《Journal of Electromyography and Kinesiology》：Implant design influences muscle activation patterns during functional motions after reverse shoulder arthroplasty
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本研究通过表面肌电分析，探讨反向肩关节置换术中手术技术与假体设计对8块肌肉激活模式的影响，并评估其与患者DASH和CMS评分的相关性。结果显示，假体偏心度、倾斜角、侧向化及肱骨头位置等参数显著影响不同动作中的肌肉激活起始和总激活量，且特定肌肉激活模式与患者功能评分呈负相关。这些发现为RSA术后功能优化提供了理论依据。
史蒂夫·H·拜尔（Steve H. Bayer）| 克拉丽莎·勒瓦索尔（Clarissa LeVasseur）| 玛丽亚·蒙施（Maria Munsch）| 吉莉安·凯恩（Gillian Kane）| 阿金卡娅·赖（Ajinkya Rai）| 亚历山德拉·加布里埃利（Alexandra Gabrielli）| 乔纳森·道尔顿（Jonathan Dalton）| 拉斐尔·塞拉诺（Rafael Serrano）| 伊丽莎白·普拉克谢丘克（Elizabeth Plakseychuk）| 乔纳森·D·休斯（Jonathan D. Hughes）| 威廉·J·安德斯特（William J. Anderst）| 阿尔伯特·林（Albert Lin）
美国宾夕法尼亚州匹兹堡市匹兹堡大学医学中心生物动力学实验室
摘要
本研究的目的是评估手术技术和假体设计如何影响反向肩关节置换术（RSA）后在进行“手对头”（H2H）和“手对背”（H2B）动作时的肌肉激活情况。在28名RSA患者进行H2H和H2B动作时，收集了8块肌肉的表面肌电图数据。计算了肌肉激活起始时间（AO）和总肌肉激活量（TMA）。通过多元回归分析确定了影响肌肉AO和TMA的手术技术和假体设计因素。同时，通过相关性分析探讨了肌肉激活与患者报告的结局（CMS和DASH评分）之间的关联。在H2H动作中，肱骨轴角度能够预测前三角肌、胸大肌和阔背肌的激活情况；肱骨外移量（LHO）则能预测阔背肌的激活情况。盂球偏心度、盂球倾斜度、盂球大小以及LHO分别能预测前三角肌、中间三角肌、小圆肌和胸大肌的TMA。在H2B动作中，盂球外移量能够预测斜方肌、前三角肌和小圆肌的激活情况；而盂球偏心度和肱骨后倾变化则能预测斜方肌的TMA。在H2H动作中，中间三角肌后倾与更好的CMS评分相关，而胸大肌后倾与较差的DASH评分相关。此外，小圆肌较高的TMA与较差的内旋评分相关。更好地理解植入物设计和手术技术如何影响RSA后的肌肉激活和临床结局，有助于外科医生和治疗师优化患者的肩关节功能。
引言
反向肩关节置换术（RSA）最初是为了解决肩袖撕裂性关节病患者的解剖学全肩关节置换术而提出的替代方案。该设计的核心原理是利用三角肌作为杠杆臂来补偿肩袖撕裂。（Stratton等人，2024年）通过对RSA手术技术和假体设计的改进，如通过盂球外移来改善关节负荷、通过调整肱骨外移量来解决撞击问题（Hansen和Routman，2019年；Huri等人，2016年），使得RSA的适用范围得到了扩展。尽管RSA在择期手术中的临床结局较为理想，但其功能结局仍不尽如人意。患者仍存在旋转能力不足的问题，尤其是内旋能力较差；在平均70.6个月的随访中，仅有36%的患者能够用受伤的手臂清洗背部。（Kim等人，2020年1月）因此，人们进行了大量研究以探索能够改善RSA后功能结局的植入物配置和手术技术。计算机建模研究表明，假体设计和手术技术的改进可以提升RSA后的活动范围和功能结局（Gutierrez，2008年），并且假体设计的临床影响也得到了全面评估（Berliner等人，2015年1月）。先前的研究已经证明，盂球偏心度（Colley等人，2021年2月；Collotte等人，2021年8月；Collotte等人，2020年5月；Ladermann等人，2020年3月）、盂球大小（Ladermann等人，2020年3月；Langohr等人，2016年4月；Muller等人，2018年1月）、肱骨形态（Berhouet等人，2014年2月；Berton等人，2015年4月；Favre等人，2010年6月；Kontaxis等人，2017年6月）、盂球外移量（Berhouet等人，2014年2月；Freislederer等人，2022年；Kennon等人，2020年7月；Lowe等人，2018年10月；Nunes等人，2021年7月；Werner等人，2021年）、肱骨外倾（Nabergoj等人，Onishi等人，Ladermann等人，2021年9月）以及肱骨轴角度（Ferle等人，2019年5月；Ladermann等人，2020年3月；Langohr等人，2016年4月；Oh等人，2014年8月）都会影响临床和影像学结局。然而，这些因素在体内的具体作用机制尚未完全明了。
目前关于如何通过理想的植入物设计和手术技术来最大化RSA后的肩关节功能的观点仍存在争议。（Churchill和Current，2016年）这种争议可能源于对植入物设计和手术技术如何影响RSA后肌肉激活模式的了解不足。本探索性研究的目的是确定在RSA后的两种功能性动作——“手对头”（H2H）和“手对背”（H2B）中，可能影响肌肉激活模式的手术技术和假体设计特征。我们假设肱骨后倾、肱骨轴角度、盂球外移量、盂球倾斜度以及肱骨外移量能够预测这两种动作下的肌肉激活模式。此外，我们还进行了二次分析，以探讨肌肉激活模式与患者报告的结局（PROs）和临床内旋（IR）评分之间的关联。我们推测较低的肌肉激活程度（代表更高的效率）与更好的PROs相关。
材料与方法
本研究获得了当地机构审查委员会的批准（研究编号：STUDY 19070432），所有参与者均签署了书面知情同意书。符合条件的参与者年龄在18至95岁之间，且在研究前至少1年内接受过RSA手术，但不超过5年。孕妇和儿童被排除在外。参与者来自主手术医生（AL）的临床记录，旨在招募具有不同盂球大小的患者。
结果
共有28名患者完成了所有测试；手术时的平均年龄为73.0±7.9岁，平均BMI为28.8±5.1。其中50%为女性（14/28）。患者的肩袖撕裂类型各不相同，但所有患者的肩袖小圆肌均完整（见表1）。肱骨后倾角度范围为1°至43°，盂球倾斜角度范围为-16°至10°，盂球外移量范围为0毫米至10毫米，盂球大小范围为33毫米至42毫米（见表3）。
讨论
本研究的主要目的是探讨RSA植入物设计和放置方式对功能性动作中肌肉激活的影响。选择“手对头”（H2H）和“手对背”（H2B）作为关键动作，因为这些动作与日常活动（如梳头和洗澡）密切相关。我们评估了这两种动作中的肌肉激活起始时间和总激活量，并分析了这些模式与患者报告的结局（PROs）之间的关联。根据我们的假设，只有盂球倾斜度和肱骨轴角度这两个变量能够同时预测H2H和H2B动作中的肌肉激活情况。
结论
本研究的主要发现是，植入物设计和放置方式能够预测RSA后的肌肉激活模式，且特定的激活模式与患者报告的结局相关。这项初步研究为未来研究特定植入物设计和手术技术如何影响RSA后的功能和结局奠定了基础。进一步了解植入物设计和手术技术对功能的影响，将有助于外科医生优化患者的肩关节功能。
作者贡献声明
史蒂夫·H·拜尔（Steve H. Bayer）： 负责撰写、审稿与编辑、方法学设计及数据整理。
克拉丽莎·勒瓦索尔（Clarissa LeVasseur）： 负责撰写、审稿与编辑、方法学设计及正式数据分析。
玛丽亚·蒙施（Maria Munsch）： 负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写。
吉莉安·凯恩（Gillian Kane）： 负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、研究设计及数据整理。
阿金卡娅·赖（Ajinkya Rai）： 负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、研究设计及数据整理。
亚历山德拉·加布里埃利（Alexandra Gabrielli）： 负责撰写、审稿与编辑。
资助
其中一位或多位作者（AL、WJA）获得了美国国立卫生研究院（NIH）的资助（资助编号：R03 AG064417）。
证据等级：IV级。
本研究获得了匹兹堡大学机构审查委员会的批准（研究编号：STUDY 19070432）。
利益冲突声明
作者声明以下可能构成潜在利益冲突的财务利益和个人关系：主手术医生（AL）可能从Arthrex和Wright Medical公司获得与本研究相关的报酬或利益。其他作者确认不存在任何可能影响本文的资助或商业关联（如咨询、股权持有、专利/许可安排等）。
