肩峰形态变异的临床意义及其对肩关节生物力学影响的有限元分析

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1、前言在关节外科领域，肩关节疾病的诊断和治疗一直是热门课题。肩袖撕裂是一种常见的肩关节疾病。由于该病所引发的患侧肩关节的剧烈疼痛和上肢上举、外展等功能的全部或部分丧失，严重形象患者的上肢功能。1972年Neer首先提出肩峰下撞击的概念，并且认为肩袖组织的撕裂与撞击的发生密切相关。此后数十年各国学者针对肩袖撕裂的各种手术方案应运而生。特别是自关节镜的问世，并成功应用于肩关节疾病的诊断及治疗后，使得该疾病的治疗取得了新的进展。该疾病作为一种慢性进展性疾病，早期诊断并采取积极地预防及治疗，对于患者的预后有着重要的意义。肩关节是人体较为复杂的关节，目前学术界将肩关节细分为第一肩关节（由肩胛盂

2、软骨和肱骨头及周围软组织构成，即盂肱关节）和第二肩关节（肱骨头和肩峰及周围的软组织构成，即峰肱关节），其中，第一肩关节的骨性炎症主要由于外伤、感染、风湿、遗传以及一些原因构成。第二肩关节病变主要是肩峰下滑囊和冈上肌、冈下肌肌腱等软组织病变，这两个关节的损伤均可以严重影响患者上肢功能。肩关节特有的一些生物力学因素，被一些学者认为是此类疾病的诱发因素。2006年，肩峰指数（AcromionIndex，AI）这一概念首次由瑞士苏黎世大学的Nyffeler教授首次提出，在学术界引起极大轰动。肩峰指数主要是反映了肩峰向侧方不同的延展程度。学者研究这一概念的主要目的，是为了目前临床上早期诊断肩

3、袖撕裂提供一种预测性诊断方法，并且探讨了肩峰延展度和肩袖撕裂和盂肱关节炎之间的关系。该项实验研究认为，较大的肩峰指数说明肩峰向侧方的延展度较大，这正是肩袖撕裂的一个主要的诱发因素；而肩峰向侧方的延展度较小可能是导致盂肱关节炎发生的病因之一。早在1995年，学者Banas曾经提出肩峰侧倾角（LateralAcromionAngle，LAA）的测量方法，该研究认为肩峰侧倾角越小，罹患肩袖撕裂的几率越大。最近在2013年，学者Moor提出决定性肩角（CriticalShoulderAngle，CSA）的概念。这个测量参数可以一定程度上纠正因盂肱关节软骨褪变引起的肩峰指数测量的误差，同时，

4、可以兼顾肩胛盂倾斜度的变化。该研究结果发现：原发性盂肱关节炎的发生与较小决定性肩角相关；相反，肩袖撕裂的发生与较大的决定性肩角相关。首先，这些参数的获取以及其与疾病的联系在中国人当中尚缺乏系统的研究；其次，在以上的研究方案中，均是独立研究某一个测量参数与疾病之间的关系，但是这些导致疾病发生的骨性变异，是否会同时出现在同一人身上，这些参数之间是否存在联系尚且I缺乏研究。最后，尚缺乏此类骨性变异与肩峰下撞击和盂肱关节炎的生物力学方面的研究。本研究首先通过临床研究来分析中国吉林省地区人群肩峰指数、肩峰侧倾角、决定性肩角与肩关节疾病之间的联系。随后通过计算机数值仿真分析，研究在肩关节外展时

5、这些肩峰形态变异对肩峰下软组织以及盂肱关节软应力的影响。最后通过模拟不同方案的肩峰成形术，来分析肩峰成形术对于肩峰、冈上肌和盂肱关节的VonMises应力分布情况的改变，并且提出全新的手术设想。通过分析以上实验的结果，对肩峰指数、肩峰侧倾角、决定性肩角对肩关节疾病的损伤机制及治疗方法，形成一个更系统、更全面的认识，为此项目的进一步应用提供理论依据。II中文摘要肩峰形态变异的临床意义及其对肩关节生物力学影响的有限元分析肩峰形态的变异一直被认为是导致肩袖损伤和盂肱关节炎发生的致病因素之一。诸多学者通过大量研究，对肩峰形态的变异以及其与疾病之间联系的认识不断深入。用以描述肩峰形态变异的影

6、像学方法应运而生，其临床意义也在不断得到认识。目前，国内外学者对肩峰指数、肩峰侧倾角、决定性肩角与肩关节疾病相关联系的研究在不断深入。诸多学者认为这些指标可以作为临床医生诊断疾病的辅助临床参数。以往的临床研究，都是研究肩峰某一种形态的变异与某一种疾病之间的联系。但是，如果这些变异同时出现在同一病人身上，即该患者的肩峰同时具有两种甚至更多的特点：比如其肩峰指数较大，同时肩峰侧倾角又很小，那么其对于疾病的发展是协同作用还是拮抗作用？如果是协同作用，哪一种变异起到的危害更大些？目前还鲜有报道。本研究旨在探讨肩峰指数、肩峰侧倾角、决定性肩角与肩关节疾病之间的联系以及研究这些参数之间的内在规

7、律，并通过计算机数值仿真分析对其相关的问题进行验证，为治疗此类疾病提供部分生物力学理论基础。本研究共分为临床研究和计算机数值仿真分析两部分。第一部分：肩峰指数联合肩峰侧倾角的临床研究。本研究的目的是通过一项临床研究，来分析肩峰指数、肩峰侧倾角与肩袖撕裂和肩关节急性创伤之间的联系。我们利用标准肩关节真正前后X像来测量同一患者的肩峰指数和肩峰侧倾角。肩峰指数和肩峰侧倾角的测量来自于三组病例：肩关节急性创伤组共收录61名患者，肩袖撕裂组共收录165名患者，健康对照组共收录6