3-D reconstructie van de schouder bij rotator cuff scheuren (CTA)

FACULTEIT GENEESKUNDE EN GEZONDHEIDSWETENSCHAPPEN

Academiejaar 2011 - 2012

3-D reconstructie van de schouder bij rotator cuff scheuren (CTA)

Hendrik DE BACKER Julien VERSTRAETEN Promotor: Prof. Dr. L. De Wilde

Scriptie voorgedragen in de 2de Master in het kader van de opleiding tot

MASTER IN DE GENEESKUNDE

FACULTEIT GENEESKUNDE EN GEZONDHEIDSWETENSCHAPPEN

Academiejaar 2011 - 2012

3-D reconstructie van de schouder bij rotator cuff scheuren (CTA)

Hendrik DE BACKER Julien VERSTRAETEN Promotor: Prof. Dr. L. De Wilde

Scriptie voorgedragen in de 2de Master in het kader van de opleiding tot

MASTER IN DE GENEESKUNDE

“De auteur(s) en de promotor geven de toelating deze scriptie voor consultatie beschikbaar te stellen en delen ervan te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting uitdrukkelijk de bron te vermelden bij het aanhalen van resultaten uit deze scriptie.”

Datum:

De auteurs: Hendrik De Backer

De promotor: Julien Verstraeten

Prof. Dr. L. De Wilde

VOORWOORD

Graag willen we alle mensen bedanken die een bijdrage hebben geleverd aan de realisatie van onze thesis. In eerste instantie bedanken we de voorgangers Tom Verstraeten, Brecht De Coninck, Matthijs Jacxsens en Stig Walravens die begonnen zijn met de 3D metingen op gezonde schouders. Dankzij hun onderzoek was het mogelijk om onze pathologische CTA schouders te vergelijken met deze gezonde schouders. Bij hen konden we steeds terecht met onze technische vragen omtrent 3D metingen op Mimics. Vervolgens een grote bedanking aan Veerle De Rouck , waar we steeds terecht konden om afspraken te regelen met de professor en om ons te begeleiden met het in orde stellen van allerhande documenten. Ook Ellen Deschepper mogen we niet vergeten, voor de hulp bij de statistische verwerking. Tot slot willen we onze promotor Professor Dr. Lieven De Wilde uitdrukkelijk bedanken. Onder het adagio van de faculteit UGent “durf denken” leerde de professor ons op een zelfstandige wijze wetenschappelijk na te denken, een levensles die volgens ons nog steeds het finaal doel is van een thesis.

Hendrik De Backer Julien Verstraeten

25 april 2012

INHOUD ABSTRACT

1

INLEIDING

3

1.

Biomechanica van de Rotator Cuff

3

2.

Cuff Tear Artropathie

6

2.1

Etiologie

7

2.2

Diagnose

9

2.2.1

Presentatie van de patiënt

9

2.2.2

Beeldvormend onderzoek

9

2.2.3

Therapeutische mogelijkheden

11

3.

Actuele parameters en meetmethoden

12

4.

Doelstellingen en hypothesen

13

4.1

Vergelijking CTA met de normale populatie

4.1.1

Vergelijking subgroepen CTA volgens spierloge met de normale populatie

13

4.1.2

Vergelijking subgroep Hamada-score 4A/4B met de normale populatie

13

4.2

Correlatie kliniek, 2D en 3D

METHODOLOGIE 1.

2.

15

1.1

Normale populatie

15

1.2

CTA populatie

15

1.2.1

Peesdegeneratie

16

1.2.2

Spierdegeneratie

16

1.2.3

Botdegeneratie

16

1.2.4

Kliniek

16

3D-reconstructie

17

Definiëring van punten, lijnen, vlakken en hoeken

17

2.1.1

Ter hoogte van de humerus

17

2.1.2

Ter hoogte van het glenoïd

18

2.1.3

Ter hoogte van de scapula

19

2.2

Definiëring van het cartesiaans assenstelsel

20

2.3

Metingen

20

Statistiek

RESULTATEN 1.

14 15

Studiepopulatie

2.1

3.

13

Studiepopulatie

23 24 24

2.

1.1

Peesdegeneratie

25

1.2

Spierdegeneratie

25

1.3

Botdegeneratie

25

1.3.1

Favard-score

25

1.3.2

Hamada-score

26

Vergelijking CTA met de normale populatie 2.1

Verdeling van de parameters

26

2.2

Inter- en intrawaarnemersovereenkomst

26

2.3

Descriptieve statistiek

26

2.3.1

Controle

26

2.3.2

CTA

27

2.4

3.

26

Vergelijking CTA met de normale populatie

28

2.4.1

Vergelijking subgroepen CTA volgens spierloge met de normale populatie

28

2.4.2

Vergelijking subgroep Hamada-score 4A/4B met de normale populatie

29

Correlaties 2D, 3D en kliniek 3.1

Correlatie tussen kliniek en 2D

30 30

3.2.1

Y-as humerus

32

3.2.2

Som Y-as humerus en Y-as scapula

33

DISCUSSIE

34

1.

Studiepopulatie

34

2.

Vergelijking CTA met de normale schouders

35

3.

Correlatie 2D, 3D en kliniek

37

4.

Beperkingen van de studie

38

4.1

Beperking van het cartesiaans assenstelsel

38

4.2

Beperking van de grootte van de CTA populatie

39

CONCLUSIE

40

ABSTRACT INLEIDING: Cuff Tear Arthropathy (CTA) wordt gedefinieerd als de combinatie van glenohumerale artritis enerzijds en massieve Rotator Cuff scheuren anderzijds (meer dan twee full-thickness peesscheuren). Om een actieve glenohumerale centrage te bekomen is er nood aan een intacte Rotator Cuff. Wanneer er zich bij een massieve Rotator Cuff scheur voldoende compensatiemechanismen kunnen ontwikkelen volgens het ‘suspension bridge’ fenomeen hebben we te maken met een asymptomatische Rotator Cuff scheur. Wanneer deze zich echter onvoldoende kunnen ontwikkelen gaat de balans van de krachtenkoppels verloren en ontstaat een ascentie van de humerus met een pijnlijk subacromiaal conflict. De chirurg dient de nadruk te leggen op het biomechanisch herstel van deze krachtenkoppels, eerder dan het anatomisch herstel wat het vroegtijdig chirurgisch ingrijpen verantwoordt bij het tekort schieten van de compensatiemechanismen en afwezige glenohumerale artritis. De glenohumerale relatie bij CTA wordt voor het eerst op een 3D manier bestudeerd en vergeleken met normale schouders en de mogelijke gevolgen hiervan op het huidig ziekenhuismilieu worden bekeken. METHODOLOGIE: De glenohumerale relatie van 51 preoperatieve CTA schouders worden vergeleken met 151 normale schouders volgens de ‘inferieur cirkel vlak’- methode, een 3D meting op CT beelden, gebruik makende van het computerprogramma Mimics. Volgens Hamada et al. en Favard et al. worden scores op botdegeneratie gegeven op alle 51 CTA Rx-beelden. Gegevens uit operatieverslagen en Constant-score (een klinische evaluatie) worden opgenomen in de database. De CTA populatie kan ingedeeld worden volgens ‘loge’ van spieraantasting in een ‘totale groep’, ‘posterieure groep’ en ‘anterieure groep’ of ingedeeld worden in een groep met ernstige botdegeneratie (Hamada-score 4A/4B). De inter- en intra-waarnemersovereenkomsten worden berekend. RESULTATEN: De gemiddelde leeftijd van de normale populatie is 42 jaar, die van de CTA populatie 74 jaar. Niet-parametrische testen worden toegepast doordat de meetwaarden van de CTA populatie niet normaal verdeeld zijn. Het centrum van rotatie (CR) en dus de humeruskop maakt een lichte posterieure projectie in de X-as (‘X-as humerus’) voor zowel normale schouders als CTA schouders met een mediale hoek van respectievelijk 91,69° en 94,06°. In beide populaties is er een lichte superieure projectie in de Y-as (‘Y-as humerus’) van respectievelijk 91,99° en 94,28°. De ‘X-as scapula’ en ‘Y-as scapula’ zijn respectievelijk 94,05° en 112,17° voor de normale populatie en 94,41° en 109,59° voor de CTA populatie. De afstand tussen het centrum glenoïd en het centrum van rotatie (GC-CR) is respectievelijk 24,66 mm en 25,80 mm. De afstand tussen het centrum glenoïd en het mediaal scapulair punt bedraagt 107,24 mm voor de normale populatie en 104,80 mm voor de CTA populatie. De straal van de humeruskop is respectievelijk 23,87 mm en 24,34 mm, de straal van de inferieure cirkel op het glenoïd is 12,61 mm en 12,74 mm. De versie (hoek van het glenoïd vlak met 1

het scapulair vlak) bedraagt -4,50° voor de normale populatie en -4,43° voor de CTA populatie wat in beide gevallen een retroversie weergeeft. Significante verschillen tussen beide populaties worden gevonden voor ‘X-as humerus’ (p=0,023), ‘Y-as humerus’ (p=0,004), afstand ‘centrum glenoïd – centrum van rotatie’ (p=0,006) en ‘straal humeruskop’ (p=0,037). De CTA populatie wordt ingedeeld volgens ‘loge’ van spieraantasting en de mediale waarden van ‘X-as humerus’ en ‘Y-as humerus’ worden berekend: de ‘totale groep’ (N=23) heeft respectievelijk een mediane hoek van 95,94° en 93,92°, de ‘posterieure groep’ (N=21) een hoek van 93,64° en 94,06° en de ‘anterieure groep’ (N=3) 95,57° en 95,21°. Bij CTA schouders met ernstige botdegeneratie (Hamada-score 4A/4B, N=23) worden volgende mediale metingen berekend: ‘X-as humerus’ (93,25°), ‘Y-as humerus’ (96,58°), afstand ‘GC-CR’ (27,02mm) en ‘straal humerus’ (25,34mm). Significante verschillen met de normale populatie werden gevonden voor ‘Y-as humerus’ (p=0,001), afstand ‘GC-CR’ (p=0,006) en ‘straal humeruskop’ (p=0,011). Onderlinge correlaties tussen 2D (Hamada-score), 3D (Y-as humerus) en kliniek (Constant-score) worden onderzocht. Geen significante onderlinge correlaties worden gevonden tussen 2D en 3D met de kliniek. Een significante zwakke correlatie van 0,358 wordt gevonden tussen de Hamada-score en Y-as humerus (p=0,010). Een iets grotere correlatie van 0,409 wordt gevonden tussen Hamada-score en de som ‘Y-as humerus’ en ‘Y-as scapula’ (p=0,003). De inter- en intra-waarnemersovereenkomsten zijn voor alle metingen groter dan 0,74 en dus excellent. DISCUSSIE Het verlies van de actieve glenohumerale centrering ten gevolge van Cuff Tear Arthropathy heeft in tegenstelling tot wat we dachten geen supero-anterieure verplaatsing maar een supero-posterieure verplaatsing hetgeen verklaard kan worden door het compenserend mechanisme van de scapula die deze richting verklaart. Een significante vergroting van de afstand tussen ‘centrum glenoïd’ en ‘centrum van rotatie’ (GC-CR) zou te verklaren zijn door de supero-posterieure verplaatsing maar ook door een significante toename van de straal van de best passende bol van de humeruskop bij CTA ten gevolge van de glenohumerale artritis. Om deze stelling te bekrachtigen werd een groep CTApatiënten met meer uitgesproken humeruskop slijtage (Hamada-score 4A/4B) onderzocht. Er werd een significant grotere straal van de best passende bol van de humeruskop en een significant grotere afstand tussen ‘centrum glenoïd’ en ‘centrum van rotatie’ gevonden in vergelijking met de normale populatie. Deze waarden waren ook groter bij de totale CTA populatie maar significante verschillen werden niet berekend wegens te kleine groepen. Ten slotte werden onderlinge correlaties tussen kliniek (Constant-score), 2D (Hamada-score) en 3D (‘Y-as humerus’) onderzocht. Er werden geen significante correlaties gevonden tussen de kliniek en 2D enerzijds en de kliniek en 3D-beeldvorming anderzijds. Bij deze laatste was wel een neerwaartse tendens van de ‘fitline’ zichtbaar op de scatterplot wat een omgekeerde correlatie tussen ‘Y-as humerus’ en Constant-score doet vermoeden. Een significante correlatie tussen de Hamada-score en ‘Y-as humerus’ en de som ‘Y-as humerus’ en ‘Y-as scapula’ werd wel gevonden. 2

INLEIDING 1. Biomechanica van de Rotator Cuff Een goede biomechanische kennis van de normale schouderfunctie is van belang om een inzicht te krijgen in de diagnostiek en therapeutisch aanpak. Een operatieve behandeling geeft aanleiding tot structurele veranderingen en interfereert met de biomechanica van het schoudergewricht. Om een normale schouderfunctie te bekomen, moeten een aantal biomechanische principes correct toegepast worden.

Figuur 1: Anatomie van de Rotator Cuff opgebouwd uit de Supraspinatus, Infraspinatus, Teres Minor en de Subscapularis

De passieve structuren die de glenohumerale functie bepalen zijn de anatomie van het bot, het kraakbeen en het labrum. Er is een duidelijke beenderige non-congruentie tussen de convexe kop van de humerus en het vlakke benige glenoïd, maar de vorm van het kraakbeen en labrum vergroten de congruentie tussen deze oppervlakten. Naast de passieve structuren zijn er ook actieve structuren die de glenohumerale functie bepalen zoals de Rotator Cuff. De Rotator Cuff wordt opgebouwd uit de Supraspinatus bovenaan, de Infraspinatus en Teres Minor posterieur (posterieure cuff) en de Subscapularis anterieur (anterieure cuff). De Rotator Cuff spieren zorgen ook voor de nodige concaviteitscompressie, zodat de humeruskop in het glenoïd geduwd wordt. Het glenohumerale gewricht wordt actief en passief gecentreerd en gestabiliseerd [1].

3

Om een actieve glenohumerale centrage te bekomen door de spieren van het schoudergewricht, is er nood aan krachtenkoppels [2]. Deze krachtenkoppels worden teruggevonden in het transversaal en coronaal vlak [2]. De glenohumerale functie is dus afhankelijk van de balans van die twee belangrijke krachtenkoppels. Deze balans heeft nood aan een functionele integriteit van de anterieure cuff, de posterieure cuff en de Deltoïdeus spier.

Het krachtenkoppel in het transversaal vlak wordt gevormd door de Infraspinatus en Teres Minor posterieur en de Subscapularis anterieur [2]. Deze situatie kan men makkelijk vergelijken met een ruiter die het hoofd van het paard bestuurd met teugels. Wanneer de ruiter teveel aan één kant trekt, zal het paard niet meer rechtdoor lopen. Hetzelfde kan gezegd worden van de schouderfunctie. Als de anterieure Subscapularis een grotere kracht uitoefent dan de posterieure Infraspinatus en Teres Minor of omgekeerd, dan zal het schoudergewricht niet meer actief gecentreerd worden.

Figuur 2: Het transversaal krachtenkoppel (links) wordt gevormd door de Infraspinatus en Teres Minor posterieur en de Subscapularis anterieur. Het coronaal krachtenkoppel (rechts) bestaat uit de Deltoïdeus en de onderste cuff gevormd door de Infraspinatus, Subscapularis en Teres Minor [2].

In het coronaal vlak spelen enkel het onderste deel van de Rotator Cuff samen met de Deltoïdeus spier een rol. De onderste Rotator Cuff wordt gevormd door de Infraspinatus, Subscapularis en Teres Minor en zijn de voornaamste depressors van het schoudergewricht [2]. De Deltoïdeus spier daarentegen zorgt voor een opwaartse kracht van het schoudergewricht. Het centrum van rotatie (CR) wordt gedefinieerd als het middelpunt van de humerale kop. Zolang de actielijn van de Rotator Cuff zich onder het CR bevindt, is het Deltoïdeus-Rotator Cuff krachtenkoppel gebalanceerd. Dit is nodig om een biomechanisch tegengesteld moment te creëren van de Deltoïdeus, wat dan weer nodig is voor de elevatie van de arm [2].

4

Bij een gescheurde Supraspinatus blijft de actielijn van de Rotator Cuff onder het centrum van rotatie en zal deze een beperkte rol spelen in de actieve stabiliteit van het schoudergewricht in het coronaal vlak. Ook in het transversaal vlak zal een Supraspinatus scheur geen effect hebben aangezien deze hier helemaal niet aan bod komt. Dit heeft tot gevolg dat bij geïsoleerde Supraspinatus scheuren de balans tussen anterieure en posterieure krachten voldoende is om een superieure translatie van de humeruskop tegen te gaan ondanks trekkracht van de Deltoideus tijdens een abductiebeweging [3-6] en kan men dus het herstel van de Supraspinatus achterwege laten bij een geïsoleerde scheur [6,7]. Bij massieve scheuren (meer dan twee delen van de Rotator Cuff, zie verder voor de definitie) is deze balans tussen anterieure en posterieure cuff dus wel verstoord en dient deze hersteld te worden aangezien de Rotator Cuff de kritische component is in het verzorgen van stabiliteit en zorgt voor een voldoende concaviteitscompressie.

Bovendien

zijn

niet

alle

scheuren

symptomatisch

doordat

compensatiemechanismen kunnen ontwikkelen waardoor de balans van de krachtenkoppels behouden blijft [8].

Figuur 3: Het ‘suspension bridge’ vergelijkt een Rotator Cuff scheur met een hangbrug, hierbij kan de scheur gemodelleerd worden naar een geladen kabel van een brug [9].

Burkhart et al. verduidelijkte dit compensatiemechanisme aan de hand van het ‘suspension bridge’ model [9]. Hierbij vergeleek hij een Rotator Cuff scheur met een hangbrug en kan de scheur gemodelleerd worden naar de geladen kabel van de brug. De vrije rand van de scheur correspondeert met de kabel, terwijl de anterieure en posterieure aanhechtingen van de scheur corresponderen met de ondersteuningen aan elk uiteinde van het bereik van de kabel. Om een normale glenohumerale functie te bewerkstelligen, is het belangrijk een volledig ontwikkeld hangbrug mechanisme te hebben na een 5

scheur [9]. Er zijn twee stabiele fixatie punten nodig tussen pees en bot, met daartussen een stabiele Rotator Cuff kabel. Wanneer dit mechanisme zich onvoldoende kan ontwikkelen, gaat de balans van de krachtenkoppels verloren waardoor er, bij het ontstaan van één of twee instabiele fixatiepunten, een verlies van actieve glenohumerale centrerende functie ontstaat met als gevolg een ascentie van de humeruskop met een pijnlijk subacromiaal conflict [9].

Via dit model wordt dan ook verklaard waarom sommige scheuren symptomatisch zullen zijn en anderen dan weer niet. De biomechanische integriteit is dus belangrijker de biomechanische integriteit dan de anatomische integriteit, wat zijn weerslag heeft op de therapeutische mogelijkheden. Via het hangbrug fenomeen wordt het concept van partieel herstel van een massieve onherstelbare Rotator Cuff scheur meteen ook duidelijk [6,10]. Door een partieel herstel kan de Rotator kabel en het transversaal krachtenkoppel hersteld worden. Op deze manier wordt de biomechanische functie van het schoudergewricht hersteld waardoor de ascentie van de humeruskop wordt tegengegaan [9]. Hierover later meer bij therapeutische mogelijkheden.

2. Cuff Tear Artropathie De definitie van Cuff Tear Arthropathie (CTA) werd voor het eerst geïntroduceerd door Neer et al. en beschrijft de combinatie van glenohumerale artritis en een massieve Rotator Cuff scheur [11]. Neer beschrijft een massieve Rotator Cuff scheur als minstens twee full-thickness peesscheuren [11]. Dit kunnen we visueel voorstellen door de Rotator Cuff te bekijken als de vingers rond een bal. Bij het verlies van één vinger zal er nog voldoende stabiliteit zijn om de controle over de bal te houden. Het is pas bij verlies van meerdere vingers dat de controle over de bal verloren gaat.

Figuur 4: Voorstelling van de Rotator Cuff als de vingers rond een baseball. Bij een massieve Rotator Cuff scheur (minstens twee full-thickness peesscheuren) en dus een verlies aan meerdere vingers verliest men de controle over de bal.

6

De Rotator Cuff kan onderverdeeld worden in drie loges. De superieure loge wordt gevormd door de Supraspinatus, de posterieure loge door de Infraspinatus en Teres Minor, de anterieure loge door de Subscapularis. Hierbij stellen de Supraspinatus, de Infraspinatus en Teres Minor elk één vinger voor, terwijl de Subscapularis twee vingers voorstelt. Bij verlies van minstens twee vingers, spreekt men vervolgens over een massieve Rotator Cuff Scheur.

Figuur 5: Voorstelling van de loges van de Rotator Cuff. De superieure loge wordt gevormd door de Supraspinatus, de posterieure loge door de Infraspinatus en de Teres Minor, de anterieure loge door de Subscapularis.

Andere morfologische eigenschappen die Neer bespreekt zijn: een superieure migratie en femoralisatie van de proximale humeruskop (erosie van de tuberositas major), een collaps van het proximale aspect van het humerale articulaire oppervlak en een erosie met eventuele acetabularisatie van het acromion (hervorming van de acromiale boog zodat een kom wordt gevormd voor het proximaal deel van de humerus) [11]. Er zijn zowel bot- als weke delen letsels. Naast erosies van botstructuren ziet men ook humerale osteopenie en een beperkte bewegingsmodaliteit van het schoudergewricht [11]. Vaak behouden mensen een aanvaardbare schouderfunctie ondanks radiografische deterioratie [12].

2.1

Etiologie

Belangrijk om op te merken is dat een massieve Rotator Cuff scheur nodig is om CTA te gaan ontwikkelen, maar dat slechts een klein percentage van deze patiënten met een massieve Rotator Cuff scheur uiteindelijk CTA gaan ontwikkelen [11,13,14]. Veel mensen hebben bovendien een Rotator Cuff scheur zonder pijn of ongemak. De incidentie van asymptomatische patiënten is onbekend, maar de frequentie van full-thickness scheuren in anatomische studies doen vermoeden dat de scheuren het gevolg zijn van een normaal verouderingsproces. St Pierre et al. toonde aan dat dit verouderingsproces

7

start rond de leeftijd van vijftig jaar, meer dan de helft van de schouders ouder dan zestig jaar hebben een partial of full-thickness scheur zonder pijn of ongemak [8]. De precieze oorzaak van het ontstaan van deze scheur is niet gekend, maar enkele hypothesen worden voorgesteld:

A. Nutritionele theorie Samen met de mechanische theorie, stelden Neer et al. ook een nutritionele theorie voor. Een alteratie van de lokale biologie zou verantwoordelijk zijn voor het ontstaan van articulaire degradatie. Door het scheuren van de cuff ontsnappen voedingsbestanddelen waardoor er een daling ontstaat van de gewrichtsvochtdrukken. Deze drukken zijn net nodig voor de dispersie van de stoffen doorheen het articulair kraakbeen. Verdere biologische veranderingen in het kraakbeen zijn geassocieerd aan een verminderd gebruik van het schoudergewricht door een disfunctionele Rotator Cuff en de hiermee gepaard

gaande

verminderde

bewegingsmogelijkheid.

Deze

biologische

factoren

zouden

verantwoordelijk zijn voor kraakbeenatrofie [11,13,14].

B. Mechanische theorie De deterioratie van het articulair kraakbeen wordt in deze theorie gezien als het direct gevolg van een abnormale mechanische stress waaraan de humeruskop wordt blootgesteld. De humeruskop zal bijgevolg naar boven en naar voor migreren zonder de beperkingen opgelegd door een intacte en gebalanceerde Rotator Cuff. Op deze manier komt de humeruskop onder het acromion terecht en zal zo door beweging en repetitieve trauma het kraakbeenoppervlak verder degraderen. De mechanische factoren geassocieerd aan massieve cuff scheuren leiden tot niet gebalanceerde spierkrachten [11,12,13]. C. Inflammatoire theorie Deze theorieën werden gepostuleerd uit onderzoek gedaan op Milwaukee schouders [15-18], een ziekte die sterk lijkt op CTA. Bij schouders die lijden aan CTA werden verhoogde concentraties aan calcium fosfaat kristallen gevonden. Deze kristallen triggeren een cascade die de loslating van collagenase en protease zou veroorzaken en voor een verdere degradatie van het kraakbeenweefsel zorgt [13-18]. Het zou gaan om een laaggradige inflammatoire respons met een proliferatie van cellen en fibroblasten. Deze fibroblasten secreteren proteolytische enzymen die verantwoordelijk zijn voor de snelle degradatie van de kraakbeenmatrix componenten gezien bij CTA [19]. D. Krachtenkoppel theorie Burkhart deed fluoroscopische vergelijkingen van kinematische patronen bij massieve Rotator Cuff scheuren. Bij een onstabiele kinematica ontstaat er sneller slijtage (cfr. Inleiding: 1. Biomechanica van de Rotator Cuff) [20].

8

Collins en Harryman probeerden in 1997 deze theorieën te combineren: de humerale kop ontsnapt door een massieve gescheurde cuff (krachtenkoppel theorie). Door de mechanische impact van de humerale kop op het acromion ontstaat er kraakbeen fragmentatie en een debris aan deeltjes (mechanische theorie). Deze debris initieert een enzymatische respons (inflammatoire theorie) die verdere schade veroorzaakt aan het kraakbeen en resulteert in pijn en immobiliteit met verdere disuse en deterioratie van het articulaire oppervlak tot gevolg [13,21].

2.2 2.2.1

Diagnose Presentatie van de patiënt

Patiënten met CTA zijn typisch vrouwelijk en zeventig jaar of ouder [12]. Vaak hebben ze een lange geschiedenis van progressieve pijn, limitatie van dagelijkse activiteiten en kregen ze verschillende corticosteroïd injecties voor hun klachten [11]. Neer et al. beschrijft een 9,8 jarige voorgeschiedenis van pijn in een interval van 2-20 in zijn originele beschrijving [11]. Nachtelijke pijn komt vaak voor naast een verlies aan verschillende bewegingen, vooral in een verder stadium. Welke bewegingen verzwakt zijn, is afhankelijk van de pees die gescheurd is. Bij een Supraspinatus scheur zal de abductie verzwakt zijn, terwijl bij een Infraspinatus scheur het eerder de exorotatie zal zijn die verzwakt is. Een Subscapularis scheur geeft een verzwakte endorotatie. Het verlies aan flexie varieert van 15 graden tot 60 graden, het verlies aan exorotatie varieert van 10 graden tot 35 graden [22-24]. Zoals eerder vermeld, ontstaat de pijn bij een onstabiele Rotator Cuff scheur en kan de peesscheur pijnloos zijn wanneer er zich voldoende compensatiemechanismen ontwikkeld hebben volgens het ‘suspension bridge’ model [9]. De Constant-Murley score [25] is een algemeen aanvaarde klinische methode om pijn (15 punten), dagdagelijkse activiteiten (20 punten), kracht (25 punten) en bewegingsbereik (40 punten) na te gaan en om te zetten in een score op 100. Voor de volledigheid worden ook de klinische lag signs vermeld [16], deze hebben een belangrijke voorspellende waarde voor de beoordeling van de locatie en de grootte van de scheur. Andere klinische testen voor krachtsevaluatie zijn de aanwezigheid van een ‘hornblower’ teken (een teres minor test) [28] en de ‘press-belly’ test (een subscapularis test) [29].

2.2.2

Beeldvormend onderzoek

CTA wordt hedendaags op een 2D manier in beeld gebracht. Een eerste vorm is de AnterieurPosterieure Radiografie. Op deze radiografieën zijn verschillende karakteristieken te vinden, typisch voor CTA. Voorbeelden van karakteristieken zijn een verkleinde acromiohumerale afstand [30], femoralisatie van de proximale humerus [11,14], acetabularisatie van het acromion [31] en excavatie of verdunning van het acromion [31]. Hamada et al. [31] classificeerde deze radiologische bevindingen zoals op figuur 6 weergegeven:

9

Figuur 6: Classificatie volgens Hamada van omarthrotische schouders [32] Graad 1: Acromiohumerale afstand is groter of gelijk aan 6 mm Graad 2: Acromiohumerale afstand is kleiner dan 6 mm Graad 3: Acromiohumerale afstand is kleiner dan 6 mm met acetabularisatie van het acromion Graad 4A: Acromiohumerale afstand is kleiner dan 6 mm met aanwezigheid van glenohumerale artrose (glenohumerale afstand is kleiner geworden). Zonder acetabularisatie Graad 4B: Acromiohumerale afstand is kleiner dan 6 mm met aanwezigheid van gleno-humerale artrose (glenohumerale afstand is kleiner geworden). Met acetabularisatie Graad 5: Acromiohumerale afstand is kleiner dan 6 mm met botnecrose van de humeruskop

Tabel 1: Classificatie volgens Hamada van omarthrotische schouders [31]

De classificatie van Favard et al. [7,33] classificeert het glenoïd in verschillende categorieën zoals onderstaand weergegeven:

Figuur 7: Classificatie volgens Favard van het glenoïd in het frontale vlak [32]

E0: Geen erosie E1: Concentrische erosie van het glenoïd E2: Erosie van het superieure gedeelte van het glenoïd E3: Uitgebreide superieure erosie E4: Erosie van het inferieure gedeelte van het glenoïd

Tabel 2: Classificatie volgens Favard van het glenoïd in het frontale vlak [33] 10

Naast Rx, worden ook andere beeldvormingsmodaliteiten gebruikt zoals MR en CT. Ook hier is het de gewoonte te werken op basis van 2D imaging. Naast de evaluatie van de peesscheur die onderverdeeld kan worden in partial en full-thickness, kan er ook een evaluatie gedaan worden van de vettige degeneratie. Goutallier et al. [34] kwantificeert deze vettige degeneratie van de spier op CT volgens vier graden waarbij graad 0 geen vettige degeneratie vertoont en graad 4 volledige vettige degeneratie. Bij graad 1 is de spier minder dan 25 procent vettig gedegenereerd, bij graad 2 is deze tussen 25 en 50 procent gedegenereerd en bij graad 3 is deze tussen 50 en 75 vettig gedegenereerd. Deze vettige degeneratie wordt best bepaald in het axiale vlak [35]. Om het onderscheid te maken tussen graad 2 en graad 3 kan gebruik gemaakt worden van het ‘fish backbone’ teken [35].

Figuur 8: Het ‘fish backbone’ teken toont een Goutallier graad 3 aan, hier van de Supraspinatus in een axiaal vlak [35].

2.2.3

Therapeutische mogelijkheden

Ondanks een brede waaier aan behandelingsopties voor CTA, is er nog geen prospectief evidencebased behandelingsplan voor deze aandoening die zich kenmerkt door pijn en een functieverlies van het schoudergewricht [36].

In de eerste lijn wordt de pijn bij de meeste patiënten aangepakt met NSAID’s of cortisone injecties. Rehabilitatie oefeningen worden ingezet tegen het functieverlies. Deze behandelingen duren zeer lang en hebben een wisselend succes. Gezien de aandoening voorkomt bij oudere, bejaarde personen heeft een functieverlies van het schoudergewricht een grote impact op de zelfstandigheid en

de

dagdagelijkse activiteiten. De behandeling en revalidatie zouden hierdoor niet te lang mogen duren waardoor men soms snel overgaat naar een chirurgische interventie [13,36,37].

11

Bij een chirurgische interventie wordt de decentrering van de humeruskop tegengegaan door een herstel van de krachtenkoppels (hechting van gescheurde cuff pezen, peestransfer of plaatsen van prothese). Door vroeg te behandelen ontstaat er minder slijtage door de decentrering waardoor de kans op herstel ook groter is [36]. Op vandaag worden er voornamelijk twee soorten schouderprothesen gebruikt: de hemi-arthroplasty en de reverse-arthroplasty. De reverse arthroplasty werd ontwikkeld voor patiënten met CTA. Op het glenoïd wordt een sfeer geplaatst en de humeruskop wordt door een kom vervangen. Door dit design ontstaat een biomechanisch herstel van de krachtenkoppels waarbij de Deltoïdeus spier de abductie uitvoert. In essentie zorgt de prothese ervoor dat het schoudergewricht weer kan functioneren zonder een goede werking van de Rotator Cuff spieren. Deze prothese heeft als extra voordeel dat de opwaartse kracht van de Deltoïdeus spier wordt tegengewerkt door een biomechanisch tegengesteld moment te creëren waardoor een ascentie van de humeruskop wordt verhinderd, wat wel kan gebeuren bij andere prothesen. Dankzij de schouderprothesen is er pijnvermindering en herstel van de mobiliteit voor dagdagelijkse activiteiten [13,37].

3. Actuele parameters en meetmethoden Voor de oriëntatie van het glenoïdaal vlak wordt er in de literatuur frequent gebruik gemaakt van inclinatie en versie. Dit zijn meestal 2D metingen uitgevoerd op CT-beelden. De studies blijken een grote spreiding van waarden te hebben en sommige studies spreken elkaar tegen [38-41]. Dit kan deels verklaard worden doordat de snederichtingen op CT beelden afhankelijk zijn van de positie van het schoudergewricht waardoor meetwaarden kunnen verschillen [39,42]. Door deze beperking is De Wilde et al. op zoek gegaan naar een accuratere meetmethode [41]. In deze studie werd een 3Dreconstructie uitgevoerd op CT-beelden van 151 gezonde, normale schouders. Door de 3Dreconstructie zijn de meting niet meer afhankelijk van de snederichting van de CT-scan waardoor de resultaten onafhankelijk zijn van de positie van het botstuk. Dit geldt indien de metingen enkel op 1 botstuk worden uitgevoerd, bij berekening op het glenohumeraal gewricht zijn de metingen ook onderhevig aan de positie van de twee botstukken onderling. Hiervoor standaardiseerde De Wilde et al. de schouder positie tijdens een CT-scan zodat het glenohumeraal gewricht zich steeds in dezelfde positie bevindt [38]. Hierdoor is het mogelijk om vergelijkbare relationele metingen uit te voeren, wat nodig is om de glenohumerale relatie te kunnen bestuderen.

In de 3D-studie van De Wilde et al. werden drie verschillende methoden toegepast op 151 (gezonde) normale schouders. Dit is tot op heden de grootste 3D-studie op schouders. Dankzij deze studie is het niet alleen mogelijk om met dezelfde methode pathologische CTA schouders te meten en onderling te vergelijken maar ook om de meetwaarden te kunnen vergelijken met de normale populatie. Van de drie verschillende methoden wordt de methode gebruikt met de kleinste varianties, dit is de methode van het ‘inferieure cirkel vlak’ (cfr. infra). Voor de reconstructie van de humeruskop kan men ervan

12

uitgaan dat het articulatieoppervlak kan herleid worden tot een bol [43-45] en dat men het centrum van rotatie, het biomechanisch centrum mag gelijkstellen aan het geometrische centrum van de gereconstrueerde bol [43].

4. Doelstellingen en hypothesen 4.1

Vergelijking CTA met de normale populatie

Op de CTA schouders worden dezelfde metingen uitgevoerd als op de 151 gezonde schouders en verschillen worden bestudeerd. Een eerste doelstelling van dit onderzoek is het aantonen van de ascenderende migratie van de humeruskop tegenover het glenoïd in 3D parameters. Onze hypothese is dat de humeruskop een ascentie zal maken in vergelijking met de normale populatie.

4.1.1

Vergelijking subgroepen CTA volgens spierloge met de normale populatie

De CTA schouders worden opgedeeld in drie subgroepen volgens de ‘loge’ van aantasting van de cuff spier. Er wordt een ‘totale groep’, ‘posterieure groep’ en ‘anterieure groep’ aangemaakt (cfr. infra). De meetwaarden worden vergeleken tussen de subgroepen onderling, de totale CTA groep en tenslotte met de normale populatie. Zo wordt nagegaan of er een relatie is tussen het type scheur en de voorwaarts/achterwaartse beweging van de humerus tegenover het glenoïd. Er wordt verondersteld dat er een verschil is in positie van de humeruskop naargelang de subgroep. Indien de posterieure spieren zijn aangetast, verwachten we dat de min of meer intacte anterieure spieren de humeruskop wat meer naar anterieur gaan trekken waardoor de humeruskop maar naar anterieur zal liggen in vergelijking met het glenoïdale vlak. Het omgekeerde wordt beredeneerd indien de anterieure spieren zijn aangetast, waarbij er posterieure translatie van de humeruskop wordt verwacht. Bij ernstige CTA met aantasting van de Supraspinatus, Infraspinatus en Subscapularis pees wordt verondersteld dat de verplaatsing van de humeruskop meer uitgesproken is dan de totale CTA populatie tegenover de normale populatie.

4.1.2

Vergelijking subgroep Hamada-score 4A/4B met de normale populatie

Een aparte subgroep van CTA schouders met een Hamada-score 4A/4B wordt vergeleken met de totale CTA populatie en met de normale populaties. Bij deze score is er een duidelijke slijtage van het articulatieoppervlak van de humeruskop en glenoïd zonder te veel aantasting van de anatomie van de humeruskop (want een volledige collaps van de humeruskop komt overeen met een Hamada-score 5). Als hypothese wordt gesteld dat de waarden significant verschillen met de normale populatie en dat deze verschillen meer uitgesproken zijn dan de vergelijking tussen CTA populatie en normale schouders.

13

4.2

Correlatie kliniek, 2D en 3D

Tot slot wordt nagegaan of er een correlatie is van 2D paramaters (in dit onderzoek wordt gekozen voor de Hamada-score en de Favard-score) en 3D parameters (3D metingen) met de kliniek (Constantscore). Tussen de 2D en 3D parameters onderling worden ook correlaties onderzocht. Als hypothese wordt gesteld dat er een positieve correlatie bestaat tussen de Constant-score, 2D parameters en 3D parameters.

14

METHODOLOGIE 1. Studiepopulatie Patiënten met Cuff Tear Arthropathy werden bestudeerd aan de hand van een CT-scan en Rx-foto van de schouder. Alle CT-scans werden genomen in het UZ-Gent volgens een uniforme positie. Hierbij liggen de patiënten op de rug met beide armen gefixeerd in adductie zodat de bovenarm in het coronaal vlak ligt. De elleboog is in 90° flexie waardoor de onderarm in het sagittaal vlak komt te liggen [32].

1.1

Normale populatie

In voorgaand onderzoek van Prof. Dr. De Wilde werd de 3D glenohumerale relatie van 151 gezonde schouders reeds bestudeerd. De resultaten van deze studie werden opgenomen in onze database [38,41].

1.2

CTA populatie

Voor de selectie van patiënten met CTA werden de operatieverslagen van Prof. Dr. De Wilde doorgenomen. Aangezien deze patiënten CT- en Rx-beeldvorming preoperatief ondergaan, kan deze beeldvorming gebruikt worden voor deze studie. Bij een CT-scan wordt de contralaterale schouder automatisch meegescand. Bij aanwezigheid van CTA in de contralaterale schouder (gecontroleerd door Prof. De Wilde) werden deze eveneens geïncludeerd in deze studie. Tevens werden via het Elektronisch Patiënten Dossier (EPD) CTA-scans van patiënten opgezocht. De CTA populatie wordt opgedeeld volgens peesscheur in een ‘Totale groep’, ‘Posterieure groep’ en ‘Anterieure groep’ (cfr. infra). Bij patiënten zonder operatieverslag waar geen informatie beschikbaar is over de peesdegeneratie wordt gekeken naar de spierdegeneratie (vettige degeneratie volgens Goutallier et al.). Indien een spier een score 3 of 4 heeft, is de spier zo goed als niet functioneel en wordt deze gelijkgesteld aan een peesscheur.

15

1.2.1

Peesdegeneratie

In de operatieverslagen staat vermeld welke Rotator Cuff pezen gescheurd zijn. Deze gegevens worden opgenomen in de database. Om een beter beeld te krijgen van de peesscheuren worden deze ingedeeld volgens de ‘loge’ van insertie. Zoals in de inleiding beschreven (zie Figuur 5) kunnen de spieren in drie loges ingedeeld worden. Een posterieure loge waar de Teres Minor en Infraspinatus spier een achterwaartse kracht uitoefenen op de humeruskop, een bovenste loge met de Supraspinatus en een anterieure loge waar de Subscapularis een voorwaartse kracht uitoefent om de twee spieren van de posterieure loge te compenseren. Volgens deze opdeling worden de peesscheuren van onze populatie opgedeeld in drie groepen om een beter overzicht te krijgen: • Totale groep: Supraspinatus, Infraspinatus en Subscapularis zijn gescheurd (+/- Teres Minor) • Posterieure groep: Supraspinatus en Infraspinatus (+/- Teres Minor) zijn gescheurd • Anterieure groep: Supraspinatus en Subscapularis zijn gescheurd In de posterieure en anterieure groep wordt de supraspinatus ook vermeld aangezien deze spier uitgezonderd in één schouder steeds gescheurd was. Om de groepen te vergroten werden deze drie groepen aangevuld met schouders waarvan geen operatieverslagen beschikbaar waren. Hiervoor werd gebruik gemaakt van de vettige degeneratie van de spier. Bij een Goutallier-score van 3 of 4 is de spier zo goed als niet functioneel [34].

1.2.2

Spierdegeneratie

Alle CTA schouders kregen een score op vettige degeneratie van 0 tot 4 volgens Goutallier et al. (cfr. supra).

1.2.3

Botdegeneratie

Preoperatieve Rx-foto’s van de schouder werden bekeken,

een Favard-score (cfr. supra) en

omarthrose classificatie volgens Hamada (cfr. supra) werden toegekend en opgenomen in de database.

1.2.4

Kliniek

Voor elke patiënt werd de klinische toestand aan de hand van de Constant-score opgezocht en opgenomen in de database.

16

2. 3D-reconstructie Voor de 3D-reconstructie van het schoudergewricht en voor het uitvoeren van berekeningen werd gebruik gemaakt van het programma Mimics. De CT-beelden werden geïmporteerd om vervolgens via een semi geautomatiseerd proces een driedimensionaal model van de scapula en humerus te creëren. Als ondergrens voor het kleuren van pixels wordt 226 Hounsfieldunits bepaald waardoor enkel de botcomponenten overblijven. Bij gezonde schouders zijn de humerus en scapula duidelijk van elkaar te onderscheiden door de gewrichtsspleet. Indien dit niet het geval is, zal men de aankleuring dewelke humerus en scapula verbinden, wissen slice per slice. Hiervoor maakt men gebruik van de functie ‘region growing’. Hierbij worden alle gekleurde pixels die rechtstreeks met elkaar in contact staan verbonden en geselecteerd. Wanneer de scapula en de Humeruskop losgekoppeld zijn, worden deze geselecteerd en wordt de 3D-reconstructie uitgevoerd.

Eenmaal een 3D-reconstructie

aangemaakt is van de humerus en scapula, kan men deze laten roteren en in- en uitzoomen. Dit kan bij elk bot apart of in relatie met de omgevende beenderen.

2.1

Definiëring van punten, lijnen, vlakken en hoeken

Dankzij het Mimics programma is het mogelijk om op de 3D objecten punten te plaatsen. Een lijn kan men bekomen door het bepalen van 2 punten. Een vlak of cirkel maakt men door 3 punten te selecteren die niet op één rechte liggen. Een sfeer kan men bekomen door 4 punten aan te duiden die niet op eenzelfde vlak liggen. Vervolgens kan men berekeningen uitvoeren zoals afstanden berekenen van lijnen, of hoeken tussen vlakken.

2.1.1

Ter hoogte van de humerus

Het articulatieoppervlak van de humerus is bolvormig. Voor de reconstructie zullen er dus 3 punten op het Collum Anatomicum geplaatst worden (H1,H2 en H3) en een punt in het centrum van het articulatieoppervlak (H4). Zo bekomt men de grootste onderlinge afstanden tussen de 4 punten voor een best passende bol met het articulatieoppervlak. Visueel wordt er nog gecontroleerd of de gecreëerde sfeer overeenkomt met de humeruskop. Het centrum van de bol wordt gedefinieerd als ‘centrum van rotatie’ (CR) [43].

17

Figuur 9: Een best passende sfeer (blauw) wordt gecreëerd door 3 punten te plaatsen op het Collum Anatomicum (H1, H2 en H3) en een vierde punt in het centrum van het articulatie oppervlak (H4). Het centrum van de bol wordt gedefinieerd als centrum van rotatie (CR) [48]

2.1.2

Ter hoogte van het glenoïd

Ter hoogte van het glenoïd wordt het ‘inferieure cirkel-vlak’ aangemaakt. Dit vlak wordt gedefinieerd door de best passende cirkel (‘inferieure cirkel’) op de rim van het onderste gedeelte van het glenoïd. De cirkel zelf wordt gemaakt door 3 punten op het glenoïd: het meest inferieure punt (GI), het meest anterieure punt (GA) en het meest posterieure punt (GP). Het centrum van de cirkel wordt gedefinieerd als ‘centrum glenoïd’ (GC).

18

Figuur 10: De ‘inferieure cirkel’ wordt aangemaakt door drie punten te positioneren op de rim: anterieur (GA), posterieur (GP) en inferieur (GI). Het centrum van de cirkel wordt gedefinieerd als ‘centrum glenoïd’ (GC) [48]

2.1.3

Ter hoogte van de scapula

Op de scapula wordt een ‘scapulair vlak’ aangemaakt. Dit aan de hand van 3 punten. Als eerste een mediaal scapulair punt (SM), dit punt ligt op het meest mediale gedeelte van de scapula ter hoogte van de uitloper van de spina scapula. Een tweede punt wordt gevormd met het meest inferieure punt van de scapula (SI) en komt overeen met de angulus inferior. Als derde punt neemt men het centrum van de ‘inferieure cirkel’ (GC).

Figuur 11: Het ‘scapulair vlak’ wordt aangemaakt door drie punten: inferieur op de angulus inferieur (SI), mediaal op de uitloper van de spina scapulae (SM) en het centrum van de ‘inferieure cirkel’ (GC) [48] 19

2.2

Definiëring van het cartesiaans assenstelsel

Per schouder wordt een cartesiaans assenstelsel aangemaakt die het mogelijk stelt om berekeningen op schouders met elkaar te vergelijken. Het centrum van het assenstelsel ligt in het centrum van de ‘inferieure cirkel’ (CG). De Y-as ligt op het snijpunt van het ‘scapulair’ vlak en het ‘inferieure cirkel’ vlak en is gericht naar superieur. De X-as ligt op het ‘inferieure cirkel’ vlak en staat loodrecht op de Y-as en is gericht naar ventraal. De Z-as staat loodrecht op de Y- en X-as en is gericht naar lateraal.

Figuur 12 : Voorstelling van het cartesiaans assenstelsel [48]

2.3

Metingen

Via het cartesiaans assenstelsel is het nu mogelijk om de glenohumerale relatie te bestuderen en te vergelijken tussen schouders onderling. Het centrum van rotatie (CR, zijnde het centrum van de best passende bol van de humeruskop) wordt gepositioneerd in het cartesiaans assenstelsel. De grootte van het lijnstuk tussen het centrum van rotatie en centrum van de ‘inferieure cirkel’ geeft de afstand weer van centrum van rotatie ten opzichte van het glenoïd (CR-GC). De hoek die het lijnstuk maakt met de Y- en X-as geeft respectievelijk de ascentie of descentie en anterieure of posterieure verplaatsing van het centrum van rotatie weer. Een hoek groter dan 90° op de Y-as komt overeen met een ascentie van de humeruskop. Een hoek groter dan 90° op de X-as komt overeen met een posterieure positie., een hoek kleiner dan 90° komt overeen met een anterieure positie. Verder worden deze twee hoeken vermeld als ‘Y-as humerus’ en ‘X-as humerus’.

20

Figuur 13 : In het geel wordt de hoek weergegeven tussen het lijnstuk CR-GC met de Y-as [48]

Figuur 14: In het geel wordt de hoek weergegeven tussen het lijnstuk CR-GC met de X-as [48]

Zoals voor CR worden de hoeken bepaald die het lijnstuk SM-GC maakt met de Y-as en X-as. Verder in de thesis worden deze hoeken ook wel ‘Y-as scapula’ en ‘X-as scapula’ genoemd.

21

Figuur 15: In het geel wordt de hoek weergegeven tussen het lijnstuk SM-GC met de Y-as [48]

Figuur 16: In het geel wordt de hoek weergegeven tussen het lijnstuk SM-GC met de X-as [48]

Door omgekeerd te redeneren en indien men ervan uitgaat dat het mediaal scapulair punt een zekere vaste positie heeft in de schouder kan men aan de hand van de positie van het scapulair mediaal punt iets meer zeggen over de positionering van het cartesiaans assenstelsel en dus het glenoïdaal vlak (aangezien het XY-vlak op het ‘inferieur cirkel vlak’ ligt). Dit geeft ons de mogelijkheid om ante- of retroversie en de inclinatie van het glenoïdaal vlak te berekenen. De ante- of retroversie kan ook 22

gekwantificeerd worden door de hoek te berekenen tussen het ‘scapulair vlak’ en het ‘inferieure cirkel vlak’. Tevens wordt de straal van de ‘inferieure cirkel’ en humeruskop berekend. Deze negen metingen werden op alle pathologische en gezonde schouders uitgevoerd.

Ook werd de som van ‘Y-as humerus’ en ‘Y-as scapula’ meegenomen in de statistische analyse. Door deze som ontstaat de mogelijkheid om de ascentie van de humerus te bestuderen onafhankelijk van het glenoïdale vlak. De achterliggende gedachte wordt verder verklaard in de discussie, specifiek bij de beperkingen van het gekozen assenstelsel.

3. Statistiek Gegevens werden verwerkt met het statistisch programma SPSS.versie 19. Voor de accuraatheid, betrouwbaarheid

en

reproduceerbaarheid

van

de

meetmethode

werd

de

inter-

en

intrawaarnemersovereenkomst berekend door 30 dezelfde willekeurige schouders te laten meten. Via SPSS werd dit berekend door de interclass correlation coefficient (ICC) te gebruiken. Een ICC < 0,4 geeft een slechte overeenkomst weer; een ICC tussen 0,6 en 0,74 is goed en een ICC > 0,74 duidt een excellente overeenkomst aan. Voor de berekeningen werden de strengste maatregelen getroffen door te kiezen voor ‘absolute agreement’ en te kijken naar de ‘single measures’.

Voor men parametrische testen mag gebruiken moet men de populatie testen op normale verdeling. Indien dit niet het geval is worden niet-parametrische testen gebruikt. Om dit na te gaan werden de waarden visueel bekeken op histogrammen en QQ-plot’s. De skewness en kurtosis werden berekend en de testen op normaal verdeling, de ‘Kolmogorov-Smirnov’- en ‘Shapiro-Wilk’ test werden uitgevoerd. Om een statistisch significant verschil aan te tonen tussen de metingen kan gebruik gemaakt worden van de parametrische ‘T-test’ of de niet-parametrische ‘Mann Whitney U test’. Pwaarden lager dan 0,05 werden beschouwd als significant.

Voor het aantonen van onderlinge correlaties werd de parametrische ‘Pearson correlatiecoëfficiënt’ of niet-parametrische ‘Sprearman correlatiecoëfficiënt’ berekend. Dit wordt visueel voorgesteld met een scatterplot en ‘fitline’. Deze testen gaan na of er een lineaire samenhang bestaat tussen de twee waarden. Bij een correlatie tussen 0 en 0,2 is er een nauwelijks verband; tussen 0,2 en 0,4 is er een zwak verband; een waarde tussen 0,4 en 0,6 is er een redelijk verband; een waarde tussen 0,6 en 0,8 is er een sterk verband en boven de 0,8 is er een zeer sterk verband. Indien ordinale waarden aanwezig waren werd ook de parametrische ‘ANOVA’ of niet-parametrische ‘Kruskal-Wallis’ test uitgevoerd. Deze test gaat na of er een statistisch significant verschil bestaat tussen twee of meerdere ordinale waarden.

23

RESULTATEN 1. Studiepopulatie De studiepopulatie bestaat uit 151 gezonde schouders (de controlepopulatie) en 51 schouders met CTA die nog niet geopereerd zijn. De gemiddelde leeftijd van de gezonde schouders bedraagt 42 jaar, deze van de CTA populatie 74 jaar. Er zijn 32 gezonde schouders met gelijkaardige leeftijdsverdeling als de CTA populatie waarbij een vergelijking statistisch niet zinvol is (te kleine populatie). De invloed van de leeftijd op de metingen werd nagegaan aan de hand van correlaties. De Spearman correlatie werd berekend en scatterplots werden aangemaakt met ‘fitline’. Er is geen enkele significante correlatie. Op de scatterplots met ‘fitline’ is er geen tendens zichtbaar en zijn de waarden gelijkmatig verdeeld. (Spearman correlatie en scatterplots met ‘fitline’ worden niet weergegeven).

Controle CTA

Gemiddelden 42,0 74,7

Mediaan 43,0 77,0

Leeftijd Minimum Maximum 18,0 80,0 53,0 85,0

Std. 14,31 6,94

Tabel 3: Leeftijdsverdeling

Figuur 17: Leeftijdsverdeling van de normale populatie (links) en CTA populatie (rechts)

24

1.1

Peesdegeneratie

Van de 34 schouders met operatieverslag zijn er 33 met een gescheurde Supraspinatus, 32 met een Infraspinatus scheur, 21 waarvan de Subscapularis gescheurd is en 3 met aangetaste Teres Minor. Niet gescheurd 1 2 13 31

Supraspinatus Infraspinatus Subscapularis Teres Minor

Gescheurd 33 32 21 3

Totaal 34 34 34 34

Tabel 4: Peesdegeneratie

Totale groep Posterieure groep Anterieure groep Som

Aantal 19 12 3 34

Tabel 5: Peesdegeneratie volgens loge

1.2

Spierdegeneratie

Alle schouders kregen een score voor vettige degeneratie van 0 tot 4 volgens Goutallier et al. (cfr. supra).

Supraspinatus Infraspinatus Subscapularis Teres Minor

Vettige degeneratie volgens Goutallier et al. Score 0 Score 1 Score 2 Score 3 0 4 14 23 1 7 8 9 11 8 12 9 42 1 2 0

Score 4 10 26 11 6

Totaal 51 51 51 51

Tabel 6: Spierdegeneratie volgens vettige degeneratie

1.3

Botdegeneratie

1.3.1

E0 34

Favard-score

E1 11

E2 5

Favard-score E3 1

Tabel 7: Botdegeneratie volgens Favard 25

E4 0

Totaal 51

1.3.2

Hamada-score

In tabel 8 staat de botdegeneratie in het scapulaire (coronale) vlak weergegeven: glenoïd, acromion en humeruskop.

1 7

2 10

3 7

Hamada-score 4A 3

4B 20

5 4

Totaal 51

Tabel 8: Botdegeneratie volgens Hamada

2. Vergelijking CTA met de normale populatie 2.1

Verdeling van de parameters

De metingen van de controle schouders en CTA schouders werden afzonderlijk getest op normale verdeling. De controle populatie is normaal verdeeld, de CTA populatie is niet normaal verdeeld. Doordat de CTA populatie niet normaal verdeeld is werden niet-parametrische testen gebruikt.

2.2

Inter- en intrawaarnemersovereenkomst

In onderstaande tabel wordt de inter- en intrawaarnemersovereenkomst weergegeven. De ICC van de metingen worden als excellent aanvaard aangezien deze groter zijn dan 0,74. Inter X-as humerus (GA-GC-CR) X-as scapula (GA-GC-SM) (GC-CR) (GC-SM) Y-as humerus (GI-GC-CR) Y-as scapula (GI-GC-SM) Straal humeruskop Straal glenoïd Versie (hoek glenoïd vlak – scapulair vlak)

0,899 (0,799 – 0,951) 0,949 (0,896 – 0,975) 0,866 (0,739 – 0,934) 0,971 (0,939 – 0,986) 0,749 (0,535 – 0,872) 0,763 (0,559 – 0,880) 0,772 (0,498 – 0,857) 0,955 (0,864 – 0,982) 0,952 (0,903 – 0,977)

Intra 0,908 (0,815 - 0,955) 0,952 (0,897 – 0,977 0,898 (0,797 – 0,950) 0,993 (0,950 – 0,997) 0,868 (0,741 – 0,935) 0,806 (0,631 – 0,903) 0,887 (0,777 – 0,945) 0,949 (0,896 – 0,975) 0,964 (0,926 – 0,983)

Tabel 9: Inter- en intrawaarnemersovereenkomst

2.3 2.3.1

Descriptieve statistiek Controle

Uit de meetwaarden is te zien dat het centrum van rotatie (CR) en dus de humeruskop een lichte posterieure projectie maakt in de X-as (GA-GC-CR): 91,69° en een lichte superieure projectie in de Y-as (GI-GC-CR): 91,99°. De ‘X-as scapula’ en ‘Y-as scapula’ zijn respectievelijk 94,05° en 112,17°. 26

De afstand tussen het centrum glenoïd en het centrum van rotatie (GC-CR) bedraagt 24,66 mm. De afstand tussen het centrum glenoïd en het mediaal scapulair punt bedraagt (GC-SM) 107,24 mm. De straal van de humeruskop is 23,87 mm. De straal van de inferieure cirkel op het glenoïd is 12,61 mm. De versie (hoek glenoïd vlak met scapulair vlak) bedraagt -4,50° wat een retroversie weergeeft.

2.3.2

CTA

Bij CTA schouders maakt het centrum van rotatie (CR) en dus de humeruskop een posterieure projectie in de X-as: 94,06° en een superieure projectie in de Y-as van 94,28°. De ‘X-as scapula’ en ‘Y-as scapula’ zijn respectievelijk 94,41° en 109,59°. De afstand tussen het centrum glenoïd en het centrum van rotatie is 25,80 mm. De afstand tussen het centrum van het glenoïd en het mediaal scapulair punt (GC-SM) is 104,80 mm. De straal van de humeruskop bedraagt 24,34 mm. De straal van de inferieure cirkel op het glenoïd is 12,74 mm. De versie (hoek glenoïd vlak met scapulair vlak) bedraagt -4,43° - hetgeen een retroversie weergeeft.

X-as humerus (GA-GC-CR) (graden) Y-as humerus (GI-GC-CR) (graden) X-as scapula (GA-GC-SM) (graden) Y-as scapula (GI-GC-SM) (graden) Afstand centrum glenoïd – centrum van rotatie (GC-CR) (mm) Afstand centrum glenoïd – mediaal punt scapula (GC-SM) (mm) Straal humeruskop (mm) Straal glenoïd (mm) Versie (hoek glenoïd vlak – scapulair vlak) (graden)

Controle Patiënt Controle Patiënt Controle Patiënt Controle Patiënt Controle Patiënt

N 151 51 151 51 151 51 151 51 151 51

Mediaan 91,69 94,06 91,99 94,28 94,05 94,41 112,17 109,59 24,66 25,80

Min. 84,17 72,35 81,10 81,19 85,29 81,09 91,91 95,25 19,15 20,40

Max. 99,18 113,47 102,81 110,99 102,70 101,11 125,33 125,35 30,42 39,34

Controle Patiënt

151 51

107,24 104,80

91,08 76,31

126,11 123,13

Controle Patiënt Controle Patiënt Controle Patiënt

151 51 151 51 151 51

23,87 24,34 12,61 12,74 -4,50 -4,43

19,40 15,34 10,17 10,11 -13,79 -11,62

29,09 30,59 16,28 29,98 5,64 9,60

Tabel 10: Descriptieve statistiek van de studiepopulatie

27

2.4

Vergelijking CTA met de normale populatie

Meetwaarden werden vergeleken met de niet-parametrische ‘Mann-Whitney U test’. Significante verschillen worden weergegeven in tabel 11. N X-as humerus (GA-GC-CR) (graden) Y-as humerus (GI-GC-CR) (graden) Afstand centrum glenoïd – centrum van rotatie (GC-CR) (mm) Straal humeruskop (mm)

Mediaan

Controle

151

91,69

Patiënt

51

94,06

Controle

151

91,99

Patiënt

51

94,28

Controle

151

24,66

‘Mann-Whitney U’ test (2 zijdige exacte significantie) 0,023

0,004

0,006 Patiënt

51

25,80

Controle

151

23,87

Patiënt

51

24,34

0,037

Tabel 11: Vergelijkende statistiek CTA met de normale populatie De CTA populatie heeft een significant (p=0,023) grotere mediaan voor ‘X-as humerus’ en ‘Y-as humerus’ (p=0,004). De afstand tussen centrum glenoïd en centrum van rotatie (CG.CR) is significant groter (p=0,006) in de CTA groep. Tot slot werd er een significant grotere straal van de humeruskop gevonden (p = 0,037) bij CTA patiënten.

2.4.1

Vergelijking subgroepen CTA volgens spierloge met de normale populatie

De resultaten tonen aan dat de subgroep ‘Totale groep’ (zowel Supraspinatus, Infraspinatus als Subscapularis aangetast) een grotere ascentie (‘Y-as humerus’) heeft dan de totale CTA populatie: 95,94 graden voor de ‘Totale groep’ tegenover 94,28 graden voor alle CTA schouders. De ‘X-as humerus’ blijft gelijk. Significante verschillen werden niet door de te kleine subgroepen.

Totale groep Posterieure groep Anterieure groep Som

Aantal 23 21 3 47

Tabel 12: Subgroepen CTA volgens spierloge 28

N Controle Alle CTA

151 51

Y-as humerus Mediaan 91,99 94,28

Totale groep Posterieure groep Anterieure groep

23 21 3

95,94 93,64 95,57

Min. 81,10 81,19 81,19 83,02 91,18

Max. 102,81 110,99

X-as humerus Mediaan 91,69 94,06

Min. 84,17 72,35

Max. 99,18 113,47

110,99 108,21 101,19

93,92 94,06 95,21

81,63 72,35 75,47

113,47 104,94 97,44

Tabel 13: Vergelijkende statistiek subgroepen volgens CTA spierloge met de normale populatie

2.4.2

Vergelijking subgroep Hamada-score 4A/4B met de normale populatie

CTA schouders met een Hamada-score 4A of 4B werden vergeleken met de normale populatie. Een vergelijking tussen de groep Hamada-score 4A/4B met de resterende CTA schouders werd niet uitgevoerd omdat de twee groepen onvoldoende groot zijn. De controle populatie bevat 151 patiënten, de groep met Hamada-score 4A/4B bevat 23 patiënten.

Controle Hamada-score 4A/4B

Controle Hamada-score 4A/4B

Controle Hamada-score 4A/4B

Controle Hamada-score 4A/4B

X-as humerus Mediaan Min. Max. 91,69 84,17 99,18 93,25 81,63 102,74 Straal humerus Mediaan Min. Max. 23,87 19,40 29,09 25,34 15,34 30,59

‘M-W U’ test (2 zijdige exacte significantie)

Y-as humerus Mediaan Min. Max. 91,99 81,10 102,81 96,58 83,02 108,94 GC-CR Mediaan Min. Max. 24,66 19,15 30,42 27,02 20,40 39,34

‘M-W U’ test (2 zijdige exacte significantie)

0,057 ‘M-W U’ test (2 zijdige exacte significantie) Max. 0,011

0,001 ‘M-W U’ test (2 zijdige exacte significantie) Max. 0,006

Tabel 14 & 15: Vergelijkende statistiek subgroep Hamada-score 4A/4B met de normale populatie Er is een significant grotere ‘Y-as humerus’ voor de groep Hamada 4A/4B: 96,58° tegenover 91,99° bij de normale populatie (p=0,001). ‘X-as humerus’ toont geen significant verschil (p=0,057). De afstand tussen het centrum van het glenoïd en het centrum van rotatie ‘CR-GC’ is significant groter: 27,02 mm tegenover 24,66 mm voor de normale populatie (p=0,006). Tot slot is de straal van de humerus significant groter is: 25,34 mm tegenover 23,87 mm (p=0,0011).

29

3. Correlaties 2D, 3D en kliniek 3.1

Correlatie tussen kliniek en 2D

De niet-parametrische ‘Spearman correlatiecoëfficiënt’ met bijhorende scatterplot en ‘fitline’ werden uitgevoerd. Gezien de Hamada-score een ordinale score is werd de niet-parametrische ‘Kruskall Wallis’ test uitgevoerd.

Figuur 18: Scatterplot en ‘fitline’: kliniek en 2D

De Spearman correlatie-test geeft een correlatie weer van 0,059 met een p-waarde groter dan 0,05 (p=0,728, tabel niet weergegeven). Bovendien loopt de ‘fitline’ horizontaal waardoor geen correlatie werd aangetoond. Ook bij de onderdelen apart van de Constant-score (pijn, dagdagelijkse activiteiten, kracht en bewegingsbereik) werden geen significante resultaten berekend en loopt de ‘fitlines’ horizontaal. De p-waarde van de Kruskall-Wallis test is groter dan 0,05 (p=0,908) waardoor geen significant verschil werd aangetoond tussen alle (of enkele) Hamada-scores en de Constant-score. Ook bij de 4 aparte onderdelen van de Constant-score werden geen significante waarden bekomen.

30

3.2

Correlatie tussen kliniek en 3D

Een correlatie werd berekend tussen de Constant-score en 3D parameter ‘Y-as humerus’. De KruskallWallis test werd niet gebruikt aangezien er geen ordinale waarden zijn.

Figuur 19: Scatterplot en ‘fitline’: kliniek en 3D

De Spearman correlatiecoëfficiënt bedraagt -0,218 met een niet-significante p-waarde (p=0,196). Op de scatterplot met ‘fitline’ is te zien dat de lijn toch een neerwaartse richting heeft wat een omgekeerde correlatie tussen ‘Y-as humerus’ en Constant-score doet vermoeden. Hetzelfde werd opnieuw gedaan met de 4 aparte onderdelen van de Constant-score, ook hier werden geen significante correlaties gevonden. Op de scatterplots met ‘fitline’ is telkens een kleine neerwaartse tendens zichtbaar. De berekeningen werden opnieuw uitgevoerd met de som van ‘Y-as humerus’ en ‘Y-as scapula’ maar ook hier is er geen significante P-waarde om de correlatie aan te tonen met de Constant-score.

31

3.2

Correlatie tussen 2D en 3D

De niet parametrische ‘Spearman correlatiecoëfficiënt’ en ‘Kruskall Wallis’ testen werden gebruikt. Visueel werd de correlatie bekeken met scatterplot en ‘fitline’.

3.2.1

Y-as humerus

Figuur 20: Scatterplot en ‘fitline’: 2D en 3D (Y-as humerus)

De Spearman correlatie test geeft een correlatie weer van 0,358 en een significante p-waarde (p=0,010). Er blijkt een zwak verband te zijn tussen de ‘Y-as Humerus’ en Hamada-score. De Kruskall-Wallis test geeft een aan dat er een niet-significant verschil (p=0,155) bestaat in ‘Y-as humerus’ tussen twee Hamada-scores.

32

3.2.2

Som Y-as humerus en Y-as scapula

Figuur 21: Scatterplot en ‘fitline’: 2D en 3D (som Y-as humerus en Y-as scapula)

De Spearman correlatie test geeft een correlatie weer van 0,409 met significante verschillen (p=0,003). Een correlatie tussen 0,4 en 0,6 is een redelijk verband. Men kan dus veronderstellen dat er een correlatie blijkt te zijn tussen de som van ‘Y-as humerus’ en ‘Y-as scapula’ met de Hamada-score. De Kruskal-Wallis test geeft een significant verschil tussen twee of meerdere Hamada-scores (p=0,006). Dit verschil werd gevonden tussen Hamada-score 2 en 4 met een p-waarde van 0,020.

33

DISCUSSIE Deze studie bestudeert de glenohumerale relatie bij CTA patiënten in 3D op een zelfde manier zoals deze reeds werd uitgevoerd op 151 gezonde schouders. Hierdoor is het mogelijk om beide populaties met elkaar te vergelijken en verschillen aan te tonen. Zoals in de inleiding besproken, spreekt men van massieve Rotator Cuff scheuren bij minstens twee full-thickness scheuren van de pees. Wanneer bij massieve Rotator Cuff scheuren de compensatiemechanismen onvoldoende ontwikkelen en er geen balans ontstaat van de krachtenkoppels ontstaat een pijnlijke schouder functieverlies. De positie van de humeruskop verandert ten opzichte van het glenoïd waardoor de glenohumerale relatie verandert. Via deze studie werd voor het eerst geprobeerd deze veranderingen van de glenohumerale relatie in 3D aan te tonen. Ten slotte werd aan de hand van de Constant-score de link bestudeerd tussen deze 3D metingen met de klinische presentatie van de patiënt.

1. Studiepopulatie Van de 51 schouders met CTA zijn er slechts 34 met een operatieverslag. Dit komt doordat bij de selectie van de CTA populatie en het controleren van de CT-beelden eveneens de contralaterale schouder werd nagekeken. Van deze schouders zijn geen operatieverslagen beschikbaar terwijl deze operatieverslagen nodig zijn om na te gaan of de pees van de spier al dan niet gescheurd is. Om de groepen te vergroten werden de groepen aangevuld aan de hand van de vettige degeneratie van de spier op basis van CT-scan. Hierbij werd bij een Goutallier-score van 3 of 4 de spier zo goed als niet functioneel beschouwd [34]. Zoals verwacht is de Supraspinatus vrijwel steeds gescheurd (33/34). Er kunnen slechts drie patiënten ondergebracht worden in de Anterieure groep en 12 in de Posterieure groep. Deze groepen, nodig om de glenohumerale relatie te bestuderen volgens de ‘X-as humerus’, hebben een beperkte grootte. Door uitbreiding van de CTA populatie zal de ‘X-as humerus’ glenohumerale relatie beter bestudeerd kunnen worden wat toekomstperspectieven biedt voor verder onderzoek. Uit de gegevens van de botdegeneratie is te zien dat het merendeel van de patiënten (34 van de 51 patiënten hebben een Favard-score van E0) geen duidelijke articulaire slijtage hebben van het glenoïd op Rx beelden. 24 van de 34 patiënten met een Favard-score E0 werden behandeld door middel van een prothese. Bij deze patiënten werd een prothese geplaatst omwille van invaliderende pijn en functieverlies ondanks de afwezigheid van artrose. Een functieverlies heeft een grote weerslag op de dagelijkse activiteiten en zelfstandelijkheid. Dankzij de schouderprothesen is er pijnvermindering en herstel van de mobiliteit voor dagdagelijkse activiteiten [13,37]. Dit wordt bevestigd bij het bekijken van de Hamada-score: van de 7 schouders met een Hamada-score van 1 werden er vijf geopereerd met een prothese. Zoals in de inleiding werd besproken is de biomechanische integriteit belangrijker dan de anatomische integriteit. Bij een onstabiele kinematica ontstaat er sneller slijtage en is het dus zinvol deze kinematica zo snel mogelijk te herstellen om verdere schade te voorkomen [20]. 34

2. Vergelijking CTA met de normale schouders Bij schouders die aan CTA lijden is te verwachten dat de humeruskop hoger ligt in de Y-as dan bij de normale schouders. Deze hypothese werd significant aangetoond: 94,28° voor CTA tegenover 91,99° bij de normale populatie (p=0,004). Bij Rotator Cuff scheuren met onvoldoende ontwikkeling van de compensatiemechanismen gaat de balans van de krachtenkoppels verloren waardoor de onderste cuff het biomechanisch tegengesteld moment van de Deltoïdeus spier niet meer zal kunnen compenseren [2]. Bovendien geven de metingen een significant groter verschil in ‘X-as humerus’: 94,06° tegenover 91,69° (p=0,023). Het centrum van rotatie en de humeruskop ligt dus meer posterieur bij CTA schouders. Onze hypothese stelde dat indien de posterieure cuff spieren aangetast zijn de anterieure cuff spieren voor een anterieure verplaatsing zorgen van de humeruskop en omgekeerd indien de anterieure spieren zijn aangetast. Deze stelling wordt ontkracht aangezien de posterieure spieren frequenter aangetast zijn (21 schouders met posterieure spieraantasting tegenover 3 schouders met anterieure spieraantasting) wat volgens de gestelde hypothese een anterieure verplaatsing geeft waardoor een kleinere ‘X-as humerus’ verwacht wordt in vergelijking met de normale populatie. Om dit verder te onderzoeken werden 3 subgroepen aangemaakt volgens aangetaste spierloge: een posterieure groep, een anterieure groep en een totale groep. De subgroepen zijn echter te klein om significante verschillen aan te tonen in ‘X-as humerus’. Deze resultaten suggereren dat de glenohumerale relatie bij massieve rotator cuff scheuren onafhankelijk is van de aangetaste spieren. Een verklaring kan gevonden worden in de studie van Schulz et al. [46] die de projectie op anteroposterieure radiografie van de processus coracoideus op het glenoïdale vlak bekijkt bij een Supraspinatus scheur of Subscapularis scheur. Bij Supraspinatus scheuren projecteert de punt in 86% van de gevallen op de onderste helft van het glenoïd, terwijl bij Subscapularis scheuren deze in 78% van de gevallen op de bovenste helft van het glenoïd projecteert [46]. Deze projectie suggereert een compensatiemechanisme van het schoudergewricht door een kanteling van de scapula met de processus coracoideus naar voor. Door deze beweging kantelt het cartesiaans assenstelsel mee naar voor waardoor de humeruskop posterieur komt te liggen. Dit compensatiemechanisme zou de superoposterieure verplaatsing van de humeruskop bij CTA kunnen verklaren en verder onderzoek met grotere groepen kan dit verder uitklaren. Er wordt een significant verschil gevonden tussen de medianen van de afstand ‘centrum glenoïd tot centrum van rotatie’ (GC-CR). Bij de normale populatie is de mediaan 24,66 mm en bij CTA patiënten 25,80 mm (p=0,006). Deze toename in afstand ontstaat door de supero-posterieure verplaatsing die de humeruskop maakt bij CTA schouders. Hierdoor komt de humeruskop en dus het centrum van rotatie verder te liggen van het glenoïd. Ook de toename van de best passende bol speelt hier een rol. De straal van de humeruskop en dus de best passende bol is significant groter in vergelijking met de normale populatie: 23,87 mm tegenover 24,34 mm bij de CTA populatie (p=0,037). Bij de reconstructie van de best passende bol in de humeruskop worden er 4 punten op het 35

articulatieoppervlak geplaatst (cfr. supra). Een mogelijke verklaring van de toename kan gevonden worden in het minder concaaf worden van het articulatie oppervlak van de humeruskop bij CTA schouders door glenohumerale artritis. Hierdoor ontstaat bij het reconstrueren van de best passende bol een grotere bol met een grotere radius die bovendien in sommige gevallen naar achter verplaatst wordt. In figuur 22 wordt dit verder verduidelijkt. Hierbij dient de opmerking gemaakt te worden dat in deze studie gebruik werd gemaakt van de best passende bol methode aan de hand van vier punten. Door gebruik te maken van oppervlakte scanning kan de bol nog nauwkeuriger bepaald worden.

Figuur 22: Vergroting van de best passende bol door slijtage van de humeruskop. Door slijtage (rood op de afbeelding) is het articulatie-oppervlak minder concaaf en de best passende bol groter en dus ook de straal (r2>r1). Hierdoor zal ook CR naar achter verschuiven bij de humeruskop met glenohumerale artritis.

Om dit verder te onderzoeken werden CTA schouders geselecteerd met een duidelijke slijtage van het articulaire oppervlak op Rx-beelden, dit zijn schouders met een Hamada-score van 4A en 4B. Drieëntwintig van de 51 CTA schouders hadden een duidelijke slijtage op Rx-beelden (Hamada-score 4A of 4B). Er wordt verwacht dat de straal van de best passende bol van de humeruskop en de afstand ‘CR-GC’ groter is. Uit de resultaten blijkt dat de straal significant groter is met een waarde van 25,34 mm vergeleken met de normale populatie waarbij een straal van 23,87 mm (p=0,011) wordt opgemeten. Deze straal is ook groter dan de totale groep CTA patiënten maar een significant resultaat werd niet berekend doordat de twee groepen tezamen te klein zijn. De afstand ‘CG-CR’ is significant groter met een waarde van 27,02 mm tegenover 24,66 mm voor de normale populatie (p=0,006). De waarde is ook groter dan de totale CTA groep (25,80 mm) maar hier werd geen significantie berekend. De ‘Y-as humerus’ is significant toegenomen 96,58° tegenover 91,99° van de normale populatie (p=0,001). Ook deze waarde is groter dan bij de totale groep CTA (94,28°). De toename van ‘CR-GC’

36

wordt dus enerzijds verklaard door het vlakker articulatieoppervlak waardoor de straal van de best passende bol toeneemt en anderzijds door de superieure verplaatsing van de bol.

3. Correlatie 2D, 3D en kliniek Ten slotte werd de medische weerslag van de 3D metingen bij patiënten nagegaan. Als voorstelling van de klinische toestand van de patiënten werd gekozen voor de Constant-score. Als 2D parameter werd gekozen voor de veelgebruikte Hamada-score, terwijl voor de 3D paramater werd gekozen voor de ‘Y-humerus’ waarde enerzijds, en de som van ‘Y-humerus’ en ‘Y-scapula’ anderzijds.

De

correlatie tussen de Hamada-score en de Constant-score werd reeds uitvoerig bestudeerd. In de literatuur vinden we tegenstrijdige resultaten. In een recente studie door Middernacht et al. [32] werd er geen relatie aangetoond tussen de radiologische veranderingen van benige structuren en de klinische status van de patiënt. Hieruit concluderen de auteurs dat de antero-posterieure radiografie onvoldoende is om voorspellende informatie te geven over de klinische status van de patiënt. Dit staat in contrast met studies zoals die van Nové-Josserand et al. waarin een sterke statistische correlatie werd aangetoond tussen de Constant-score en het Hamada stadium of ernst van glenohumerale degradatie [32,47]. Er is duidelijk discussie in de literatuur, maar vermits een klassieke antero-posterieure radiografie een projectie is kan dit verklaren waarom deze 2D parameter niet correleert met de kliniek. Ook in deze studiepopulatie werd geen correlatie gevonden doch moet men rekening houden met de beperkte grootte van deze populatie. Andere 2D metingen die gebruik maken van CT en MR beeldvormingen werden in deze studie niet onderzocht.

3D metingen kunnen een oplossing vormen voor de beperkingen die 2D metingen met zich meebrengen. De correlatie tussen de Constant-score en de 3D parameters werd onderzocht. Er werd geen significant resultaat bekomen, maar toch is grafisch een neerwaartse tendens op de scatterplot met ‘fitline’ te zien die een omgekeerde correlatie tussen ‘Y-as humerus’ en Constant-score doen vermoeden. Ook bij de som ‘Y-as humerus’ en ‘Y-as scapula’ werden geen significante resultaten gevonden.

Ten slotte werden correlaties tussen 2D metingen en 3D metingen nagegaan. Bij de berekening van de correlatie met de Hamada-score gaf de som ‘Y-as humerus’ en ‘Y-as scapula’ een significante waarde bij de Kruskall-Wallis test wat niet het geval was voor ‘Y-as humerus’ apart. De reden hiervoor wordt bij de beperkingen van onze studie verder toegelicht. Aangezien de stadia van Hamada opgebouwd zijn op basis van de verkleining van de glenohumerale afstand is dit een logisch resultaat.

Hierdoor kan er besloten worden dat de 3D metingen wel degelijk hun waarde kunnen hebben in de klinische praktijk, maar dat er nog meer onderzoek dient te gebeuren naar de link tussen de kliniek en

37

de 3D parameters. Bovendien neemt het bepalen van de 3D parameters nog teveel tijd in om praktisch toepasbaar te zijn in het ziekenhuismilieu.

4. Beperkingen van de studie 4.1

Beperking van het cartesiaans assenstelsel

In vorige studies werd de meest geschikte 3D meetmethode reeds grondig onderzocht. Dit bleek de ‘inferieure cirkel vlak’ methode te zijn (cfr. supra). Desondanks zijn er enkele minpunten aan de methode. Zo is het cartesiaans assenstelsel opgebouwd op basis van het glenoïd. Hierdoor is het mogelijk een uitspraak te doen over de glenohumerale relatie. Bij het bekijken van de relatie tussen de totale scapula tegenover de humerus is deze interpretatie volledig afhankelijk van de oriëntatie van het glenoïd aangezien hierop het cartesiaans assenstelsel is opgebouwd. Dit kan echter problemen vormen bij aandoeningen die het glenoïd aantasten. De punten nodig om het assenstelsel op te bouwen mogen niet op aangetast bot geplaatst worden. Bij een te grote aantasting van de onderste glenoïdale rand wordt dit echter moeilijk. De ‘antero-inferieure cirkel’ vlak methode kan dan gebruikt worden, op voorwaarde dat de antero-inferieure rand gespaard blijft van degeneratieve veranderingen [41].

Bovendien kan bij anatomische varianten met een sterke inclinatie van het glenoïd de ascentie van de humeruskop minder sterk aangetoond worden. Door de inclinatie kantelt het cartesiaans assenstelsel waardoor voor eenzelfde positie van de humerus de ‘Y-as humerus’ waarde kleiner zal zijn. Dit wordt voorgesteld in figuur 23. Wanneer de inclinatie van het glenoïd hoger is; zal het inferieur cirkel vlak in het frontaal vlak met de wijzers mee draaien op onderstaande figuur. Voor eenzelfde positie van de humeruskop (CR) zal hierdoor de hoek ‘Y-as humerus’ (voorgesteld door ‘a’) dus kleiner worden.

Figuur 23: Voorstelling van de som ‘Y-as humerus’ (CR-GC-GI) en ‘Y-as scapula’ (SM-GC-GI) [48] 38

Deze situatie werd gecompenseerd door de hoek ‘Y-as scapula’ op te tellen bij de hoek ‘Y-as humerus’. Deze som zal niet veranderen indien de inclinatie wijzigt. Met deze achterliggende gedachten werden bij het berekenen van correlaties met de ‘Y-as humerus’ telkens dezelfde berekeningen herdaan met de som ‘Y-as humerus’ en ‘Y-as scapula’. Bij de berekening van de correlatie met de Hamada-score gaf de som een significante waarde bij de Kruskall-Wallis test wat niet het geval was voor ‘Y-as humerus’ apart. De Spearman correlatie is iets groter met een betere significantie: correlatie van 0,409 met een p-waarde van 0,003 tegenover een correlatie van 0,358 met een p-waarde van 0,010 bij de ‘Y-as humerus’ alleen.

4.2

Beperking van de grootte van de CTA populatie

De studie op de normale en CTA populatie is tot op heden de grootste 3D studie. Om de subgroepen van de CTA schouders te vergelijken met de normale populatie ontbrak het onderzoek aan power. Door het vergroten van de studiepopulatie kunnen eventueel veranderingen van de glenohumerale relatie aangetoond worden die afhankelijk zijn van de aangetaste loge, iets wat in deze studie niet het geval was. Hierbij biedt ‘X-as humerus’ de oplossing hiervoor, zolang men de beperkingen van het cartesiaans assenstelsel in het achterhoofd houdt. Zoals bij de inclinatie zal ook de versie van het glenoïd veranderen bij vergevorderde metingen en moet men hier rekening mee houden bij het interpreteren van de resultaten door de referentiepunten goed te kiezen.

39

CONCLUSIE Cuff Tear Arthropathy werd voor de eerste maal op een 3D manier bestudeerd en aan de hand van 3D metingen werd de glenohumerale relatie vastgelegd. Dankzij een nauwkeurige methode en een database van metingen op normale schouders was het mogelijk om de decentrage van de humeruskop naar supero-posterieur aan te tonen bij CTA patiënten. Er werd ook een significant grotere afstand gevonden tussen het centrum van het glenoïd en het centrum van rotatie, als een grotere straal van de humeruskop. De link met de kliniek werd echter nog niet aangetoond. Onze hypothese, dat de richting van de glenohumerale decentrage bepaald wordt door de locatie van de scheur kon door deze studie niet statistisch significant aangetoond worden. Dit kan verklaard worden doordat er in deze studie een weinig tot matige structurele pathologische populatie werd onderzocht, een te kleine groep patiënten of door het compenserend mechanisme van de scapula rotatie. Bovendien zal het uitbreiden van de studiepopulatie ook helpen bij het aantonen van de link tussen de 3D parameters en de kliniek. Tot slot kunnen we concluderen dat de 3D meting volgens het ‘inferieur cirkel vlak’ een veelbelovende methode is voor andere studies die de glenohumerale relatie willen bestuderen bij een decentrerende schouderpathologie zolang men in het achterhoofd houdt dat aandoeningen die het inferieure gedeelte van het glenoïd aantasten een invloed hebben op het cartesiaans assenstelsel.

40

REFERENTIES 1. Prof. Dr. Jan Victor: Het Schoudergewricht uit de cursus Orthopedie A.J. 2011-2012. 2. Burkhart SS. Arthroscopic treatment of massive rotator cuff tears. Clinical results and biomechanical rationale. Clinical orthopaedics and related research. 1991(267):45-56. Epub 1991/06/01. 3. Lippitt S, Matsen F. Mechanisms of glenohumeral joint stability. Clinical orthopaedics and related research. 1993(291):20-8. Epub 1993/06/01. 4. Bassett RW, Browne AO, Morrey BF, An KN. Glenohumeral muscle force and moment mechanics in a position of shoulder instability. Journal of biomechanics. 1990;23(5):405-15. Epub 1990/01/01. 5. Karduna AR, Williams GR, Williams JL, Iannotti JP. Kinematics of the glenohumeral joint: influences of muscle forces, ligamentous constraints, and articular geometry. Journal of orthopaedic research : official publication of the Orthopaedic Research Society. 1996;14(6):98693. Epub 1996/11/01. 6. Hsu JE, Reuther KE, Sarver JJ, Lee CS, Thomas SJ, Glaser DL, et al. Restoration of anteriorposterior rotator cuff force balance improves shoulder function in a rat model of chronic massive tears. Journal of orthopaedic research : official publication of the Orthopaedic Research Society. 2011;29(7):1028-33. Epub 2011/02/11. 7. Thompson WO, Debski RE, Boardman ND, 3rd, Taskiran E, Warner JJ, Fu FH, et al. A biomechanical analysis of rotator cuff deficiency in a cadaveric model. The American journal of sports medicine. 1996;24(3):286-92. Epub 1996/05/01. 8. St Pierre P ea. JBJS. 1995;77:1856-66. 9. Burkhart SS, Esch JC, Jolson RS. The rotator crescent and rotator cable: an anatomic description of the shoulder's "suspension bridge". Arthroscopy : the journal of arthroscopic & related surgery : official publication of the Arthroscopy Association of North America and the International Arthroscopy Association. 1993;9(6):611-6. Epub 1993/01/01. 10. Burkhart SS, Nottage WM, Ogilvie-Harris DJ, Kohn HS, Pachelli A. Partial repair of irreparable rotator cuff tears. Arthroscopy : the journal of arthroscopic & related surgery : official publication of the Arthroscopy Association of North America and the International Arthroscopy Association. 1994;10(4):363-70. Epub 1994/08/01. 11. Neer CS, 2nd, Craig EV, Fukuda H. Cuff-tear arthropathy. The Journal of bone and joint surgery American volume. 1983;65(9):1232-44. Epub 1983/12/01. 12. Zingg PO, Jost B, Sukthankar A, Buhler M, Pfirrmann CW, Gerber C. Clinical and structural outcomes of nonoperative management of massive rotator cuff tears. The Journal of bone and joint surgery American volume. 2007;89(9):1928-34. Epub 2007/09/05. 13. Feeley BT, Gallo RA, Craig EV. Cuff tear arthropathy: current trends in diagnosis and surgical

41

management. Journal of shoulder and elbow surgery / American Shoulder and Elbow Surgeons [et al]. 2009;18(3):484-94. Epub 2009/02/12. 14. Visotsky JL, Basamania C, Seebauer L, Rockwood CA, Jensen KL. Cuff tear arthropathy: pathogenesis, classification, and algorithm for treatment. The Journal of bone and joint surgery American volume. 2004;86-A Suppl 2:35-40. Epub 2005/02/05. 15. Garancis JC, Cheung HS, Halverson PB, McCarty DJ. "Milwaukee shoulder"--association of microspheroids containing hydroxyapatite crystals, active collagenase, ad neutral protease with rotator cuff defects. III. Morphologic and biochemical studies of an excised synovium showing chondromatosis. Arthritis and rheumatism. 1981;24(3):484-91. Epub 1981/03/01. 16. Halverson PB, Cheung HS, McCarty DJ, Garancis J, Mandel N. "Milwaukee shoulder"-association of microspheroids containing hydroxyapatite crystals, active collagenase, and neutral protease with rotator cuff defects. II. Synovial fluid studies. Arthritis and rheumatism. 1981;24(3):474-83. Epub 1981/03/01. 17. Halverson PB, Garancis JC, McCarty DJ. Histopathological and ultrastructural studies of synovium in Milwaukee shoulder syndrome--a basic calcium phosphate crystal arthropathy. Annals of the rheumatic diseases. 1984;43(5):734-41. Epub 1984/10/01. 18. McCarty DJ, Halverson PB, Carrera GF, Brewer BJ, Kozin F. "Milwaukee shoulder"--association of microspheroids containing hydroxyapatite crystals, active collagenase, and neutral protease with rotator cuff defects. I. Clinical aspects. Arthritis and rheumatism. 1981;24(3):464-73. Epub 1981/03/01. 19. Woessner JF Jr HD. Role of crystal deposition in matrix degradation. New York: M Dekker. 1993;1(1):1. 20. Burkhart SS. Fluoroscopic comparison of kinematic patterns in massive rotator cuff tears. A suspension bridge model. Clinical orthopaedics and related research. 1992(284):144-52. Epub 1992/11/01. 21. Collins DN, Harryman DT, 2nd. Arthroplasty for arthritis and rotator cuff deficiency. The Orthopedic clinics of North America. 1997;28(2):225-39. Epub 1997/04/01. 22. Field LD, Dines DM, Zabinski SJ, Warren RF. Hemiarthroplasty of the shoulder for rotator cuff arthropathy. Journal of shoulder and elbow surgery / American Shoulder and Elbow Surgeons [et al]. 1997;6(1):18-23. Epub 1997/01/01. 23. Sanchez-Sotelo J, Cofield RH, Rowland CM. Shoulder hemiarthroplasty for glenohumeral arthritis associated with severe rotator cuff deficiency. The Journal of bone and joint surgery American volume. 2001;83-A(12):1814-22. Epub 2001/12/13. 24. Zuckerman JD, Scott AJ, Gallagher MA. Hemiarthroplasty for cuff tear arthropathy. Journal of shoulder and elbow surgery / American Shoulder and Elbow Surgeons [et al]. 2000;9(3):169-72. Epub 2000/07/11. 25. Zanetti M, Gerber C, Hodler J. Quantitative assessment of the muscles of the rotator cuff with 42

magnetic resonance imaging. Investigative radiology. 1998;33(3):163-70. Epub 1998/04/03. 26. Constant CR, Murley AH. A clinical method of functional assessment of the shoulder. Clinical orthopaedics and related research. 1987(214):160-4. Epub 1987/01/01. 27. Hertel R, Ballmer FT, Lombert SM, Gerber C. Lag signs in the diagnosis of rotator cuff rupture. Journal of shoulder and elbow surgery / American Shoulder and Elbow Surgeons [et al]. 1996;5(4):307-13. Epub 1996/07/01. 28. Walch G, Boulahia A, Calderone S, Robinson AH. The 'dropping' and 'hornblower's' signs in evaluation of rotator-cuff tears. The Journal of bone and joint surgery British volume. 1998;80(4):624-8. Epub 1998/08/12. 29. Tokish JM, Decker MJ, Ellis HB, Torry MR, Hawkins RJ. The belly-press test for the physical examination of the subscapularis muscle: electromyographic validation and comparison to the liftoff test. Journal of shoulder and elbow surgery / American Shoulder and Elbow Surgeons [et al]. 2003;12(5):427-30. Epub 2003/10/18. 30. Van De Sande MA RP. Proximal migration can be measured accurately on standardized anteroposterior shoulder radiographs. Clinical orthopaedics and related research. 2006;443:260-5. 31. Hamada K, Fukuda H, Mikasa M, Kobayashi Y. Roentgenographic findings in massive rotator cuff tears. A long-term observation. Clinical orthopaedics and related research. 1990(254):92-6. Epub 1990/05/01. 32. Middernacht B, Winnock de Grave P, Van Maele G, Favard L, Mole D, De Wilde L. What do standard radiography and clinical examination tell about the shoulder with cuff tear arthropathy? Journal of orthopaedic surgery and research. 2011;6:1. Epub 2011/01/07. 33. Sirveaux F, Favard L, Oudet D, Huquet D, Walch G, Mole D. Grammont inverted total shoulder arthroplasty in the treatment of glenohumeral osteoarthritis with massive rupture of the cuff. Results of a multicentre study of 80 shoulders. The Journal of bone and joint surgery British volume. 2004;86(3):388-95. Epub 2004/05/06. 34. Goutallier D, Postel JM, Bernageau J, Lavau L, Voisin MC. Fatty muscle degeneration in cuff ruptures. Pre- and postoperative evaluation by CT scan. Clinical orthopaedics and related research. 1994(304):78-83. Epub 1994/07/01. 35. Williams MD, Ladermann A, Melis B, Barthelemy R, Walch G. Fatty infiltration of the supraspinatus: a reliability study. Journal of shoulder and elbow surgery / American Shoulder and Elbow Surgeons [et al]. 2009;18(4):581-7. Epub 2009/06/30. 36. Ecklund KJ, Lee TQ, Tibone J, Gupta R. Rotator cuff tear arthropathy. The Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons. 2007;15(6):340-9. Epub 2007/06/06. 37. Zeman CA, Arcand MA, Cantrell JS, Skedros JG, Burkhead WZ, Jr. The rotator cuff-deficient arthritic shoulder: diagnosis and surgical management. The Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons. 1998;6(6):337-48. Epub 1998/11/24. 38. De Wilde LF, Berghs BM, VandeVyver F, Schepens A, Verdonk RC. Glenohumeral relationship 43

in the transverse plane of the body. Journal of shoulder and elbow surgery / American Shoulder and Elbow Surgeons [et al]. 2003;12(3):260-7. Epub 2003/07/10. 39. Bokor DJ, O'Sullivan MD, Hazan GJ. Variability of measurement of glenoid version on computed tomography scan. Journal of shoulder and elbow surgery / American Shoulder and Elbow Surgeons [et al]. 1999;8(6):595-8. Epub 2000/01/14. 40. Churchill RS, Brems JJ, Kotschi H. Glenoid size, inclination, and version: an anatomic study. Journal of shoulder and elbow surgery / American Shoulder and Elbow Surgeons [et al]. 2001;10(4):327-32. Epub 2001/08/23. 41. Verstraeten TR, Deschepper E, Jacxsens M, Walravens S, De Coninck B, De Wilde LF. Operative guidelines for the reconstruction of the native glenoid plane: an anatomic three-dimensional computed tomography-scan reconstruction study. Journal of shoulder and elbow surgery / American Shoulder and Elbow Surgeons [et al]. 2012. Epub 2012/01/24. 42. Bryce CD, Davison AC, Lewis GS, Wang L, Flemming DJ, Armstrong AD. Two-dimensional glenoid version measurements vary with coronal and sagittal scapular rotation. The Journal of bone and joint surgery American volume. 2010;92(3):692-9. Epub 2010/03/03. 43. Veeger HE. The position of the rotation center of the glenohumeral joint. Journal of biomechanics. 2000;33(12):1711-5. Epub 2000/09/28. 44. Hertel R, Knothe U, Ballmer FT. Geometry of the proximal humerus and implications for prosthetic design. Journal of shoulder and elbow surgery / American Shoulder and Elbow Surgeons [et al]. 2002;11(4):331-8. Epub 2002/08/27. 45. Boileau P, Bicknell RT, Mazzoleni N, Walch G, Urien JP. CT scan method accurately assesses humeral head retroversion. Clinical orthopaedics and related research. 2008;466(3):661-9. Epub 2008/02/12. 46. Schulz CU, Anetzberger H, Glaser C. Coracoid tip position on frontal radiographs of the shoulder: a

predictor

of

common

shoulder

pathologies?

The

British

journal

of

radiology.

2005;78(935):1005-8. Epub 2005/10/27. 47. Nove-Josserand L, Walch G, Adeleine P, Courpron P. [Effect of age on the natural history of the shoulder: a clinical and radiological study in the elderly]. Revue de chirurgie orthopedique et reparatrice de l'appareil moteur. 2005;91(6):508-14. Epub 2005/12/06. Etude du vieillissement naturel de l'epaule: etude clinique et radiographique d'une population de personnes agees. 48. B. De Coninck, M. Jacxsens, S. Walravens. Studie van de glenohumerale relatie van de normale schouder ten opzichte van de rotator cuff sufficiënte artrotische schouder aan de hand van driedimensionale CT-scan reconstructie. Scriptie voorgedragen in de 2de proef in het kader van de opleiding tot arts, Universiteit Gent 2010-2012

44

BIJLAGEN

2

3