Posiciones de estiramiento para el ligamento coracohumeral: Medición de la tensión durante el movimiento pasivo utilizando hombros de cadáveres frescos/congelados

Preparación y especímenes

En este experimento se utilizaron nueve especímenes de hombros frescos/congelados (6 hombres, 3 mujeres) sin evidencia de ruptura del tendón o artrosis. En este estudio, se observó el cartílago articular de la cabeza del húmero y la fosa glenoidea de la escápula después del estudio, y se excluyeron los especímenes con osteofitos o abrasión del cartílago articular. La edad de los ejemplares en el momento de la muerte oscilaba entre 79 y 96 años (media, 86,3 años). Dentro de las 24 horas siguientes al fallecimiento, los especímenes fueron trasladados desde los hospitales regionales al 2º Departamento de Anatomía de nuestra universidad. Las muestras de hombros se desarticularon del tórax y se conservaron en un congelador a -20°C. La descongelación de las muestras de hombro a temperatura ambiente (22°C) se inició 12 horas antes de la preparación.

Se retiraron la piel, la fascia, los músculos, los nervios y los vasos, dejando a salvo el manguito rotador y el ligamento coracohumeral. Además, se retiraron el ligamento coracoacromial y la parte anterior del acromion, y se expusieron el ligamento coracohumeral y el tendón del supraespinoso. Se expuso el tercio distal del húmero y se introdujo un bastón acrílico perpendicular al eje del húmero, indicando la dirección del antebrazo. A continuación, se amputó el húmero por encima del codo. Durante el experimento, los especímenes se mantuvieron húmedos rociándolos con solución salina cada 5 a 10 minutos. La temperatura ambiente se mantuvo a 22°C.

Aparato de prueba

Para este experimento se utilizó una plantilla de madera, que consistía en una tabla de madera y un poste/columna cuadrado (altura 500 mm × anchura 160 mm × grosor 24 mm). La superficie ventral de la escápula del espécimen se fijó al poste/columna de madera de manera que el borde medial de la escápula quedara perpendicular al suelo para simular la posición de reposo de la escápula (Figura 1). Se insertaron dos anclajes (anclaje de sutura roscado Fastin RC, Mitek, Massachusetts, EE.UU.) en la inserción ósea del tendón subescapular y del tendón infraespinoso para aplicar una fuerza de compresión de 11 N (total 22 N) mediante una sutura contra la fosa glenoidea. En estudios cadavéricos anteriores, esta fuerza de compresión se utilizó como la fuerza mínima necesaria para evitar la subluxación de la cabeza humeral de la fosa glenoidea durante el movimiento glenohumeral pasivo. En este estudio, la subluxación de la cabeza humeral fue observada cuidadosamente por tres investigadores y no se detectó ninguna subluxación visible y palpable durante el experimento. A continuación, se insertó una varilla de madera fina (de 400 mm de longitud) en el canal medular del húmero para ayudar a mantener la elevación, abducción, flexión y extensión glenohumeral en el ángulo designado durante la rotación externa pasiva del húmero.

Montaje del experimento. Se fijó un sensor de desplazamiento a las fibras superficiales del ligamento coracohumeral. Se utilizó un dispositivo de seguimiento electromagnético de seis grados de libertad para controlar los ángulos de rotación glenohumeral.

Dispositivo de medición

Los datos de deformación del ligamento coracohumeral se obtuvieron a partir de un sensor de desplazamiento (Pulse Coder, LEVEX, Kyoto, Japón). El error de linealidad y la precisión de repetición del Pulse Coder son inferiores al 1% y a 2,5 μm, respectivamente. La carrera del Pulse Coder con esta linealidad es de 14 mm, y todas las mediciones de deformación se realizaron dentro de este rango de carrera. El Pulse Coder estaba formado por un sensor de bobina y un tubo de latón, en el que se encontraba la varilla del sensor de bobina. En estudios mecánicos anteriores, la tensión en el ligamento y el tendón se midió utilizando el DVRT (Transductor de Reluctancia Variable Diferencial, Microstrain, Williston, Vermont). El efecto de la masa del DVRT no se describió en los informes anteriores; sin embargo, puede despreciarse ya que el peso del Corredor de Pulso es de 10,16 g. Los sensores se fijaron al centro de la fibra superficial del ligamento coracohumeral, y se colocaron en paralelo a las fibras del ligamento (Figura 2).

Una fotografía del sensor de desplazamiento. El sensor se fijó al centro de las fibras superficiales del ligamento coracohumeral en paralelo a las fibras del ligamento.

Se utilizó un dispositivo de seguimiento electromagnético de seis grados de libertad (3SPACE FASTRACK, Polhemus, Colchester, Vermont) para controlar los ángulos glenohumerales durante la medición. La longitud, la anchura, la altura y el peso de los sensores Polhemus fueron de 2,3 cm, 2,8 cm, 1,5 cm y 17 g, respectivamente. Los sensores Polhemus se fijaron en el hueso con tornillos de titanio. Esta forma de fijación es rígida. Se observó la estabilidad del sensor en el monitor. El ángulo de la articulación glenohumeral se simuló mediante el ángulo entre el plano de la fosa glenoidea y la línea longitudinal del húmero. El ángulo de rotación se simuló mediante la rotación del húmero a lo largo de su eje longitudinal. La fosa glenoidea se inclina 4 grados superiormente hacia el borde medial de la escápula, y a 7 grados de retroversión . Como la escápula del espécimen estaba fijada en la plantilla de madera, el ajuste de la superficie anterior de la escápula para que fuera paralela al plano frontal, permite determinar el plano de la fosa glenoidea sobre la base de los conocimientos anatómicos. Este dispositivo permitió medir la posición tridimensional y la orientación de los sensores en relación con las coordenadas absolutas generadas por la fuente. Un sensor se colocó en el acromion y el otro en la porción media del húmero. En este sistema, el ángulo de flexión, abducción y extensión del brazo se definió como el ángulo entre el plano de la fosa glenoidea y el eje longitudinal del húmero. El ángulo de rotación se definió como la rotación del húmero a lo largo de su eje longitudinal. Dentro de un rango de 750 mm desde la fuente, la precisión posicional fue de 0,8 mm al cuadrado medio, y la precisión angular fue de 0,5° al cuadrado medio.

Procedimiento experimental

Parte de medición

Se informa que el ligamento coracohumeral va desde la base de la apófisis coracoides hasta las tuberosidades mayor y menor del húmero. El ligamento coracohumeral se clasifica en fibras superficiales y profundas, las primeras se insertan en la tuberosidad mayor y las segundas en la tuberosidad menor. En este experimento, se midió la tensión en las fibras superficiales, pero no en las fibras profundas, del ligamento coracohumeral, porque se considera que las fibras superficiales son la mayor parte de este ligamento. En este estudio, se midió la tensión en las fibras superficiales centrales del ligamento coracohumeral, ya que Bigliani et al informaron de que las propiedades de tracción se medían en el centro del ligamento glenohumeral inferior, y Noyes et al informaron de que las propiedades de tracción eran las más altas en el centro del tendón rotuliano, y esos valores se utilizaron para representar todo el tendón rotuliano. (Figura 2)

Posiciones de medición

Para medir la tensión en el ligamento coracohumeral, las posiciones de medición se designaron mediante una combinación de posiciones que se han comunicado previamente en la literatura y las obtenidas en nuestros experimentos preliminares. Basándonos en la posición anatómica del ligamento coracohumeral, que se encuentra en la cara anterosuperior de la articulación glenohumeral, se aplicó un estiramiento pasivo por rotación externa a las muestras en cada una de las posiciones designadas. El rango de rotación externa pasiva de los especímenes utilizados en este estudio fue de -10° a la rotación máxima. En cada posición del hombro, se aplicó una rotación externa pasiva en incrementos de 10° (Figura 3: Gráfico circular de la posición clínica).

Posiciones de medición para la articulación glenohumeral in vitro. Rotación externa a 0°, 30° y 60° de elevación en el plano de la escápula (figura 3-A), rotación externa a 30° y 60° de flexión (figura 3-B), rotación externa a 30° y 60° de abducción (figura 3-C), rotación externa a 30° de extensión (figura 3-D), rotación externa y aducción a 30° de extensión (figura 3-E). En el sistema del globo terráqueo, el plano de la escápula coincidía con 0 grados de longitud. Entonces, la latitud del sistema del globo terráqueo indica el ángulo de elevación de la articulación glenohumeral. La longitud del sistema del globo terráqueo indica el ángulo de aducción o abducción horizontal de la articulación glenohumeral. Las flechas indican la dirección del movimiento de la articulación glenohumeral como rotación externa. ER: Rotación externa de la articulación glenohumeral.

En este estudio, definimos cada movimiento articular utilizando el sistema Globe. El plano de la escápula se fijó en una longitud de 0 grados en el sistema Globe. Los aspectos ventral y dorsal de la escápula se definieron como valores positivos y negativos, respectivamente, como se muestra en la figura 3. Además, la elevación de 0 grados del húmero se fijó a 0 grados de latitud, con una elevación máxima a 180 grados de latitud. La escápula se prolonga 30 grados en el plano frontal hacia la caja torácica in vivo. En este estudio, simulamos el movimiento de la articulación glenohumeral fijando la cara ventral de la escápula con una plantilla. La flexión y la abducción y extensión se simularon con 60, -30 y -90 grados de longitud en el sistema Globe.

Para mantener las propiedades de tracción del ligamento coracohumeral y la amplitud de movimiento de la articulación glenohumeral, se aplicó la amplitud de movimiento pasiva de la articulación glenohumeral 10 veces en el rango final en cada posición de estiramiento antes del experimento.

Se midió la tensión en el ligamento en cada posición del hombro hasta que el movimiento pasivo alcanzó la amplitud terminal de la articulación glenohumeral, que se determinó mediante la movilización de grado III tras el procedimiento de Kaltenborn. En ese sistema de clasificación, la movilización de grado III comprende la aplicación manual de fuerza en un punto en el que el terapeuta percibió la sensación final de la articulación y no observó más estiramiento del ligamento.

Posición de referencia

Posición de referencia: La posición de referencia de la articulación glenohumeral se determinó como 0° de elevación con 30° de rotación externa en el plano escapular.

En este estudio, la escápula desarticulada del tórax se fijó en la plantilla en el plano frontal. Por lo tanto, la elevación se designó como abducción glenohumeral en el plano escapular, la abducción se designó como abducción glenohumeral con 30 grados de abducción horizontal, y la flexión se designó como abducción glenohumeral con 60 grados de aducción horizontal.

Rotación externa con elevación

La articulación glenohumeral se elevó a 0°, 30° o 60° en el plano escapular . En cada posición del hombro, la rotación externa pasiva se aplicó desde -10° hasta la rotación máxima en incrementos de 10° (Figura 3-A).

Rotación externa con flexión

La articulación glenohumeral se elevó a 30° o 60° en el plano de la escápula con 60° adicionales de aducción horizontal. En cada posición del hombro, se aplicó una rotación externa pasiva desde -10° hasta la rotación máxima en incrementos de 10° (Figura 3-B).

Rotación externa con abducción

La articulación glenohumeral se elevó hasta 30° o 60° en el plano de la escápula con 30° adicionales de abducción horizontal. En cada posición del hombro, la rotación externa pasiva se aplicó desde -10° hasta la rotación máxima en incrementos de 10° (Figura 3-C).

Rotación externa con extensión

La articulación glenohumeral se elevó a 30° en el plano de la escápula con 90° adicionales de abducción horizontal. En esta posición del hombro, se aplicó una rotación externa pasiva de -10° a 50° en rotación máxima en incrementos de 10° (Figura 3-D).

Rotación externa y aducción con extensión

La articulación glenohumeral se elevó a 30° en el plano de la escápula con 90° adicionales de abducción horizontal y aducción máxima. En esta posición del hombro, se aplicó una rotación externa pasiva desde -10° hasta la rotación máxima en incrementos de 10° (Figura 3-E).

Diferencias entre in vivo y en cadáveres

El ángulo glenohumeral difiere en el ángulo de elevación respecto al tórax. In vivo, la escápula no gira de 0 a 30 grados de elevación de la extremidad superior, y después de los 30 grados de elevación de la extremidad superior, la relación es de 1:1. A continuación, la escápula gira lateralmente 30 grados cuando el brazo se eleva a 90 grados. Por esta razón, 60 grados de elevación en este experimento corresponden a 90 grados de elevación del brazo in vivo. Por lo tanto, la rotación, la aducción y la abducción a 60 grados de elevación en este experimento corresponden a la rotación a 90 grados de elevación y a la aducción y abducción horizontales in vivo, respectivamente.

Identificación de la longitud de referencia (L0) y análisis de los datos

Basado en el método de informes anteriores que utilizan hombros de cadáveres, se determinó la longitud de referencia (L0) para el ligamento. La longitud de referencia era la longitud en la que la curva ángulo-deformación del ligamento empezaba a indicar una disminución repentina de la deformación. El desplazamiento del ligamento se definió entonces como el cambio de longitud desde L0. Sobre la base de los datos obtenidos en los experimentos preliminares, se determinó el L0 las posiciones designadas del ligamento para eliminar la holgura en el ligamento. Para medir la tensión en el ligamento y la cápsula, es posible obtener la verdadera tensión en estos tejidos mediante la sustracción de la holgura en los tejidos.(Figura 4).

Identificación de la longitud de referencia (L0) para el ligamento coracohumeral. La longitud de referencia fue la longitud en la que la curva ángulo-deformación del ligamento comenzó a indicar una disminución repentina de la deformación. Las fotografías (a), (b), (c) indican el ligamento coracohumeral durante la rotación externa a 0° de elevación en el plano de la escápula de la articulación glenohumeral; (a) el ligamento flojo, (b) el ligamento en L0, y (c) el ligamento tenso. Esta flecha es el punto de cambio de la relación de tensión de flojo a tenso en la figura 4. La tensión real de la cápsula articular puede obtenerse a partir de este punto.

Como el procedimiento de estiramiento descrito en Muscle Stretching in Manual Therapy debe aplicarse a la articulación durante 10 a 12 segundos después de que el movimiento pasivo de la articulación glenohumeral haya alcanzado el final de la amplitud del movimiento, cada posición de nuestro estudio se mantuvo durante más de 10 segundos hasta que no se observó ningún aumento o disminución del valor de la tensión. Las mediciones se realizaron 3 veces durante cada procedimiento de estiramiento, y se calculó un valor representativo promediando los valores obtenidos para cada procedimiento de estiramiento.

Análisis estadístico

El análisis estadístico se realizó utilizando SPSS para Windows ver. 11.5 J (SPSS Japan Inc., Tokio, Japón). Los valores de medición se analizaron mediante un ANOVA repetido de una vía utilizando los valores de medición brutos para cada posición de estiramiento. Por lo tanto, la longitud de referencia 0 se confirmó utilizando los valores de medición brutos de la distancia entre las agujas en el punto donde se determinó un cambio agudo en la tensión. A continuación, se aplicó un aumento gradual de la rotación externa de la articulación glenohumeral para medir la tensión del ligamento. Se utilizó la prueba post hoc de Dunnett para las comparaciones múltiples con la longitud de referencia bruta. El nivel alfa se fijó en 0,05.

La tensión positiva en cada ligamento se calculó utilizando la siguiente fórmula:

Donde L es la longitud entre los puntos en L0, y ΔL es el desplazamiento desde L0. Los valores de deformación superiores al 0% indican un estiramiento positivo del ligamento desde L0. Los valores inferiores al 0% indican que no hay estiramiento, y se muestran como tensión del 0%.