Dehnungspositionen für das coracohumeral ligament: Dehnungsmessung bei passiver Bewegung an frischen/gefrorenen Kadaverschultern

Präparation und Proben

Neun frische/gefrorene Schulterproben (6 Männer, 3 Frauen) ohne Anzeichen von Sehnenrissen oder Arthrose wurden für dieses Experiment verwendet. In dieser Studie wurde der Gelenkknorpel des Oberarmkopfes und der Schultergelenkspfanne nach der Studie beobachtet, und Proben mit Osteophyten oder Abrieb des Gelenkknorpels wurden ausgeschlossen. Das Alter der Probanden zum Zeitpunkt des Todes lag zwischen 79 und 96 Jahren (Mittelwert: 86,3 Jahre). Innerhalb von 24 Stunden nach dem Tod wurden die Präparate von regionalen Krankenhäusern in die 2. Die Schulterpräparate wurden vom Brustkorb abgetrennt und in einem Gefrierschrank bei -20 °C aufbewahrt. Das Auftauen der Schulterpräparate bei Raumtemperatur (22°C) begann 12 Stunden vor der Präparation.

Haut, Faszien, Muskeln, Nerven und Gefäße wurden unter Schonung der Rotatorenmanschette und des korakohumeralen Bandes entfernt. Außerdem wurden das Ligamentum coracoacromiale und der vordere Teil des Akromions entfernt und das Ligamentum coracohumeralis sowie die Sehne des Supraspinatus freigelegt. Das distale Drittel des Humerus wurde freigelegt, und ein Acrylstab wurde senkrecht zum Humerusschaft eingeführt, um die Richtung des Unterarms anzuzeigen. Anschließend wurde der Oberarmknochen oberhalb des Ellenbogens amputiert. Während des Versuchs wurden die Proben durch Besprühen mit Kochsalzlösung alle 5 bis 10 Minuten feucht gehalten. Die Raumtemperatur wurde auf 22°C gehalten.

Prüfgerät

Für diesen Versuch wurde eine Holzschablone verwendet, die aus einem Holzbrett und einem quadratischen Pfosten/Säule (Höhe 500 mm × Breite 160 mm × Dicke 24 mm) bestand. Die ventrale Oberfläche des Schulterblatts des Probanden wurde an dem Holzpfosten/der Holzsäule so befestigt, dass die mediale Kante des Schulterblatts senkrecht zum Boden stand, um die Ruheposition des Schulterblatts zu simulieren (Abbildung 1). Zwei Anker (Fastin RC Gewindenahtanker, Mitek, Massachusetts, USA) wurden in den knöchernen Ansatz der Subscapularissehne und der Infraspinatussehne eingeführt, um eine Druckkraft von 11N (insgesamt 22N) über eine Naht gegen die Fossa glenoidea aufzubringen. In früheren Kadaverstudien wurde diese Kompressionskraft als Mindestkraft verwendet, die erforderlich ist, um eine Subluxation des Humeruskopfes aus der Fossa glenoidea bei passiver glenohumeraler Bewegung zu verhindern. In dieser Studie wurde die Subluxation des Humeruskopfes von drei Forschern sorgfältig beobachtet, und während des Versuchs wurde keine sichtbare und tastbare Subluxation festgestellt. Anschließend wurde ein dünner Holzstab (400 mm lang) in den Markraum des Humerus eingeführt, um die glenohumeralen Hebungen, Abduktionen, Flexionen und Extensionen während der passiven Außenrotation des Humerus im vorgesehenen Winkel beizubehalten.

Versuchsaufbau. Ein Verschiebungssensor wurde an den oberflächlichen Fasern des korakohumeralen Bandes angebracht. Ein elektromagnetisches Tracking-Gerät mit sechs Freiheitsgraden wurde verwendet, um die glenohumeralen Rotationswinkel zu überwachen.

Messgerät

Die Belastungsdaten für das korakohumerale Band wurden von einem Verschiebungssensor (Pulse Coder, LEVEX, Kyoto, Japan) gewonnen. Der Linearitätsfehler und die Wiederholgenauigkeit des Pulse Coders liegen unter 1 % bzw. 2,5 μm. Der Hub des Pulse Coders bei dieser Linearität beträgt 14 mm, und alle Dehnungsmessungen wurden innerhalb dieses Hubbereichs durchgeführt. Der Pulse Coder bestand aus einem Spulensensor und einem Messingrohr, in dem sich der Stab des Spulensensors befand. In früheren mechanischen Studien wurde die Dehnung von Bändern und Sehnen mit dem DVRT (Differential Variable Reluctance Transducer, Microstrain, Williston, Vermont) gemessen. Der Masseneffekt des DVRT wurde in früheren Berichten nicht beschrieben; er kann jedoch vernachlässigt werden, da das Gewicht des Pulse Corder 10,16 g beträgt. Die Sensoren wurden in der Mitte der oberflächlichen Faser des korakohumeralen Bandes angebracht und parallel zu den Bandfasern platziert (Abbildung 2).

Ein Foto des Verschiebungssensors. Der Sensor wurde in der Mitte der oberflächlichen Fasern des korakohumeralen Bandes parallel zu den Bandfasern angebracht.

Ein elektromagnetisches Tracking-Gerät mit sechs Freiheitsgraden (3SPACE FASTRACK, Polhemus, Colchester, Vermont) wurde zur Überwachung der glenohumeralen Winkel während der Messung verwendet. Die Länge, Breite, Höhe und das Gewicht der Polhemus-Sensoren betrugen 2,3 cm, 2,8 cm, 1,5 cm bzw. 17 g. Die Polhemus-Sensoren wurden mit Titanschrauben am Knochen befestigt. Diese Form der Fixierung ist starr. Die Stabilität des Sensors wurde auf dem Monitor beobachtet. Der Winkel des Glenohumeralgelenks wurde durch den Winkel zwischen der Ebene der Glenoidgrube und der Längsachse des Humerus simuliert. Der Rotationswinkel wurde durch die Rotation des Oberarmknochens entlang seiner Längsachse simuliert. Die Fossa glenoidea kippt um 4 Grad nach oben in Richtung des medialen Randes des Schulterblatts und um 7 Grad nach hinten. Da das Schulterblatt des Probanden auf der hölzernen Vorrichtung fixiert war, konnte die Ebene der Glenoidgrube auf der Grundlage anatomischer Kenntnisse bestimmt werden, indem die vordere Fläche des Schulterblatts so eingestellt wurde, dass sie parallel zur Frontalebene lag. Dieses Gerät ermöglichte die Messung der dreidimensionalen Position und Ausrichtung der Sensoren im Verhältnis zu den von der Quelle erzeugten absoluten Koordinaten. Ein Sensor wurde auf dem Schulterdach und der andere auf dem mittleren Teil des Oberarmknochens angebracht. In diesem System wurde der Winkel der Armbeugung, -abduktion und -extension als der Winkel zwischen der Ebene der Glenoidgrube und der Längsachse des Oberarmknochens definiert. Der Rotationswinkel wurde definiert als die Drehung des Humerus um seine Längsachse. Innerhalb eines Bereichs von 750 mm von der Quelle betrug die Positionsgenauigkeit 0,8 mm (Effektivwert) und die Winkelgenauigkeit 0,5° (Effektivwert).

Experimentelles Verfahren

Messteil

Das Ligamentum coracohumeralis verläuft Berichten zufolge von der Basis des Processus coracoideus zu den großen und kleinen Tubercula des Humerus. Das Ligamentum coracohumeralis wird in oberflächliche und tiefe Fasern unterteilt, wobei erstere am Tuberculum majus und letztere am Tuberculum minor ansetzen. In diesem Versuch wurde die Belastung der oberflächlichen Fasern, nicht aber der tiefen Fasern des Ligamentum coracohumeralis gemessen, da die oberflächlichen Fasern als der Hauptteil dieses Bandes angesehen werden. In dieser Studie wurde die Dehnung an den zentralen oberflächlichen Fasern des Ligamentum coracohumeralis gemessen, da Bigliani et al. berichteten, dass die Zugeigenschaften in der Mitte des Ligamentum glenohumeralis inferior gemessen wurden, und Noyes et al. berichteten, dass die Zugeigenschaften in der Mitte der Patellasehne am höchsten waren, und diese Werte wurden zur Darstellung der gesamten Patellasehne verwendet. (Abbildung 2)

Messpositionen

Um die Dehnung des Ligamentum coracohumeralis zu messen, wurden die Messpositionen durch eine Kombination von Positionen bestimmt, über die in der Literatur bereits berichtet wurde, und von Positionen, die sich aus unseren vorläufigen Versuchen ergaben. Basierend auf der anatomischen Position des korakohumeralen Bandes, das sich auf der antero-superioren Seite des Glenohumeralgelenks befindet, wurde die passive Dehnung durch Außenrotation an den Proben in jeder der festgelegten Positionen durchgeführt. Der Bereich der passiven Außenrotation der in dieser Studie verwendeten Probanden reichte von -10° bis zur maximalen Rotation. In jeder Schulterposition wurde eine passive Außenrotation in 10°-Schritten durchgeführt (Abbildung 3: Globusdiagramm der klinischen Positionierung).

Messpositionen für das Glenohumeralgelenk in vitro. Außenrotation bei 0°, 30° und 60° Elevation in der Scapulaebene (Abbildung 3-A), Außenrotation bei 30° und 60° Flexion (Abbildung 3-B), Außenrotation bei 30° und 60° Abduktion (Abbildung 3-C), Außenrotation bei 30° Extension (Abbildung 3-D), Außenrotation und Adduktion bei 30° Extension (Abbildung 3-E). Im Globussystem entsprach die Scapulaebene dem Längengrad 0. Die Breite des Globussystems gibt den Elevationswinkel des Glenohumeralgelenks an. Die Länge des Globussystems zeigt den horizontalen Adduktions- oder Abduktionswinkel des Glenohumeralgelenks an. Die Pfeile zeigen die Bewegungsrichtung des Glenohumeralgelenks als Außenrotation an. ER: Außenrotation des Glenohumeralgelenks.

In dieser Studie haben wir jede Gelenkbewegung mit dem Globe-System definiert. Die Scapulaebene wurde im Globe-System auf eine Länge von 0 Grad gesetzt. Die ventralen und dorsalen Aspekte des Schulterblatts wurden als positive bzw. negative Werte definiert, wie in Abbildung 3 dargestellt. Des Weiteren wurde die Elevation des Humerus auf 0 Grad der geografischen Breite festgelegt, wobei die maximale Elevation bei 180 Grad der geografischen Breite liegt. In vivo ist das Schulterblatt in der Frontalebene um 30 Grad in Richtung Brustkorb gestreckt. In dieser Studie wurde die Bewegung des Glenohumeralgelenks simuliert, indem die ventrale Seite des Schulterblatts mit einer Vorrichtung fixiert wurde. Flexion, Abduktion und Extension wurden um 60, -30 und -90 Grad im Globe-System simuliert.

Um die Dehnungseigenschaften des coracohumeralen Bandes und den Bewegungsumfang des Glenohumeralgelenks zu erhalten, wurde der passive Bewegungsumfang des Glenohumeralgelenks vor dem Experiment in jeder Dehnungsposition zehnmal im Endbereich angelegt.

Die Belastung des Bandes in jeder Schulterposition wurde gemessen, bis die passive Bewegung den Endbereich des Glenohumeralgelenks erreichte, der durch eine Mobilisierung des Grades III nach dem Verfahren von Kaltenborn bestimmt wurde. In diesem Einstufungssystem umfasst die Mobilisierung des Grades III die manuelle Kraftanwendung an einem Punkt, an dem der Therapeut ein Endgefühl des Gelenks wahrnimmt und keine weitere Dehnung des Bandes beobachtet.

Basisposition

Basisposition: Die Ausgangsposition des glenohumeralen Gelenks wurde als 0° Elevation mit 30° Außenrotation in der Skapularebene bestimmt.

In dieser Studie wurde die vom Thorax disartikulierte Skapula in der Frontalebene auf der Vorrichtung fixiert. Daher wurde die Elevation als glenohumeralen Abduktion in der Skapularebene bezeichnet, die Abduktion als glenohumeralen Abduktion mit 30 Grad horizontaler Abduktion und die Flexion als glenohumeralen Abduktion mit 60 Grad horizontaler Adduktion.

Externe Rotation mit Elevation

Das glenohumeralen Gelenk wurde auf 0°, 30° oder 60° in der Skapularebene angehoben. In jeder Schulterposition wurde eine passive Außenrotation von -10° bis zur maximalen Rotation in 10°-Schritten durchgeführt (Abbildung 3-A).

Außenrotation mit Beugung

Das Schultergelenk wurde auf 30° oder 60° in der Schulterblattebene angehoben und zusätzlich um 60° horizontal adduziert. In jeder Schulterposition wurde eine passive Außenrotation von -10° bis zur maximalen Rotation in 10°-Schritten durchgeführt (Abbildung 3-B).

Außenrotation mit Abduktion

Das Schultergelenk wurde in der Scapulaebene auf 30° oder 60° angehoben, mit einer zusätzlichen horizontalen Abduktion von 30°. In jeder Schulterposition wurde eine passive Außenrotation von -10° bis zur maximalen Rotation in 10°-Schritten durchgeführt (Abbildung 3-C).

Außenrotation mit Streckung

Das Schultergelenk wurde auf 30° in der Scapulaebene angehoben, mit einer zusätzlichen horizontalen Abduktion von 90°. In dieser Schulterposition wurde eine passive Außenrotation von -10° bis 50° in maximaler Rotation in 10°-Schritten durchgeführt (Abbildung 3-D).

Außenrotation und Adduktion mit Extension

Das Schultergelenk wurde in der Scapulaebene auf 30° angehoben und zusätzlich um 90° horizontal abduziert und maximal adduziert. In dieser Schulterposition wurde eine passive Außenrotation von -10° bis zur maximalen Rotation in 10°-Schritten durchgeführt (Abbildung 3-E).

Unterschiede zwischen in vivo und Kadavern

Der glenohumeralen Winkel unterscheidet sich durch den Elevationswinkel relativ zum Thorax. In vivo rotiert die Scapula nicht von 0 bis 30 Grad Elevation der oberen Extremität, und nach der 30-Grad-Elevation der oberen Extremität ist das Verhältnis 1:1. Die Scapula wird dann um 30 Grad seitlich gedreht, wenn der Arm um 90 Grad angehoben wird. Aus diesem Grund entspricht die 60-Grad-Elevation in diesem Experiment einer 90-Grad-Arm-Elevation in vivo. Daher entsprechen Rotation, Adduktion und Abduktion bei 60 Grad Elevation in diesem Experiment der Rotation bei 90 Grad Elevation bzw. der horizontalen Adduktion und Abduktion in vivo.

Bestimmung der Referenzlänge (L0) und Datenanalyse

Basierend auf der Methode in früheren Berichten mit Kadaverschultern wurde die Referenzlänge (L0) für das Band bestimmt. Die Referenzlänge war die Länge, bei der die Winkel-Dehnungskurve des Bandes eine plötzliche Abnahme der Dehnung anzeigt. Die Verschiebung des Bandes wurde dann als die Längenänderung gegenüber L0 definiert. Auf der Grundlage von Daten aus Vorversuchen wurde L0 als die für das Band vorgesehene Position bestimmt, um ein Durchhängen des Bandes zu verhindern. Zur Messung der Dehnung des Bandes und der Kapsel kann die tatsächliche Dehnung dieser Gewebe durch Subtraktion des Durchhangs in den Geweben ermittelt werden (Abbildung 4).

Bestimmung der Referenzlänge (L0) für das korakohumeralen Band. Die Referenzlänge war die Länge, bei der die Winkel-Dehnungskurve des Bandes eine plötzliche Abnahme der Dehnung anzeigt. Die Fotos (a), (b), (c) zeigen das korakohumerale Band während der Außenrotation bei 0° Elevation in der Scapulaebene des Glenohumeralgelenks; (a) das lockere Band, (b) das Band bei L0 und (c) das gespannte Band. Dieser Pfeil zeigt die Änderung des Dehnungsverhältnisses von schlaff zu straff in Abbildung 4. Die tatsächliche Dehnung der Gelenkkapsel kann von diesem Punkt aus ermittelt werden.

Da das in Muscle Stretching in Manual Therapy beschriebene Dehnungsverfahren 10 bis 12 Sekunden lang auf das Gelenk angewendet werden sollte, nachdem die passive Bewegung des Glenohumeralgelenks das Ende des Bewegungsbereichs erreicht hat, wurde jede Position in unserer Studie mehr als 10 Sekunden lang beibehalten, bis keine Zunahme oder Abnahme des Dehnungswerts beobachtet wurde. Die Messungen wurden dreimal während jeder Dehnungsprozedur durchgeführt, und ein repräsentativer Wert wurde durch Mittelwertbildung der für jede Dehnungsprozedur erhaltenen Werte berechnet.

Statistische Analyse

Die statistische Analyse wurde mit SPSS für Windows ver. 11.5 J (SPSS Japan Inc., Tokio, Japan) durchgeführt. Die Messwerte wurden durch einseitig wiederholte ANOVA unter Verwendung der Rohmesswerte für jede Streckposition analysiert. Daher wurde die Referenzlänge 0 anhand der Rohmesswerte des Abstands zwischen den Nadeln an dem Punkt bestätigt, an dem eine akute Veränderung der Dehnung festgestellt wurde. Zur Messung der Banddehnung wurde dann eine schrittweise Erhöhung der Außenrotation des Glenohumeralgelenks vorgenommen. Der Dunnett-Post-hoc-Test wurde für Mehrfachvergleiche mit der Rohreferenzlänge verwendet. Das Alpha-Niveau wurde auf 0,05 festgelegt.

Die positive Dehnung jedes Bandes wurde anhand der folgenden Formel berechnet:

Wobei L die Länge zwischen den Punkten bei L0 und ΔL die Verschiebung von L0 ist. Dehnungswerte größer als 0 % zeigen eine positive Dehnung des Bandes von L0 an. Werte unter 0 % zeigen keine Dehnung an und werden als 0 % Dehnung dargestellt.