Función muscular y articular en la deficiencia del manguito rotador

Los desgarros del manguito rotador son una afección común de las extremidades superiores en mayores de 50 años y están presentes en el 20% al 50% de las personas de entre 60 y 80 años. Si bien pueden ocurrir con una lesión aguda, la mayoría son consecuencia de una degeneración relacionada con la edad.

La patogenia de los desgarros no traumáticos del manguito rotador involucra factores intrínsecos como cambios en la estructura del tendón y en las propiedades del material, mala vascularización o factores extrínsecos como pinzamiento subacromial, sobrecarga de tensión y estrés repetitivo. Casi todos los pacientes con desgarro sintomático del manguito rotador presentan dolor, con elevación activa hacia adelante reducida y fuerza muscular más débil en abducción y rotación externa. 

La estabilidad dinámica de la articulación glenohumeral depende de la activación y función de la musculatura circundante para generar compresión de la cabeza del húmero en la fosa glenoidea. Esto se debe principalmente a la función de los músculos del manguito rotador que, en un hombro con funcionamiento normal, se oponen a la fuerza de corte superior generada por el deltoides durante la elevación.

La fuerza de compresión estabilizadora también se genera por la coactivación de los músculos del manguito rotador anterior y posterior, llamados “par de fuerza del plano transversal”. Los desgarros del espesor total del manguito rotador alteran la estabilidad de la articulación, aumentando el riesgo de subluxación articular, pinzamiento subacromial y, en última instancia, luxación; sin embargo, la influencia de estos desgarros en las traslaciones de la articulación glenohumeral sigue siendo poco comprendida. 

Los desgarros masivos del manguito rotador, que se definen como desgarros del espesor total que involucran dos o más tendones, o desgarros de 5 cm o más, siguen siendo un desafío para tratar debido a retracción e inelasticidad, cicatrización de la bursa, atrofia muscular, degeneración grasa, y mala curación. Estos pacientes presentan el peor pronóstico en términos de fuerza y ​​función, con muchos desgarros retraídos o sin suficiente longitud de tendón para ser reparados a su huella de tendón nativa.

El objetivo del presente estudio fue evaluar en un modelo cadavérico humano las fuerzas musculares y las traslaciones de la articulación glenohumeral durante la elevación en presencia de desgarros aislados y combinados del manguito rotador de espesor completo que involucran el supraespinoso, subescapular, infraespinoso y redondo menor.

Dado que el supraespinoso es un elevador prominente en la abducción temprana, se planteó la hipótesis de que los desgarros de espesor completo del supraespinoso darían como resultado una mayor generación de fuerza deltoidea y una mayor traslación de la articulación glenohumeral que en el hombro nativo. También se planteó la hipótesis de que se producirían traslaciones articulares más grandes cuando se interrumpe el par de fuerzas del plano transversal generado por el subescapular y el infraespinoso, en comparación con el desgarro aislado del supraespinoso. Los hallazgos de este estudio serán útiles en la planificación quirúrgica de la reparación y reconstrucción del manguito rotador, y en la rehabilitación de estos pacientes.   

Materiales y métodos

Se obtuvieron ocho extremidades superiores congeladas frescas de cadáveres humanos (edad media: 70,3 años, rango: 43−81 años, tres mujeres, cinco hombres). El diámetro glenoideo anteroposterior mayor se midió utilizando calibradores digitales y luego se utilizó para normalizar los datos de traslación de la articulación glenohumeral.

Cada espécimen de extremidad superior se montó en un aparato de prueba cadavérico dinámico controlado por computadora diseñado para simular seis grados de libertad de movimiento de la articulación glenohumeral mediante la aplicación de fuerza directa a las unidades músculo-tendón del hombro. La escápula se incrustó en un bloque de encapsulado hueco utilizando polimetilmetacrilato, con el plano glenoideo inicialmente alineado verticalmente. El bloque se montó en un marco giratorio para simular la rotación escapular hacia arriba durante la elevación humeral.

Se utilizaron seis motores electromecánicos en el aparato de prueba para aplicar y mantener la fuerza del músculo-tendón del hombro utilizando un sistema de polea-cable. Una línea Spectra de alta resistencia se sujetó a cada unidad músculo-tendón a través de su sutura y luego se ató a una celda de carga colocada en línea para medir las fuerzas aplicadas. 

Se utilizó un sistema de captura de movimiento óptico digital para muestrear el movimiento de la articulación glenohumeral durante la prueba a una frecuencia de 100 Hz.

El centro de rotación de la articulación glenohumeral se estableció rotando la articulación glenohumeral a través de su rango completo de movimiento durante ~30 s. Los ángulos de la articulación glenohumeral se calcularon posteriormente utilizando una descomposición del ángulo de Euler, empleando una secuencia Y-X-Y, que representa el plano de elevación, elevación y rotación axial, respectivamente.

Se midieron las traslaciones de la articulación glenohumeral en las direcciones anteroposterior y superior-inferior con respecto a un sistema de coordenadas glenoideo fijo, que se estableció utilizando los ejes anteroposterior y superior-inferior de la escápula. Todas las traslaciones de la articulación glenohumeral se normalizaron al ancho glenoideo. 

En cada posición articular, las fuerzas aplicadas a las unidades músculo-tendinosas se calcularon inicialmente utilizando un modelo neuromusculoesquelético impulsado por electromiografía (EMG) con sujetos sanos. 

Las pruebas se realizaron en el hombro nativo y luego se repitieron en el hombro con deficiencia del manguito rotador, que incluyó (i) un desgarro aislado en el supraespinoso, (ii) desgarros combinados en el supraespinoso y el subescapular, y (iii) desgarros combinados en el supraespinoso, el infraespinoso y el redondo menor. 

Definiciones del sistema de coordenadas anatómicas escapular (A) y humeral (B). El origen de los ejes escapulares se encontraba en el centro de la articulación acromioclavicular (AC), mientras que los ejes humerales se localizaban en el centro de una esfera colocada en la cabeza del húmero (HH). Para la escápula, el eje medial-lateral (eje x) discurría entre la apófisis triangular (TP) de la escápula y la articulación AC, el eje superior-inferior (eje z) definido entre el centro de la articulación glenohumeral y la articulación AC, y el eje antero-posterior (eje y) era perpendicular al eje z y al eje x. Para el húmero, el eje x era paralelo a los epicóndilos medial (ME) y lateral (LE), el eje z paralelo a la dirección longitudinal, que discurría entre el punto medio de los epicóndilos y el HH, y el eje y era perpendicular al eje z y al eje x.

Resultados

> Fuerzas musculares. Los desgarros del manguito rotador tuvieron un impacto significativo en las fuerzas generadas por los músculos del hombro. Un desgarro aislado del supraespinoso aumentó significativamente las fuerzas del deltoides medio a 30°, 60° y 90° de abducción en relación con el hombro nativo, y la diferencia más sustancial se produjo a 30°. También se observaron aumentos significativos de fuerza en el deltoides anterior a 30° y 60°, el deltoides posterior a 90° y el músculo subescapular a 30° de abducción en el hombro con deficiencia del supraespinoso. Un desgarro combinado del supraespinoso y del infraespinoso resultó en un aumento significativo de las fuerzas del deltoides medio y posterior en 30°, 60° y 90° de abducción en comparación con el hombro intacto, y la diferencia más significativa se produjo en la abducción de 30° en el deltoides medio y en la abducción de 90° en el deltoides posterior. Los desgarros del supraespinoso y del subescapular aumentaron significativamente las fuerzas del deltoides medio a 30°, 60° y 90° de abducción en relación con el hombro intacto, y la diferencia más significativa se produjo a 30° de abducción. Las fuerzas también aumentaron significativamente en el deltoides anterior a 30°, en el deltoides posterior a 60° y en el infraespinoso a 60° y 90° de abducción. 

> Traslaciones de la articulación glenohumeral. Los desgarros del manguito rotador tuvieron un efecto significativo en las traslaciones de la articulación glenohumeral en las direcciones anteroposterior y superior-inferior. Los desgarros aislados del supraespinoso y los desgarros combinados del supraespinoso e infraespinoso tendieron a disminuir la cantidad de traslación de la articulación posterior o aumentar la cantidad de traslación de la articulación anterior en relación con la del hombro intacto. Esto fue significativo a 90° de abducción, donde un desgarro combinado del supraespinoso e infraespinoso disminuyó la traslación media de la articulación posterior en 2,9 mm. Se observaron traslaciones superiores medias significativamente mayores en relación con las del hombro intacto debido a desgarros combinados del supraespinoso y el infraespinoso a 30° de abducción y 60° de abducción. En general, las traslaciones superiores fueron más bajas a 5° y 90° de abducción en los hombros intactos y con deficiencia del manguito rotador y fueron máximas a 60° de abducción.  

Discusión

Los resultados respaldan la hipótesis del estudio de mayores fuerzas deltoides necesarias para abducir el brazo después de un desgarro aislado del supraespinoso; sin embargo, mientras que los desgarros aislados del supraespinoso y combinados del supraespinoso y el subescapular aumentaron las traslaciones de la cabeza humeral superior hasta cierto punto, un desgarro combinado del supraespinoso y el infraespinoso resultó en las traslaciones de la articulación glenohumeral más significativas en relación con el hombro intacto.  

El tendón supraespinoso es el tendón del manguito rotador que se desgarra con mayor frecuencia y el sitio donde se originan la mayoría de los desgarros por desgaste. El presente estudio demostró que la traslación superior de la cabeza humeral aumentó en el caso de un desgarro aislado del supraespinoso, pero esto no fue significativo en relación con el del hombro intacto. Este hallazgo es comparable a otros estudios biomecánicos que no encontraron diferencias en la traslación superior-inferior entre los hombros con deficiencia del supraespinoso y los hombros nativos durante la abducción en el plano escapular.

Se demostró que la pérdida de la función del supraespinoso coincidió con un aumento significativo de la fuerza en el deltoides anterior a 30° y 60° de abducción y en el deltoides medio a 30°, 60° y 90° de abducción. Dado que el supraespinoso tiene una capacidad de torsión sustancial en la elevación inicial a media, los desgarros del supraespinoso requerirían un aumento proporcional en el torque de abducción como respuesta. Este aumento en el torque puede provenir principalmente del deltoides anterior durante la abducción inicial a media, y del deltoides medio en la abducción tardía.

El deltoides posterior, un aductor, también aumentó la fuerza a 90° de abducción en el hombro con deficiencia del supraespinoso, muy probablemente para mantener el hombro en el plano de la escápula. Estos hallazgos resaltan el papel crítico de todo el deltoides en la movilidad y estabilidad de la articulación durante la abducción en el hombro con deficiencia del supraespinoso y subrayan el papel del fortalecimiento y la rehabilitación específicos en las tres cabezas deltoides. 

Los músculos del manguito rotador están orientados para generar fuerzas compresivas que estabilizan la articulación glenohumeral durante el movimiento activo de la extremidad superior. En el presente estudio, el desgarro de los tendones infraespinoso y supraespinoso aumentó significativamente la traslación superior de la cabeza humeral a 30° y 60° de abducción, mientras que los desgarros combinados del supraespinoso y el subescapular no resultaron en traslaciones significativas de la articulación glenohumeral.

Estudios de laboratorio informados previamente también han demostrado una asociación entre la migración superior de la articulación y los desgarros del manguito rotador que involucran el tendón infraespinoso durante la abducción. Estos hallazgos sugieren que el subescapular puede no funcionar como depresor de la cabeza humeral en la misma medida que el infraespinoso. En el plano coronal, el deltoides exhibe un gran brazo de momento elevador y una producción de fuerza que requiere un contrapeso de fuerzas articulares inferiormente, al que el infraespinoso contribuye sustancialmente. Los resultados corroboran este hallazgo de que el complejo infraespinoso-redondo menor es el principal depresor activo de la cabeza humeral durante la abducción. 

Los desgarros combinados de los tendones infraespinoso y supraespinoso resultaron en un aumento de la fuerza del deltoides medio a 30° de abducción y un aumento de la fuerza del deltoides posterior a 90° de abducción en relación con los del hombro intacto.

Si bien los desgarros combinados que involucran el supraespinoso y el infraespinoso también aumentaron las fuerzas en las tres cabezas del deltoides a través del rango de movimiento en relación con el hombro intacto, los aumentos fueron generalmente menores que los asociados con desgarros combinados del supraespinoso y el infraespinoso y no se asociaron con aumentos significativos en la traslación superior de la articulación. Este hallazgo sugiere que los desgarros combinados que involucran el infraespinoso y el supraespinoso pueden presentar un mayor riesgo de pinzamiento subacromial durante el inicio de la elevación que los desgarros aislados del supraespinoso o los desgarros combinados que involucran el supraespinoso y el subescapular. Además de la cirugía reconstructiva, estos pacientes también pueden beneficiarse de la cirugía de acromioplastia para reducir o mitigar el contacto subacromial. 

El presente estudio mostró que los desgarros del supraespinoso redujeron la cantidad de traslación de la articulación glenohumeral posterior en comparación con la del hombro nativo, y los desgarros combinados del supraespinoso y el infraespinoso-redondo menor redujeron aún más la traslación de la articulación posterior, más significativamente en alta abducción. Estos hallazgos sugieren que el complejo supraespinoso e infraespinoso‐redondo menor actúa para resistir las traslaciones articulares anteriores durante la abducción tardía; sin embargo, el movimiento articular se mantuvo en el plano escapular en el presente estudio, y las posiciones de las extremidades superiores pueden tener una dependencia aún mayor de estos músculos para el mantenimiento de la estabilidad. Los hallazgos subrayan la importancia de un infraespinoso y redondo menor funcionales para lograr la función de rotación externa y la estabilización de la articulación glenohumeral en el plano transversal, y que este complejo debe ser una prioridad para la reconstrucción, particularmente en presencia de un desgarro del supraespinoso. 

El presente estudio demostró que los desgarros combinados que involucran al supraespinoso, infraespinoso y redondo menor conducen a mayores traslaciones de la articulación superior en comparación con los desgarros combinados que involucran al supraespinoso y al subescapular. El deltoides compensa la deficiencia en el torque de abducción debido a los desgarros del manguito rotador que involucran al supraespinoso, pero a expensas de un mayor esfuerzo cortante de la articulación superior y la migración de la cabeza humeral durante la elevación inicial a media. Este estudio destaca la importancia del complejo infraespinoso-redondo menor como un depresor principal de la cabeza humeral durante el movimiento del hombro y contribuyente al par de fuerzas del plano transversal. Los hallazgos sugieren priorizar el infraespinoso para la reparación quirúrgica, cuando sea posible, y la rehabilitación para mejorar la estabilidad del hombro a través de terapia de ejercicios y fortalecimiento muscular dirigido al manguito rotador posterior y cada una de las tres cabezas deltoides.

 

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Resumen objetivo: Dra. María Eugenia Noguerol