助于优化康复策略并为治疗分层提供依据。

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一、研究背景与目的

肩锁关节（ACJ）损伤在年轻活跃人群中尤为常见，尤其是在参与接触性运动的个体中。锁骨作为上肢与躯干之间的支撑结构，使ACJ成为连接肩胛骨与锁骨动态耦合的关键枢纽。ACJ损伤后，这一机制的破坏可导致肩胛骨运动障碍和肩肱节律改变。传统上，低级别损伤（Rockwood分型≤3型）建议非手术治疗，但对于Rockwood III型损伤——即AC和喙锁（CC）韧带完全断裂——的最佳治疗方案仍存在争议。临床实践中普遍假设，保留正常肩胛骨力学和关节稳定性的患者可仅通过康复治疗获得良好效果。值得注意的是，与AC和CC韧带的手术重建相比，非手术治疗与更高的肩胛骨运动障碍发生率相关。

相当比例的ACJ损伤患者伴有并发盂肱关节病变，包括肩袖、肱二头肌腱复合体和盂唇损伤。在此背景下，ACJ损伤后异常肩胛骨生物力学可能增加继发性疾病（如肩峰下撞击和肩袖退变）的易感性，因为肩胛骨位置改变可改变肩峰下间隙（SAS）的尺寸，进而影响组织压缩。既往研究已报道肩峰下接触增加与肩袖疾病之间的关联，尸体研究也显示肩袖病变肩关节中前部肩峰下表面出现侵蚀、骨硬化和骨赘形成。因此，理解非手术治疗ACJ损伤后肩胛骨运动学改变如何影响冈上肌足印与肩峰下表面之间的骨面间距至关重要。

近年来，动态双平面X线摄影（BVR）结合CT衍生的个体化骨模型，能够在生理性肌肉驱动条件下精确评估关节运动。既往研究已确立使用BVR评估ACJ重建后AC和CC韧带力学的可行性，Konrath等人报道了手术重建肢体与对侧肢体之间锥状韧带和斜方韧带插入点功能距离的显著不对称性。然而，非手术治疗的高级别ACJ损伤对肩胛骨力学和肩肱骨面间距的影响尚未被探索。

本研究旨在整合个体化CT骨模型与BVR，量化非手术治疗的ACJ损伤患者在动态肱骨上举过程中体内肩胛锁关节和盂肱关节运动学，以及冈上肌足印与肩峰下表面之间的骨面间距。研究人员假设患肢在多个肱骨上举平面（外展、肩胛平面和前屈）中表现出与对侧未受伤肢体相比改变的肩胛骨旋转，并进一步假设患肢表现出最小骨面间距空间位置的改变。

二、研究设计与关键技术方法

本研究为横断面研究，经德克萨斯大学健康科学中心休斯顿分校机构审查委员会批准。共纳入10名参与者（9名男性，1名女性；平均年龄42±10岁；平均体重84±20 kg；平均身高173±11 cm），既往ACJ损伤分类为Rockwood III-V型，受伤至参与时间1至3年，平均受伤至测试时间为18.5±6个月。所有患者均接受标准化物理治疗方案作为非手术管理的一部分。排除标准包括既往肩部病变史、双侧ACJ损伤、影响肩部功能的神经肌肉疾病、妊娠或哺乳期、BMI>35 kg/m2、上肢骨折、肩胛胸壁脱位、肩袖病变、复发性ACJ损伤或关节炎以及临床诊断的颈椎病变。

主要技术方法包括：参与者坐于BVR系统视野中（30°射束夹角配置），执行外展、肩胛平面（外展冠状面前30°）和前屈各3次重复运动，X线图像以20 Hz采集。参与者同时接受双侧肩部高分辨率CT扫描（0.6×0.6×0.6 mm体素）。CT图像在Mimics软件中分割生成锁骨、肩胛骨和肱骨的个体化三维骨模型，依据国际生物力学学会建议建立各骨的解剖坐标系。三维骨模型通过DSX-Suite软件配准至BVR图像，在Visual3D中计算节段运动学。骨面间距通过将全局肱骨和肩胛骨模型转换为三维表面网格，数字化冈上肌足印和肩峰前三分之一下表面的感兴趣区（ROIs），计算每个时间帧ROIs内顶点之间的最短三维欧氏距离。

三、研究结果

肩胛锁关节运动学改变： 在肩胛平面和前屈运动中，患肢在最小SAS时表现出相对于锁骨更大的肩胛骨上旋（肩胛平面平均差异3.5°，P=.01；前屈平均差异3.2°，P=.026）和内旋（肩胛平面平均差异5°，P=.003；前屈平均差异3.9°，P=.002）。两组肢体在所有运动平面中，肩胛锁关节各自由度旋转均随肱骨上举角度增加而渐进增加，但患肢存在一致的旋转幅度偏移。

盂肱关节运动学改变： 患肢在外展（平均差异11.9°，P=.002）和前屈（平均差异6.3°，P=.028）运动中更早达到最小SAS，即在更低的肱骨上举角度发生。在肩胛平面运动中，患肢在最小SAS时表现出更少的水平内收（平均差异6.2°，P<.001）；在前屈运动中表现出更大的盂肱关节内旋（平均差异3.9°，P=.02）。

骨面间距及其空间位置： 最小SAS的幅度在患肢（3.5至4.1 mm）和对侧肢体（3.2至3.6 mm）之间无显著差异。然而，在外展运动中，患肢最小SAS在肩峰上的位置更偏外侧（平均差异3.5 mm，P=.02）和更偏后侧（平均差异2.9 mm，P=.018）；在前屈运动中，患肢最小SAS位置更偏前侧（平均差异3.5 mm，P<.001）。两组肢体中，最小SAS的位置随上举进展沿肩峰下表面从外侧向内侧移动。

临床相关性： 特异性AC评分（SACS）与大多数生物力学指标之间未发现显著相关性，唯一显著的关联是肩胛平面运动中SACS评分与最小SAS发生时的肱骨上举角度之间的中度负相关（r=?0.675，P=.032）。

四、讨论与结论

本研究发现，尽管最小SAS的幅度在患肢和对侧肢体之间无显著差异，但患肢在最小SAS时表现出肩胛骨定向和盂肱关节运动的改变，以及肩峰上最近骨面接触空间位置的移动。这表明患肢通过改变运动策略实现手臂上举，而无需显著减少肩峰下间隙。然而，肩肱间距发生的时间和位置的改变可能改变冈上肌腱所接触的喙肩弓区域，即使在总体SAS保持的情况下也可能影响局部力学加载。

前屈运动中最小骨面间距的前移可能反映肱骨和肩胛骨运动学改变的综合效应，以及最小间距在肱骨上举过程中更早发生的特征。Neer曾强调肩袖撞击通常发生在肩峰前缘和喙肩韧带下方，尸体研究也确认肩峰前三分之一下表面和CC韧带是撞击综合征和肩袖撕裂的关键贡献因素。前移可能使冈上肌腱更接近喙肩韧带，增加该区域的力学加载。

患肢更早达到最小SAS表明肩肱协调性改变。既往研究显示非手术治疗患者中多块肌肉在患侧更早达到峰值激活，上斜方肌激活减少而下斜方肌和三角肌中束激活增加，这些神经肌肉差异可能为观察到的肩胛骨运动模式提供机制基础。值得注意的是，本研究观察到的肩胛骨上旋和后倾增加通常被认为是保留肩峰下间隙的机制，因此最小SAS的提前发生可能反映旨在维持总体肩峰下间隙但改变肩胛骨定向和接触轨迹的代偿性神经肌肉策略。

从康复角度看，对于非手术治疗的患者——尤其是IIIa型损伤——强调锁骨后缩、肩胛骨后倾和矢状面上举运动中运动控制的康复策略可能尤为重要。本研究发现的肩胛骨内旋增加和前屈运动中肩峰下间距前移提示矢状面力学可能需要更多关注。即使静态SAS保持，动态运动中间距位置的改变可能代表细微的生物力学缺陷。尽管存在样本量小、横断面设计无法获知损伤前基线等局限性，本研究建立了量化保守治疗ACJ损伤患者动态肌肉驱动运动中体内肩肱骨面间距的创新生物力学方案，为未来前瞻性研究提供了基础。

研究结论： 非手术治疗的ACJ损伤患者表现出改变的肩胛锁关节运动学，以及动态肱骨上举过程中最小SAS发生时间和位置的改变。前屈运动中间距的前移伴随肩胛骨内旋增加，提示动态协调的细微改变可能改变冈上肌加载模式。对动态肩胛锁关节耦合的深入理解可能有助于优化康复策略，为Rockwood III-V型损伤的治疗分层提供依据，并识别有继发性撞击相关病变风险的患者。