肩峰撞击症合并肩袖损伤影像学诊断研究进展

Advances in Imaging Diagnosis of Shoulder Impingement Syndrome Combined with Rotator Cuff Injury

摘要: 肩袖，是肩胛下肌、冈上肌、冈下肌和小圆肌组合而成的肌肉和肌腱复合物，具有调节肩关节稳定性和灵敏性的功能。目前，已知的肩关节疼痛病因主要是肩峰撞击以及肩袖损伤，而两者合并发生往往导致肩峰下滑囊和肩袖肌腱严重破损，对上肢活动带来重大影响，因此，精确诊断肩关节疼痛病因具有重要意义。医学影像学诊断在肩峰撞击合并肩袖损伤的评估中扮演着极其重要的角色，近年来如X线、超声和MRI等成像方法，可以用于精准的诊断和鉴别，以明确病因并针对治疗。本文综述了肩峰撞击症合并肩袖损伤影像学诊断方法最新研究进展，着重探讨各种影像学检查方法的优缺点以及它们在诊断肩峰撞击合并肩袖损伤中的作用。

Abstract: The rotator cuff is a complex of muscles and tendons formed by the subscapularis, supraspinatus, infraspinatus, and teres minor muscles, playing a crucial role in regulating shoulder joint stability and agility. Currently, known causes of shoulder joint pain primarily include shoulder impingement and rotator cuff injury. The concurrent occurrence of these two conditions often leads to severe damage to the subacromial bursa and rotator cuff tendons, significantly impacting upper limb mo-bility. Therefore, precise diagnosis of the causes of shoulder joint pain holds paramount significance. Medical imaging plays an extremely important role in the evaluation of shoulder impingement combined with rotator cuff injury. In recent years, imaging modalities such as X-rays, ultrasound, and MRI have been utilized for accurate diagnosis and differentiation, aiming to identify the etiolo-gy and tailor appropriate treatments. This article reviews the latest research progress in imaging diagnosis methods for shoulder impingement syndrome combined with rotator cuff injury, with a focus on discussing the strengths and limitations of various imaging techniques and their roles in diagnosing this combined shoulder pathology.

1. 引言

肩袖是指由肩胛下肌、冈上肌、冈下肌和小圆肌组成的一组肌肉和肌腱的合称。肩袖对肩关节的稳定起到至关重要的作用，并且可以调节肩关节的活动，让上肢可以随意地伸展和旋转 [1] 。冈下肌是肩部主要的外旋肌，而肩胛下肌是重要的内旋肌，这些肌肉的协调工作使肩袖肌群和肩胛肌能够保持相对平衡，从而维持肩关节的正常功能 [2] 。肩峰撞击是引起肩关节疼痛的常见原因。初始撞击时，肩袖肌腱受到肩峰下滑囊保护损伤情况不严重，当肩峰形态为弧形或钩形肩峰时，肩峰犹如悬在高处的利刃，每当上肢伸过头顶，都可能对肩峰下滑囊和肩袖肌腱造成损伤。此前有研究表明，大多数肩袖损伤是部分厚度的关节侧撕裂，而全层撕裂往往发生在老年人身上 [3] 。经常从事抬手高过头行业和运动的人群，例如从事羽毛球、棒球、篮球、游泳、体操等职业运动员或从事家具装修、粉刷墙体、保洁作业等工人，他们比常人有更多的肩峰撞击的机会，合并肩袖撕裂损伤的可能性也更大。研究表明，在棒球比赛中，击打棒球导致肱骨头角速度高达7000至8000/s，关节压缩载荷达到860 N [4] 。当肩峰下滑囊吸收磨损和承受的压力引发滑囊炎症、坏死、肥大和水肿，致使部分肩袖损伤患者每次肩峰撞击都会引发肩部剧烈疼痛，严重影响整个上肢的活动 [5] 。

医学影像学诊断对肩峰撞击合并肩袖损伤的评估不可或缺。这是由于肩关节解剖结构复杂、发病隐蔽，仅凭体格检查和病史收集很难作出正确且精准的临床诊断，容易造成误诊或漏诊。而随着近些年医学影像学的不断进步和发展，根据X线，超声，MRI等医学影像检查可以有多种评估肩峰撞击合并肩袖损伤的诊断方法。本研究就国内外有关肩峰撞击症合并肩袖损伤的各种影像学诊断方法作一综述，为肩峰撞击症合并肩袖损伤早期临床诊断提供参考。

2. 肩袖的解剖结构和功能

肩袖是由冈上肌、冈下肌、小圆肌和肩胛下肌共四组肌肉和各自的肌腱组成，在肱骨头解剖颈部位形成袖套样结构。冈上肌起源于肩胛骨的棘上窝，其肌腱穿过肩胛下间隙，插入肱骨大结节的上、中小面。冈下肌和小圆肌都起源于冈下窝和纤维隔，它们的肌腱分别插入肱骨大结节的中、下小面。肩胛下肌起源于肩胛下窝，其肌腱插入肱骨小结节。肩袖的独特之处在于其肌腱在其插入处附近融合形成连续结构，这种连续结构紧紧包裹肩胛关节并与肩胛关节囊交织融合 [6] 。通常来说，肩袖被视为肩关节的主要动态稳定装置，肩袖肌肉的收缩在肩关节窝和肱骨头之间产生压缩力并建立了一个支点，这种肩部周围肌肉的相互作用维持肩关节的稳定性 [7] 。肩袖间隙(rotator interval, RI)又称“肩袖薄弱区”是由冈上肌腱前缘、肩胛下肌腱上缘与喙突根部三边围成的一形似三角形的解剖结构，其内部结构由肱二头肌肌腱长头、肩前方关节囊、喙肱韧带和盂肱上韧带组成，对稳定肩关节有十分重要的作用。肱二头肌肌腱长头(long head of biceps brachii-tendon, LHBT)起源于肩胛骨盂上结节，自上至下走行于肱骨头上方的肩胛下肌腱与冈上肌腱之间的间隙，止于桡骨粗隆和肱二头肌腱膜。肱二头肌肌腱长头虽然不是肩袖的组成结构，但是其主要作用是协同肩袖稳定肩关节，并且同时对肩袖也有稳定作用。肩袖撕裂损伤时，肩峰撞击可能导致肱二头肌肌腱长头发生病变 [8] 。

3. 肩峰撞击的分类和发生机制

肩峰撞击是导致肩部疼痛的常见原因，主要是肩袖肌腱、滑囊和肩胛骨之间的相互碰撞 [9] 。早在20世纪70年代美国医生Charles S. Neer首次将肩峰撞击分为四个阶段，从轻到重依次是，第一阶段(轻度)：肩峰下的软组织(如冈上肌及其肌腱)在旋转袖内肌的挤压下出现轻度损伤，可能会有轻微肩关节活动受限的症状；第二阶段(中度)：软组织损伤加重，肩袖肌腱或肱骨头上的软骨可能会出现磨损或撕裂，引起肩疼、上肢力量下降和肩关节活动受限等症状；第三阶段(重度)：软组织和骨骼的结构损伤进一步加重，肩袖肌腱可能会完全撕裂，引起肩关节严重疼痛和明显活动受限；第四阶段(极重度)：肩袖肌腱完全撕裂，肱骨头上的骨质可能也受到损伤，肩关节的功能严重受限，且伴随着慢性肩痛和肩关节的退行性改变 [10] 。这一分类方法至今仍被广泛应用，是肩峰撞击的重要分类方法之一。

Bigliani等人在1991年通过对肩部X线影像的分析，提出了基于肩峰骨棘形态和与肱骨头之间的距离对肩峰撞击进行分类的方法，该方法逐渐得到了广泛应用，又称Bigliani分型法 [11] ，见图1。I型是指肩峰骨棘尖端形态较平坦，肱骨头与肩峰骨棘之间的距离较大；II型是指肩峰骨棘呈弧形，肱骨头与肩峰骨棘之间的距离较小；III型是指肩峰骨棘呈下降趋势呈钩状，肱骨头与肩峰骨棘之间的距离更小，并且常伴有肩袖肌肌腱的磨损和撕裂。

Figure 1. Bigliani classification method

图1. Bigliani分型法

肩峰撞击的发生机制十分复杂，受多个因素的影响。其中，肱骨头上提是主要原因之一，在抬高上臂和伸展运动时，肩关节进行外展和外旋运动会使肱骨头上提，这会导致肩袖肌肉和冠状突之间的间隙变窄，特别是在肩胛骨上方的肌肉、肌腱、肩袖肌腱损伤或退化时，这种肱骨头上提现象更为严重，进一步增加了肩峰撞击的发生风险 [12] 。此外，肩袖肌肉力量失衡也是导致肩峰撞击发生的重要原因，职业运动员长期反复的投掷动作会使肩袖肌肉力量失衡，他们反复的训练导致其肩胛下肌、小圆肌、冈下肌、后三角肌和肱二头肌过度发达，而肩部其他肌肉则相对较弱，肩袖肌肉力量失衡会增加肩峰撞击的风险 [13] 。

4. 肩峰撞击症合并肩袖损伤的影像学诊断

4.1. X射线诊断

1895年物理学家伦琴偶然发现了X射线，但当时由于对X射线辐射的本质和特性尚未有充分的理解，X射线并未应用于临床疾病的检查和诊断 [14] 。但是后来人类发现X射线在穿透人体时，不同组织器官由于密度的差异，吸收X射线的能力不同，在胶片上会显示出明显的差异，此后X射线检查作为一种简便易行、经济实惠的影像学诊断方法得到了广泛应用。科学家对肩峰撞击合并肩袖损伤X线诊断的方法也进行了深入的探索，并取得了一些进展。传统的X射线检查需要患者在立位或坐位时进行，这种姿势往往无法真实显示肩峰撞击的情况，影响诊断准确性，所以开发了新的姿势检查技术，例如正侧位X射线、Y视图和肩胛孔位视图等，这些技术的视角能够更好地显示肩峰和肩袖的结构和位置，从而提高了诊断的准确性 [15] [16] 。传统的X射线评估指标主要包括肩峰与肩胛骨颈角度、肱骨头距肩胛骨颈下缘距离和肱骨头前后位等，但是这些指标的准确性和可靠性有限。近期研究发现从关节盂到肩峰(GA)的距离和从关节盂至肱骨头外侧(GT)的距离的关系，能够用于诊断肩峰撞击合并肩袖损伤，这个指标被称为“肩峰指数”(acromial index, AI)，该指数可以通过X射线测量得出。Tang等 [17] 通过测量174名患者肩关节X射线图像中的临界肩角(critical shoulder angle, CSA)和肩峰指数(AI)来预测肩袖撕裂， 最后研究结果发现，CSA和AI的测量值与肩袖损伤的程度呈正相关，它们可以作为肩袖损伤的评估指标。同时也有研究表明X射线测量可作为预测肩袖修复术后复发的诊断方法，Garcia等 [18] 对76名肩袖损伤的患者通过X射线测量CSA、关节盂倾斜度、肩峰侧角和AI，然后对患者进行了肩袖重建手术，并在手术后进行了随访观察，结果表明CSA越高，肩袖再次撕裂的风险越大。通过X射线检查可以评估肩峰与肩胛骨之间的距离以及肩峰的形态，从而诊断肩峰撞击征象，还可以通过肩关节外展、外旋、内收和内旋位X射线检查，间接评估肩袖的张力状态，进而判断肩袖的损伤程度 [19] 。随着科技和人工智能(Artificial Intelligence, AI)的不断进步和提升，计算机辅助诊断技术(Computer-aided diagnosis, CAD)逐渐可以在X线图像中帮助医生自动检测和测量一些关键的指标(例如AI、CSA等)，快速、准确地识别和评估肩峰撞击和肩袖损伤。它可以提高诊断的准确性和效率，并且有望成为未来肩峰撞击合并肩袖损伤的诊断工具之一 [20] 。

综上，X射线检查可以显示肩关节的骨性结构和关节间隙的大小，对于AI、外侧肩峰角(lateral acromion angle, LAA)和肩峰翼角指数(acromion-greater tuberosity impingement index, ATI)等数据的测量可以初步判断是否存在肩峰撞击。但是，由于X线在显示软组织方面的能力有限，其对于肩袖损伤的检测能力也有一定的局限性。Saragaglia等 [21] 研究表明，X线诊断肩袖撕裂和脱落的能力较差，因此在诊断肩峰撞击合并肩袖损伤时，需要结合其他影像学检查方法以提高诊断准确性。

4.2. CT诊断

在肩峰撞击合并肩袖损伤的诊断中，计算机断层扫描(Computed Tomography, CT)可以提供比X射线更为详细的解剖结构 [22] 。CT通过不同角度的扫描获取多个二维图像，再通过计算机算法将这些二维图像重建为三维图像，从而可以获得肩部立体的结构信息。通过CT关节造影(CT arthrography, CTA)检查，可以更好的评估肩峰的形态、大小、方向和位置等信息，测量和观察肩峰和肱骨头之间的距离，即肩肱距(acromiohumeral distance, AHD)，评估肩峰是否受到撞击、骨赘形成、骨质疏松等影响。曾维鹏等 [23] 通过CT观察肩关节撞击综合征患者肩胛骨骼、关节软组织、肌腱、滑囊等结构，测量肩峰倾斜角(acromial slope angle, ASA)、肩峰弧高度(acromial curvature height, ACH)、肩峰前缘骨赘长度(acromial spur distance, ASD)、AHD等数据，对肩胛骨和肩袖进行全面而精准的评估进行虚拟影像规划肩峰成型，结果较常规肩峰成型术，虚拟影像规划组ASA、ACH显著减小，AHD显著增加。

CT具有高分辨率的特点，虽然其肩部软组织评估的影像清晰度不及超声或磁共振成像(MRI)，但相比X线平片，CT具有更大的优势 [24] 。CT影像学诊断具有较好的软组织成像技术，能够更好地显示肩袖的软组织结构和损伤情况。随着医学影像技术的不断发展，一些新的成像技术应用于肩峰撞击合并肩袖损伤的诊断，例如：光子计数检测器CT (PCD-CT)，相比于传统的CT技术，它提高了肩部软组织的可视化，辐射剂量更小，患者不再排斥进行该检查 [25] ；多排螺旋CT技术具有扫描速度快、多层次扫描、空间分辨率和时间分辨率高、辐射剂量低和三维重建能力强等特点，多平面任意角度三维重建技术能够提供立体视角下的解剖结构信息，结合CT影像生成3D模型 [26] ，更直观地显示肩袖组织的损伤程度和类型。Baillargeon等 [27] 对20名肩袖损伤患者进行双能量CT (DECT)扫描，并利用图像分析软件对肩袖肌肉脂肪含量进行评估，结果表明，双能量CT技术可以作为一种新的肩袖肌肉定量评估方法，有望为肩袖疾病的诊断和治疗提供更加准确的信息。随着人工智能在影像学中的应用，计算机可以直接从患者的术前肩部CT扫描中快速可靠地自动量化肩袖肌肉萎缩、脂肪浸润和整体肌肉退化，其准确性可与医生诊断相媲美 [28] 。总的来说，相较于X射线诊断，CT成像在显示肩袖损伤和病变程度方面表现更优，但CT的辐射量大，消耗时间和资源成本高，其观察的主要目的仍是以解剖结构信息为主，对于肩部周围软组织的损伤情况无法完全显示 [29] 。

4.3. MRI诊断

核磁共振(NMR)成像作为一种无创性检查技术，其基本原理是利用核磁共振对人体内的水分子进行成像，具有分辨率高、无辐射、重复性好等特点。核磁共振技术可以提供更为精细的图像，其可见度和特异性优于传统的X射线检查和超声检查。研究发现，在肩峰撞击合并肩袖损伤的诊断中，核磁共振诊断具有很高的准确性和敏感性 [30] 。Matcuk等 [31] 对120例肩峰撞击合并肩袖损伤患者和80例肩部正常的患者进行了肩部核磁共振检查，结果显示，核磁共振诊断的准确性达到了97.5%，敏感性达到了91%。MRI成像在肩袖撕裂诊断中提供了许多重要的诊断信息，例如撕裂的大小、深度或厚度，肌腱的回缩情况和撕裂的形状，这些信息对于治疗方式的选择和预后的确定非常重要，撕裂扩展到邻近结构、肌肉萎缩、肌肉横截面积大小和脂肪变性等因素也会影响肩袖的生理和机械状态 [32] 。根据MRI三维成像特征，Davidson和Burkhart将肩袖损伤的几何分类分为4种类型 [33] 。Type I (新月形撕裂)，在MRI上表现为短而宽的撕裂；Type II (纵向(L和U型)撕裂)，在MRI上表现为长而窄的撕裂；Type III (巨大回缩性撕裂)，在MRI上表现为长而宽的撕裂，撕裂面积 > 2 cm × 2 cm；Type IV (肩袖撕裂关节病)与显著的肩关节关节病和肩肱间隙完全丧失有关。YU等 [34] 通过MRI成像技术对50例患者的后上肩袖袖肌腱进行了检查，将撕裂分为3种类型：I型(L形撕裂)即涉及冈上肌腱前部的撕裂；II型(新月形/U形撕裂)即不影响冈上肌腱前部或冈下肌腱后部的撕裂；III型(完全撕裂)即整个后上肩袖完全撕裂的患者，并计算出每个患者肌肉内脂肪浸润(FI)的程度，结果表明，后上部肩袖损伤的类型与FI的程度密切相关，不同的肩袖损伤类型对于治疗和康复计划的确定至关重要。此外，MRI成像还可以提供与肩袖撕裂相关的肩峰撞击的信息，例如肩肱距(AHI)、肩峰指数(AI)、临界肩角(CSA)等，从而更全面地评估肩部病变 [35] 。例如，延伸至肩胛下肌腱上缘的前冈上肌腱的肌腱变性的MRI结果，结合上覆囊液和肩峰下刺，可诊断为前上肩袖撞击。随着影像学技术的发展，例如磁共振弹性成像(MRE)和磁共振波谱成像(MRSI)可能成为量化肩袖肌肉硬度变化的可行方法，评估肩袖肌腱的刚度和弹性，进而判断肩袖肌腱的恢复情况 [36] [37] [38] 。

随着人工智能技术的迅速发展，肩关节MR成像的自动化定量诊断已成为医学影像学领域的研究热点 [39] 。深度学习算法被广泛应用于肩袖损伤的自动检测和分类，这一技术利用了大量核磁共振图像数据的训练，实现了高效、准确的诊断。相比传统的诊断方法，基于人工智能技术的自动化诊断具有更高的准确性和效率，不仅可以大幅缩短诊断时间，还能提高临床工作效率，为患者的治疗提供更可靠的保障 [40] [41] 。

4.4. 超声诊断

超声成像的原理是利用超声波在不同组织结构之间的声阻抗不同，经过组织反射、散射和吸收，从而形成不同的回波信号，再通过电子转换、图像处理等技术得到影像 [42] 。相比于X射线、MRI等影像技术，B超成像有无辐射、无创伤、花费成本低廉、便捷、可以重复检查、不影响妊娠、无金属伪影等多种优点，非常适合于大规模临床应用。在肩峰撞击合并肩袖损伤中应用超声诊断技术可以帮助医生对患者的肩部状况进行全面评估 [43] 。传统的肩袖撕裂分为部分撕裂和完全撕裂 [44] 。研究证实，高频超声诊断症状性全层肩袖撕裂的敏感性为100%，特异性为98.8% [45] 。B超检查可以直观的评估肩袖损伤的程度，包括肩袖损伤的范围、大小和形态、肌腱的撕裂程度、周围液体积聚、肩袖软骨的磨损程度等。正常情况下超声成像中的肩袖肌腱是平直且完整的，而撕裂后可能会出现部分或全部肌腱的断裂，出现膨胀、扭曲或者位置异常的情况，超声成像可能会缺失。Hinsley等 [46] 通过B超成像研究将肩袖撕裂分为四种类型，I型(正常肌腱)；II型(异常肌腱和部分厚度撕裂)；III型(单肌腱全厚度撕裂(0~2.5 cm))；IV型(多肌腱全厚度撕裂(>2.5 cm))。

日常重复性运动中，撞击会导致反复的微创和肩袖缺血，最终导致撕裂。在肩部屈曲、外展和外旋过程中，撞击最常发生在肩袖的前上方区域，即肱骨大结节和肩峰之间，较不常见的撞击发生在喙突和肱骨小结节之间的远侧肩胛下肌腱(软骨下撞击)，在图像判读过程中构想这些撞击模式有助于准确描述肩袖损伤 [47] 。超声动态检查可以发现静态超声检查时无法察觉的病变，更好地补充了超声诊断肩峰撞击合并肩袖损伤的准确性和完整性 [48] 。由于肱骨头凹陷对于为肩袖在肩峰下方留出足够的滑动空间至关重要，因此在肩部外展过程中，肱骨头的中心通常在下半周期向下移动。当肱骨头不向下移动或异常向上移动时，肩袖和肩峰下三角肌下囊的空间减小，可能发生肩峰下撞击 [49] 。Bureau等 [50] 根据超声动态评估结果对肩峰撞击合并肩袖损伤进行分级。0级：肩部活动时无疼痛，B超成像无异常；1级：肩部活动时有疼痛，B超成像无异常；2级：侵犯肩峰和大结节之间的软组织(囊或肌腱)，可伴有肱骨头凹陷失败；3级：肱骨头向上移位。

B超技术对肩峰撞击合并肩袖损伤的早期诊断和治疗非常重要，可以提供更全面的肩部损伤信息，确定更优的治疗方案，提高患者治疗效果 [51] 。但是相较于X射线、MRI等影像学诊断方法，B超也有一些局限性。首先，B超技术在检查较深部位的肩峰部位时，存在盲区。其次，对于一些复杂的肩袖损伤类型，B超技术的诊断准确性不高。此外，B超技术需要高度专业的医护人员进行操作，对设备的质量要求也比较高，这限制了其在一些基层医疗机构的应用。

4.5. 核医学诊断

核医学检查是一种通过应用放射性同位素进行疾病诊断的医学检查方法，具有非侵入性、高敏感性、定量性好、多样性和可重复性好等优点。常用的技术包括单光子发射计算机断层摄影术(SPECT)和正电子发射计算机断层摄影术(PET)等。这些方法可以利用放射性示踪剂的特异性靶向性质，通过成像技术检测肩关节的代谢活动、血流情况和炎症程度等方面 [52] 。Shinagawa等 [53] 通过使用PET对13名患有不可逆性肩袖撕裂的患者肩部肌肉活动的变化情况进行了检测，结果表明肩袖撕裂修复手术后，肩部肌肉活动的指标发生了显著的变化，这些指标的变化能够影响患者肩功能恢复和肩关节稳定性。

目前三时相骨显像是临床应用最广泛的核素骨成像技术 [54] 。最近的研究表明，核素骨扫描在肩峰撞击合并肩袖损伤的诊断中具有较高的敏感性和特异性。Koike等研究发现，在肩峰撞击患者中，核素骨扫描的阳性率高达77%，其中90%的患者同时合并有肩袖损伤，核素骨扫描能够对肩峰撞击和肩袖损伤的程度进行评估 [55] [56] 。虽然核医学诊断具有很多优点，但是核医学检查可能对患者造成放射性损伤，并且花费较高，同时也无法提供高分辨率的肩关节软组织图像。

5. 结语

随着医学科学技术和人工智能的不断发展，肩峰撞击症合并肩袖损伤的影像学诊断技术变得越发精确化、个体化和智能化，不同的技术呈现出各自独特的优势与局限性。虽然X射线检查结果可以作为肩峰撞击的初步判断，但其对于肩袖损伤的诊断能力却受到限制。相比之下，CT提供更为详尽的解剖结构信息以便医生做出更加精准的诊断，但其影像清晰度不如超声以及MRI。因此，MRI和超声成为了肩峰撞击合并肩袖损伤诊断最为常用的影像学检查方法，MRI具有高度的诊断准确性和敏感性，而且并且基于人工智能技术的发展，自动化诊断得到广泛的应用，提高了诊断准确性和效率。此外，尽管B超成像在肩峰部位深度检查方面存在一定的盲区，对于操作人员的要求也较高，但是B超成像技术无辐射、无创伤、低廉的成本和便利性也使其成为了备受关注的诊断方法。核素骨扫描可以评估肩峰撞击和肩袖损伤的程度和严重程度，但也可能会对患者造成放射性损伤并且无法提供高分辨率的图像。多种肩峰撞击合并肩袖损伤的诊断技术都存在各自的优缺点，在未来诊断肩峰撞击合并肩袖损伤时，可以综合运用多种不同的影像学检查方法，结合临床病史、体格检查和病变特点，以提高诊断的准确性和诊断效率，为患者提供更好的治疗方案。

NOTES

^*通讯作者。