Effects of Aponeurotomy on mechanics of muscle with intact neighboring muscular and nonmuscular structures

Abstract

Aponörotomi (AT) spastik ve/veya kısa kasların uzatılmasında kullanılan cerrahi bir tekniktir. Daha önceki çalışmalarda izole kasta AT'nin biyomekanik etkileri deneysel ve sonlu eleman modelleme ile incelenmiştir. Bu çalışmada ise AT'nin intakt kas ve kas dışı yapılara komşuluğu olan kasların mekaniğine etkisini saptamak hedeflenmektedir. Bu amaç için sıçanın Extensor digitorum longus (EDL) kasının proksimal aponevroz kısmında AT uygulanmıştır. EDL'nin distal ve proksimal; tibialis anterior (TA) ve extensor hallucis longus (EHL) kas kompleksinin distal boy-izometrik kuvvet karakteristiği; (1) intakt durumda (2) akut AT durumunda (kısmı fasyotomi ve proksimal aponevroz sonrası) (3) AT durumu sonrası (ör. ikinci adımın tekrarlanması) (4) fasyotomi durumunda ve (5) TA+EHL çıkarılması durumunda belirlenmiştir. Her cerrahi müdahaleden sonra EDL distal ve proksimal boy kuvvet karakteristiği önemli şekilde değişmiştir. Optimum kas boyunda EDL distal kuvvetleri intakt duruma gore AT sonrası % 34,8, fasyotomi durumunda % 41, TA+EHL çıkarılması durumunda % 52 azalmıştır. Bununla birlikte, optimum boy AT sonrası durumda 0,53 mm, fasyotomi durumunda 0,66 mm, TA+EHL çıkarılması durumunda 0,28 mm daha uzun boylara kaymıştır. Optimum kas boyundaki EDL proksimal kuvvetleri intakt duruma göre AT sonrası durumda % 42.2, fasyotomi durumunda % 43.4, TA+EHL çıkarılması durumunda % 48 azalmıştır. Kasın kısa boyları için kuvvet düşüşü daha belirgindir ve kas kuvveti AT sonrası durumda % 73 düşmüştür. EDL distal olarak uzatıldıkça TA+EHL kuvvetleri düşmüştür. Bunun yanında her müdahaleden sonra TA+EHL kuvvetleri bütün boylarda düşmüştür. Sonuç olarak epimüsküler bağlantıların varlığının aponevrozun etkilerini sınırladığı ve eklem hareketini düzeltmeye yönelik AT planlamadan önce kasın diğer ucunda ve sinerjik kaslardaki olası etkileri hesaba katılmasının gerekliliği sonucuna varılmıştır.

Aponeurotomy (AT) is a surgical technique used to lengthen spastic and/or short muscles. In previous studies, the biomechanical effects of AT were studied both experimentally and by finite element modeling in isolated muscle. In this study, the aim is to determine the effects of AT on mechanics of muscle with intact neighboring muscular and non-muscular structures. In order to achieve this goal AT was performed on the proximal aponeurosis of extensor digitorum longus (EDL) muscle of rat. Length?isometric force characteristics of EDL distally and proximally as well as the tibialis anterior (TA) and extensor hallucis longus (EHL) muscle complex distally were determined in (1) the intact condition, (2) the acute AT condition (after partial fasciotomy and proximal aponeurotomy), (3) the post AT condition (i.e. repeating the second step), (4) the fasciotomy condition and (5) TA+EHL removal condition. EDL distal and proximal length-force characteristics were altered significantly after all surgical interventions. EDL distal forces at optimum muscle length were decreased by 34.8 % in post AT, 41 % in fasciotomy and 52 % in TA+EHL removal conditions compared to intact condition. Also muscle optimum length shifted to higher lengths by 0.53 mm in post AT, 0.66 mm in fasciotomy and 0.28 mm in TA+EHL removal conditions. EDL proximal forces at optimum muscle length were decreased by 42.2 % in post AT, 43.4 % in fasciotomy and 48 % in TA+EHL removal conditions compared to intact condition. For short lengths drop of muscle force after AT was more pronounced and muscle force decreased by 73 % in post AT condition. TA+EHL forces decreased gradually as EDL was lengthened distally. Besides this after each intervention overall TA+EHL force decreased. It is concluded that the presence of epimuscular connections limits the effects of aponeurotomy and it should be noted that before planning a surgery to restore the motion of a joint, the possible effects on the other end of the muscle and the synergetic muscles should be taken into account.