Влияние конструкции обратного эндопротеза плечевого сустава и размера плеча пациента на плечи моментов силы и длину мышечных волокон отводящих мышц плеча

Введение: Обратное эндопротезирование плечевого сустава увеличивает плечо момента силы дельтовидной мышцы, однако данных о сопутствующих изменениях архитектоники мышц, влияющих на развитие мышечной силы, недостаточно. Целью исследования было с помощью геометрической модели плечевого сустава оценить переднюю и среднюю части дельтовидной мышцы, а также надостную мышцу по следующим параметрам: (1) различия плеча момента силы и длины мышечно-сухожильного комплекса в анатомически малом, среднем и крупном плечевом суставе; (2) влияние трех конструкций обратного эндопротеза плечевого сустава на плечо момента силы, длину мышечных волокон и кривые зависимости силы от длины (F-L).

Методы: Разработана и валидирована геометрическая модель анатомического плечевого сустава, адаптированная для представления малых, средних и крупных плечевых суставов. Для надостной мышцы, передней и средней частей дельтовидной мышцы в диапазоне от 0° до 90° отведения оценивали плечи моментов силы, длину мышечно-сухожильного комплекса и нормированную длину мышечных волокон. Модели обратных эндопротезов были разработаны и виртуально имплантированы; они включали латерализованную гленосферу со вставным плечевым компонентом с углом 135° (латерализованная гленоидальная часть — медиализированный плечевой компонент [LGMH]), медиализованную гленосферу с накладным плечевым компонентом с углом 145° (медиализованная гленоидальная часть — латерализованный плечевой компонент [MGLH]) и медиализованную гленосферу со вставным плечевым компонентом с углом 155° (медиализованная гленоидальная часть — медиализированный плечевой компонент [MGMH]). Для сравнения плечей моментов силы и нормированной длины мышечных волокон использовали описательную статистику.

Результаты: С увеличением размера плечевого сустава увеличивались плечи моментов силы и длина мышечно-сухожильного комплекса передней и средней частей дельтовидной мышцы, а также надостной мышцы. Все конструкции обратного эндопротеза увеличивали плечо момента силы передней и средней частей дельтовидной мышцы; наибольшее увеличение отмечено для конструкции MGLH. Исходная нормированная длина мышечных волокон передней и средней частей дельтовидной мышцы значительно увеличивалась при использовании конструкций MGLH (1,29) и MGMH (1,24), смещая рабочий диапазон этих мышц на нисходящие участки кривых F-L, тогда как конструкция LGMH сохраняла исходную длину волокон дельтовидной мышцы (1,14) и рабочий диапазон, близкие к показателям анатомического плечевого сустава. Все конструкции обратного эндопротеза уменьшали исходное плечо момента силы надостной мышцы в начале отведения; наибольшее уменьшение наблюдалось при использовании конструкции MGLH (−59%), а минимальное — при использовании конструкции LGMH (−14%). В анатомическом плечевом суставе надостная мышца работала на восходящей ветви кривой F-L и сохраняла этот участок кривой при всех конструкциях обратного эндопротеза.

Выводы: Хотя конструкция MGLH максимально увеличивает плечо момента силы при отведении для передней и средней частей дельтовидной мышцы, чрезмерное удлинение мышцы может снижать развиваемую ею силу, заставляя работать на нисходящей ветви кривой F-L. В отличие от нее, конструкция LGMH более умеренно увеличивает плечо момента силы при отведении для передней и средней частей дельтовидной мышцы, но позволяет мышце работать вблизи плато кривой F-L и максимально реализовать ее силовой потенциал.