《Journal of Biomechanics》：Shoulder muscle synergies before and after reverse total shoulder arthroplasty
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本研究通过表面肌电分析20例rTSA患者术前术后肩部肌群活动及协同模式，发现术后德尔塔肌、中德尔塔肌等激活显著增加，协同模式更接近无症状侧，提示rTSA有效恢复神经肌肉控制，支持日常功能。
H. Francalanci|N. Holzer|F. Moissenet|Y. Cherni
加拿大蒙特利尔圣贾斯汀大学医院Azrieli研究中心神经生物力学与运动神经再适应实验室
摘要
反式全肩关节置换术（rTSA）已成为治疗症状性大范围肩袖撕裂（MRCT）的标准方法。尽管临床效果总体令人满意，但功能恢复的显著差异引发了关于个体间神经肌肉适应和运动恢复程度的问题。本研究旨在通过分析肩部表层肌肉的活动和协同作用来评估rTSA的神经肌肉影响。研究在手术前后分别对无症状肩部（n=20）和接受rTSA治疗的有症状肩部（n=20）进行了评估。参与者完成了四项功能性任务，同时使用表面肌电图（EMG）来量化肌肉活动。计算了前三角肌（DELTA）、中三角肌（DELTM）、后三角肌（DELTP）、中斜方肌（TRAPS）和前锯肌（SERRA）的协同作用。有症状的肩部组在DELTA（p=0.014）、DELTM、TRAPS和SERRA（p<0.001）的肌肉活动方面表现出显著增加。术后，DELTM（p=0.002）、TRAPS（p=0.039）和SERRA（p=0.025）的肌肉活动仍保持较高水平。虽然不同组间的肌肉协同数量（n=2）保持稳定，但在术前TRAPS和DELTP的肌肉权重存在显著差异（p<0.001）。此外，术后协同作用的余弦相似度分别增加了15.96%（协同作用1）和37.42%（协同作用2），表明其更接近无症状组的协同模式（p<0.001）。肌肉活动和协同模式的变化，尤其是肩胛骨稳定肌和三角肌的代偿性作用的出现，凸显了MRCT对运动控制的干扰。rTSA术后，运动协调能力得到了显著恢复，支持了日常任务中功能自主性的提升。
引言
运动系统重新组织肌肉激活模式的能力是恢复肩部疾病患者运动功能的关键因素。这种神经肌肉组织依赖于韧带和肌肉结构之间的相互作用，以确保盂肱关节的灵活性和稳定性（Bakhsh和Nicandri，2018；Halder等人，2000）。其中心组成部分是肩袖，由4块肌肉及相关肌腱组成，负责肩部的动态稳定，这对三角肌的有效关节活动至关重要（Longo等人，2012）。当肩袖撕裂，特别是大范围肩袖撕裂（MRCT）时，运动控制机制会受到破坏（Hawkes等人，2012；Veen等人，2021），导致肩袖力量失衡、肱骨头向上移位以及三角肌效率下降（Jarrett等人，2013）。因此，肩关节力量的不平衡可能导致代偿性肌肉激活策略，从而降低功能效率并影响肌肉协调（de Oliveira等人，2017；Duc等人，2014）。
通过恢复盂肱关节的稳定旋转中心，反式全肩关节置换术（rTSA）使三角肌成为在没有肩袖的情况下提升手臂的主要力量来源（Jarrett等人，2013）。虽然这种重构显著改善了主动抬升能力和功能独立性（Van de Kleut等人，2021；Yildiz等人，2023），但也引发了显著的神经肌肉适应。通常观察到三角肌的过度激活，常伴有上斜方肌、前锯肌和背阔肌等邻近肌肉的代偿性活动（Li等人，2020；Smith等人，2020；Vandenbosch等人，2024）。除了这些神经生理变化外，个体间的显著差异也引发了人们对rTSA后运动恢复整体效果的担忧（Li等人，2020；Rienmüller等人，2020）。
在这种情况下，肌电图（EMG）是量化肌肉活动和检查术后适应的标准方法。然而，除了肌肉激活的幅度外，协调肌肉募集的模式提供了对潜在运动策略的更深入理解。Bernstein（1967）提出的肌肉协同概念有助于模拟运动控制。它表明中枢神经系统通过脊髓中的机制在运动执行过程中同时协调地激活肌肉群（d’Avella等人，2003）。因此，分析肌肉协同作用有助于识别运动模式并追踪其在不同临床情境下的演变（Safavynia等人，2011）。在上肢肌肉骨骼疾病患者中，研究表明这些肌肉协同的数量和结构都会发生变化（Essers等人，2019），这反映了运动控制的紊乱或代偿策略的采用。然而，据我们所知，肌肉协同分析尚未应用于rTSA的背景下。在该领域应用时，它可以帮助理解运动系统如何适应病理状态和治疗手段。具体而言，它可以评估术后肌肉协调模式是否与无症状肩部相似，或揭示出不同的代偿策略。
本研究旨在基于标准化功能性任务期间收集的EMG数据，分析rTSA前后肩部肌肉活动和协同作用的演变。通过比较无症状、术前和术后的肩部，从神经肌肉角度探讨运动恢复过程。主要目标是更好地描述术后实施的肌肉协调策略，而不仅仅是评估运动表现。我们假设rTSA不会显著改变肌肉协同的数量或组织结构，这表明运动控制得到了整体恢复。
研究部分
参与者
这项回顾性研究包括了2022年至2025年间在日内瓦大学医院接受选择性rTSA治疗的患者，所有患者均提供了书面知情同意书（CER 2025–00773）。分为两组：（1）无症状的对侧肩部，具有正常的活动范围（Yian等人，2005），无疼痛，无肌肉骨骼病变或手术史；（2）有症状的MRCT肩部，术前和术后12个月进行了评估，MRI确诊为肩袖撕裂
参与者
共有20名患者（20个肩部）参与了无症状组和有症状组的研究。每组的肩部都是独立的且独特的。两组在年龄、体重、身高或性别分布方面没有显著差异（p<0.05）。所有有症状的肩部均接受了Medacta肩部系统的rTSA治疗。组别特征和手术参数详见表1。
肌电图信号
术前EMG分析显示……
讨论
本研究使用无症状肩部作为参考，研究了rTSA后肩部表层肌肉活动和协同作用的变化。术前，有症状的MRCT患者的肌肉激活增强，尤其是DELTA、DELTM、TRAPS和SERRA。肌肉协同模式也与无症状组不同，表现为抬臂时DELTP的权重改变以及下降时TRAPS的激活增强，这从相似度评分的降低中得到证实。
结论
协同作用分析显示，有症状的大范围肩袖撕裂患者在接受反式全肩关节置换术后出现了神经肌肉适应，表现为后三角肌和上斜方肌的重新组织，反映了向功能性运动模式的回归。中三角肌的更大参与程度符合手术目标，即重新平衡肩部功能，尽管这种模式并未在协同作用分析中体现出来。
CRediT作者贡献声明
H. Francalanci：撰写——初稿撰写、可视化、方法论、概念化。N. Holzer：撰写——审稿与编辑、概念化。F. Moissenet：撰写——审稿与编辑、可视化、监督、方法论、数据管理、概念化。Y. Cherni：撰写——审稿与编辑、可视化、监督、软件使用、方法论、概念化。
利益冲突声明
作者声明与本文内容无关的任何利益冲突。
