肩胛骨形态与Hill-Sachs损伤的关系

引言

大多数创伤性肩关节前脱位伴有Hill-Sachs损伤（HSL），其定义为肱骨头后上方面因撞击前盂缘所致的压缩性骨折[1]。由于其复杂的病理力学和解剖学特征，HSL的存在及其范围通过影响术前规划和术后结局，在肩关节前不稳定性中发挥重要作用[1–3]。已有研究表明，伴有孤立性Bankart修补的大且位于内侧的HSL与复发性不稳定相关，通常需要在单纯盂唇修补之外追加稳定化手术[4]。

既往研究主要关注盂骨缺损与HSL大小和位置之间的关系。Peebles等报道盂骨缺损大小与HSL尺寸之间呈负相关[5]。相反，其他几项研究则证明盂骨丢失程度与HSL大小之间呈正相关[6–8]。除盂骨丢失外，盂形态也与HSL的形成有关。Wu等报道，在肩关节前不稳定患者中，更深、更凹陷的盂形态与更大的HSL相关[1]。

尽管肩胛骨形态学参数如临界肩角（CSA）、盂倾斜角（GI）和盂版本角（GV）已被证明可影响肩关节生物力学及多种肩关节病变，但其与HSL存在及大小的关系尚未明确建立。Özer等证明，CSA和GI增大与创伤性肩关节前脱位中的大结节骨折相关，提出高CSA所致的上方三角肌力矢量增大可能增强冈上肌和冈下肌在大结节上的附着，从而增加后上方牵引力并促成特定的骨性损伤模式[9]。以此类推，类似的生物力学机制可能也参与HSL的形成——高CSA可能放大脱位瞬间肱骨头与前盂缘之间的压缩力，从而可能同时促成HSL的存在和大小。然而，这一关系尚未被直接研究。

三维CT重建优于二维成像，因为其通过消除肩胛骨旋转和患者体位的影响，可提供更准确、可重复性更好的肩胛骨形态学参数测量。因此，本研究旨在使用三维计算机断层扫描探讨肩胛骨形态学参数（包括CSA、GI和GV）与Hill-Sachs损伤存在及大小之间的关系。

材料与方法

患者队列

在获得机构伦理批准后，回顾性分析2020年1月至2023年1月期间由一家三级医院的一位资深外科医生连续收治的所有因肩关节前不稳接受关节镜治疗的患者数据。在122例符合条件患者中，93例符合纳入标准并纳入最终分析。纳入标准如下：因肩关节前不稳接受关节镜治疗、至少有1次临床记录的前盂肱关节脱位、有可用的术前CT影像、有可用的关节镜记录和手术记录、年龄在18至45岁之间且盂骨缺损小于15%的患者。肩关节前不稳定义为至少有1次临床记录的前盂肱关节脱位，需要医学评估和/或复位，并有与之一致的体格检查发现和术前影像学支持。在可获得时，通过急诊科记录和/或受伤时获得的X线片确认索引脱位。排除标准包括无CT影像；盂骨缺损>15%；肩关节骨关节炎；合并盂或肱骨骨折；年龄<18岁或>45岁；肩袖撕裂；先天性畸形；神经系统疾病；既往上肢手术或骨折；多向不稳；全身性韧带松弛；以及影像质量不合格。当由于运动伪影、肩胛骨或肱骨头显示不完整或视野不充分而导致图像质量不足以进行可靠的三维重建和测量时，影像被认为不合格。限制年龄范围是为了尽量减少与年龄相关退行性改变的潜在混杂影响。盂骨缺损超过15%的患者被排除，因为已知显著的盂骨缺损会独立影响Hill-Sachs损伤的存在和形态，这会引入一个主要混杂变量，并可能掩盖肩胛骨形态学参数对HSL形成的独立贡献[10]。

影像学与图像分析

所有图像均使用双源256层多探测器CT Somatom Drive（Siemens Healthineers，德国）进行检查，采集参数为80和140 kV、89和178 mA、旋转时间0.28 s、准直256 × 0.625、视野（FOV）220 mm。患者的CT图像以医学数字成像和通信（DICOM）格式保存，并上传至3D Slicer（http://www.slicer.org），一个开源软件平台[11]。CT图像在3D Slicer中以三个平面（矢状面、冠状面和轴面）可滚动显示后，使用该软件的段编辑器模块创建新段。使用阈值工具生成肩胛骨和肱骨的三维模型。使用软件内的标记工具从三维骨模型上获取长度、角度和面积测量值。所有测量由两名观察者独立完成：一名具有7年肩关节手术经验的骨科外科医生（观察者1）和一名具有5年肌肉骨骼研究经验的解剖学家（观察者2）。两名观察者对彼此的测量值均设盲，并在两个独立的测量时段完成所有测量，时段之间至少间隔4周。此外，一名具有6年肌肉骨骼影像经验的放射科医生审阅了所有影像数据和三维重建，并检查了两名观察者所做测量的准确性和一致性。该放射科医生未独立进行测量。每名观察者以4周间隔进行两次测量，每位患者共获得四组测量值。最终值通过平均这四次测量计算得出。为确保测量准确性并考虑到三维模型潜在的旋转变异性，所有测量均首先将肩胛骨定向至标准前后位，然后对三维模型进行动态多平面旋转，以从多个视角确认测量。这种多平面确认方法是三维CT相较于传统二维测量的关键优势，因为它允许观察者通过从不同方向检查解剖标志来验证每项测量的准确性，而非依赖单一固定投影。相同方法学一致应用于所有肩胛骨形态学参数，包括CSA、GI和GV。

临界肩角（CSA）定义为连接肩胛盂窝上缘和下缘骨性边缘的连线与连接肩胛盂窝下缘和肩峰最低外侧方面的连线之间的夹角[12–14]。已有研究表明，三维计算机断层扫描上的CSA测量可作为X线摄影测量的替代方法（图1）[12]。

肩胛盂倾斜角（GI）是冈上窝与肩胛盂关节面之间的夹角[15, 16]。三维CT研究表明，GI测量比二维CT测量更准确（图2）[17]。

肩胛盂扭转角（GV）是在轴面上，从肩胛骨内侧延伸至肩胛盂关节面中部的连线切线与肩胛盂关节面之间的夹角[18]。在三维CT成像中，确定肩胛骨横断面和肩胛骨冠状面并进行GV测量（图3）[17]。

对于临界肩角（CSA），首先将肩胛骨置于标准前后位，并通过多平面确认以识别肩胛盂窝的上、下骨性边缘及肩峰最低外侧缘。对于盂倾角（GI），在肩胛骨冠状面识别冈上窝及盂关节面。对于盂扭转角（GV），确定肩胛骨横断面和冠状面，以测量从肩胛骨内侧延伸至盂关节面中点的连线切线与参考线之间的夹角。所有方位均从多个视角进行确认，以尽量减少测量误差。

HSL按照Ozaki等[19]所述方法测量。在三维CT中，HSL长轴的长度测量为HSL长度（HSL-L），短轴的长度测量为HSL宽度（HSL-W）（图4）。在垂直于肱骨干纵轴获取的轴位CT图像上，绘制包含肱骨头关节面的虚拟圆，测量Hill-Sachs损伤基底部与相应弧线之间的最长距离作为HSL深度（HSL-D）（图4）。在圆最大的轴位切面上，测量圆的直径作为肱骨头直径。除上述既定测量外，还标记HSL的边界并测量各点之间的面积作为HSL面积（HSL-A）。通过多平面轴位和三维CT重建确认无Hill-Sachs损伤（图4）。对于CT上未识别出损伤的患者，额外回顾关节镜图像以 corroborate 无肱骨头压缩性缺损。若关节镜评估、轴位CT或三维CT重建均未发现肱骨头压缩性缺损的证据，则患者分类为HSL阴性。

统计分析

评分者内和评分者间信度分析采用组内相关系数（ICC）进行检验。数据分析使用SPSS软件（IBM-SPSS 22.0，美国纽约州阿蒙克）完成。ICC分析后，通过取四次测量的平均值计算均值和标准差。事后效能计算使用G*Power软件（版本3.1.9.4，海因里希·海涅大学，杜塞尔多夫）进行，α误差为0.05，采用双侧显著性水平。数据偏度采用Shapiro–Wilk检验检查。参数独立变量的比较采用t检验，非参数独立变量的比较采用Mann–Whitney U检验。相关性分析采用Pearson和Spearman-Rho检验。进行受试者工作特征（ROC）分析以探索本队列中与Hill-Sachs病变存在相关的CSA潜在阈值。p < 0.05的计算结果被认为具有显著性。进行逻辑回归分析以确定各参数是否与Hill-Sachs病变的存在独立相关。

结果

在93例患者中，61例（65.6%）（53例男性/8例女性）存在HSL，而32例（34.4%）（27例男性/5例女性）在关节镜图像、轴位CT和3D CT成像上均无骨缺损（HSL）。HSL患者的平均年龄为27.3 ± 7.5岁（18–45），而无HSL患者的平均年龄为28.8 ± 8.5岁（18–45），两者之间无显著差异（P = 0.652）。患者组间在性别和侧别方面无显著差异（分别为P = 0.236，P = 0.563）。HSL患者的平均脱位次数为5.6 ± 5次（1–14），而无HSL患者的平均脱位次数为3.7 ± 1.6次（1–5），两者之间无显著差异（P = 0.089）。在61例HSL患者中，17例（27.9%）为首次脱位，44例（72.1%）为复发性脱位。在32例无HSL患者中，6例（18.8%）为首次脱位，26例（81.2%）为复发性脱位，HSL的存在与首次或复发性脱位之间无显著关系（P = 0.481）。在23例初次脱位患者中，17例（73.9%）存在HSL。在70例复发性脱位患者中，44例（62.9%）存在HSL（人口学信息汇总于表1）。

HSL患者的平均CSA值为34.5º ± 2.9º（29.6º−42.5º），无HSL患者的平均CSA值为30.4º ± 1.7º（28º−34.4º），HSL患者的CSA显著更高（P < 0.001）。HSL患者的平均GI值为9.7º ± 4.5º（3.9–17.2º），无HSL患者的平均GI值为8.4º ± 5.2º（−3.4º−13.6º），HSL患者与无HSL患者在GI方面无显著关系（P = 0.475）。HSL患者的平均GV值为1.1º ± 5º（−7.1—9.3º），无HSL患者的平均GV值为0.8º ± 2.5º（−5.4º−6.2º），HSL患者与无HSL患者在GV方面无显著关系（P = 0.749）。HSL患者的平均肱骨头半径为24.1 ± 1.1 mm（23–27），无HSL患者的平均肱骨头半径为22.7 ± 1.2 mm（22–25），HSL患者与无HSL患者在肱骨头半径方面无显著关系（P = 0.763）（表2）。

采用CSA、GI、GV、性别、侧别和脱位次数进行的Logistic回归分析显示，CSA与HSL的存在独立相关（P = 0.002，OR：2.7）。CSA值高于32.1º与HSL的存在相关，在该队列中显示出77.8%的敏感性和83.7%的特异性（图5）（AUC：0.892，AUC的95%CI：0.809–0.964）。

HSL-L平均值为18.5 ± 10.6 mm（6.6–38.4），HSL-W为7.7 ± 4.7 mm（4.1–19.7），HSL-D为7.1 ± 4.5 mm（2.3–15.8），HSL-A为1.8 ± 2.2 cm2（0.25–6.93）（表2）。当将与HSL测量相关的参数与肩胛骨相关参数进行比较时，CSA与HSL-L和HSL-A呈显著正相关（分别为P = 0.015，r = 0.551；P = 0.024，r = 0.514）。GI与HSL-L、HSL-W、HSL-D和HSL-A呈显著正相关（分别为P = 0.022，r = 0.521；P = 0.002，r = 0.656；P = 0.029，r = 0.501；P = 0.007，r = 0.597）。GV与HSL参数之间未观察到显著相关性（表3）。

评定者间和评定者内信度分析结果在0.79至0.95之间，表明信度为良好至优秀（观察者-1：*****，观察者-2：*****）（表4）。

讨论

本研究最重要的发现之一是，HSL的存在与CSA增大之间存在关联。CSA与HSL的关联独立于其他参数，在本队列中，CSA值高于32.1º对HSL存在的敏感性为77.8%，特异性为83.7%。本研究的第二个重要发现是，CSA与HSL-L和HSL-A显著相关，GI与HSL-L、HSL-W、HSL-D和HSL-A显著相关，提示HSL大小与肩峰形态及肩胛盂倾斜度之间存在形态学关联，而这两者与肩部生物力学密切相关。然而，鉴于HSL形成的多因素性质，这些发现应被视为探索性而非验证性，且不能从该关联中推断因果关系。尽管反复的不稳定发作传统上被认为是Hill-Sachs损伤发展的促进因素，但本研究的结果并未证明脱位次数与HSL存在之间存在统计学显著关联。然而，伴有HSL的患者与不伴有HSL的患者相比表现出更高的平均脱位次数，提示HSL阳性组的脱位次数有更高的正向趋势（P = 0.089），但在本队列中未达到统计学显著性。这一趋势在更大的研究人群或具有不同不稳定特征的队列中可能变得更加明显。这些发现表明，Hill-Sachs损伤的发生可能并非仅取决于脱位事件的频率，而是受到潜在肩部生物力学的影响，如肩胛骨形态参数（如临界肩角）所反映的那样。

Kim等人在一项磁共振成像研究中发现，初次脱位后HSL的发生率为58% [20]。Yiannakopoulos等人在关节镜成像中发现HSL的发生率为65% [21]。Calandra等人在关节镜成像中也仅发现47%的病例存在HSL [22]。在其初步研究中，Ruiz Ibán等人比较了20例首次脱位患者复位前后HSL的尺寸。他们显示所有病例均存在HSL，且四分之三的病例HSL尺寸增大超过25% [23]。Owens等人以及Taylor和Anciero也报告了同样高的HSL患病率。[24, 25] 在我们的研究中，73.9%的首次脱位病例存在HSL。当对文献中获得的这些结果与我们的结果进行评估时，似乎首次脱位后HSL的发生率将持续呈现可变性。我们研究的一个有趣发现是，73.9%的初次脱位患者存在HSL，而62.9%的复发性脱位患者存在HSL。尽管大多数研究报告复发性脱位中HSL的患病率高于首次脱位，但Horst等人证明肩关节脱位的复发与Hill-Sachs病变数量增加无关，缺损尺寸在首次脱位组与复发性脱位组之间也无显著差异 [26]。鉴于此，我们的发现可能提示，在部分患者中，HSL的形成可能更强烈地受生物力学因素（如肩胛骨形态——尤其是CSA）的影响，而非仅受脱位频率的影响。初次脱位后无HSL的患者可能代表一个生物力学上不同的群体，其脱位过程中产生的力不足以造成嵌压缺损，从而可能使其在后续事件中发生HSL的可能性较低。然而，这仍属推测，需要在更大规模的前瞻性研究中加以证实。

已知肩关节脱位最常见的伴随损伤可能是HSL，但决定HSL大小的因素仍存在争议；已知导致肩关节脱位的向上作用力和韧带过度松弛对HSL有效[23, 26]。既往研究表明，在韧带过度松弛的病例中，肩关节脱位所需的力会更小，这可能解释了脱位后剪切和压力效应较低时HSL尺寸较小的原因[26–28]。既往研究报道，在剪切力和压缩力较低的复发性脱位中，HSL较少发生，这一信息可能支持本研究中复发性脱位中HSL的发生率低于初次脱位中HSL的患病率这一事实[26]。因此，无HSL的患者中脱位以较低的剪切力和压缩力发生，这一事实提示初次脱位容易转变为复发性脱位。在韧带松弛度正常的患者中，更大的力作用是HSL发生的原因[26]。根据文献中的这些信息，可以认为肩关节脱位后肱骨头与肩胛盂之间的压缩力也可能与CSA有关，而CSA与肩关节生物力学密切相关。已知在解剖学肩关节中，高CSA导致三角肌施加力的上方矢量更大，而脱位后三角肌对肱骨施加的力更偏上外侧，这可能解释为什么高CSA与HSL的存在和大小均相关[9, 13]。此外，上倾角更大的肩胛盂可能导致前下肩胛盂缘更尖/更锐利，这可能产生更大的压缩力并与更大的HSL尺寸相关。Wu等发现，在肩胛盂自然深度更大的病例中HSL尺寸更大，这可能是由于肩胛盂更凹陷，与前下肩胛盂缘更尖/更锐利相关[1]。在这方面，两项研究相互支持。

HSL的存在和范围很可能与多种因素有关，如韧带松弛、复位手法，或如Ruiz Ibán等[23]所示的初次脱位与复位之间的时间。在本研究中，在纳入脱位次数、年龄、性别、侧别和影像学测量参数进行的分析中，CSA与HSL相关且独立于其他因素，但显示出77.8%的敏感性和83.7%的特异性，表明本研究中未评估的许多因素与HSL相关。

Özer 等人比较了孤立性肩关节前不稳定的患者与伴有肱骨大结节骨折的肩关节前不稳定患者，并证明在临界肩角（CSA）大于38º的患者中，肱骨大结节骨折伴发肩关节前不稳定的灵敏度为88.2%、特异度为88.9%，而在盂肱指数（GI）大于14.5º的患者中，灵敏度为70.6%、特异度为72.2% [9]。他们将肩关节前不稳定伴发肱骨大结节骨折解释为：高CSA引起的三角肌向上向量增加，可能使冈上肌和冈下肌在大结节上的附着更强，因此将大结节向后上方牵拉的力量可能造成撕脱 [9]。同样，高CSA可能随时间推移增强冈上肌和冈下肌在大结节上的附着，在肩关节脱位后更强地向后上方牵拉大结节，增加肱骨头与肩胛盂之间的压力，导致HSL的发生及HSL尺寸增大。在本研究中，CSA大于32.1º与HSL的存在之间似乎存在关系，而在Özer等人的研究中，CSA值大于38º似乎与肱骨大结节骨折相关。从这个角度看，被称为压痕骨折的HSL可能发生在CSA值大于32.1º时，而作为完全骨折的肱骨大结节骨折可能发生在CSA值大于38º时，这表明文献中先前用于描述HSL为肱骨后上方不完全骨折的“压痕骨折”一词，可能随着CSA增大而转变为完全骨折 [29, 30]。然而，如同Özer等人的研究，这一情形仍属假设，需要进一步研究。这些发现反映的是形态学关联，而非临床可操作的阈值，不应被解释为因果关系的证据。

本研究的结果具有若干潜在的临床意义。从影像学角度看，在术前CT影像上识别出高CSA可作为HSL存在可能性增加的指标，促使放射科医生对这些患者的肱骨头进行更全面的评估以发现压痕缺损。这在标准成像序列上HSL表现细微或处于临界状态时可能尤为相关。

从手术规划的角度来看，当在单纯Bankart修补与Bankart修补联合remplissage之间做出决定时，临界肩角（CSA）可作为辅助形态学参数，尤其是在存在亚临界肩胛盂骨缺损的临界病例中。在一项随机对照研究中，MacDonald等考察了接受Bankart修补联合或不联合remplissage的亚临界肩胛盂骨缺损患者的结局[31]。他们发现复发脱位率分别为4%和18%，表明无论HSL大小如何，remplissage均显著降低了复发率。Woodmass等进行了类似研究并报告了可比的结果[32]。基于本研究的发现，高CSA患者更可能具有较大的HSL，这可能进一步支持在这些病例中增加remplissage。相反，在低CSA因而预期HSL较小的患者中，单纯Bankart修补可能已足够。然而，这些推论仍属于假设生成性质，需要进一步的前瞻性研究来验证CSA在肩关节前方不稳定手术决策中的作用。

本研究的第一个局限性是缺乏关于初次脱位至复位之间的时间以及所采用的复位手法的信息。此外，患者的体重指数、职业以及初次脱位的机制均未知。患者数量少是一个局限性，因为我们诊所并非所有患者都进行了术前断层扫描，而未进行断层扫描成像的患者未被纳入研究。此外，我们承认排除肩胛盂骨缺损超过15%的患者限制了我们的发现对无临界肩胛盂骨缺损的肩关节前方不稳定患者的推广性。此外，患者数量少以及通过将少量患者分为亚组进行统计学评估增加了结果随机化的可能性。鉴于所分析的参数数量，观察到的关联应谨慎解读，并应视为探索性而非验证性。

结论

HSL的存在和大小与肩胛骨形态相关。CSA与HSL的存在独立相关，在该队列中CSA值高于32.1º与HSL的存在相关。这些发现适用于无临界肩胛盂骨缺损（肩胛盂骨缺损<15%）的肩关节前方不稳定患者。在规划稳定手术时，CSA可被视为辅助形态学参数，尤其是在Bankart修补与Bankart+remplissage之间存在争议的临界病例中。