Eichhorn, M.

Hackenbroch, M.

Jäger, M.

Liebermann, J.

Plitz, W.

Putz, Reinhard

Refior, Hans Jürgen

Reichelt, A.

German

Universität München: Elektronischen Publikationen

Mechanische Beanspruchung des Processus coracoideus unter verschiedenen Versuchsbedingungen

Open Access LMU

Biomechanik der gesunden und kranken Schulter Ergebnisse praxisbezogener Grundlagenforschung 7. Münchner Symposion für experimentelle Orthopädie Herausgegeben von Hans Jürgen Refior, Wolf gang Plitz Michael Jäger und Matthias H. Hackenbroch 147 Abbildungen, 15 Tabellen ßAv, 1985 Georg Thieme Verlag Stuttgart • New York CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek Biomechanik der gesunden und kranken Schulter : Ergeb-nisse praxisbezogener Grundlagenforschung / 7. Münchner Symposium für Experimentelle Orthopädie. Hrsg. von Hans Jürgen Refior . . . - Stuttgart; New York : Thieme, NE: Refior, Hans Jürgen [Hrsg.l; Münchner Symposium für Experimentelle Orthopädie <07,1985> Wichtiger Hinweis: Medizin ais Wissenschaft ist ständig im Fluß. Forschung und klinische Erfahrung erweitern unsere Kenntnisse, insbesondere was Behandlung und medikamentöse Therapie anbelangt. Soweit in diesem Werk eine Dosierung oder eine Applikation erwähnt wird, darf der Leser zwar dar-auf vertrauen, daß Autoren, Herausgeber und Verlag größte Mühe darauf verwandt haben, daß diese Angabe genau dem Wissensstand bei Fertigstellung des Werkes entspricht. Dennoch ist jeder Benut-zer aufgefordert, die Beipackzettel der verwendeten Präparate zu prüfen, um in eigener Verantwor-tung festzustellen, ob die dort gegebene Empfehlung für Dosierungen oder die Beachtung von Kontra indikationen gegenüber der Angabe in diesem Buch abweicht. Das gilt besonders bei selten verwende-ten oder neu auf den Markt gebrachten Präparaten und bei denjenigen, die vom Bundesgesundheits-amt (BGA) in ihrer Anwendbarkeit eingeschränkt worden sind. Geschützte Warennamen (Warenzeichen) werden nicht besonders kenntlich gemacht. Aus dem Fehlen eines solchen Hinweises kann also nicht geschlossen werden, daß es sich um einen freien Warennamen handele. Alle Rechte, insbesondere das Recht der Vervielfältigung und Verbreitung sowie der Übersetzung, vor-behalten. Kein Teil des Werkes darf in irgendeiner Form (durch Photokopie, Mikrofilm oder ein ande-res Verfahren) ohne schriftliche Genehmigung des Verlages reproduziert oder unter Verwendung elek-tronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden. © 1985 Georg Thieme Verlag, Rüdigerstraße 14, D-7000 Stuttgart 30 Printed in Germany Druck: Gutmann + Co., Heilbronn 1985. UnivcrBitäts-B i büc c hek Munch-on ISBN 3-13-684601-X 1 2 3 4 5 6 Inhaltsverzeichnis Vorwort III I Akromioklavikular- und Sternoklavikulargelenk 1 R. Weinstabl, H. Hertz, F. Grundschober, E. Orthner, R. Schabus Anatomische Studie über den Discus articularis des Acromioclaviculargelenkes . . . 2 E.O. Münch, P. Lobenhoff er, CJ. Wirth, M. Bergmann Das Spannungsverhalten der Bandverbindungen der Schlüsselbeingelenke 7 R. Tiedtke, R. Rahmanzadeh, K. Zak Die Reißfestigkeit der Bänder des Schultereckgelenkes 13 R. Schabus, R. Beer, O. Kwasny, E. Orthner, R. Weinstabl, M. Wagner Biomechanische Überlegungen zur Implantation der Bosworth-Schraube — experimentelle Untersuchungen an Leichen 16 H. Kiefer, C Burri, L. Claes, J. Holzwarth Experimentelle Untersuchungen zur temporären Stabilisierung des luxierten Acromioclaviculargelenkes mit verschiedenen Implantaten 21 E. Orthner, R. Weinstabl, R. Schabus, W. Scharf, O. Kwasny Messungen der AC-Gelenksbeweglichkeit nach coracoclaviculärer Verschraubung und acromioclaviculärer Zuggurtung am Leichenpräparat 26 S. Breitner, CJ. Wirth Pathomechanische und klinische Ergebnisse der Resektion des akromialen Klavikulaendes 32 Ch. Dannöhl, S. Weller Die Angulationsosteotomie an der Clavicula — eine Methode zur Behandlung veralteter Luxationen im Acromio-Clavicular-Gelenk 35 R. Tiedtke, R. Rahmanzadeh, HG. Brey er Vorstellung einer neu entwickelten Gelenkplatte zur Versorgung der Schultereckgelenksverletzungen mit experimentellen Untersuchungen, Anwendungsbeispielen und klinischen Nachuntersuchungsergebnissen 39 A. Rüter, D. Fischer, W. Braun Eine Gelenkplatte zur Behandlung der sternoclaviculären Luxation 42 K.E. Rehm Versorgung der Schultereckgelenkssprengung ohne metallisches Implantat 47 CJ. Wirth, G. Hierholzer Akromioklavikular- und Sternoklavikulargelenk: Zusammenfassung und kritische Wertung 49 II Schultergelenk: Anatomie, Pathologie und biomechanische Grundlagen 51 G.O. Hofmann, F.-W. Hagena, CJ. Wirth, E.P. Weiss Vergleichende anatomische Studie zur Bedeutung des Ligamentum coracoacromiale beim Menschen und bei den Vertebraten 52 X W. Küsswetter, T. Stuhler Morphologische Untersuchungen zur Wachstumsentwicklung der menschlichen Schulterpfanne 57 G. Wasmer, F.-W. Hagem, M. Bergmann, Th. Mittlmeier Anatomische und biomechanische Untersuchungen des Ligamentum coracoacromiale am Menschen 61 E. Hille, G. Roggenland, K.P. Schulitz, S. Döhring Der subacromiale Raum des Schultergelenkes — eine experimentelle Studie 66 K. Draenert Die Bedeutung des Spatium subcoracoidale für die Schulteroperation 71 H Hertz, R. Weinstabl, H. Plenk, F. Grundschober Der Limbus glenoidalis des Schultergelenkes - makroskopische und mikroskopische Strukturen - Gefäßversorgung 77 F. Bodem, F. Brussatis, W. Menke Zur theoretischen Biomechanik des Schultergelenks: Die Entstehung gewöhnlicher und außergewöhnlicher mechanischer Belastungen des glenohumeralen Gelenkknorpels 82 P. Tichy, B. Tillmann, A. Schleicher Funktionelle Beanspruchung des Fornix humeri 88 P. Koydl, E. Ernst Druckkräfte am Schulterdach bei der Armabduktion — eine experimentelle Studie . 93 F. Köckerling, F. Hennig, R. Wölfel, H. Beck Funktionell anatomische und pathomechanische Grundlagen der Schultergelenksluxationen 98 D. Gebauer, A. Pfister, P. Böhm, B. Helmkes, A. Pottmeier, D. Hahn Die knöchernen Verhältnisse des Schultergelenks bei Patienten mit Schulterluxationen 103 H-G. Pieper Pathologische Humerus-Retrotorsion als Ursache der habituellen Schulter-luxation. Frühergebnisse einer daran ausgerichteten differenzierten Wahl des Operationsverfahrens 109 R. Putz, A. Reichelt, M. Liebermann, M. v. Eichhorn Mechanische Beanspruchung des Proc. coracoideus unter verschiedenen Versuchsbedingungen 114 Ch. Gerber, F. Terrier, R. Ganz Die Rolle des Coracoids beim chronisch-subacromialen Behinderungssyndrom (Impingement Syndrom) der Schulter 118 H HirSehfelder Biomechanische Beurteilung des Schultergelenkes mit Hilfe der Computertomographie 121 U. Laumann Elektromyographische und stereofotogrammetrische Untersuchungen zur Funktion des Schulter-Armkomplexes 126 HJ. Refior, C. Melzer Pathologie und Pathomechanik der Rotatorenmanschette 132 J.E. Brandenberg, A. Schreiber Die lange Bizepssehne 137 XI III Diagnostik der Erkrankungen und Verletzungen des Schultergelenkes 143 E. Beck Arthrographische Befunde nach erstmaliger Schulterluxation 144 K Neumann, A. Lies, G. Muhr Die Schulterarthroskopie - eine relevante diagnostische Ergänzung 147 D. Kohn, W. Glaubitz, H. Schmidt, P. Lobenhoffer Lokalisation, Art und endoskopische Beurteilung degenerativer und narbiger Veränderungen im Schultergelenk 152 P. Habermeyer, A. Hahn, K-J. Pfeifer, B. Mayr Computertomographische Kriterien nach Luxation des Humenx-Scapular-Gelenkes und ihre pathomechanische Bedeutung 157 U. Gieler, P. Richter, B. Heimkes, S. Stotz Die Ultraschalluntersuchung der gesunden und kranken Schulter 160 EH Hardegger, B.G. Weber Die klinische Bedeutung der Hill-Sachs-Läsion und Konsequenzen für die Behandlung der habituellen Schulterluxation 165 P. Kaps, U. Harland, J. Hunold Klinische Untersuchung der subcapitalen Drehosteotomie bei habitueller Schulterluxation zur Beurteilung der Biomechanik des Verfahrens 170 C.A. Rockwood Jr., Ch. Gerber Die multidirektionale Schulterinstabilität als Hauptursache für Fehlergebnisse uniplanarer Schulterrekonstruktionen 174 R. Parzer, R. Widhalm, L. Nemeth Eine Alternative zur Behandlung bei Schulterdestruktionen 175 U. Brunner, P. Habermeyer, K. Schiller, G. Sachs, P. Krueger Klinik und Klassifizierung der fibrösen Schultersteife - Retrospektive Studie bei 183 Patienten 180 P. Koydl Die Erweiterung des Subacromialraumes durch Veränderung des vertikalen Neigungswinkels der Cavitas glenoidalis bei der Periarthropathia humer oscapularis 185 IV Alloarthroplastischer Ersatz des Schultergelenkes 191 A. Engelhardt Die kausale Histogenese (Pauwels, Kummer) als Grundlage für die zementlose Verankerung von Oberarmimplantaten zur Überbrückung von Tumor-resektionsdefekten 192 /. Sekera, K. Knahr, M. Salzer Funktionsanalyse der oberen Extremität nach Resektion und endoprothetischem Ersatz des proximalen Humerus 197 A. Rohlmann, U. Mössner, G. Bergmann Rechnerische Spannungsanalyse am endoprothetisch versorgten Schulterblatt . . . 198 M. Ungethüm, W. Blömer Schultergelenkendoprothesen — Konzeptionsmerkmale und technische Kriterien 203 XII E. Engelbrecht, G. v. Foerster Über 10jährige Erfahrungen mit nichtverblockten Schultergelenk-endoprothesen 208 H. Hackstock Alloarthroplastischer Ersatz des Oberarmkopfes 213 R. Kölbel Alloarthroplastischer Ersatz des Schultergelenks: Zusammenfassung und kritische Wertung 217 114 Mechanische Beanspruchung des Proc. coracoideus unter verschiedenen Versuchsbedingungen R.PUTZ, A.REICHELT, M.LIEBERMANN, M.V.EICHHORN Angesichts der Häufigkeit operativer Durchtrennungen des Lig. coracoacromiale beim Engpaß-Syndrom des M. supraspinatus (REICHELT, 1981; Eulert u. Mitarb., 1981) hat uns die Frage zu interessieren begonnen, welche normale funktionel le Bedeutung dieses Band für den Proc. coracoideus besitzt und welche Folgen sich aus seiner Durchtrennung für die mechanische Situation des Proc. coracoideus ergeben. Das L ig. coracoacromiale s te l l t offensichtl ich eine feste kollagene Verspannung des Proc. coracoideus mi t dem Acromion dar. Unseres Wissens existieren jedoch außer grundsätzlichen Untersuchungen über die Beanspruchung des Fornix humeri, wie sie von TICHY u. T ILLMANN (1984) vorgelegt wurden, keine näheren Angaben über die Größenordnung seiner Zugwirkung. Aus diesem Grunde untersuchten wi r einige Musterpräparate vor und nach Durchtrennung des Lig. coracoacromiale mit te l s Dehnungsmeßstreifen (DMS). Die Präparate entstammten dem anatomischen Präparierkurs (durchschnittliches Lebensalter 65 Jahre) waren in einem Formalin-Alkohol-Gemisch f i x i e r t und wurden unter ständiger Befeuchtung schonend oberflächlich präpariert. Die Dehnungsmeßstreifen (LY 11, 1,5, 120) wurden nach gründlicher Reinigung der dafür vorgesehenen Stellen m i t dem Klebstoff X 60 f i x i e r t und über Lötstützpunkte in Viertelbrückenschaltung und Einzelmessung an die Dehnungsmeßanlage (Hottinger Baldwin, DMD 20) angeschlossen (Abb. 1-3). Die Dehnungsmeßstreifen wurden an den Punkten f i x i e r t , die in Vorversuchen im allgemeinen Dehnungs- bzw. Stauchungsmaxima gezeigt hatten. Die Scapulae wurden unterhalb der jeweiligen Spina scapulae zur Fixierung in einen Gipsblock eingegossen. Damit blieb bei unserer Versuchsanordnung die A r t der Auflage auf den Thorax In vivo unberücksichtigt. Zur Krafte in le i tung am Proc. coracoideus wurden bei der Präparation die Stümpfe der Mm. pectoralis minor, coracobrachialis und Caput breve des M. b i -ceps brachii auf eine Länge von etwa 5 cm gekürzt. Nach Literaturangaben (von Abb. l Versuchsanordnung, Ansicht von oben. Eine rechte Scapula ist in einem Gipsblock f i x i e r t . Pfei le, DMS Abb.2 Zugrichtung der am Proc. coracoideus entspringenden Muskeln 115 Lanz und Wachsmuth, 1956) errechneten wir die Maximalkraft dieser Muskeln m i t 250 Newton (N). Die Festlegung der resultierenden Zugkraft ergab sich aus der Relation der Einzelkräfte der Muskeln sowie ihrer Zugrichtung, wie sie an 20 Präparaten des anatomischen Präparierkurses sowie nach anatomischen Schnittbildern (KORITKE u. SICK 1982) ausgemessen wurde. Aus diesen Mes-sungen wurde ein Winkel von 10 Grad zur Sagittalebene und 5 Grad zur Ebene der Scapulae e rm i t t e l t . Die Zugversuche führten wir in zwei Stufen durch: 1. Stufe 50 N, 2. Stufe 100 N. Da bei dieser Versuchsanordnung keine kurzfr ist ige Stabilisierung der Dehnungs-anzeige erreicht werden konnte, wurde die Messung des 1. Zugversuches (50 Newton) nach 10 Minuten und die des 2. Zugversuches (100 Newton) nach 30 M i -nuten durchgeführt. Zu diesen Zeitpunkten hatten sich die Anzeigewerten we i t -gehend stabi l is iert. Ergebnisse: Die Zugversuche m i t erhaltenem Lig. coracoacromiale ergaben etwa die zu erwartenden Befunde. An der Vorder- bzw. Unterseite von Proc. cora-coideus und Acromion t raten in unterschiedlichem Ausmaß Stauchungen, an der Ober- u. Außenseite z.T. beträchtliche Dehnungen auf (Tab. 1) Die Verdoppelung der K r a f t führte zu einer unterschiedlichen Vergrößerung der Dehnungs- bzw. Stauchungswerte bis knapp auf das Doppelte. (Auf diese Unterschiede kann vorderhand nicht eingegangen werden, da einerseits unsere Präparate zum Teil von älteren Menschen stammten, deren Knochengewebe ohne Zweife l unter-schiedliche Festigkeiten aufwiesen und andererseits bislang keine kontinuierl iche Messungen über den Zeitraum der Änderung der Einleitungskraft durchgeführt werden konnte). Nach jeweils mehrfacher übereinstimmender Messung m i t den beiden Kräfte-stufen in standardisierten Zeitabständen wurde das Lig. coracoacromiale in zwei Schritten (zuerst der mediale Ante i l , dann der laterale Antei l ) durchtrennt. Die nachfolgende Messung, ebenfalls wieder in zwei Kräftestufen, zeigte folgendes Ergebnis (Tab. 1). Am überraschendsten für uns war, daß sich die Dehnungs- u. M I T BAND O H N E BAND DMS 50 N 100 N 50 N 100 N Pos. 1 +340 +600 -20 -40 2 +170 +320 0 -10 3 +270 +510 +40 +50 4 -230 -480 -20 -30 5 +180 +330 +50 +10 6 +570 +1080 +580 +1170 7 +60 +190 +320 +730 3 -750 -1490 -790 -1610 < 9 +360 670 -60 -90 £ 10 -330 -650 +40 +80 CO D I F F E R E N Z B E T R Ä G E ZUM 0-WERT IN v/n Tab.l Dehnungs-u.Stauchungswerte von Präp. 3 Abb.3 Position der Dehnungsmeß-streifen am Präp. 3 116 Stauchungsmaxima nicht wesentlich änderten. Allerdings kann es zu einer Lage-verschiebung der Werte (Abb.3). Wie zu erwarten, blieben die Meßwerte am Acromion und an der Spina scapulae nahe den Nul lwerten. Diskussion: Aus den vorgestellten Ergebnissen le i te t sich ab, daß das L ig. cora-coacromiale entgegen unserer Arbeitshypothese keine wesentliche Entlastungs-funktion für die Muskelwirkung auf den Proc. coracoideus ausübt. Es erscheint vielmehr im Gegenteil eine Zuggurtung für das Acromion darzustellen, das bei den Versuchen wesentlich stärker reagiert hat als der Proc. coracoideus. Für die Interpretat ion unserer Befunde erscheint es notwendig, einen Blick auf die mechanische Situation des gesamten Fornix humeri zu werfen. Das Acromion ist in einem muskulären Spannungsfeld zwischen M. trapezius und M. deltoideus (Pars spinalis und Pars acromialis) eingespannt. Dazu kommt die Zugwirkung über das L ig. coracoacromiale nach vorne. Betrachtet man nun eine größere Serie von anatomischen Präparaten, so fällt auf, daß das Lig. coracoacromiale von der Unterseite des Acromion entspringt und in flachem Bogen zum Proc. coracoideus zieht. Es besitzt kaum jemals einen geraden Verlauf, sondern bildet m i t dem Acromion einen flachen Bogen, eben den Fornix humeri. Dies führt uns zu der Annahme, daß der hintere Ante i l des L ig. coracoacromiale ebenso wie das Acromion einer Beanspruchung durch Druck des Humeruskopfes ausgesetzt sein kann (Abb. 4). Die histologische Untersuchung des L ig. coracoacromiale an seiner Ursprungsstelle am Acromion (Operationspräparate) bestätigt dies inso-fern, als in diesem Bereich praktisch immer breitflächig massive Knorpeleinlagerungen zu finden waren. Wir sind der Meinung, daß es sich dabei nicht al lein um die z.B.von T ILLMANN u.THOMAS (1982) und anderen Autoren beschriebenen typischen Faserknorpeleinlagerungen in Sehnenansatzbereichen handeln kann, sondern, daß dies hier Ausdruck der örtlich funktionellen Beanspruchung ist. Aus dem Zusammenwirken des lateralen und dorsalen Deltoideusanteiles und der nach oben gerichteten Druckkraf t des Caput humeri (siehe dazu auch KUMMER, 1976; GERBER u. GANZ, 1985; PUTZ, 1985) ergibt sich die funktionel le Bedeutung des Lig. coracoacromiale als Zuggurtung des Acromion. Abb.5 Änderung der Biegeebene Abb.4 Auf den Fornix humeri des Proc. coracoideus, Präp. 3. wirkende Kräfte. F M , Muskelkräfte; BE , Biegeebene m i t Band; BE , Pfeile, Druck des Humeruskopfes Biegeebene ohne Band 117 Das Acromion ist damit sehr unterschiedlichen Krafteinwirkungen ausgesetzt. Der Zug der genannten Muskeln und die Druckwirkung des Humeruskopfes führen zu einer vorherrschenden Biegebeanspruchung nach kaudal als auch einer fallweisen nach kranial. Dabei ist zu berücksichtigen, daß das L ig. coracoacromiale zur Transversalebene in einem nach hinten offenen spitzen Winkel von ca. 20 Grad und damit auch in einem Winkel von weniger als 90 Grad zu den lateralen und hinteren Fasern des M. deltoideus eingestellt ist (Abb.4,5). Die Biegebean-spruchung des Acromions wi rd also durch eine mult id i rekt ionale Muskel-Bänder-verspannung begrenzt. Das Lig. coracoacromiale ist dabei nur eine der Verspan-nungen, die unserer Auffassung nach besonders bei dynamischer Krafteinwirkung wirksam wird. Beim älteren Menschen scheint der Druck auf den Fornix durch den Humeruskopf der Hauptmechanismus einer Beanspruchung zu sein. Die Meßwerte am Proc. coracoideus vor und nach Durchtrennung des Bandes zeigen, daß bei nahezu gleichbleibenden absoluten Werten, sich die Lage der Deh-nungs-Stauchungs-Maxima etwas verändert. Wir schließen daraus, daß damit auch die Lage der Biegeebene des Proc. coracoideus verändert w i rd . Dies ist am Beispiel des Präparates Nr. 3 dargestellt (Abb.5). Die Biegebene bei erhaltenem Band (BE,) wird offens icht l ich vom Zug des Lig. coracoacromiale mitbest immt. Nach Durchtrennung dreht sie sich um bis zu 20 Grad nach unten vorne (BE ? ). Da dies u.E. keine grundsätzliche Änderung der mechanischen Situation des ^roc. coracoideus bedeutet, wäre damit auch die Erklärung gegeben, warum sich nach der Entlastungsoperation zumindest unseren Erfahrungen nach, keine langfristigen Veränderungen am Proc. coracoideus finden lassen. Zusammenfassung: Mitte l s Dehnungsmeßstreifentechnik wi rd die Bedeutung des Lig. coracoacromiale als Zuggurtung für die beiden Befestigungspunkte unter-sucht. Es ergibt sich, daß der Proc. coracoideus mi t und ohne Bandverbindung ähnliche Dehnungs- u. Stauchungswerte zeigt. Dies bedeutet, daß das Ligament keine notwendige Zuggurtung für ihn selbst als vielmehr für das Acromion dar-ste l l t . Eine Änderung der Biegeebene des roc. coracoideus um ca. 20 Grad nach unten und vorne w i rd errechnet. An Präparaten älterer Menschen wurden im Einstrahlungsgebiet des L ig. coraco-acromiale an die Unterfläche des Acromions dicke Knorpeleinlagerungen nachge-wiesen. EULERT,J., A.APOIL, P.DAUTRY: Zur Pathogenese und operativen Behandlung der sogenannten Per iar thr i t i s humeroscapularis. Z. Orthop. 119, 25-30 (1981) GERBER,Chr.,R.GANZ: Zur Diagnostik der glenohumeralen Instabilität. Therapie-woche 35^ , 353-359 (1985) KORITKE,J.G., H.SICK: Atlas anatomischer Schnittbilder des Menschen. Bd. 1, Urban & Schwarzenberg, München 1982 KUMMER,B.: Anatomie und Biomechanik der Schulter. H f te . Unfallheilk. 126, 5-19 (1976) LANZ,v.T., W.WACHSMUTH: Praktische Anatomie. Bd.I/3, 2.Aufl.Arm. Springer, Berlin 1959 PUTZ,R.: Anatomie und Biomechanik des Schultergelenks. Therapiewoche 35^ 308-314 (1985) REICHELT,A.: Beitrag zur operativen Therapie der Tendinosis calcarea der Schulter. Z.Orthop. 119, 21-24 (1981) TICHY,P., B.TILLMANN: Funktionelle Beanspruchung des Fornix humeri. Acta anat. 120, 74 (1984) TILLMANN,B., W.THOMAS: Anatomie typischer Sehnenansätze,-ursprünge und Engpässe. Orthop. Praxis, 18^ 910-917 (1982) 

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