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Die Auswirkung definierter Varusdeformitäten am proximalen Humerus auf die Elevationskräfte des Armes

Eine biomechanische Studie am humanen Schulterpräparat

Effect of defined varus deformities of the proximal humerus on the elevation forces of the arm

A biomechanical study on human shoulder specimens

  • Originalarbeit
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Obere Extremität Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Fragestellung

Diese Studie soll die Arbeitshypothese prüfen, dass verschiedene Varusfehlstellungen am Humeruskopf die Effizienz des M. supraspinatus (SSP) vermindern und die Armelevationskräfte erhöhen.

Material und Methoden

Am proximalen Humerus wurde unter Erhalt der Rotatorenmanschette und des M. deltoideus ein Varusfehlstellungsmodell entwickelt und auf humane Schulterpärparate übertragen. Per Zufallsverteilung wurden 3 Gruppen von jeweils 8 Präparaten gebildet: Gruppe I: 45°-Varusdeformität, Gruppe II: 20°-Varusdeformität und eine Kontrollgruppe. Die Auswirkungen der unterschiedlichen Varusfehlstellungen auf die SSP-Effizienz und die Armelevationskräfte wurden mittels roboterassistiertem Schultersimulator und kraftgeregelter Hydraulikanlage für drei definierte Armelevationsphasen (0–30°, 30–60° und 60–90°) analysiert.

Ergebnisse

Die SSP-Effizienz (=Elevationsgrad pro Einheit Muskelkraft) betrug 0,12±0,03°/N in Gruppe I; 0,18±0,05°/N in Gruppe II und 0,24±0,10°/N in der Kontrollgruppe. Sie war in Gruppe l signifikant größer als in Gruppe ll (p=0,036) und in der Kontrollgruppe (p=0,039).

Die Deltoideuskraft pro Armelevationswinkel war unter physiologisch angespannter Rotatorenmanschette in Gruppe l (p=0,015) und ll (p=0,015) signifikant größer als in der Kontrollgruppe in der Elevationsphase von 0°–30°. Sie stieg signifikant mit zunehmender Varusdeformität in der Armelevationsphase von 60–90°. Ohne physiologische SSP-Belastung (=Simulation einer SSP-Läsion) war die Deltoideuskraft pro Armelevationswinkel signifikant größer in Gruppe l als in Gruppe ll (p=0,040) und in der Kontrollgruppe (p=0,004) in der Elevationsphase von 60–90°.

Schlussfolgerung

Bei Varusfehlstellungen des Humeruskopfes konnten eine signifikant verminderte SSP-Effizienz (45° Varus) und signifikant erhöhte Armelevationskräfte (≥20° Varus in den Elevationsphasen 0–30° und 60–90°) eruiert werden, so dass sich die Arbeitshypothese der Studie bestätigte.

Abstract

Objectives

This study investigated the hypothesis that different varus deformities of the humeral head decrease the efficiency of the M. supraspinatus (SSP) and increase the deltoid elevation forces.

Methods

A varus deformity model of the proximal humerus was developed with an intact rotator cuff and deltoid muscle in human specimens.

Three groups were differentiated per random distribution: group I (n=8): 45° varus deformity, group II (n=8): 20° varus deformity, and a control group (n=8). The effect of different varus malunions (20° and 45° varus) on the SSP efficiency and on the arm elevation forces was analyzed with a robot-assisted shoulder simulator and a force-controlled hydraulic system in three defined phases of elevation: 0–30°, 30–60°, and 60–90°.

Results

The SSP efficiency (i.e., the degree of elevation per unit muscle force) was 0.12±0.03°/N in group I, 0.18±0.05°/N in group II, and 0.24±0.10°/N in the control group and was significantly lesser in group I than in group II (p=0.036) and in the control group (p=0.039).

Under physiological loading of the rotator cuff, the deltoid elevation force per elevation angle was significantly greater in groups l and ll compared to the control group in the elevation phases between 0–30° and 60–90°. In case of an unloaded SSP (i.e., simulation of a SSP tear), the elevation forces were significantly greater in group l than in group ll (p=0.040), and in the control group (p=0.004) in the elevation phase between 60° and 90°.

Conclusion

Varus deformities of the humeral head significantly decreased the SSP efficiency (45° varus), and significantly increased the arm elevation forces (≥20° varus in the elevation phases 0–30° and 60–90°). The hypothesis of our study could be confirmed.

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Danksagung

Wir danken der Internationalen Arbeitsgemeinschaft für Osteosynthesefragen (AO) für die Unterstützung dieser Arbeit.

Interessenkonflikt

Der korrespondierende Autor gibt an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

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Authors and Affiliations

  1. Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Diakoniekrankenhaus Friederikenstift gGmbH Hannover, Humboldtstr. 5, 30169, Hannover, Deutschland

    C. Voigt, S. Kreienborg, O. Megatli, C. Hurschler & H. Lill

Authors
  1. C. Voigt
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  2. S. Kreienborg
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  3. O. Megatli
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  4. C. Hurschler
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  5. H. Lill
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Corresponding author

Correspondence to C. Voigt.

Additional information

*Diese Arbeit wurde durch ein Stipendium (AO Research Fund) der Internationalen Arbeitsgemeinschaft für Osteosynthesefragen (AO) unterstützt.

**Inhalte dieser Arbeit wurden bereits zur Publikation in der Zeitschrift „Journal of Orthopaedic Trauma“ angenommen.

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Voigt, C., Kreienborg, S., Megatli, O. et al. Die Auswirkung definierter Varusdeformitäten am proximalen Humerus auf die Elevationskräfte des Armes. Obere Extremität 5, 85–91 (2010). https://doi.org/10.1007/s11678-010-0069-x

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