anatomia e biomeccanica della spalla

ANATOMIA E ANATOMIA E BIOMECCANICABIOMECCANICAANATOMIA E ANATOMIA E

BIOMECCANICABIOMECCANICA

Roma

A. A. GrassoGrasso

SpallaSpalla Articolazione complessaArticolazione complessa Articolazione Articolazione

mobile/instabilemobile/instabile

Articolazione … “sofisticata”Articolazione … “sofisticata”

The shoulder is an intercalated complex of The shoulder is an intercalated complex of fourfour several joints…normal function several joints…normal function requires requires normalnormal, , coordinated motioncoordinated motion of all articulating elements of all articulating elements

Normal gleno-humeral motion is largely “Normal gleno-humeral motion is largely “Ball-and socketBall-and socket” kinematics, ” kinematics, though though some traslationsome traslation during active during active range of motion is normalrange of motion is normalHarryman et al.,JBJS 1990 Harryman et al.,JBJS 1990

SpallaSpalla Articolazione complessaArticolazione complessa Articolazioni “vere”:Articolazioni “vere”:

• Art. Sterno-Costo-ClaveareArt. Sterno-Costo-Claveare• Art. Acromion-ClaveareArt. Acromion-Claveare• Art. Scapolo-Omerale (Gleno-Art. Scapolo-Omerale (Gleno-

Omerale)Omerale)

SpallaSpalla

Articolazione complessaArticolazione complessa Articolazioni “false”:Articolazioni “false”:

• Art. SottoacromialeArt. Sottoacromiale• Art. Scapolo-ToracicaArt. Scapolo-Toracica

SpallaSpalla

Articolazione complessa:Articolazione complessa:

La articolazione gleno-La articolazione gleno-omerale ne è il omerale ne è il “cuore “cuore funzionale”funzionale”

Il lancioIl lancio

Cocking position: Cocking position: forza=40% peso corporeoforza=40% peso corporeo

Throwing Throwing (max E.R.-I.R.):(max E.R.-I.R.):velocità angolare>7000°\velocità angolare>7000°\sec.sec.

Follow-throughFollow-through: : forza=80% peso corporeoforza=80% peso corporeo

AAOS, AAOS, 20002000

““...The glenohumeral joint is composed ...The glenohumeral joint is composed of a larger, non constrainted humeral of a larger, non constrainted humeral head articulating with a smaller head articulating with a smaller glenoid during huge ranges of multi-glenoid during huge ranges of multi-planar…”planar…”

J.P.Warner, 2000J.P.Warner, 2000

Perché questa Perché questa articolazione articolazione

èè stabile? stabile?

““...Forces encountered in throwing…...Forces encountered in throwing…

these tendencies toward dislocation these tendencies toward dislocation

must be resisted by must be resisted by static and static and

dynamic factorsdynamic factors, most of which , most of which are are

soft tissue structures…”soft tissue structures…” Andrews JR, Am J Sports Med 1985Andrews JR, Am J Sports Med 1985

VINCOLI ARTICOLARIVINCOLI ARTICOLARI

StaticiStatici Superfici articolariSuperfici articolari LabbroLabbro Capsula e legamentiCapsula e legamenti Pressione Pressione intrarticolare intrarticolare negativanegativa

Fattori idrodinamiciFattori idrodinamici

DinamiciDinamici Cuffia dei rotatoriCuffia dei rotatori Capo lungo del Capo lungo del bicipitebicipite

Mobilità scapolo-Mobilità scapolo-toracicatoracica

Superfici articolariSuperfici articolari

Indice gleno-omerale Indice gleno-omerale 0.6 sul piano 0.6 sul piano trasversotrasverso

0.75 piano sagittale0.75 piano sagittale

Saha,Acta Orthop. ScandSaha,Acta Orthop. Scand 19711971

Superfici articolariSuperfici articolari

““There is close conformity of the radius of There is close conformity of the radius of curvature beetween the humeral head and curvature beetween the humeral head and glenoid”glenoid”

Soslowsky, J Orthop Soslowsky, J Orthop Res,1992Res,1992

93%93% 7%7% 0%0%

Rglena> Rtesta Rglena= Rtesta Rglena< Rtesta

AnatomyAnatomy

Superfici articolariSuperfici articolari

Testa= 20°-30° Testa= 20°-30° retroversione retroversione

Glena= 0°-5°Glena= 0°-5°

retroversioneretroversione

STABILITA’ INTRINSECA

VINCOLI ARTICOLARIVINCOLI ARTICOLARI

StaticiStatici Superfici articolariSuperfici articolari LabbroLabbro Capsula e legamentiCapsula e legamenti Pressione Pressione intrarticolare intrarticolare negativanegativa

Fattori idrodinamiciFattori idrodinamici

DinamiciDinamici Cuffia dei rotatoriCuffia dei rotatori Capo lungo del Capo lungo del bicipitebicipite

Mobilità scapolo-Mobilità scapolo-toracicatoracica

Labbro Labbro glenoideoglenoideo

Sezione triangolareSezione triangolare

Meniscoide superiormente Meniscoide superiormente dove si inseriscono le dove si inseriscono le

espansioni del tendine del espansioni del tendine del capo lungo bicipitalecapo lungo bicipitale

Labbro glenoideoLabbro glenoideo

Ancora al LGOIAncora al LGOIAumenta la superficie di Aumenta la superficie di contatto della glenacontatto della glena

Aumenta la concavità della Aumenta la concavità della cavità glenoidea (50%)cavità glenoidea (50%)

Agisce come “chock block” contro Agisce come “chock block” contro la dislocazione della testa la dislocazione della testa omerale dalla glenaomerale dalla glena

Trasmette le forze di trazione Trasmette le forze di trazione che si scaricano sulla capsula e che si scaricano sulla capsula e sul c. l. bicipitalesul c. l. bicipitale

Biomeccanica

Varianti Varianti costituzionalicostituzionali

Sublabral HoleSublabral Hole

Buford ComplexBuford Complex

“..Has a variable attachment above the equator of the glenoid..”Altchek DW, Am J Sports Med,1992

Varianti anatomicheVarianti anatomiche

10% dei soggetti10% dei soggetti labbro glenoideo labbro glenoideo distaccatodistaccato prossimalmente prossimalmente

Sublabral HoleSublabral Hole

Variazioni Variazioni costituzionalicostituzionali

sovraequatoriale sovraequatoriale

Sublabral HoleSublabral HoleSublabral HoleSublabral Hole

Lesione di BankartLesione di BankartLesione di BankartLesione di Bankart

sottoequatorisottoequatoriale ale

==

Varianti anatomicheVarianti anatomiche

1.5% dei soggetti1.5% dei soggettiLGOM cordoniformeLGOM cordoniformeAssenzaAssenza del labbro del labbro glenoideo a livello glenoideo a livello sovraequatorialesovraequatoriale

Buford ComplexBuford Complex

““......Clinically, labral lesions are Clinically, labral lesions are often associated with traumatic often associated with traumatic gleno-humeral instability, gleno-humeral instability, yet yet biomechanical studies in wich an biomechanical studies in wich an isolated Bankart was created have isolated Bankart was created have not produced significant increases not produced significant increases in humeral translation on the in humeral translation on the glenoidglenoid, suggesting that other , suggesting that other factors (such as plastic deformation factors (such as plastic deformation of the glenohumeral ligaments) may of the glenohumeral ligaments) may be required for recurrent be required for recurrent instability…”instability…”

Tom R Norris, AAOS 1997Tom R Norris, AAOS 1997

VINCOLI VINCOLI ARTICOLARIARTICOLARI

StaticiStatici Superfici Superfici articolariarticolari

LabbroLabbro Capsula e legamentiCapsula e legamenti Pressione Pressione intrarticolare intrarticolare negativanegativa

Fattori Fattori idrodinamiciidrodinamici

Legamenti gleno-Legamenti gleno-omeraliomerali

Sono gli elementi Sono gli elementi stabilizzatori stabilizzatori fondamentali della fondamentali della articolazione articolazione gleno-omeralegleno-omerale

Ruolo differente Ruolo differente nelle varie nelle varie posizioni posizioni dell’arto dell’arto superioresuperiore

“There are discreet ligamentous thickenings in the capsule”O’Brien SJ Am j Sports Med 1990

Complesso superioreComplesso superiore

Leg. gleno-omerale superiore Leg. gleno-omerale superiore (90%)(90%)

Legamento coraco-omeraleLegamento coraco-omerale(extraarticolare)(extraarticolare)

LGOS+LCOLGOS+LCO

Restraint to Inferior traslation of Restraint to Inferior traslation of the adducted shoulder in neutral and the adducted shoulder in neutral and

external rotationexternal rotationWarner JJP. J Shoulder Elbow Surg 1993.Warner JJP. J Shoulder Elbow Surg 1993.

Anatomy. Anatomy. LGOS can have a common origin LGOS can have a common origin with the biceps or anterior to the biceps with the biceps or anterior to the biceps

or with the MGHLor with the MGHL

Function:Function: Barrier to anterior Barrier to anterior dislocation at 45°-90° dislocation at 45°-90° abductionabduction

Warner JJP. J Shoulder Elbow Surg Warner JJP. J Shoulder Elbow Surg 19931993

Legamento gleno-Legamento gleno-omerale medioomerale medio

Legamento gleno-Legamento gleno-omerale medioomerale medio

Poorly defined in 10 % of shoulders and absent in up to 30 %

Legamento gleno-Legamento gleno-omerale inferioreomerale inferiore

“…“…Like a “Hammock” underneath the Like a “Hammock” underneath the humeral head…”humeral head…”

Warner Am J Sport Med, 1992Warner Am J Sport Med, 1992

AnatomiaAnatomia

Legamento gleno-Legamento gleno-omerale inferioreomerale inferioreIn the abduced shoulder, In the abduced shoulder, internal internal

rotationrotation will direct LGHI posteriorly , will direct LGHI posteriorly , wich will then restrain wich will then restrain posterior posterior translationtranslation of the humeral head. of the humeral head.

Correspondingly, Correspondingly, external rotationexternal rotation will will place the LGHI anteriorly, wich will place the LGHI anteriorly, wich will then restrain then restrain anterior translationanterior translation

John E. Kun, Shoulder and Elbow 1997

“ …“ …function to function to limit anterior, limit anterior, posterior and posterior and inferior inferior translation in translation in the abducted the abducted shoulder…”shoulder…”

JP Warner, AAOS JP Warner, AAOS 20002000

Stabilita’ della Stabilita’ della spallaspalla

Circle concept of Circle concept of stability:stability:

““la dislocazione in la dislocazione in una direzione una direzione richiede un danno richiede un danno capsulare sia dalla capsulare sia dalla stessa parte sia stessa parte sia dalla parte opposta”dalla parte opposta”

Warren: Orthop Trans, Warren: Orthop Trans, 19841984

VINCOLI ARTICOLARIVINCOLI ARTICOLARI

StaticiStatici Superfici articolariSuperfici articolari LabbroLabbro Capsula e legamentiCapsula e legamenti Pressione Pressione intrarticolare intrarticolare negativanegativa

Fattori idrodinamiciFattori idrodinamici

DinamiciDinamici Cuffia dei rotatoriCuffia dei rotatori Capo lungo del Capo lungo del bicipitebicipite

Mobilità scapolo-Mobilità scapolo-toracicatoracica

“…“…A number of studies have A number of studies have demonstrated that demonstrated that venting a venting a cadaver glenohumeral jointcadaver glenohumeral joint will will allow for passive allow for passive translationstranslations in any directions with in any directions with less less forceforce then that required for then that required for the non vented shoulder…”the non vented shoulder…”

Tom R Norris, AAOS 1997Tom R Norris, AAOS 1997

Pressione Pressione intraarticolare intraarticolare

negativanegativaEsiste una leggera pressione negativa Esiste una leggera pressione negativa all’interno di un’articolazione gleno-all’interno di un’articolazione gleno-omerale integra.omerale integra.

La traslazione o distrazione La traslazione o distrazione dell’articolazione aumenta il volume dell’articolazione aumenta il volume articolare e di contro riduce la pressione articolare e di contro riduce la pressione intraarticolare: tale fenomeno intraarticolare: tale fenomeno contribuisce a migliorare la stabilitè contribuisce a migliorare la stabilitè gleno-omeralegleno-omerale

Gibb TD, Clin Orthop 1991Gibb TD, Clin Orthop 1991

VINCOLI ARTICOLARIVINCOLI ARTICOLARI

StaticiStatici Superfici articolariSuperfici articolari LabbroLabbro Capsula e legamentiCapsula e legamenti Pressione Pressione intrarticolare intrarticolare negativanegativa

Fattori idrodinamiciFattori idrodinamici

DinamiciDinamici Cuffia dei rotatoriCuffia dei rotatori Capo lungo del Capo lungo del bicipitebicipite

Mobilità scapolo-Mobilità scapolo-toracicatoracica

Adesione-coesione tra Adesione-coesione tra le superfici le superfici articolariarticolari

“…“…fluid adhesion-cohesion is analogous fluid adhesion-cohesion is analogous to adhesion between two glass sides to adhesion between two glass sides with water between them…this occurs with water between them…this occurs between the hyaline cartilage of the between the hyaline cartilage of the humeral head and glenoid and the humeral head and glenoid and the synovial fluid…”synovial fluid…”

Helmig P, J Shoulder Elbow Surg Helmig P, J Shoulder Elbow Surg 19931993

VINCOLI ARTICOLARIVINCOLI ARTICOLARI

StaticiStatici Superfici articolariSuperfici articolari LabbroLabbro Capsula e legamentiCapsula e legamenti Pressione Pressione intrarticolare intrarticolare negativanegativa

Fattori idrodinamiciFattori idrodinamici

DinamiciDinamici Cuffia dei rotatoriCuffia dei rotatori Capo lungo del Capo lungo del bicipitebicipite

Mobilità scapolo-Mobilità scapolo-toracicatoracica

Biomeccanica della Biomeccanica della cuffiacuffia

Concavity-compression Concavity-compression mechanism (Matsen)mechanism (Matsen)

Acts by coordinated, Acts by coordinated, synergistic contrations synergistic contrations to steer the humeral to steer the humeral head into the glenoidhead into the glenoid

“…Individual components of the rotator cuff may play an important role in maintainig

stability, particulary in the unstable shoulder…”

Blasier RB, JSES 1992

CuffiaCuffia

Biomeccanica della Biomeccanica della cuffiacuffia

Limits translation Limits translation by “barrier effect”by “barrier effect”

Acts with deltoid Acts with deltoid to mantain the to mantain the fixed fulcrum for fixed fulcrum for rotation during rotation during shoulder abductionshoulder abduction

“…Individual components of the rotator cuff may play an important role in maintainig

stability, particulary in the unstable shoulder…”

Blasier RB, JSES 1992

I MUSCOLI DELLA CUFFIAI MUSCOLI DELLA CUFFIASottoscapolareSottoscapolare

Potente e Potente e multipennatomultipennato

Tendine di circa 15 Tendine di circa 15 mmmm

Intrarotatore (55%)Intrarotatore (55%) Depressore e Depressore e coaptatorecoaptatore

della testa della testa omeraleomerale

I MUSCOLI DELLA CUFFIAI MUSCOLI DELLA CUFFIASovraspinatoSovraspinato

Tendine sotto la volta Tendine sotto la volta acromialeacromiale

Contribuisce Contribuisce all’elevazione del all’elevazione del bracciobraccio

Stabilizza la testa Stabilizza la testa nella glenoide (effetto nella glenoide (effetto pivot)pivot)

Con il sottospinato Con il sottospinato derota la testa in derota la testa in elevazione per far elevazione per far passare il trochite passare il trochite sotto il becco sotto il becco acromialeacromiale

I MUSCOLI DELLA CUFFIAI MUSCOLI DELLA CUFFIASottospinatoSottospinato

Forma e struttura Forma e struttura simili al suo simili al suo antagonista, il antagonista, il sottoscapolaresottoscapolare

E’ il più potente E’ il più potente extra-rotatore extra-rotatore (70%)(70%)

Stabilizza la testa Stabilizza la testa in abduzione, in in abduzione, in extra-rotazione e extra-rotazione e in adduzionein adduzione

Si unisce alla Si unisce alla capsula posteriorecapsula posteriore

I MUSCOLI DELLA CUFFIAI MUSCOLI DELLA CUFFIA

Piccolo rotondoPiccolo rotondo

Il più piccolo Il più piccolo muscolo della muscolo della cuffiacuffia

Extra-rotatore Extra-rotatore potente (12%)potente (12%)

Depressore e Depressore e coaptatore della coaptatore della testa nella testa nella glenoideglenoide

“ “...Supraspinatus and infraspinatus ...Supraspinatus and infraspinatus tendon tears are common in older people tendon tears are common in older people with anterior glenohumeral with anterior glenohumeral dislocations, and in patients with dislocations, and in patients with greater tuberosity fractures…greater tuberosity fractures…Subscapularis provides the most Subscapularis provides the most resistence to posterior subluxation of resistence to posterior subluxation of the humerus in the adducted , forward the humerus in the adducted , forward elevated , and internally rotated arm…”elevated , and internally rotated arm…”

Soslowsky LJ and Blasier RB, J Orthop Res 1996 Soslowsky LJ and Blasier RB, J Orthop Res 1996

Legamento CALegamento CA

VINCOLI ARTICOLARIVINCOLI ARTICOLARI

StaticiStaticiSuperfici articolariSuperfici articolariLabbroLabbroCapsula e legamentiCapsula e legamentiPressione Pressione intrarticolare intrarticolare negativanegativa

Fattori idrodinamiciFattori idrodinamici

DinamiciDinamici Cuffia dei rotatoriCuffia dei rotatori Capo lungo del Capo lungo del bicipitebicipite

Mobilità scapolo-Mobilità scapolo-toracicatoracica

Capo lungo del Capo lungo del bicipitebicipite

Si oppone alla Si oppone alla traslazione superiore traslazione superiore della testa omerale della testa omerale durante l’abduzionedurante l’abduzione

Migliora la Migliora la “compressione” “compressione” articolare articolare

Si oppone alla Si oppone alla traslazione anteriore a traslazione anteriore a spalla abdotta ed spalla abdotta ed extraruotataextraruotataJP Warner, AAOS 2000

Capo lungo del Capo lungo del bicipitebicipite

VINCOLI ARTICOLARIVINCOLI ARTICOLARI

StaticiStaticiSuperfici articolariSuperfici articolariLabbroLabbroCapsula e legamentiCapsula e legamentiPressione Pressione intrarticolare intrarticolare negativanegativa

Fattori idrodinamiciFattori idrodinamici

DinamiciDinamici Cuffia dei rotatoriCuffia dei rotatori Capo lungo del Capo lungo del bicipitebicipite

Mobilità scapolo-Mobilità scapolo-toracicatoracica

Articolazione scapolo-Articolazione scapolo-toracicatoracica

Durante l’abduzione Durante l’abduzione il rapporto di il rapporto di escursione articolare escursione articolare tra l’articolazione tra l’articolazione gleno-omerale e gleno-omerale e scapolo-toracica è scapolo-toracica è 2:1, questo rapporto 2:1, questo rapporto mantiene un piano mantiene un piano glenoideo stabile al glenoideo stabile al di sotto della testa di sotto della testa omeraleomerale

Concavità Concavità glenoideaglenoidea

Labbro Labbro glenoideoglenoideo

Legamenti gleno-Legamenti gleno-omeraliomerali

Cuffia dei Cuffia dei rotatori e rotatori e

mm.parascapolarmm.parascapolarii

LA STABILITA’ LA STABILITA’ DELLA SPALLADELLA SPALLA

Forza di Forza di adesione adesione

compressionecompressioneConcavità Concavità convessitàconvessità

Fulcro Fulcro mobile mobile

scapolarescapolare

StabilizzaziStabilizzazione one

legamentosalegamentosa

PP negativa negativa endoarticolaendoarticola

rere

Capo lungo del bicipite

Propriocezione

Fattori dinamici

Propriocezione

Fattori statici

Feedback Feedback Propriocettivo Propriocettivo

Lephart, JSES 1994

Importanza relativa Importanza relativa dei diversi fattori dei diversi fattori di stabilizzazionedi stabilizzazione

JP Warner, ASES, 2000JP Warner, ASES, 2000

GrazieGrazie