リバース型人工肩関節のデザインが外転時の三角筋および回旋腱板機能に及ぼす影響

科学分野:

• 整形外科
• 生体力学
• 筋骨格モデリング

背景:

• リバース型全人工肩関節（rTSA）のデザインは、初期の改良における合併症に対処するために進化してきた。
• 異なるrTSAデザインが肩の筋機能に及ぼす影響は、完全には理解されていない。

研究 の 目的:

• ネイティブショルダーと3つの異なるrTSAデザインにおける外転時の三角筋および回旋腱板筋機能を比較すること。
• 関節窩側へのグレンスフィアの偏位-上腕骨内側（LG/MH）、関節窩内側へのグレンスフィアの偏位-上腕骨内側（MG/MH）、および関節窩内側へのグレンスフィアの偏位-上腕骨外側（MG/LH）の構成の生物力学的影響を調査すること。

主な方法:

• ネイティブショルダーの対象者固有の筋骨格モデルを開発した。
• 外転時の肩の骨運動学を捉えるために、バイプレーン透視を用いた。
• フォワードダイナミクスシミュレーションと最適化を用いて筋力を決定し、rTSAデザインの影響を評価した。

主要な成果:

• すべてのrTSAデザインは三角筋の機能を変化させ、末梢性外転（9-38%）における三角筋の寄与をネイティブショルダー（>70%）と比較して減少させた。
• 棘下筋および肩甲下筋は三角筋の欠損を代償し、テストされたすべてのrTSAデザインにおいて末梢性外転時の挙上トルクの最大80%を提供した。
• 関節窩側へのグレンスフィアの偏位は、棘下筋および肩甲下筋の力と関節窩の圧縮力を増加させた。

結論:

• リバース型全人工肩関節（rTSA）において、後期外転時の三角筋トルクの欠損を軽減するためには、棘下筋および肩甲下筋を温存することが不可欠である。
• 関節窩側へのグレンスフィアの偏位は回旋腱板筋の関与を高めるが、関節窩の圧縮力も増加させる。
• 上腕骨コンポーネントの関節窩側への偏位は、三角筋または回旋腱板筋機能に有意な変化をもたらさなかった。