MR-basierte 3D-Analyse der Pathomechanik der traumatischen und atraumatischen Schulterinstabilität

 

 Buy Article Permissions and Reprints

Zusammenfassung

Studienziel: Bisher ist unklar, inwieweit eine Fehlpositionierung der Skapula einen relevanten Faktor bei der Schulterinstabilität darstellt und daher bei der Therapie mit berücksichtigt werden sollte. Ziel war die 3D-Analyse der Skapulakinematik und der glenohumeralen (De-)Zentrierung sowie deren Zusammenhang bei Patienten mit a/traumatischer Schulterinstabilität. Methode: In einem offenen MRT wurden die Schultern von 28 Gesunden und von je 14 Patienten mit a-/traumatischer Instabilität in verschiedenen Armstellungen mit und ohne isometrische Muskelaktivität untersucht. Nach 3D-Rekonstruktion erfolgte die Analyse der Skapulakinematik sowie der glenohumeralen Position. Ergebnisse: Patienten mit atraumatischer Schulterinstabilität wiesen signifikante Veränderungen der Skapulaposition (Skapulo-humeraler Rhythmus: 30° Abduktion: 3,5 ± 2,6 : 1 vs. Gesund: 2,4 ± 1,3 : 1, Skapulainnenrotation: 59 ± 9° vs. Gesund: 49 ± 3° (p < 0,05)) und der Humeruskopfposition (p < 0,05) in beiden Ebenen auf. Eine signifikante Korrelation zwischen Skapulakinematik und glenohumeraler Position zeigte sich unter muskulärer Entspannung (r = 0,60-0,87), nicht jedoch während Muskelaktivität (r = 0,25-0,62). Patienten mit traumatischer Schulterinstabilität zeigten keine Veränderungen der Skapulakinematik. Eine signifikante (p < 0,05) Humeruskopfdezentrierung trat nur bei Abduktion und Außenrotation auf. Schlussfolgerung: Patienten mit atraumatischer Schulterinstabilität zeigten Veränderungen der Skapulakinematik und der Humeruskopfposition, während bei traumatischer Instabilität nur eine positionsabhängige Dezentrierung des Kopfes bei intakter Skapulakinematik nachzuweisen war. Die hohe Korrelation zwischen Skapulakinematik und glenohumeraler Position weist darauf hin, dass ein Übungsprogramm für die Skapula stabilisierende Muskulatur individuell in Abhängigkeit von der Richtung der Instabilität angepasst werden sollte.

Abstract

Aim: Until now it is unknown to what extent malpositioning of the scapula is a relevant factor in shoulder instability that should be considered in therapy. The objective was to analyse 3D-scapular kinematics and humeral head (de-)centering in patients with atraumatic and/or traumatic shoulder instability and to investigate the correlation between the two factors. Method: The shoulders of 28 healthy volunteers and of 14 patients each with atraumatic or traumatic instability were examined in various arm positions - with and without muscle activity - using open MR imaging. After 3D reconstruction, analyses of scapular kinematics and glenohumeral translation were performed. Results: In atraumatic unstable shoulders, the scapular position [30° of abduction: scapulo-humeral rhythm: 3.5 ± 2.6 : 1 vs. healthy 2.4 ± 1.3 : 1; internal rotation: 59 ± 9° vs. healthy 49 ± 3° (p < 0.05)] and humeral head position was significantly decentered in both planes (p < 0.05). While the correlation between the two factors was high during passive elevation (r = 0.60-0.87), it was low during muscular activity (r = 0.25-0.62). In patients with traumatic instability no alterations of the scapula kinematics were observed. Significant humeral head decentering (p < 0.05) occurred only during abduction and external rotation. Conclusions: Patients with atraumatic instability demonstrated significant alterations of scapular kinematics and decentering of the humeral head. In traumatic instability a decentering occurred only in specific arm positions with no changes in scapula position. Because of the high correlation between the two factors, physiotherapeutic strategies for the scapula-stabilising muscles should be adapted to the direction of instability.

Literatur

• 1 Matsen F A, Thomas S C, Rockwood C A, Wirth M A. Glenohumeral Instability. In: Rockwood CA, Matsen FA (eds). The shoulder. WB Saunders, Philadelphia 1998; 611-754
  Google Scholar
• 2 Matsen F A, Lipitt S B, Sidles J A. et al (eds) .Practical evaluation and management of the shoulder. WB Saunders, Philadelphia 1994
  Google Scholar
• 3 Holtby R, Razmjou H. Validity of the supraspinatus test as a single clinical test in diagnosing patients with rotator cuff pathology.  J Orthop Sports Phys Ther. 2004;  34 194-200
  CrossrefPubMedGoogle Scholar
• 4 Burkhead W Z, Rockwood C A. Treatment of instability of the shoulder with an exercise program.  J Bone Joint Surg [Am]. 1992;  74 890-896
  PubMedGoogle Scholar
• 5 Mallon W J, Speer K P. Multidirectional instability: current concepts.  J Shoulder Elbow Surg. 1995;  4 54-64
  PubMedGoogle Scholar
• 6 Schenck T J, Brems J J. Multidirectional instability of the shoulder: pathophysiology, diagnosis and management.  J Am Acad Orthop Surg. 1998;  6 65-72
  PubMedGoogle Scholar
• 7 McMahon P J, Lee T Q. Muscles may contribute to shoulder dislocation and stability.  Clin Orthop. 2002;  403 18-25
  PubMedGoogle Scholar
• 8 Paletta G A, Warner J JP, Warren R F. et al . Shoulder kinematics with two-plane x-ray evaluation in patients with anterior instability or rotator cuff tearing.  J Shoulder Elbow Surg. 1997;  6 516-527
  CrossrefPubMedGoogle Scholar
• 9 Ozaki J. Glenohumeral movements of the involuntary inferior and multidirectional instability.  Clin Orthop. 1989;  238 107-111
  PubMedGoogle Scholar
• 10 Poppen N K, Walker P S. Normal and abnormal motion of the shoulder.  J Bone Joint Surg [Am]. 1976;  58 195-201
  PubMedGoogle Scholar
• 11 de Groot J H. The scapulo-humeral rhythm: effects of 2-D roentgen projection.  Clin Biomech. 1999;  14 63-68
  CrossrefPubMedGoogle Scholar
• 12 Eisenhart-Rothe R, Wiedemann E, Bonel H. et al . MR-based 3D-analysis of glenohumeral joint translation in patients with shoulder instability.  Z Orthop. 2000;  138 481-486
  PubMedGoogle Scholar
• 13 Eisenhart-Rothe R, Jäger A, Englmeier K -H, Vogl T, Graichen H. Relevance of arm position and muscle activity on three-dimensional glenohumeral translation in patients with traumatic and atraumatic shoulder instability.  Am J Sports Med. 2002;  30 514-522
  PubMedGoogle Scholar
• 14 Graichen H, Stammberger T, Bonel H. et al . Glenohumeral translation during active and passive elevation of the shoulder - a 3D open-MRI study.  J Biomech. 2000;  33 609-613
  CrossrefPubMedGoogle Scholar
• 15 Graichen H, Stammberger T, Bonel H. et al . 3D MR based motion analysis of the supraspinatus and shoulder bones during elevation.  Clin Orthop. 2000;  370 154-163
  PubMedGoogle Scholar
• 16 Haubner M, Eckstein F, Lösch A. et al . A non-invasive technique for 3-dimensional assessment of articular cartilage thickness based on MRI-part II: Validation with CT arthrography.  Magn Reson Imaging. 1997;  15 805-813
  PubMedGoogle Scholar
• 17 Lukasiewicz A C, McClure P, Michener L, Pratt N, Sennett B. Comparison of 3-dimensional scapualr position and orientation between subjects with and without shoulder impingement.  J Orthop Sports Phys Ther. 1999;  29 574-583
  CrossrefPubMedGoogle Scholar
• 18 Maganaris C N. In vivo measurement-based estimations of the moment arm in the human tibialis anterior muscle-tendon unit.  J Biomech. 2000;  33 375-379
  CrossrefPubMedGoogle Scholar
• 19 Inman V T, Saunders J B, Abbott L C. Observations on the function of the shoulder joint.  J Bone Joint Surg [Am]. 1944;  26 1-30
  PubMedGoogle Scholar
• 20 Saha A K. Mechanics of elevation of the glenohumeral joint.  Acta Orthop Scand. 1973;  44 668-687
  PubMedGoogle Scholar
• 21 McQuade K J, Smidt G L. Dynamic scapulohumeral rhythm: the effects of external resistance during elevation of the arm in the scapular plane.  J Orthop Sports Ohys Ther. 1998;  27 125-133
  PubMedGoogle Scholar

Dr. med. Dipl.-Kfm. R. von Eisenhart-Rothe

Forschungsgruppe Kinematik und Biomechanik · Orthopädische Universitätsklinik Stiftung Friedrichsheim

Marienburgstr. 2

60528 Frankfurt

Phone: 0 69/6 70 50

Fax: 0 69/6 70 53 75

Email: r_veisenhart@yahoo.de