基于肌骨-有限元联合模型比较巨大不可修复后上方肩袖撕裂三种关节保留术式的局部生物力学效应

《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》：Biomechanical trade-offs after superior capsular reconstruction and tendon transfers for massive irreparable posterosuperior rotator cuff tears: a combined musculoskeletal–finite element analysis

　　

摘要

背景

巨大的不可修复后上方肩袖撕裂会破坏盂肱力偶并增加异常的软骨负荷。上关节囊重建（SCR）、背阔肌转移（LDT）和下斜方肌转移（LTT）是常用的关节保留术式，但其局部生物力学差异尚不清楚。本研究使用肌骨-有限元（MSK-FE）联合工作流比较了它们对盂骨软骨应力和锚点周围骨应力的影响。

方法

基于单个受试者的CT数据，建立了个体化的肩关节肌骨模型和有限元模型。共建立五个模型：健康模型、不可修复肩袖撕裂（IRCT）模型、SCR模型、LDT模型和LTT模型。由肌骨模型计算的肌肉力和骨骼运动学参数被传递到有限元模型中。模拟条件包括0°、30°、60°和90°的纯外展；60°外展合并20°内旋；以及60°外展合并10N垂直手部负荷。主要结局指标为盂骨软骨的峰值von Mises应力，次要结局指标为锚点周围骨的von Mises应力。

结果

在所有条件下，IRCT模型的盂骨软骨应力均高于健康模型。在中高外展角度下，SCR模型显著降低了软骨应力，在90°外展时降至1.45 MPa。在60°外展合并20°内旋条件下，IRCT模型的盂肱剪切合力为290.9 N，而LDT模型和LTT模型分别为104.7 N和99.7 N；两个肌腱转移模型的软骨应力均较低，其中LDT模型的数值最低。在60°外展合并10N手部负荷条件下，IRCT模型的软骨应力最高，达到7.04 MPa，而所有重建模型的软骨应力均有所降低。在大多数外展和负荷条件下，SCR模型的锚点周围骨应力较高，在10N负荷时最大值为45.32 MPa。

结论

在该单个受试者计算模型中，SCR、LDT和LTT表现出明显的依条件而变的生物力学效应。在高外展和负荷条件下，SCR与较低的盂骨软骨应力相关，但锚点周围骨应力较高。在所选的旋转相关高剪切条件下，LDT和LTT与较低的盂肱剪切合力和软骨应力相关。这些发现应被视为假说生成性的，并在单个受试者计算分析的背景下进行解读。