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The biomechanics of reverse shoulder arthroplasty

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Material Information

Title:
The biomechanics of reverse shoulder arthroplasty
Physical Description:
Book
Language:
English
Creator:
Gutiérrez, Sergio
Publisher:
University of South Florida
Place of Publication:
Tampa, Fla
Publication Date:

Subjects

Subjects / Keywords:
Rotator Cuff
Surgery
Reversed
Scapula
Implant
Dissertations, Academic -- Chemical Engineering -- Doctoral -- USF   ( lcsh )
Genre:
non-fiction   ( marcgt )

Notes

Summary:
ABSTRACT: Rotator cuff deficiency with glenohumeral arthritis presents a unique challenge to the orthopaedic surgeon. Under these conditions, total shoulder replacement has yielded poor results as a result of eccentric loading of the glenoid leading to loosening and early failure. Multiple procedures have been recommended to resolve this problem including total shoulder arthroplasty, shoulder arthrodesis, and hemiarthroplasty. Hemiarthroplasty, the current standard of care for this condition, offers only limited goals for functional improvement and only a modest improvement in pain. Recently, there has been renewed interest in reverse shoulder arthroplasty. The main concept behind the reverse shoulder implant is the stabilization of the joint by replacing the head of the arm with a socket and placing a ball on the shoulder side.This "reverse" configuration creates a fixed fulcrum through which the deltoid can act more efficiently at raising the arm and thus increasing range of motion and returning the patient to a more normal level of function. This dissertation attempts to fill in some of the gaps in reverse basic science with six published studies. The important results found in these studies were: (1) Implantation of the glenosphere with an inferior tilt reduces the incidence of mechanical failure of the baseplate. (2) A positive linear correlation is present between abduction range of motion (ROM) and center of rotation offset (CORO). (3) When comparing several factors affecting ROM and scapular impingement, CORO had the largest effect on ROM, followed by glenosphere position. Neck-shaft angle had the largest effect on inferior scapular impingement, followed by glenosphere position.(4) Stability is determined primarily by increasing joint compressive forces and, to a lesser extent, by increasing humerosocket depth. (5) There are three distinct classes of arc of motion relative to the articular constraint: I - arc of motion decreased with increased constraint, II - arc of motion with a complex relationship to constraint, and III - arc of motion increased with increased constraint. The information presented in this dissertation may be useful to the orthopaedic surgeon when deciding on an appropriate reverse implant and improving surgical technique, as well as aiding engineers in improving reverse implant design.
Thesis:
Dissertation (Ph.D.)--University of South Florida, 2009.
Bibliography:
Includes bibliographical references.
System Details:
Mode of access: World Wide Web.
System Details:
System requirements: World Wide Web browser and PDF reader.
Statement of Responsibility:
by Sergio Gutierrez.
General Note:
Title from PDF of title page.
General Note:
Document formatted into pages; contains 132 pages.
General Note:
Includes vita.

Record Information

Source Institution:
University of South Florida Library
Holding Location:
University of South Florida
Rights Management:
All applicable rights reserved by the source institution and holding location.
Resource Identifier:
aleph - 002068287
oclc - 606605487
usfldc doi - E14-SFE0003121
usfldc handle - e14.3121
System ID:
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Gutirrez, Sergio.
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The biomechanics of reverse shoulder arthroplasty
h [electronic resource] /
by Sergio Gutierrez.
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[Tampa, Fla] :
b University of South Florida,
2009.
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Title from PDF of title page.
Document formatted into pages; contains 132 pages.
Includes vita.
502
Dissertation (Ph.D.)--University of South Florida, 2009.
504
Includes bibliographical references.
516
Text (Electronic dissertation) in PDF format.
520
ABSTRACT: Rotator cuff deficiency with glenohumeral arthritis presents a unique challenge to the orthopaedic surgeon. Under these conditions, total shoulder replacement has yielded poor results as a result of eccentric loading of the glenoid leading to loosening and early failure. Multiple procedures have been recommended to resolve this problem including total shoulder arthroplasty, shoulder arthrodesis, and hemiarthroplasty. Hemiarthroplasty, the current standard of care for this condition, offers only limited goals for functional improvement and only a modest improvement in pain. Recently, there has been renewed interest in reverse shoulder arthroplasty. The main concept behind the reverse shoulder implant is the stabilization of the joint by replacing the head of the arm with a socket and placing a ball on the shoulder side.This "reverse" configuration creates a fixed fulcrum through which the deltoid can act more efficiently at raising the arm and thus increasing range of motion and returning the patient to a more normal level of function. This dissertation attempts to fill in some of the gaps in reverse basic science with six published studies. The important results found in these studies were: (1) Implantation of the glenosphere with an inferior tilt reduces the incidence of mechanical failure of the baseplate. (2) A positive linear correlation is present between abduction range of motion (ROM) and center of rotation offset (CORO). (3) When comparing several factors affecting ROM and scapular impingement, CORO had the largest effect on ROM, followed by glenosphere position. Neck-shaft angle had the largest effect on inferior scapular impingement, followed by glenosphere position.(4) Stability is determined primarily by increasing joint compressive forces and, to a lesser extent, by increasing humerosocket depth. (5) There are three distinct classes of arc of motion relative to the articular constraint: I arc of motion decreased with increased constraint, II arc of motion with a complex relationship to constraint, and III arc of motion increased with increased constraint. The information presented in this dissertation may be useful to the orthopaedic surgeon when deciding on an appropriate reverse implant and improving surgical technique, as well as aiding engineers in improving reverse implant design.
538
Mode of access: World Wide Web.
System requirements: World Wide Web browser and PDF reader.
590
Advisor: William E. Lee, III, Ph.D.
653
Rotator Cuff
Surgery
Reversed
Scapula
Implant
0 690
Dissertations, Academic
z USF
x Chemical Engineering
Doctoral.
773
t USF Electronic Theses and Dissertations.
856
u http://digital.lib.usf.edu/?e14.3121



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T h e B i o m e c h a n i c s o f R e v e r s e S h o u l d e r A r t h r o p l a s t y b y S e r g i o G u t i r r e z A d i s s e r t a t i o n s u b m i t t e d i n p a r t i a l f u l f i l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e d e g r e e o f D o c t o r o f P h i l o s o p h y D e p a r t m e n t o f C h e m i c a l & B i o m e d i c a l E n g i n e e r i n g C o l l e g e o f E n g i n e e r i n g U n i v e r s i t y o f S o u t h F l o r i d a M a j o r P r o f e s s o r : W i l l i a m E L e e I I I P h D M a r k A F r a n k l e M D J o h n T W o l a n P h D M a r k J a r o s z e s k i P h D C h a r l e s N o f s i n g e r M D D a t e o f A p p r o v a l : J u l y 1 2 0 0 9 K e y w o r d s : R o t a t o r C u f f S u r g e r y R e v e r s e d S c a p u l a I m p l a n t C o p y r i g h t 2 0 0 9 S e r g i o G u t i r r e z

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D E D I C A T I O N I w o u l d l i k e t o d e d i c a t e t h i s d i s s e r t a t i o n t o m y m o m a n d d a d f o r a l l t h e i r s u p p o r t o v e r t h e y e a r s L o s q u i e r o m u c h o ! !

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A C K N O W L E D G M E N T S I w o u l d l i k e t o t h a n k D r M a r k F r a n k l e f o r a l l h i s h e l p a n d m e n t o r i n g o v e r t h e y e a r s I w o u l d a l s o l i k e t o t h a n k D r W i l l i a m L e e f o r h i s t i r e l e s s h e l p n o t j u s t o n m y b e h a l f b u t f o r e v e r y s t u d e n t i n B i o m e d i c a l E n g i n e e r i n g T h a n k y o u t o m y g i r l f r i e n d S u z a n n e A l a m e d a w h o s e c o n s t a n t e n c o u r a g e m e n t h e l p e d m e f i n d t h e s t r e n g t h t o f i n i s h m y d i s s e r t a t i o n

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i TABLE OF CONTENTS LIST OF TABLES iv LIST OF FIGURES v ABSTRACT viii CHAPTER 1 INTRODUCTION 1 Shoulder Anatomy 1 Etiology of Rotator Cuff Disease 2 History of Reverse Shoulder Arthroplasty 3 Objectives of this Dissertation 5 Podium, Poster Presentations and Book Chapter 6 Dissertation Outline 6 CHAPTER 2 ARTICLE I: BIOMECHANICAL COMPARISON OF COMPONENT POSITION AND HARDWARE FAILURE IN THE REVERSE SHOULDER PROSTHESIS 8 Introduction 8 Materials and Methods 10 Results 12 Discussion 14 CHAPTER 3 ARTICLE II: CENTER OF ROTATION AFFECTS ABDUCTION RANGE OF MOTION OF REVERSE SHOULDER ARTHROPLASTY 18 Introduction 18 Materials and Methods 19 Results 25 Discussion 27 CHAPTER 4 ARTICLE III: EVALUATION OF ABDUCTION RANGE OF MOTION AND AVOIDANCE OF INFERIOR SCAPULAR IMPINGEMENT IN A REVERSE SHOULDER MODEL 32 Introduction 32 Materials and Methods 34 Results 40

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ii Total Abduction ROM 40 Adduction Deficit 43 Discussion 46 CHAPTER 5 ARTICLE IV: HIERARCHY OF STABILITY FACTORS IN REVERSE SHOULDER ARTHROPLASTY 52 Introduction 52 Materials and Methods 54 Results 60 Discussion 65 CHAPTER 6 ARTICLE V: HIERARCHY OF SURGICAL AND IMPLANT DESIGN-RELATED FACTORS IN RANGE OF IMPINGEMENTFREE ABDUCTION MOTION AND ADDUCTION DEFICIT OF REVERSE SHOULDER ARTHROPLASTY 69 Introduction 69 Materials and Methods 72 Simulated Model 72 Anatomical Validation 73 Mechanical Validation 73 Virtual Simulation 74 Data Analysis 74 Results 76 Anatomic Validation 76 Mechanical Validation 78 Range of Impingement-Free Abduction Motion 79 Adduction Deficit 81 Maximum Range of Motion without Adduction Deficit 84 Discussion 84 CHAPTER 7 ARTICLE VI: ARC OF MOTION AND SOCKET DEPTH IN REVERSE SHOULDER IMPLANTS 90 Introduction 90 Materials and Methods 92 Computer Model 92 Anatomical Validation 93 Mechanical Validation 94 Virtual Simulation 95 Data Analysis 96 Results 97 Anatomical Validation 97 Mechanical Validation 98 Abduction Impingement-Free Arc of Motion 98 Discussion 102

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iii CHAPTER 8 CONCLUSIONS, CURRENT WORK AND RECOMMENDATIONS FOR FUTURE WORK 108 Conclusions 108 Current Work 110 Recommendations for Future Work 111 REFERENCES 113 APPENDICES 123 Appendix A Journal Publications 124 Appendix B Book Chapters 126 Appendix C Poster/Podium Presentations 127 ABOUT THE AUTHOR End Page

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iv LIST OF TABLES Table 1Results from baseplate inclination. 13 Table 2Tested devices and their respective center of rotation offset. 22 Table 3Mean values ( standard deviation) for all measurements. 25 Table 4Glenosphere and humerosocket component geometry. 35 Table 5Glenohumeral abduction range of motion measurements (mean standard deviation) for the 4 different design factors studied. 40 Table 6Adduction deficit measurements (mean standard deviation for the 4 different design factors studied). 44 Table 7Comparison of the computer model with anatomic measurements. 77 Table 8Number of factor combinations with no adduction deficit under the fifteen tested conditions. 82 Table 9Abduction impingement-free arc of motion of 486 individual tested conditions and its relation to 6 discrete articular constraints (d/Rs) in 81 concurrent factor combinations which can be divided into 3 classes. 100

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v LIST OF FIGURES Figure 1Experimental apparatus shown with its basic components. 10 Figure 2Difference in force between superior and inferior force transducers (bars below 0 N indicate a decrease in compressive force from initial pre-compression). 13 Figure 3Difference in displacement between different inclination angles (bars below 0 m show displacement in the inferior direction). 14 Figure 4A diagram of the abduction-adduction apparatus shows the line of action for the deltoid, infraspinatus, and subscapularis (obscured by the scapula). 22 Figure 5A linear regression scatter plot shows the linear relationship between ROM and center of rotation (COR) offset. 26 Figure 6The schematic illustrations show the concept of limitations to isolated glenohumeral motion because of impingement. 29 Figure 7Photograph sequence illustrates the 9 glenoid component arrangements, consisting of the 3 center of rotation offsets of 0, +5 and +10 mm and the 3 glenosphere positions of superior (S), neutral (N), and inferior (I), for each of the 3 different diameter glenospheres (10, 36 and 42 mm). 36 Figure 8A, photographs show the 3 different humeral neck-shaft angles. 37 Figure 9Graph shows the percentage difference in abduction range of motion (ROM) between components with +5 and +10 mm center of rotation (COR) offset (arranged according to glenosphere position). 42 Figure 10Photographs show the differences in adduction deficit. 45 Figure 11A, photograph shows how the glenosphere (32 mm) lays on top of the standard humerosocket liner. 53

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vi Figure 12A representation of a typical reverse shoulder implant and all of its parts is shown. 54 Figure 13A schematic illustration shows the custom, biaxial testing apparatus used to measure RSA stability. 56 Figure 14The graph shows how successively larger forces are required to dislocate the 36 mm glenospheres from the humerosocket when larger and larger compressive forces are applied to the glenosphere. 60 Figure 15The graph shows how increasing the depth of the humerosocket (going from a STD depth to a SC depth) increases the force required to dislocate the glenosphere. 61 Figure 16The graph shows minimum differences in dislocation forces for different implant sizes (32 mm, 36 mm, and 40 mm). 62 Figure 17The graph shows a linear correlation between analytical and experimental data of stability force FS with all RSA components studied. 63 Figure 18 The graphs show the trends present when the analytical model for RSA stability is used to calculate dislocation force. 64 Figure 19Illustration of the effects of center of rotation lateral offset and glenosphere location on the impingement-free abduction ROM and adduction deficit with 36 mm glenosphere diameter, 150o humeral neck-shaft angle and no glenosphere tilting. 78 Figure 20The range of impingement-free abduction motion averaged over 81 combinations under each of the 15 testing conditions. 79 Figure 21The adduction deficit averaged over 81 combinations under each of the 15 testing conditions. 81 Figure 22Illustration of adduction deficit caused by glenosphere tilting with central glenosphere location on the glenoid, 36 mm glenosphere diameter, 10 mm center of rotation lateral offset and 150o humeral neck-shaft angle. 83 Figure 23Illustration of the 6 different depth of sockets selected in this study. 94 Figure 24Illustration of parameters tested in study. 96

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vii Figure 25Illustration of decrease in ROM from a more constrained construct (A to B, d/R=0.56) to a less constrained construct (C to D, d/R=0.08). 104

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v i i i T H E B I O M E C H A N I C S O F R E V E R S E S H O U L D E R A R T H R O P L A S T Y S e r g i o G u t i r r e z A B S T R A C T R o t a t o r c u f f d e f i c i e n c y w i t h g l e n o h u m e r a l a r t h r i t i s p r e s e n t s a u n i q u e c h a l l e n g e t o t h e o r t h o p a e d i c s u r g e o n U n d e r t h e s e c o n d i t i o n s t o t a l s h o u l d e r r e p l a c e m e n t h a s y i e l d e d p o o r r e s u l t s a s a r e s u l t o f e c c e n t r i c l o a d i n g o f t h e g l e n o i d l e a d i n g t o l o o s e n i n g a n d e a r l y f a i l u r e M u l t i p l e p r o c e d u r e s h a v e b e e n r e c o m m e n d e d t o r e s o l v e t h i s p r o b l e m i n c l u d i n g t o t a l s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y s h o u l d e r a r t h r o d e s i s a n d h e m i a r t h r o p l a s t y H e m i a r t h r o p l a s t y t h e c u r r e n t s t a n d a r d o f c a r e f o r t h i s c o n d i t i o n o f f e r s o n l y l i m i t e d g o a l s f o r f u n c t i o n a l i m p r o v e m e n t a n d o n l y a m o d e s t i m p r o v e m e n t i n p a i n R e c e n t l y t h e r e h a s b e e n r e n e w e d i n t e r e s t i n r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y T h e m a i n c o n c e p t b e h i n d t h e r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t i s t h e s t a b i l i z a t i o n o f t h e j o i n t b y r e p l a c i n g t h e h e a d o f t h e a r m w i t h a s o c k e t a n d p l a c i n g a b a l l o n t h e s h o u l d e r s i d e T h i s “ r e v e r s e ” c o n f i g u r a t i o n c r e a t e s a f i x e d f u l c r u m t h r o u g h w h i c h t h e d e l t o i d c a n a c t m o r e e f f i c i e n t l y a t r a i s i n g t h e a r m a n d t h u s i n c r e a s i n g r a n g e o f

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i x m o t i o n a n d r e t u r n i n g t h e p a t i e n t t o a m o r e n o r m a l l e v e l o f f u n c t i o n T h i s d i s s e r t a t i o n a t t e m p t s t o f i l l i n s o m e o f t h e g a p s i n r e v e r s e b a s i c s c i e n c e w i t h s i x p u b l i s h e d s t u d i e s T h e i m p o r t a n t r e s u l t s f o u n d i n t h e s e s t u d i e s w e r e : ( 1 ) I m p l a n t a t i o n o f t h e g l e n o s p h e r e w i t h a n i n f e r i o r t i l t r e d u c e s t h e i n c i d e n c e o f m e c h a n i c a l f a i l u r e o f t h e b a s e p l a t e ( 2 ) A p o s i t i v e l i n e a r c o r r e l a t i o n i s p r e s e n t b e t w e e n a b d u c t i o n r a n g e o f m o t i o n ( R O M ) a n d c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t ( C O R O ) ( 3 ) W h e n c o m p a r i n g s e v e r a l f a c t o r s a f f e c t i n g R O M a n d s c a p u l a r i m p i n g e m e n t C O R O h a d t h e l a r g e s t e f f e c t o n R O M f o l l o w e d b y g l e n o s p h e r e p o s i t i o n N e c k s h a f t a n g l e h a d t h e l a r g e s t e f f e c t o n i n f e r i o r s c a p u l a r i m p i n g e m e n t f o l l o w e d b y g l e n o s p h e r e p o s i t i o n ( 4 ) S t a b i l i t y i s d e t e r m i n e d p r i m a r i l y b y i n c r e a s i n g j o i n t c o m p r e s s i v e f o r c e s a n d t o a l e s s e r e x t e n t b y i n c r e a s i n g h u m e r o s o c k e t d e p t h ( 5 ) T h e r e a r e t h r e e d i s t i n c t c l a s s e s o f a r c o f m o t i o n r e l a t i v e t o t h e a r t i c u l a r c o n s t r a i n t : I – a r c o f m o t i o n d e c r e a s e d w i t h i n c r e a s e d c o n s t r a i n t I I – a r c o f m o t i o n w i t h a c o m p l e x r e l a t i o n s h i p t o c o n s t r a i n t a n d I I I – a r c o f m o t i o n i n c r e a s e d w i t h i n c r e a s e d c o n s t r a i n t T h e i n f o r m a t i o n p r e s e n t e d i n t h i s d i s s e r t a t i o n m a y b e u s e f u l t o t h e o r t h o p a e d i c s u r g e o n w h e n d e c i d i n g o n a n a p p r o p r i a t e r e v e r s e i m p l a n t a n d i m p r o v i n g s u r g i c a l t e c h n i q u e a s w e l l a s a i d i n g e n g i n e e r s i n i m p r o v i n g r e v e r s e i m p l a n t d e s i g n

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1 C H A P T E R 1 I N T R O D U C T I O N S h o u l d e r A n a t o m y T h e s h o u l d e r i s a c o m p l e x a s s e m b l y o f m u s c l e s t e n d o n s l i g a m e n t s c a r t i l a g e a n d b o n e s F o r i t t o f u n c t i o n i n a n o r m a l a n d e f f i c i e n t m a n n e r a l l o f t h e s e s t r u c t u r e s h a v e t o b e h e a l t h y a n d b e a b l e t o w o r k i n c o n j u n c t i o n w i t h o n e a n o t h e r I f a n y o n e o f t h e s e s t r u c t u r e s b e c o m e s i n j u r e d o r d i s e a s e d i t c a n h a v e a n e g a t i v e r i p p l e e f f e c t o n t h e o t h e r s t r u c t u r e s i e o n e s t r u c t u r e w i l l a f f e c t t h e f u n c t i o n o f a n o t h e r s t r u c t u r e w h i c h w i l l a f f e c t a n o t h e r s t r u c t u r e a n d s o o n a n d s o f o r t h B e c a u s e o f t h i s c o m p l e x i t y i t i s a l s o t h e j o i n t w i t h t h e g r e a t e s t r a n g e o f m o t i o n i n t h e b o d y T h e r e a r e t h r e e m a i n b o n e s t h a t c o n s t i t u t e t h e s h o u l d e r : t h e h u m e r u s o r u p p e r a r m t h e s c a p u l a ( s o m e t i m e s c a l l e d t h e s h o u l d e r b l a d e ) a n d t h e c l a v i c l e ( a l s o c a l l e d t h e c o l l a r b o n e ) ( F o r t h e p u r p o s e s o f s i m p l i c i t y a n d n a r r o w i n g t h e f o c u s o f t h i s d i s s e r t a t i o n f u r t h e r d i s c u s s i o n w i l l b e l i m i t e d t o t h e r e l e v a n t s t r u c t u r e s o f t h e s c a p u l a a n d t h e h u m e r u s ) T h e r e l e v a n t s t r u c t u r e s o f t h e h u m e r u s i n c l u d e : t h e h u m e r a l h e a d g r e a t e r a n d l e s s e r t u b e r o s i t i e s a n d t h e s h a f t o f t h e h u m e r u s T h e r e l e v a n t s t r u c t u r e s o f t h e s c a p u l a i n c l u d e : t h e a c r o m i o n c o r a c o i d g l e n o i d a n d

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2 t h e b o d y o f t h e s c a p u l a T h e h u m e r a l h e a d a r t i c u l a t e s w i t h t h e s c a p u l a v i a t h e g l e n o h u m e r a l j o i n t a n d s p e c i f i c a l l y a r t i c u l a t e s o n t h e g l e n o i d T h e h u m e r u s i s a t t a c h e d t o t h e s c a p u l a t h r o u g h a f i b r o u s c a p s u l e l i g a m e n t s a n d t h e f o l l o w i n g m u s c l e s : i n f r a s p i n a t u s s u p r a s p i n a t u s s u b s c a p u l a r i s t e r e s m i n o r ( t o g e t h e r r e f e r r e d t o a s t h e r o t a t o r c u f f ) a n d d e l t o i d ( a n t e r i o r l a t e r a l a n d p o s t e r i o r b u n d l e s ) T h e m a i n f u n c t i o n o f t h e r o t a t o r c u f f i s t o s t a b i l i z e t h e h u m e r u s o n t h e g l e n o i d a s t h e a r m i s b e i n g a r t i c u l a t e d T h i s s t a b i l i z a t i o n a l l o w s t h e h u m e r a l h e a d t o r o t a t e o n t h e g l e n o i d t h r o u g h a r e l a t i v e l y f i x e d c e n t e r o f r o t a t i o n T h e m a i n f u n c t i o n o f t h e d e l t o i d i s t o a b d u c t ( r a i s e ) t h e a r m ( f r o m a r e s t i n g p o s i t i o n a t t h e s i d e o f t h e b o d y ) E t i o l o g y o f R o t a t o r C u f f D i s e a s e R o t a t o r c u f f d i s e a s e e n c o m p a s s e s t h e d e t e r i o r a t i o n o f o n e o r m o r e o f t h e r o t a t o r c u f f m u s c l e s o r t e n d o n s T h i s d e t e r i o r a t i o n c a n b e d u e t o n o r m a l a g i n g o r c o n d i t i o n s s u c h a s a r t h r i t i s t e n d o n i t i s o r b u r s i t i s I t c a n a l s o b e d u e t o a t r a u m a t i c e v e n t s u c h a s a f a l l o r a n a c c i d e n t T h e m a i n f u n c t i o n o f t h e r o t a t o r c u f f i s t o s t a b i l i z e t h e h e a d o f t h e h u m e r u s o n t h e g l e n o i d T h e c o n c e r t e d a c t i o n o f t h e r o t a t o r c u f f d i r e c t s t h e h u m e r a l h e a d j o i n t r e a c t i v e f o r c e i n t o t h e g l e n o i d t h r o u g h o u t a r m m o t i o n T h i s d i r e c t e d f o r c e i n t o t h e g l e n o i d p r e v e n t s t h e h u m e r a l h e a d f r o m t r a v e r s i n g o u t o f t h e g l e n o i d i n a s u p e r i o r d i r e c t i o n d u e t o t h e s u p e r i o r l y d i r e c t e d f o r c e o f t h e d e l t o i d d u r i n g e a r l y s t a g e a b d u c t i o n A s t h e

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3 r o t a t o r c u f f b e g i n s t o f a i l t h e h u m e r a l h e a d t e n d s t o m i g r a t e s u p e r i o r l y i n s t e a d o f r o t a t i n g a t t h e g l e n o i d T h i s s u p e r i o r m i g r a t i o n i s n o r m a l l y c o u n t e r a c t e d b y t h e s t a b i l i z i n g e f f e c t s o f t h e i n f r a s p i n a t u s a n d s u b s c a p u l a r i s a n d t h e r o t a t i n g e f f e c t s o f t h e s u p r a s p i n a t u s M u l t i p l e p r o c e d u r e s h a v e b e e n r e c o m m e n d e d t o r e s o l v e t h i s p r o b l e m T h e s e i n c l u d e s e m i c o n s t r a i n e d a n d c o n s t r a i n e d t o t a l s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y s h o u l d e r a r t h r o d e s i s ( f u s i o n o f t h e s h o u l d e r j o i n t ) a n d h e m i a r t h r o p l a s t y ( r e p l a c i n g o n l y t h e h u m e r a l h e a d a n d l e a v i n g t h e g l e n o i d u n t o u c h e d ) H e m i a r t h r o p l a s t y t h e c u r r e n t s t a n d a r d o f c a r e f o r t h i s c o n d i t i o n o f f e r s o n l y l i m i t e d g o a l s f o r f u n c t i o n a l i m p r o v e m e n t a n d o n l y a m o d e s t i m p r o v e m e n t i n p a i n T h e r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t w a s d e v e l o p e d d u e t o t h e l a c k o f a g o o d s o l u t i o n f o r t h i s p r o b l e m H i s t o r y o f R e v e r s e S h o u l d e r A r t h r o p l a s t y T h e f i x e d f u l c r u m s h o u l d e r i m p l a n t w a s f i r s t d e v e l o p e d i n 1 9 7 0 b y C h a r l e s N e e r w i t h a s s i s t a n c e f r o m R o b e r t A v e r i l l N e e r b e g a n h i s q u e s t t o d e v e l o p a d e v i c e t h a t w o u l d a i d i n t h e s t a b i l i z a t i o n o f t h e s h o u l d e r j o i n t w h e n t h e r o t a t o r c u f f m u s c l e s w e r e d e f i c i e n t T h e m a i n c o n c e p t h e w a s s t r i v i n g f o r w a s t h e r e c o n s t r u c t i o n a n d r e a t t a c h m e n t o f t h e r o t a t o r c u f f m u s c l e s t o t h e r e m a i n i n g b o n y a n a t o m y H e a c c o m p l i s h e d t h i s t h r o u g h d i f f e r e n t i t e r a t i o n s o f t h e M a r k p r o s t h e s i s c u l m i n a t i n g i n t h e M a r k I I I T h i s l a s t p r o s t h e s i s h a d a s m a l l g l e n o s p h e r e a n d a m u l t i a x i s h u m e r a l c o m p o n e n t t h a t h e l p e d i m p r o v e r a n g e o f

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4 m o t i o n T h e s m a l l g l e n o s p h e r e a l l o w e d N e e r t o a t t e m p t t o r e c o n s t r u c t t h e r o t a t o r c u f f U n f o r t u n a t e l y N e e r a b a n d o n e d t h i s c o n c e p t s i n c e h e b e l i e v e d t h e c o n s t r a i n e d n a t u r e o f t h e r e v e r s e d i d n o t p r e c l u d e r e p a i r i n g t h e r o t a t o r c u f f S e v e r a l o t h e r a t t e m p t s a t d e v e l o p i n g a v i a b l e r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t w e r e t r i e d f r o m t h e m i d t o l a t e 1 9 7 0 ’ s w i t h t h e s a m e f a i l e d r e s u l t s T h e s e f a i l e d r e v e r s e s i n c l u d e d t h e R e e v e s p r o s t h e s i s t h e G e r a r d a n d L a n n e l o n g u e p r o s t h e s i s t h e K o l b e l p r o s t h e s i s t h e K e s s e l p r o s t h e s i s t h e B a y l e y W a l k e r p r o s t h e s i s t h e J e f f e r s o n p r o s t h e s i s o f F e n l i n t h e L i v e r p o o l p r o s t h e s i s o f B e d d o w t h e B u e c h e l P a p p a s D e P a l m a p r o s t h e s i s a n d t h e t r i s p h e r i c a l p r o s t h e s i s o f G r i s t i n a I t w a s n ’ t u n t i l 1 9 8 5 w h e n P a u l G r a m m o n t b e g a n d e v e l o p m e n t o f h i s “ D e l t a ” ( d e r i v e d f r o m “ d e l t o i d ” … ) s e r i e s t h a t t h e r e v e r s e i m p l a n t c a m e i n t o i t s o w n T h e m a i n p r i n c i p l e s t h a t G r a m m o n t c h a m p i o n e d w e r e t h e m e d i a l i z a t i o n o f t h e c e n t e r o f r o t a t i o n b y u s i n g a h e m i s p h e r i c a l g l e n o s p h e r e ( a l s o c a l l e d m e t a g l e n e ) a n d t h e p l a c e m e n t o f t h e g l e n o s p h e r e m o r e i n f e r i o r l y o n t h e g l e n o i d T h e m a i n r e a s o n f o r t h e s e p r i n c i p l e s ( a s t h e o r i z e d b y G r a m m o n t ) w a s i n c r e a s i n g t h e d e l t o i d m o m e n t a r m T h e f i n a l v e r s i o n o f t h e G r a m m o n t d e s i g n w h i c h i s s t i l l i n u s e t o d a y i s c a l l e d t h e D e l t a I I I T o d a y t h e r e a r e a p l e t h o r a o f d i f f e r e n t r e v e r s e d e s i g n s w i t h d i f f e r e n t d r i v i n g p r i n c i p l e s f r o m c o m p a n i e s s u c h a s T o r n i e r Z i m m e r D J O S u r g i c a l ( f o r m e r l y E n c o r e M e d i c a l ) E x a c t e c h B i o m e t a n d L i m a L T O E a c h o n e h a s i t s b e n e f i t s

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5 a n d d r a w b a c k s b u t t h e y a l l a r e b a s e d o n t h e s a m e d r i v i n g p r i n c i p l e o f r e v e r s i n g n o r m a l a n a t o m y O b j e c t i v e s o f t h i s D i s s e r t a t i o n A l t h o u g h m a n y d i f f e r e n t d e s i g n s o f r e v e r s e a r e p r e s e n t l y o n t h e m a r k e t ( a n d m a n y m o r e a r e s u r e t o b e i n t r o d u c e d ) t h e b i o m e c h a n i c a l r e a s o n i n g b e h i n d t h e i r d e s i g n h a s b e e n u n f o r t u n a t e l y l a c k i n g T h e s i x a r t i c l e s p r e s e n t e d i n t h i s d i s s e r t a t i o n h e l p s h e d s o m e l i g h t o n t h i s r e a s o n i n g a n d i n c l u d e s o m e o f t h e f i r s t a r t i c l e s t o d e s c r i b e b a s i c b i o m e c h a n i c a l p r i n c i p l e s r e l a t e d t o r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y T h e s e p r i n c i p l e s i n c l u d e d e c r e a s i n g b a s e p l a t e s h e a r f o r c e s b y i n f e r i o r l y t i l t i n g t h e b a s e p l a t e i n c r e a s i n g r a n g e o f m o t i o n b y l a t e r a l i z i n g t h e c e n t e r o f r o t a t i o n a n d i n c r e a s i n g g l e n o s p h e r e / s o c k e t s t a b i l i t y b y i n c r e a s i n g t h e j o i n t c o m p r e s s i v e f o r c e I t w a s t h e r e f o r e t h e g o a l o f t h i s d i s s e r t a t i o n t o : ( 1 ) H e l p s u r g e o n s u n d e r s t a n d t h e b i o m e c h a n i c s o f r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y ( 2 ) I m p r o v e p a t i e n t o u t c o m e s t h r o u g h i m p r o v e m e n t s i n s u r g i c a l t e c h n i q u e ( 3 ) H e l p e n g i n e e r s d e s i g n n e w r e v e r s e i m p l a n t s a s w e l l a s i m p r o v e c u r r e n t d e s i g n s

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6 P o d i u m P o s t e r P r e s e n t a t i o n s a n d B o o k C h a p t e r T h i s w o r k a n d o t h e r s h a v e b e e n p r e s e n t e d t h r o u g h p o s t e r s p o d i u m p r e s e n t a t i o n s a n d a b o o k c h a p t e r P l e a s e s e e A p p e n d i x A B a n d C f o r a l i s t D i s s e r t a t i o n O u t l i n e T h e f o r m a t o f t h i s d i s s e r t a t i o n i n c l u d e s t h e b o d y o f s i x p e e r r e v i e w e d j o u r n a l a r t i c l e s A l t h o u g h t h e r e i s i n f o r m a t i o n t h a t i s r e d u n d a n t f r o m c h a p t e r t o c h a p t e r i t i s h o p e f u l l y t h e m o s t e f f i c i e n t w a y t o p r e s e n t t h e i n f o r m a t i o n w h i c h w a s o r i g i n a l l y p r e s e n t e d i n P D F f o r m a t C h a p t e r 2 i n v e s t i g a t e d t h e e f f e c t s o f b a s e p l a t e t i l t o n t h e f o r c e s u n d e r n e a t h t h e b a s e p l a t e a s w e l l a s t h e d i s p l a c e m e n t o f t h e b a s e p l a t e a s t h e a r m i s a b d u c t e d t h r o u g h 6 0 d e g r e e s o f m o t i o n C h a p t e r 3 d i s c u s s e d h o w c h a n g e s i n c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t c a n a f f e c t b o t h t h e a m o u n t o f m o t i o n p o s s i b l e a s w e l l a s a l t e r w h e r e t h e i m p l a n t o r b o n e i m p i n g e s o n t h e s c a p u l a C h a p t e r 4 e v a l u a t e d r a n g e o f m o t i o n a n d a d d u c t i o n d e f i c i t o f t h e o r e t i c a l r e v e r s e i m p l a n t s a n d a l t e r a t i o n s i n s u r g i c a l t e c h n i q u e I t s e t u p t h e n o t i o n o f i n v e s t i g a t i n g

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7 t h e c o n c e p t b e h i n d t h e r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t i n s t e a d o f t e s t i n g a s p e c i f i c m a n u f a c t u r e r ’ s i m p l a n t C h a p t e r 5 e s t a b l i s h e d a h i e r a r c h y o f f a c t o r s t h a t a f f e c t e d s t a b i l i t y i n r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y C h a p t e r 6 d e v e l o p e d a h i e r a r c h y o f s u r g i c a l a n d i m p l a n t r e l a t e d f a c t o r s a n d t h e i r e f f e c t s o n r a n g e o f m o t i o n a n d a d d u c t i o n d e f i c i t T h i s s t u d y b e g a n t h e u s e o f v a l i d a t e d v i r t u a l s i m u l a t i o n s t o t e s t c o n c e p t s i n s t e a d o f c o n d u c t i n g p h y s i c a l e x p e r i m e n t s C h a p t e r 7 c o n t i n u e d t h e u s e o f v i r t u a l s i m u l a t i o n s t o t e s t h o w c h a n g e s i n c o m p o n e n t g e o m e t r y s p e c i f i c a l l y s o c k e t d e p t h a f f e c t e d i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n

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8 C H A P T E R 2 A R T I C L E I : B I O M E C H A N I C A L C O M P A R I S O N O F C O M P O N E N T P O S I T I O N A N D H A R D W A R E F A I L U R E I N T H E R E V E R S E S H O U L D E R P R O S T H E S I S I n t r o d u c t i o n R o t a t o r c u f f d e f i c i e n c y w i t h g l e n o h u m e r a l a r t h r i t i s p r e s e n t s a u n i q u e c h a l l e n g e t o t h e r e c o n s t r u c t i v e s u r g e o n T h e c o m p l e x m o t i o n s o f t h e s h o u l d e r j o i n t r e q u i r e s t a b i l i t y t h r o u g h o u t a n e x t e n d e d r a n g e o f m o t i o n W h e n t h e r o t a t o r c u f f i s d e f i c i e n t o r n o n f u n c t i o n a l t o t a l s h o u l d e r r e p l a c e m e n t h a s y i e l d e d p o o r r e s u l t s a s a r e s u l t o f e c c e n t r i c l o a d i n g o f t h e g l e n o i d l e a d i n g t o l o o s e n i n g a n d e a r l y f a i l u r e .1 I n t h e m o d e r n e r a m u l t i p l e p r o c e d u r e s h a v e b e e n r e c o m m e n d e d t o r e s o l v e t h i s p r o b l e m T h e s e i n c l u d e s e m i c o n s t r a i n e d 2 4 a n d c o n s t r a i n e d t o t a l s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y ,5 6 s h o u l d e r a r t h r o d e s i s ,7 1 0 a n d h e m i a r t h r o p l a s t y .1 0 1 4 H e m i a r t h r o p l a s t y t h e c u r r e n t s t a n d a r d o f c a r e f o r t h i s c o n d i t i o n o f f e r s o n l y l i m i t e d g o a l s f o r f u n c t i o n a l i m p r o v e m e n t1 5 a n d o n l y a m o d e s t i m p r o v e m e n t i n p a i n .1 6 1 7 R e c e n t l y t h e r e h a s b e e n r e n e w e d i n t e r e s t i n s e m i c o n s t r a i n e d r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y C u r r e n t l y t h e r e a r e m i n i m a l b a s i c s c i e n c e d a t a a v a i l a b l e o n w h i c h t o b a s e r a t i o n a l c l i n i c a l d e c i s i o n s S e v e r a l a u t h o r s h a v e r e p o r t e d p r o m i s i n g r e s u l t s i n t h e s h o r t a n d m e d i u m t e r m u s i n g a r e v e r s e d o r i n v e r t e d s h o u l d e r

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9 i m p l a n t .1 8 2 2 T h e m o s t r e c e n t s t u d y i n v o l v i n g t h e D e l t a I I I p r o s t h e s i s ( D e P u y O r t h o p a e d i c s W a r s a w I N ) i n t h e t r e a t m e n t o f g l e n o h u m e r a l o s t e o a r t h r i t i s w i t h m a s s i v e c u f f r u p t u r e a m u l t i c e n t e r s t u d y o f 8 0 s h o u l d e r s i n 7 7 p a t i e n t s r e p o r t e d s i g n i f i c a n t i m p r o v e m e n t s i n a l l 4 a r e a s o f t h e C o n s t a n t s c o r e H o w e v e r 4 9 c a s e s ( 6 3 6 % ) w e r e n o t e d t o h a v e m e d i a l c o m p o n e n t e n c r o a c h m e n t a n d s c a p u l a r n o t c h i n g w i t h o u t e v i d e n c e o f l o o s e n i n g .2 1 T h e R e v e r s e S h o u l d e r P r o s t h e s i s ( R S P E n c o r e M e d i c a l A u s t i n T X ) a t t e m p t s t o a d d r e s s t h e i s s u e o f s c a p u l a r n o t c h i n g b y p r o v i d i n g t h e o p t i o n f o r a m o r e l a t e r a l c e n t e r o f r o t a t i o n H o w e v e r t h i s l a t e r a l p l a c e m e n t y i e l d s a g r e a t e r m o m e n t a r m a n d h e n c e g e n e r a t e s g r e a t e r t o r q u e a t t h e g l e n o i d b a s e p l a t e b o n e i n t e r f a c e c r e a t i n g c o n c e r n s r e g a r d i n g e a r l y l o o s e n i n g a n d f a i l u r e I n a n e f f o r t t o a d d r e s s t h i s c o n c e r n t h e R S P u s e s e n h a n c e d b a s e p l a t e f i x a t i o n b y u s e o f a f i x e d a n g l e c e n t r a l s c r e w w i t h 4 p e r i p h e r a l l o c k i n g s c r e w s T h i s c o n f i g u r a t i o n h a s d e m o n s t r a t e d s t a b i l i t y t o c y c l i c l o a d i n g e q u i v a l e n t t o t h a t o f t h e D e l t a I I I d e s i g n i n t h e l a b o r a t o r y .2 3 T o b e t t e r u n d e r s t a n d t h e m e c h a n i c a l f a c t o r s i n v o l v e d i n t h e s e e a r l y f a i l u r e s w e e x a m i n e d t h e e f f e c t o f b a s e p l a t e o r i e n t a t i o n o n t h e d i s t r i b u t i o n o f f o r c e s a n d m i c r o m o t i o n a t t h e b o n e p r o s t h e s i s i n t e r f a c e T h r e e a n g l e s o f i m p l a n t a t i o n w e r e e x a m i n e d : + 1 5 0 a n d 1 5 o f s c a p u l a r p l a n e t i l t

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1 0 M a t e r i a l s a n d M e t h o d s A n a p p a r a t u s w a s d e v e l o p e d t o s i m u l a t e m o v e m e n t o f t h e h u m e r u s t h r o u g h 6 0 o f a b d u c t i o n ( F i g u r e 1 ) F i g u r e 1 E x p e r i m e n t a l a p p a r a t u s s h o w n w i t h i t s b a s i c c o m p o n e n t s A m o v a b l e s l e d w i t h a 5 0 0 l b l o a d c e l l ( m o d e l L C H 5 0 0 ; O m e g a E n g i n e e r i n g S t a m f o r d C T ) w a s c o n n e c t e d v i a a c a b l e t h r o u g h a s e r i e s o f p u l l e y s t o t h e d i s t a l p o r t i o n o f a s t e e l p i p e u s e d t o s i m u l a t e t h e h u m e r u s T h e a n g l e o f a b d u c t i o n ( 0 0 1 ) w a s m e a s u r e d b y u s e o f a n e l e c t r o n i c g o n i o m e t e r ( G r e e n l e a f M e d i c a l P a l o A l t o C A ) a t t a c h e d v i a a r i n g t h a t m o v e d w i t h t h e s t e e l p i p e A t

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1 1 a p p r o x i m a t e l y h a l f t h e d i s t a n c e b e t w e e n t h e g l e n o h u m e r a l j o i n t a n d t h e c a b l e a t t a c h m e n t a s p r i n g w a s a t t a c h e d ( s p r i n g c o n s t a n t ( k ) = 1 8 6 7 l b f / i n ) t h a t g r a d u a l l y i n c r e a s e d t h e f o r c e s a t t h e g l e n o i d s i m u l a t i n g t h e f o r c e s p r e s e n t a t t h e g l e n o h u m e r a l j o i n t d u r i n g h u m e r a l a b d u c t i o n S i l i c o n e s p r a y w a s u s e d i n t h e j o i n t t o s i m u l a t e s y n o v i a l f l u i d T h e r e v e r s e b a s e p l a t e ( s t a n d a r d 2 5 m m c e n t r a l s c r e w b a s e p l a t e ; E n c o r e M e d i c a l ) w a s a t t a c h e d t o a s o l i d r i g i d p o l y u r e t h a n e b l o c k ( 3 0 p o u n d s p e r c u b i c f o o t ( p c f ) ; P a c i f i c R e s e a r c h L a b o r a t o r i e s V a s h o n W A ) v i a a c e n t r a l a t t a c h m e n t s c r e w a n d p e r i p h e r a l c a p t u r e d s c r e w s T h e b a s e p l a t e w a s i m p l a n t e d w i t h a c u s t o m m a d e t o r q u e s c r e w d r i v e r ( E n c o r e M e d i c a l ) t o a p p r o x i m a t e l y 6 0 l b f / i n T h e p e r i p h e r a l s c r e w s w e r e a l l t o r q u e d t o 2 0 l b f / i n F l e x i F o r c e f o r c e t r a n s d u c e r s ( T e k s c a n B o s t o n M A ) w e r e a t t a c h e d t o t h e u n d e r s i d e o f t h e b a s e p l a t e w i t h c y a n o a c r y l a t e a t t h e s u p e r i o r a n d i n f e r i o r p o s i t i o n s A l i n e a r v o l t a g e d i s p l a c e m e n t t r a n s d u c e r ( R D P E l e c t r o s e n s e P o t t s t o w n P A ) w a s p l a c e d w i t h i t s t i p a t t h e b a s e o f t h e g l e n o s p h e r e a n d m e a s u r e d m i c r o d i s p l a c e m e n t ( 0 0 0 3 m m ) i n t h e s u p e r i o r a n d i n f e r i o r d i r e c t i o n s E i g h t d i f f e r e n t b l o c k s w e r e u s e d f o r e a c h d i f f e r e n t b a s e p l a t e a n g l e ( 1 5 s u p e r i o r i n c l i n a t i o n 1 5 i n f e r i o r i n c l i n a t i o n a n d 0 [ o r n o r m a l ] i n c l i n a t i o n ) a n d t e n r u n s w e r e p e r f o r m e d p e r b l o c k D a t a w a s c o l l e c t e d b y u s e o f a c u s t o m m a d e L a b V I E W g r a p h i c i n t e r f a c e ( N a t i o n a l I n s t r u m e n t s C o r p o r a t i o n A u s t i n T X ) a n d t h e f o l l o w i n g i n f o r m a t i o n w a s g a t h e r e d : s u p e r i o r a n d i n f e r i o r f o r c e s b e t w e e n t h e b a s e p l a t e a n d t h e f o a m s u p e r i o r a n d i n f e r i o r d i s p l a c e m e n t o f t h e g l e n o s p h e r e a n g l e o f h u m e r a l a b d u c t i o n a n d f o r c e a t t h e o r i g i n o f t h e c a b l e D a t a w a s e x p o r t e d i n t o a M i c r o s o f t E x c e l s p r e a d s h e e t ( M i c r o s o f t R e d m o n d

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1 2 W A ) a n d m e a n s a n d S D s w e r e c a l c u l a t e d S t a t i s t i c a l a n a l y s i s w a s p e r f o r m e d b y u s e o f a 1 w a y a n a l y s i s o f v a r i a n c e a n d a S t u d e n t ’ s t t e s t R e s u l t s T a b l e 1 s u m m a r i z e s t h e b i o m e c h a n i c a l d a t a B o t h s u p e r i o r a n d i n f e r i o r f o r c e s u n d e r t h e b a s e p l a t e i n c r e a s e d w h e n g o i n g f r o m a n i n f e r i o r i n c l i n a t i o n t o a s u p e r i o r i n c l i n a t i o n ( F i g u r e 2 ) T h e t y p e o f f o r c e t h o u g h c h a n g e d w h e n g o i n g f r o m a n i n f e r i o r i n c l i n a t i o n t o a s u p e r i o r i n c l i n a t i o n T h e i n f e r i o r t r a n s d u c e r i n t h e i n f e r i o r i n c l i n a t i o n s h o w e d a p r o g r e s s i o n f r o m a l e s s e r c o m p r e s s i v e f o r c e t o a g r e a t e r c o m p r e s s i v e f o r c e T h e s a m e h e l d t r u e f o r t h e n o r m a l i n c l i n a t i o n a l t h o u g h t h e m a g n i t u d e o f t h e c o m p r e s s i v e f o r c e w a s l e s s w h e n 6 0 w a s r e a c h e d S u p e r i o r i n c l i n a t i o n h a d n o c o m p r e s s i v e f o r c e p r e s e n t i n t h e i n f e r i o r f o r c e t r a n s d u c e r F o r c e s u n d e r t h e s u p e r i o r f o r c e t r a n s d u c e r o n t h e o t h e r h a n d w e r e c o m p r e s s i v e f o r c e s T h e m a g n i t u d e o f t h i s f o r c e i n c r e a s e d w h e n g o i n g f r o m a n i n f e r i o r i n c l i n a t i o n t o a s u p e r i o r i n c l i n a t i o n T h e d i s p l a c e m e n t d a t a s h o w e d t h a t t h e m a j o r i t y o f m o v e m e n t w a s i n t h e s u p e r i o r d i r e c t i o n ( F i g u r e 3 ) I t w a s n o t u n t i l 5 0 w a s r e a c h e d i n t h e i n f e r i o r i n c l i n a t i o n a n d 6 0 i n t h e n o r m a l i n c l i n a t i o n t h a t m o v e m e n t i n t h e i n f e r i o r d i r e c t i o n w a s n o t e d T h e m a g n i t u d e o f a l l d i s p l a c e m e n t r e m a i n e d u n d e r 6 0 m m w e l l u n d e r t h e c r u c i a l d i s p l a c e m e n t o f 1 5 0 m m w h e n o s t e o c y t e s c a n n o t r e b u i l d b o n e .2 4

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1 3 T a b l e 1 R e s u l t s f r o m b a s e p l a t e i n c l i n a t i o n F i g u r e 2 D i f f e r e n c e i n f o r c e b e t w e e n s u p e r i o r a n d i n f e r i o r f o r c e t r a n s d u c e r s ( b a r s b e l o w 0 N i n d i c a t e a d e c r e a s e i n c o m p r e s s i v e f o r c e f r o m i n i t i a l p r e c o m p r e s s i o n ) T h e g r a p h s h o w s a n i n c r e a s e i n t h e m a g n i t u d e o f f o r c e s a s w e l l a s a d e c r e a s e i n c o m p r e s s i v e f o r c e w h e n g o i n g f r o m a n i n f e r i o r i n c l i n a t i o n t o a s u p e r i o r i n c l i n a t i o n

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1 4 F i g u r e 3 D i f f e r e n c e i n d i s p l a c e m e n t b e t w e e n d i f f e r e n t i n c l i n a t i o n a n g l e s ( b a r s b e l o w 0 m s h o w d i s p l a c e m e n t i n t h e i n f e r i o r d i r e c t i o n ) T h e i n f e r i o r i n c l i n a t i o n s h o w s l e s s s u p e r i o r d i s p l a c e m e n t a n d m o r e i n f e r i o r d i s p l a c e m e n t w h e n c o m p a r e d w i t h t h e o t h e r i n c l i n a t i o n s T h e s u p e r i o r d i s p l a c e m e n t i s g r e a t e r i n m a g n i t u d e a n d i s a l w a y s i n a s u p e r i o r d i r e c t i o n D i s c u s s i o n L a b o r a t o r y t e s t i n g p r o v i d e s a b i o m e c h a n i c a l b a s i s f o r r a t i o n a l c l i n i c a l d e c i s i o n m a k i n g W e c a n i n f e r b y l o o k i n g a t r e s u l t s o b t a i n e d b y u s e o f h i g h d e n s i t y p o l y e t h y l e n e b l o c k s t h a t g l e n o i d c o m p o n e n t p o s i t i o n i n g m a y a f f e c t t h e s t a b i l i t y o f t h e b a s e p l a t e b o n e i n t e r f a c e I m p l a n t s w i t h 1 5 o f i n f e r i o r t i l t h a d t h e m o s t u n i f o r m c o m p r e s s i v e f o r c e s a n d t h e l e a s t m i c r o m o t i o n w h e n c o m p a r e d w i t h t h e 0 a n d 1 5 s u p e r i o r l y t i l t e d b a s e p l a t e T h e s e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t a n i n f e r i o r t i l t o f a p p r o x i m a t e l y 1 5 w i l l m a x i m i z e i m p l a n t s t a b i l i t y a n d m i n i m i z e m e c h a n i c a l f a i l u r e f o r t h e g l e n o s p h e r e a n d b a s e p l a t e c o m p o n e n t o f t h e R S P S t a b l e f i x a t i o n t h a t m i n i m i z e s r e s u l t a n t m i c r o m o t i o n h a s b e e n d e m o n s t r a t e d t o b e a c r i t i c a l f a c t o r f o r

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1 5 p r o m o t i n g d u r a b l e i m p l a n t f i x a t i o n v i a b o n y i n g r o w t h .2 5 2 6 T h e b a s e p l a t e u s e d i n t h i s s t u d y h a s a p o r o u s t i t a n i u m s u r f a c e I n o u r b i o m e c h a n i c a l m o d e l t h e m a g n i t u d e o f d i s p l a c e m e n t r e m a i n e d u n d e r 6 0 m m W h e r e a s a m a x i m u m m i c r o m o t i o n o f 1 0 0 t o 1 5 0 m m h a s b e e n r e p o r t e d t o b e a t h r e s h o l d v a l u e t o a l l o w b o n y i n g r o w t h ,2 7 r e c e n t s t u d i e s h a v e s u g g e s t e d t h a t t h e v a l u e m a y b e a s l o w a s 2 0 t o 4 0 m m .2 8 2 9 A l t h o u g h t h e e x a c t t h r e s h o l d v a l u e i s u n c l e a r w h a t i s c e r t a i n i s t h a t a l a c k o f s t a b l e f i x a t i o n r e s u l t s i n t h e f o r m a t i o n o f a f i b r o u s m e m b r a n e p r e d i s p o s i n g s h o u l d e r s t o e a r l y l o o s e n i n g a n d p o o r c l i n i c a l o u t c o m e s .2 7 3 0 3 1 I n a d d i t i o n e v e n d i s t r i b u t i o n o f c o m p r e s s i v e f o r c e s a n d m i n i m i z a t i o n o f s h e e r s t r a i n a t t h e b o n e p r o s t h e t i c i n t e r f a c e a l s o p r o m o t e i n g r o w t h a n d m a y l i k e w i s e p l a y a c r i t i c a l r o l e i n t h e i m p l a n t b o n e m i c r o e n v i r o n m e n t .3 2 R e v e r s e t o t a l s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y h a s e m e r g e d a s a p r o m i s i n g s u r g i c a l s o l u t i o n f o r p a t i e n t s w i t h g l e n o h u m e r a l a r t h r i t i s a n d r o t a t o r c u f f d e f i c i e n c y .1 2 3 3 3 4 E a r l y r e s u l t s h a v e b e e n e n c o u r a g i n g b u t f a i l u r e a t t h e g l e n o i d b a s e p l a t e – h o s t b o n e i n t e r f a c e r e m a i n s a c o n c e r n T h e m o m e n t a r m o f t h e g l e n o i d c o m p o n e n t p r o d u c e s t o r q u e a t t h e b o n e p r o s t h e t i c i n t e r f a c e A l t e r a t i o n o f t h e a n g l e o f t h i s l e v e r w i l l a l t e r t h e m a g n i t u d e o f f o r c e a t t h e i n t e r f a c e F u r t h e r m o r e t h e a n g l e o f t h e i n t e r f a c e r e l a t i v e t o t h e a p p l i e d f o r c e ( m o v e m e n t o f t h e a r m ) w i l l a f f e c t t h e t y p e s o f s t r e s s o c c u r r i n g a t t h e i n t e r f a c e I n a d d i t i o n t h e d i s t r i b u t i o n o f t h e t y p e s o f s t r e s s ( c o m p r e s s i o n o r s h e a r ) i s l i k e w i s e a s s o c i a t e d w i t h t h e t i l t o f t h e c o m p o n e n t T h e b e n e f i t s o f i m p l a n t i n g a b a s e p l a t e i n a n i n f e r i o r i n c l i n a t i o n a r e : d e c r e a s e d o v e r a l l m a g n i t u d e o f f o r c e a d e c r e a s e i n t h e t o t a l m i c r o m o t i o n o v e r

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1 6 t h e f u l l r a n g e o f a b d u c t i o n a n d m o r e e v e n d i s t r i b u t i o n o f c o m p r e s s i v e f o r c e s b e n e a t h t h e b a s e p l a t e M a x i m i z i n g s t a b i l i t y b y c l o s e l y a p p r o x i m a t i n g t h e i d e a l a n g l e o f i m p l a n t a t i o n t h e o r e t i c a l l y p r o v i d e s s h o r t a n d l o n g t e r m b e n e f i t s I n t h e s h o r t t e r m t h e r i s k o f m e c h a n i c a l f a i l u r e i s m i n i m i z e d w h i l e s i m u l t a n e o u s l y p r o m o t i n g o s s e o u s i n g r o w t h n e c e s s a r y f o r s t a b l e l o n g t e r m i m p l a n t i n c o r p o r a t i o n T h e p e r c e n t a g e o f o s s e o u s i n g r o w t h n e c e s s a r y a n d t h e c l i n i c a l s i g n i f i c a n c e o f r a d i o l u c e n t l i n e s u n d e r t h e b a s e p l a t e h a v e y e t t o b e d e t e r m i n e d f o r t h i s i m p l a n t t y p e N o p u b l i s h e d s t u d i e s h a v e e v a l u a t e d c o m p o n e n t p o s i t i o n i n g o f t h e R S P I n a m u l t i c e n t e r t r i a l o f t h e D e l t a I I I p r o s t h e s i s S i r v e a u x e t a l2 1 m e n t i o n t h a t i t i s b e t t e r t o p o s i t i o n t h e g l e n o i d c o m p o n e n t w i t h a s l i g h t t i l t H o w e v e r t h e r e i s n o f u r t h e r d i s c u s s i o n o f t h i s f i n d i n g n o r a r e a n y c l i n i c a l o r b i o m e c h a n i c a l d a t a p r e s e n t e d i n s u p p o r t o f t h i s s t a t e m e n t T h e l i m i t a t i o n s o f o u r s t u d y w e r e a s f o l l o w s T h e f i r s t l i m i t a t i o n w a s t h e S a w b o n e s p o l y u r e t h a n e b l o c k s h a v e a m e c h a n i c a l s t i f f n e s s y i e l d a n d u l t i m a t e s t r e n g t h s i m i l a r t o t h o s e o f t h e h u m a n g l e n o i d b u t c o n d i t i o n s d i f f e r f r o m c a d a v e r i c g l e n o i d s a n d t h e r e f o r e d o n o t s i m u l a t e a c a d a v e r i c s t u d y T h e s e c o n d l i m i t a t i o n w a s t h e a c t i v e m u s c l e f o r c e s w e r e n o t s i m u l a t e d a n d n o s t a b i l i z i n g f o r c e s f r o m t h e l i g a m e n t s a n d j o i n t c a p s u l e w e r e p r e s e n t — t h e

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1 7 a b s o l u t e m a g n i t u d e s o f m e a s u r e d f o r c e s a n d d i s p l a c e m e n t s c a n n o t b e c o r r e l a t e d t o t h o s e o c c u r r i n g i n v i v o I n c o n c l u s i o n o u r r e s u l t s i n d i c a t e t h a t a n i n f e r i o r t i l t o f a p p r o x i m a t e l y 1 5 w i l l m a x i m i z e i m p l a n t s t a b i l i t y a n d m i n i m i z e e a r l y m e c h a n i c a l f a i l u r e f o r t h e g l e n o s p h e r e a n d b a s e p l a t e c o m p o n e n t o f t h e R S P T h e m a g n i t u d e o f d i s p l a c e m e n t r e m a i n e d u n d e r 6 0 m w h i c h i s w e l l b e l o w t h e c r i t i c a l t h r e s h o l d o f 1 0 0 t o 1 5 0 m n e c e s s a r y t o p r o m o t e b o n y i n g r o w t h a n d i m p l a n t i n c o r p o r a t i o n T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e a m o u n t o f o s s e o u s v e r s u s f i b r o u s i n g r o w t h a n d l o n g t e r m i m p l a n t s u r v i v o r s h i p r e m a i n s t o b e d e t e r m i n e d b y c a d a v e r i c r e t r i e v a l s t u d i e s

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1 8 C H A P T E R 3 A R T I C L E I I : C E N T E R O F R O T A T I O N A F F E C T S A B D U C T I O N R A N G E O F M O T I O N O F R E V E R S E S H O U L D E R A R T H R O P L A S T Y I n t r o d u c t i o n I n t e r e s t i n r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y h a s p r o v i d e d e v i d e n c e o f p a i n r e l i e f a n d f u n c t i o n a l i m p r o v e m e n t f o r p a t i e n t s w i t h a r t h r i t i s a n d r o t a t o r c u f f d e f i c i e n c y .2 1 3 5 3 7 A n u n d e r s t a n d i n g o f t h e p a t h o l o g i c f e a t u r e s i n t h e r o t a t o r c u f f d e f i c i e n t s h o u l d e r h a s g u i d e d i m p r o v e m e n t i n s u r g i c a l t e c h n i q u e a n d i m p l a n t s e l e c t i o n w h i c h m i n i m i z e s c o m p l i c a t i o n s a n d e n h a n c e s f u n c t i o n a l i m p r o v e m e n t I m p r o v i n g s h o u l d e r f u n c t i o n a n d r e l i e v i n g p a i n i n t h e p a t i e n t w i t h r o t a t o r c u f f d e f i c i e n c y i s t h e h a l l m a r k o f t h e r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t S u b s t a n t i a l i n c r e a s e s i n s h o u l d e r e l e v a t i o n h a v e b e e n d o c u m e n t e d i n c l i n i c a l r e p o r t s u s i n g t h e r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t .2 1 3 5 3 7 S u r g e o n s m a y c h o o s e f r o m s e v e r a l r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t d e s i g n s w i t h v a r i o u s f e a t u r e s n o t a b l y g l e n o i d c o m p o n e n t ( g l e n o s p h e r e ) s i z e a n d c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t D i f f e r e n c e s i n r a n g e o f m o t i o n ( R O M ) s t a b i l i t y s e c u r i t y o f f i x a t i o n a n d m o t o r f u n c t i o n m a y v a r y a m o n g t h e d i f f e r e n t i m p l a n t g e o m e t r i e s t h e r e f o r e s e l e c t i n g t h e a p p r o p r i a t e s h o u l d e r p r o s t h e s i s r e q u i r e s a p r i o r i u n d e r s t a n d i n g o f i m p l a n t g e o m e t r y

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1 9 U s i n g d y n a m i c r a d i o g r a p h s S e e b a u e r e t a l 3 8 3 9 s t u d i e d i s o l a t e d g l e n o h u m e r a l e l e v a t i o n a f t e r r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t s u r g e r y i n a c o h o r t o f 3 5 p a t i e n t s u n d e r g o i n g p r i m a r y s u r g e r y a n d 2 2 p a t i e n t s u n d e r g o i n g r e v i s i o n s u r g e r y A c t i v e g l e n o h u m e r a l e l e v a t i o n i n t h e s e r i e s3 9 w a s a m a x i m u m o f 5 3 U s i n g a c a d a v e r m o d e l N y f f e l e r e t a l4 0 r e p o r t e d i m p r o v e m e n t s i n g l e n o h u m e r a l e l e v a t i o n ( a b d u c t i o n r a n g e o f m o t i o n ) b y s h i f t i n g t h e g l e n o s p h e r e i n f e r i o r l y o n t h e g l e n o i d M a x i m i z i n g R O M i s a k e y e l e m e n t f o r f u n c t i o n a l g a i n s a c h i e v a b l e w i t h r e v e r s e s h o u l d e r p r o s t h e t i c d e s i g n s I t i s t h u s e s s e n t i a l t o u n d e r s t a n d t h e p o t e n t i a l R O M a c h i e v a b l e b y t h e p r o s t h e t i c d e s i g n s i n c e R O M i n t h e p l a n e o f a b d u c t i o n i s l i m i t e d b y i m p i n g e m e n t o f t h e p r o s t h e s i s o n v a r i o u s c o m p o n e n t s o f t h e s h o u l d e r a n d i m p l a n t W e a s c e r t a i n e d t h e p o t e n t i a l R O M o f t h e r e v e r s e d e s i g n s a n d i d e n t i f i e d p o i n t s o f i m p i n g e m e n t W e p r o p o s e d t h a t i m p i n g e m e n t p o i n t s w o u l d v a r y d e p e n d i n g o n r e v e r s e i m p l a n t d e s i g n t h a t R O M w o u l d v a r y w i t h r e v e r s e d e s i g n a n d t h a t t h e c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t o f t h e g l e n o s p h e r e w o u l d d i r e c t l y c o r r e l a t e w i t h t h e p o t e n t i a l g l e n o h u m e r a l R O M ( a b d u c t i o n ) M a t e r i a l s a n d M e t h o d s W e d e s i g n e d a n a p p a r a t u s t o d e t e r m i n e d i f f e r e n c e s i n a b d u c t i o n r a n g e o f m o t i o n f o r s e v e n c o n f i g u r a t i o n s o f r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t s W e u s e d a n e l e c t r o n i c g o n i o m e t e r t o m e a s u r e a b d u c t i o n r a n g e o f m o t i o n ( R O M ) D i g i t a l v i d e o a n a l y s i s

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2 0 w a s t h e n u s e d t o d e t e r m i n e i m p i n g e m e n t p o i n t s t h a t l i m i t e d r a n g e o f m o t i o n a t t h e i n i t i a t i o n o f m o t i o n a n d a t m a x i m a l a b d u c t i o n F i n a l l y a c o r r e l a t i o n a n a l y s i s w a s p e r f o r m e d t o e v a l u a t e t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n R O M a n d t h e e f f e c t o f c h a n g i n g t h e c e n t e r o f r o t a t i o n o f t h e g l e n o s p h e r e W e e v a l u a t e d a b d u c t i o n R O M w i t h t h e R e v e r s e S h o u l d e r P r o s t h e s i s ( R S P E n c o r e M e d i c a l A u s t i n T X ) w h i c h i s a v a i l a b l e w i t h a g l e n o s p h e r e c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t r e l a t i v e t o t h e g l e n o i d r a n g i n g f r o m 0 t o 1 0 m m A R S P b a s e p l a t e ( 2 5 m m l o n g c e n t r a l s c r e w ) a n d h u m e r a l s t e m ( s i z e 1 0 ) w e r e i m p l a n t e d b y a n o r t h o p a e d i c s u r g e o n ( A S ) i n t o t h r e e s u r r o g a t e b o n e m o d e l s ( S a w b o n e s s h o u l d e r m o d e l l a r g e l e f t s c a p u l a m o d e l # 1 0 5 0 1 0 a n d l a r g e l e f t p r o x i m a l h u m e r u s m o d e l # 1 0 5 1 ; P a c i f i c R e s e a r c h L a b o r a t o r i e s V a s h o n W A ) T h e h u m e r a l c o m p o n e n t s w e r e i m p l a n t e d u s i n g a n o n c e m e n t e d p r e s s f i t p r o c e d u r e O n e b a s e p l a t e w a s u s e d t h r o u g h o u t t o i m p l a n t t h e s i x a v a i l a b l e R S P g l e n o s p h e r e s : t h e 3 2 m m N e u t r a l a n d M i n u s 4 3 6 m m N e u t r a l a n d M i n u s 4 a n d 4 0 m m N e u t r a l a n d M i n u s 4 I n t h e 3 6 m m M i n u s 4 4 0 m m M i n u s 4 a n d 4 0 m m N e u t r a l a p o r t i o n o f t h e i n f e r i o r e d g e o f t h e g l e n o i d w a s r e m o v e d t o a l l o w u n h i n d e r e d i n s t a l l a t i o n o f t h e g l e n o s p h e r e b e c a u s e t h e s e h e a d s i z e s h a v e a l i p o n t h e i n f e r i o r e d g e o f t h e g l e n o s p h e r e e n c r o a c h i n g m e d i a l l y o n t h e g l e n o i d E a c h i m p l a n t w a s p l a c e d i n t o t h e s a m e s u r r o g a t e b o n e m o d e l c h a n g i n g o n l y t h e s o c k e t a n d g l e n o s p h e r e f o r e a c h c o n f i g u r a t i o n T h i s w a s t h e n r e p e a t e d f o r t h e o t h e r t w o s u r r o g a t e b o n e m o d e l s F o r c o m p a r i s o n p u r p o s e s w e a l s o e x a m i n e d a D e l t a I I I r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t ( D e P u y O r t h o p a e d i c s W a r s a w I N ) U s i n g

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2 1 a n a d d i t i o n a l t h r e e s u r r o g a t e b o n e m o d e l s a s t a n d a r d h u m e r a l c o m p o n e n t a n d b a s e p l a t e f o r t h e D e l t a I I I w a s u s e d i n c o n j u n c t i o n w i t h a 3 6 m m d i a m e t e r g l e n o s p h e r e T h r e e r e p l i c a t e s o f e a c h i m p l a n t w e r e p e r f o r m e d i n a n a t t e m p t t o l i m i t m e a s u r e m e n t e r r o r W e i n s t a l l e d t h e R S P a n d D e l t a I I I d e v i c e s a c c o r d i n g t o t h e m a n u f a c t u r e r ’ s r e c o m m e n d e d s u r g i c a l t e c h n i q u e s u s i n g t h e a p p r o p r i a t e s u r g i c a l i n s t r u m e n t s S i l i c o n e s p r a y l u b r i c a n t w a s u s e d i n t h e j o i n t t o s i m u l a t e s y n o v i a l f l u i d T h e c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t i s d e f i n e d a s t h e d i s t a n c e o f t h e g e o m e t r i c c e n t e r o f t h e g l e n o s p h e r e f r o m t h e b a s e p l a t e – g l e n o i d i n t e r f a c e ( i e t h e d i s t a n c e o f t h e t h e o r e t i c a l c e n t e r o f r o t a t i o n f o r t h e h u m e r a l c o m p o n e n t a b o u t t h e g l e n o s p h e r e f r o m t h e b a s e p l a t e – g l e n o i d i n t e r f a c e ) R e v e r s e S h o u l d e r P r o s t h e s e s a r e i d e n t i f i e d b y g l e n o s p h e r e d i a m e t e r a n d c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t ( T a b l e 2 ) F o r e x a m p l e t h e M i n u s F o u r h a s a c e n t e r o f r o t a t i o n 4 m m m o r e m e d i a l t h a n t h e N e u t r a l v e r s i o n T h e v a r i o u s i m p l a n t s a r e r e f e r r e d t o a s : 3 2 N e u t r a l 3 2 M i n u s 4 3 6 N e u t r a l 3 6 M i n u s 4 4 0 N e u t r a l 4 0 M i n u s 4 a n d t h e D e l t a I I I

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2 2 F i g u r e 4 A d i a g r a m o f t h e a b d u c t i o n a d d u c t i o n a p p a r a t u s s h o w s t h e l i n e o f a c t i o n f o r t h e d e l t o i d i n f r a s p i n a t u s a n d s u b s c a p u l a r i s ( o b s c u r e d b y t h e s c a p u l a ) T h e s c a p u l a i s a n g l e d 3 0 a n t e r i o r l y i n t h e s c a p u l a r p l a n e T h e h u m e r u s i s s h o w n i n f u l l a b d u c t i o n ( p a r a l l e l t o t h e f l o o r ) T h i s i s i n c o n t r a s t t o t h e h u m e r u s i n f u l l a d d u c t i o n i n w h i c h t h e a r m i s p e r p e n d i c u l a r t o t h e f l o o r ( n o t s h o w n ) I m p i n g e m e n t p o i n t : A = a c r o m i o n ; S G = s u p e r i o r g l e n o i d ; I G = i n f e r i o r g l e n o i d T a b l e 2 T e s t e d d e v i c e s a n d t h e i r r e s p e c t i v e c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t

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2 3 W e d e v e l o p e d a n a p p a r a t u s t o s i m u l a t e a b d u c t i o n o f t h e h u m e r u s i n t h e s c a p u l a r p l a n e ( F i g u r e 4 ) A s u r r o g a t e b o n e s c a p u l a w a s r i g i d l y c l a m p e d t o a c u s t o m m a d e f i x t u r e w i t h t w o l a g b o l t s g o i n g t h r o u g h t h e s c a p u l a a n d f i x t u r e a n d o r i e n t e d s o t h e h u m e r u s b e g a n a b d u c t i o n p e r p e n d i c u l a r t o t h e f l o o r ( a n a l o g o u s t o t h e a r m b e i n g a t t h e s i d e o f t h e b o d y ) T h e s c a p u l a w a s o r i e n t e d ( w i t h t h e c o r a c o i d p r o c e s s r o t a t e d a n t e r i o r l y a l o n g t h e f r o n t a l p l a n e ) t o s i m u l a t e t h e 3 0 a n g l e o f t h e s c a p u l a r p l a n e T h i s o r i e n t a t i o n w a s d e e m e d c l o s e s t t o p h y s i o l o g i c b e c a u s e t h i s i s h o w t h e s c a p u l a i s o r i e n t e d i n r e l a t i o n t o t h e r i b c a g e A g o n i o m e t e r ( E v a l S y s t e m ; G r e e n L e a f M e d i c a l P a l o A l t o C A ) w a s a t t a c h e d t o t h e h u m e r u s u s i n g a m e t a l r i n g r e s t r i c t i n g a b d u c t i o n o f t h e h u m e r u s t o t h e s c a p u l a r p l a n e A m o v a b l e s l e d w a s c o n n e c t e d b y a c a b l e t h r o u g h a s e r i e s o f p u l l e y s t o t h e d i s t a l p o r t i o n o f t h e s u r r o g a t e b o n e h u m e r u s ( a t t a c h e d t o t h e i n s e r t i o n p o i n t o f t h e m e d i a l h e a d o f t h e d e l t o i d ) N y l o n c a b l e s w e r e a t t a c h e d t o t h e i n s e r t i o n p o i n t o n t h e h u m e r u s o f t h e i n f r a s p i n a t u s a n d s u b s c a p u l a r i s T h e n y l o n c a b l e s w e r e t h e n f e d t h r o u g h e y e l e t s c r e w s a t t a c h e d t o t h e p o i n t o n t h e s c a p u l a i d e n t i f i e d a s t h e c e n t e r f o r t h e o r i g i n o f t h e m u s c l e b u n d l e O n e k i l o g r a m w e i g h t s w e r e t h e n a t t a c h e d t o t h e e n d o f e a c h o f t h e c a b l e s t o p r o v i d e t e n s i o n t o t h e s y s t e m a n d a l l o w e d m o v e m e n t i n t h e s c a p u l a r p l a n e A 1 k g w e i g h t w a s a l s o a t t a c h e d t o t h e d i s t a l e n d o f t h e h u m e r u s t o p r o v i d e r e s i s t a n c e t o a b d u c t i o n A d i g i t a l v i d e o c a m e r a ( C a n o n E l u r a 5 0 ; C a n o n L a k e S u c c e s s N Y ) c a p t u r e d t h e r a n g e o f m o t i o n o f t h e h u m e r u s T h e v i d e o w a s t h e n i m p o r t e d u s i n g v i d e o p r o c e s s i n g s o f t w a r e ( I m a g e J R a s b a n d W A ; N a t i o n a l I n s t i t u t e s o f H e a l t h

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2 4 B e t h e s d a M D ) a n d c a l i b r a t e d u s i n g t h e s a m e s t a n d a r d r e f e r e n c e p o i n t a v a i l a b l e i n a l l v i d e o s I m a g e J w a s a l s o u s e d t o d e t e r m i n e t h e c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t w h i c h w a s m e a s u r e d a s t h e d i s t a n c e f r o m t h e g l e n o i d t o t h e c e n t e r o f a s p h e r e p l a c e d o v e r t h e g l e n o s p h e r e o f e a c h d e v i c e A n g l e a n d d i s t a n c e w e r e m e a s u r e d t o 0 3 a n d 0 5 m m o f p r e c i s i o n b y t a k i n g 1 0 r e p e a t e d m e a s u r e s a n d a n a l y z i n g t h e i r s t a n d a r d d e v i a t i o n a n d 0 1 a n d 0 1 m m o f a c c u r a c y b a s e d o n t h e i m a g e p i x e l r e s o l u t i o n T h e a b d u c t i o n R O M w a s m e a s u r e d f r o m 0 ( o r t h e i n f e r i o r m o s t p o i n t o f i m p i n g e m e n t b e t w e e n t h e p o l y e t h y l e n e s o c k e t a n d t h e s c a p u l a ; m i n i m a l a b d u c t i o n ) t o t h e s u p e r i o r m o s t i m p i n g e m e n t p o i n t ( e i t h e r t h e g r e a t e r t u b e r o s i t y o n t h e a c r o m i o n o r t h e p o l y e t h y l e n e s o c k e t o n t h e s u p e r i o r e d g e o f t h e g l e n o i d ; m a x i m a l a b d u c t i o n ) B e c a u s e o f i n f e r i o r i m p i n g e m e n t w i t h t h e g l e n o i d t h e D e l t a I I I b e g a n a b d u c t i o n a t a n a n g l e n o t p e r p e n d i c u l a r t o t h e f l o o r M i n i m a l a b d u c t i o n a n d m a x i m a l a b d u c t i o n w e r e m e a s u r e d f o r a l l t h r e e s u r r o g a t e b o n e s c a p u l a s E a c h m e a s u r e m e n t w a s r e p e a t e d t h r e e t i m e s t o l i m i t m e a s u r e m e n t e r r o r T h e m e a n s a n d s t a n d a r d d e v i a t i o n s o f t h e s e v a l u e s w e r e t h e n c a l c u l a t e d C o m p a r i s o n s o f R O M f o r e a c h p a i r ( a l l d e v i c e s a g a i n s t e a c h o t h e r ) u s i n g S t u d e n t ’ s t t e s t w e r e p e r f o r m e d i n a d d i t i o n t o a n a n a l y s i s o f v a r i a n c e ( A N O V A ) a n d a l i n e a r r e g r e s s i o n w a s p e r f o r m e d t o d e t e r m i n e b e s t f i t p r e d i c t i o n o f R O M ( d e p e n d e n t v a r i a b l e ) a n d c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t ( i n d e p e n d e n t v a r i a b l e ) T h e d a t a m e t t h e a s s u m p t i o n s o f a p a r a m e t r i c t e s t i n c l u d i n g : n o r m a l i t y e q u a l

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2 5 v a r i a n c e a n d i n d e p e n d e n c e T h e a s s u m p t i o n o f n o r m a l i t y w a s m e t b y p e r f o r m i n g a S h a p i r o W i l k ’ s W t e s t ( p = 0 3 7 5 1 ) w i t h a W = 0 9 5 2 2 T h e a s s u m p t i o n o f e q u a l v a r i a n c e s w a s m e t b y p e r f o r m i n g t h e O ’ B r i e n B r o w n F o r s y t h e L e v e n e ’ s a n d B a r t l e t t ’ s t e s t s f o r e q u a l v a r i a n c e s A l l t h e s e t e s t s h a d p v a l u e s g r e a t e r t h a n 0 0 5 ( 0 1 6 0 5 0 3 6 0 4 0 2 8 4 6 a n d 0 4 9 5 7 r e s p e c t i v e l y ) S i g n i f i c a n c e w a s s e t a t p < 0 0 5 S t a t i s t i c a l a n a l y s e s w e r e p e r f o r m e d u s i n g t h e J M P s t a t i s t i c a l s o f t w a r e p a c k a g e ( S A S ; S A S I n s t i t u t e C a r y N C ) R e s u l t s T h e g l e n o s p h e r e w i t h t h e m o s t l a t e r a l c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t ( 3 2 N e u t r a l ) h a d t h e g r e a t e s t ( p < 0 0 0 1 ) a b d u c t i o n R O M ( 9 7 s t a n d a r d d e v i a t i o n 0 9 ) w h e r e a s t h e l e a s t ( p < 0 0 0 1 ) a b d u c t i o n R O M ( 6 7 s t a n d a r d d e v i a t i o n 1 8 ) o c c u r r e d w i t h t h e g l e n o s p h e r e w i t h t h e m o s t m e d i a l c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t ( 4 0 M i n u s 4 ) ( T a b l e 3 ) W i t h t h e e x c e p t i o n o f t h e D e l t a I I I a l l r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t s s h o w e d m i n i m u m a d d u c t i o n s a p p r o a c h i n g 0 T a b l e 3 M e a n v a l u e s ( s t a n d a r d d e v i a t i o n ) f o r a l l m e a s u r e m e n t s

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2 6 M o t i o n w a s a l w a y s l i m i t e d b y i m p i n g e m e n t o n a p o r t i o n o f t h e s c a p u l a M i n i m u m a d d u c t i o n w a s a l w a y s l i m i t e d b y i m p i n g e m e n t o n t h e i n f e r i o r a s p e c t o f t h e l a t e r a l b o r d e r o f t h e s c a p u l a M a x i m a l a b d u c t i o n w a s l i m i t e d b y i m p i n g e m e n t o n t h e a c r o m i o n f o r t h e 3 2 N e u t r a l 3 2 M i n u s 4 3 6 N e u t r a l 4 0 N e u t r a l a n d D e l t a I I I M a x i m a l a b d u c t i o n w a s l i m i t e d b y i m p i n g e m e n t o n t h e s u p e r i o r e d g e o f t h e g l e n o i d f o r t h e 3 6 M i n u s 4 a n d 4 0 M i n u s 4 T h e r e w a s a p o s i t i v e l i n e a r c o r r e l a t i o n ( r2 = 0 9 6 p < 0 0 0 1 ) b e t w e e n i n c r e a s i n g a b d u c t i o n R O M a n d r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t ( F i g u r e 5 ) F i g u r e 5 A l i n e a r r e g r e s s i o n s c a t t e r p l o t s h o w s t h e l i n e a r r e l a t i o n s h i p b e t w e e n R O M a n d c e n t e r o f r o t a t i o n ( C O R ) o f f s e t G l e n o s p h e r e s w i t h g r e a t e r c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t h a d g r e a t e r R O M

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2 7 D i s c u s s i o n A s t h e u s e o f t h e r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t i n c r e a s e s e f f o r t s t o m a x i m i z e f u n c t i o n a l o u t c o m e s b e c o m e m o r e i m p o r t a n t T o a c h i e v e m a x i m a l f u n c t i o n a l i m p r o v e m e n t i t i s n e c e s s a r y t o o b t a i n a m o r e c o m p l e t e u n d e r s t a n d i n g o f t h e p o t e n t i a l b e n e f i t s a n d l i m i t a t i o n s o f t h e a v a i l a b l e i m p l a n t s B e c a u s e R O M i s a k e y e l e m e n t i n a c h i e v i n g f u n c t i o n a l i m p r o v e m e n t i t i s i m p e r a t i v e t o d e f i n e t h e f a c t o r s a f f e c t i n g g l e n o h u m e r a l m o t i o n T h e i n t e n t o f t h i s s t u d y w a s t o c l a r i f y t h e p o t e n t i a l m o t i o n a c h i e v a b l e b y d i f f e r e n t r e v e r s e s h o u l d e r d e s i g n s i d e n t i f y t h e i m p i n g e m e n t p o i n t s t h a t l i m i t m o t i o n a n d d e t e r m i n e i f a m o r e l a t e r a l c e n t e r o f r o t a t i o n c o r r e l a t e s w i t h g r e a t e r a b d u c t i o n R O M L i m i t a t i o n s o f o u r s t u d y d e s i g n m o s t l y r e l a t e t o i m p l a n t a t i o n o f t h e d e v i c e T o l i m i t v a r i a b i l i t y a m o n g t h e s p e c i m e n s e a c h d e v i c e w a s i m p l a n t e d a c c o r d i n g t o t h e m a n u f a c t u r e r ’ s r e c o m m e n d e d s u r g i c a l t e c h n i q u e s b y a n o r t h o p a e d i c s u r g e o n f a m i l i a r w i t h t h e u s e o f r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t s T h u s w e d i d n o t e x a m i n e t h e r o l e o f s u p e r i o r a n d i n f e r i o r p o s i t i o n i n g o f t h e g l e n o s p h e r e o n t h e g l e n o i d A n y i m p r o v e m e n t i n m o t i o n a c h i e v a b l e b y t r a n s l a t i n g t h e p o s i t i o n o f t h e g l e n o s p h e r e w o u l d l i k e l y b e t r u e f o r e a c h o f t h e s e v e n s p e c i m e n s F u r t h e r r e s e a r c h i n t o t h e e f f e c t o f s u p e r i o r a n d i n f e r i o r t r a n s l a t i o n i s n e e d e d W e u s e d a s u r r o g a t e b o n e m o d e l t o m e c h a n i c a l l y e v a l u a t e g l e n o h u m e r a l R O M r e s p o n s e o f s e v e n c o m m o n l y u s e d r e v e r s e p r o s t h e s e s T h e m a j o r a d v a n t a g e o f u s i n g a s u r r o g a t e b o n e m o d e l w a s b e i n g a b l e t o t e s t i n h e r e n t d i f f e r e n c e s i n R O M r e l a t e d t o t h e

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2 8 g e o m e t r y o f t h e d e v i c e s i n d e p e n d e n t o f c a d a v e r i c a n a t o m i c d i f f e r e n c e s O u r a b i l i t y t o p r e c i s e l y d e f i n e t h e c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t o f e a c h i m p l a n t r e l a t i v e t o t h e g l e n o i d e n s u r e d v a r i a t i o n s i n a b d u c t i o n R O M w e r e r e l a t e d t o g e o m e t r i c a n d n o t a n a t o m i c d i f f e r e n c e s H o w e v e r t h e s u r r o g a t e b o n e m o d e l i s n o t p h y s i o l o g i c f r o m t h e s t a n d p o i n t o f m a t e r i a l p r o p e r t i e s o r m u s c l e a n d a r m l o a d i n g T h e s e i s s u e s w e r e n o t d e e m e d a c o n c e r n b e c a u s e o u r a i m w a s t o c h a r a c t e r i z e k i n e m a t i c r a t h e r t h a n l o a d b e a r i n g b e h a v i o r I m p r o v e m e n t s i n s h o u l d e r e l e v a t i o n h a v e b e e n d o c u m e n t e d i n s o m e c l i n i c a l r e p o r t s u s i n g r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y .2 1 3 5 3 7 T h e o n l y c l i n i c a l a t t e m p t t o i s o l a t e i m p r o v e m e n t i n g l e n o h u m e r a l e l e v a t i o n a f t e r r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y w a s r e p o r t e d b y S e e b a u e r e t a l .3 9 U s i n g i m a g e i n t e n s i f i c a t i o n m a x i m a l a c t i v e g l e n o h u m e r a l a b d u c t i o n i n t h e s c a p u l a r p l a n e u s i n g t h e D e l t a I I I p r o s t h e s i s w a s 5 3 .3 8 3 9 U s i n g a c a d a v e r m o d e l N y f f e l e r e t a l e v a l u a t e d a b d u c t i o n R O M o f t h e D e l t a I I I w i t h a 3 6 m m g l e n o s p h e r e .4 0 W h e n i m p l a n t e d b a s e d o n t h e m a n u f a c t u r e r ’ s s u r g i c a l t e c h n i q u e t h e m e a n a b d u c t i o n a r c i n t h e s c a p u l a r p l a n e r a n g e d f r o m 2 5 t o 6 7 w i t h a n a v e r a g e t o t a l a b d u c t i o n a r c o f 4 2 .4 0 I n o u r s t u d y t h e D e l t a I I I w a s p o s i t i o n e d a c c o r d i n g t o t h e m a n u f a c t u r e r s s u r g i c a l t e c h n i q u e G l e n o h u m e r a l a b d u c t i o n i n t h e s c a p u l a r p l a n e r a n g e d f r o m 2 3 3 t o 8 6 7 w i t h a n a v e r a g e t o t a l a b d u c t i o n a r c o f 5 4 4 T h i s c o r r e l a t e d w e l l w i t h p r e v i o u s c l i n i c a l a n d k i n e m a t i c s t u d i e s u s i n g t h e D e l t a I I I a n d v a l i d a t e d o u r a p p r o a c h e s

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2 9 I m p r o v e m e n t s i n R O M c o r r e l a t e d w i t h i n c r e a s e d d i s t a n c e s f r o m t h e g l e n o i d t o t h e c e n t e r o f r o t a t i o n o f t h e g l e n o s p h e r e I f t h e c e n t e r o f r o t a t i o n w a s f a r t h e r a w a y f r o m t h e s c a p u l a t h e p r o x i m a l h u m e r u s a n d h u m e r a l s o c k e t h a d m o r e c l e a r a n c e b e f o r e i m p i n g i n g o n t h e a c r o m i o n o r s u p e r i o r g l e n o i d t h u s m a x i m i z i n g g l e n o h u m e r a l a b d u c t i o n ( F i g u r e 6 ) F i g u r e 6 T h e s c h e m a t i c i l l u s t r a t i o n s s h o w t h e c o n c e p t o f l i m i t a t i o n s t o i s o l a t e d g l e n o h u m e r a l m o t i o n b e c a u s e o f i m p i n g e m e n t C h a n g e s i n ( A ) a d d u c t i o n R O M ( B ) a b d u c t i o n R O M ( C ) a d d u c t i o n R O M a n d ( D ) a b d u c t i o n R O M a r e a f f e c t e d b y c h a n g e s i n g l e n o s p h e r e c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t ( + 1 0 m m f o r A a n d B a n d n o o f f s e t f o r C a n d D ) A = a c r o m i o n ; G T = g r e a t e r t u b e r o s i t y ; S G = s u p e r i o r g l e n o i d ; I G = i n f e r i o r g l e n o i d ; S C = s u p e r i o r c u p ; I C = i n f e r i o r c u p R a n g e o f m o t i o n i n t h e i l l u s t r a t i o n d o e s n o t i n c l u d e s c a p u l a r m o t i o n F o r a b d u c t i o n i m p i n g e m e n t m a y o c c u r o n S G ( s h o w n ) o r A

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3 0 I n a d d u c t i o n a m o r e l a t e r a l c e n t e r o f r o t a t i o n e n s u r e d t h e m e d i a l n e c k o f t h e p r o s t h e s i s d i d n o t i m p i n g e o n t h e i n f e r i o r a s p e c t o f t h e s c a p u l a T h i s d e c r e a s e d t h e r i s k o f i n f e r i o r s c a p u l a r e r o s i o n a n d i m p r o v e d o v e r a l l a b d u c t i o n R O M B e c a u s e a l t e r e d g l e n o h u m e r a l g e o m e t r y a f f e c t s s h o u l d e r m u s c l e f o r c e s d u r i n g a b d u c t i o n ,4 1 a d d i t i o n a l s t u d y i s n e e d e d t o d e t e r m i n e h o w c h a n g e s i n t h e c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t r e l a t i v e t o t h e g l e n o i d m a y i n f l u e n c e s h o u l d e r m u s c l e f u n c t i o n W h e n s e l e c t i n g t h e a p p r o p r i a t e i m p l a n t f o r a p a t i e n t w i t h r o t a t o r c u f f d e f i c i e n c y s e v e r a l i m p o r t a n t f a c t o r s m u s t b e c o n s i d e r e d : g l e n o s p h e r e b a s e p l a t e f i x a t i o n i n s t a b i l i t y m u s c u l a r w e a k n e s s o r d e f i c i e n c y a n d t h e d e g r e e o f b o n e l o s s I n c a s e s w h i c h o p t i m a l b a s e p l a t e f i x a t i o n c a n b e a c h i e v e d a n d r i s k o f i n s t a b i l i t y i s m i n i m a l m a x i m i z a t i o n o f f u n c t i o n m a y b e c o n s i d e r e d I n t h e s e p a t i e n t s s u r g e o n s m a y w a n t t o s e l e c t a n i m p l a n t a l l o w i n g f o r t h e l a r g e s t R O M p o s s i b l e G l e n o s p h e r e s w i t h c e n t e r s o f r o t a t i o n f a r t h e r a w a y f r o m t h e g l e n o i d p r o v i d e d g r e a t e r p o t e n t i a l R O M H o w e v e r i n c a s e s w h i c h g l e n o s p h e r e b a s e p l a t e f i x a t i o n m a y b e c o m p r o m i s e d o r r i s k o f i n s t a b i l i t y i s h i g h m a x i m i z i n g R O M m a y n o t b e t h e h i g h e s t p r i o r i t y I n t h e s e p a t i e n t s a g l e n o s p h e r e w i t h a m o r e m e d i a l c e n t e r o f r o t a t i o n a n d a l a r g e r r a d i u s m a y m a x i m i z e s t a b i l i t y a n d b a s e p l a t e f i x a t i o n .2 3 A c o m p l e t e u n d e r s t a n d i n g o f t h e r o l e g l e n o s p h e r e c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t h a s o n b a s e p l a t e f i x a t i o n i m p l a n t s t a b i l i t y a n d m u s c l e s t r e n g t h i s n e c e s s a r y t o o p t i m i z e i m p l a n t s e l e c t i o n i n t h e p a t i e n t w i t h r o t a t o r c u f f d e f i c i e n c y A b d u c t i o n a n d a d d u c t i o n R O M a r e i m p o r t a n t v a r i a b l e s w h e n s e l e c t i n g a n a p p r o p r i a t e s h o u l d e r

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3 1 i m p l a n t I m p r o v e m e n t s i n t o t a l R O M c o r r e l a t e d w i t h g l e n o s p h e r e s h a v i n g g r e a t e r d i s t a n c e s f r o m t h e g l e n o i d t o t h e c e n t e r o f r o t a t i o n

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3 2 C H A P T E R 4 A R T I C L E I I I : E V A L U A T I O N O F A B D U C T I O N R A N G E O F M O T I O N A N D A V O I D A N C E O F I N F E R I O R S C A P U L A R I M P I N G E M E N T I N A R E V E R S E S H O U L D E R M O D E L I n t r o d u c t i o n R e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y i s a s u c c e s s f u l s u r g i c a l p r o c e d u r e t o t r e a t p a i n a n d p r o v i d e f u n c t i o n a l i m p r o v e m e n t s i n p a t i e n t s w i t h g l e n o h u m e r a l a r t h r i t i s a n d r o t a t o r c u f f d e f i c i e n c y .2 1 3 5 3 7 H o w e v e r c a r e f u l e x a m i n a t i o n o f t h e f u n c t i o n a l o u t c o m e s s e e n w i t h t h e r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t r e v e a l s v a r i a b l e i m p r o v e m e n t s i n r a n g e o f m o t i o n V a l e n t i e t a l 4 2 a n d B o u l a h i a e t a l 4 3 s h o w e d a c t i v e e l e v a t i o n r a n g i n g f r o m 3 0 t o 1 0 0 a n d e x t e r n a l r o t a t i o n r a n g i n g f r o m 2 0 t o 5 0 F r a n k l e e t a l 3 6 s h o w e d a c t i v e e l e v a t i o n r a n g i n g f r o m 3 0 t o 1 8 0 a n d e x t e r n a l r o t a t i o n r a n g i n g f r o m 1 0 t o 6 5 T h i s v a r i a b i l i t y i s l i k e l y d u e t o m u l t i p l e f a c t o r s i n c l u d i n g s e v e r i t y o f d i s e a s e v a r i a b l e d e g r e e s o f m u s c l e l o s s s u r g i c a l t e c h n i q u e a n d p r o s t h e t i c d e s i g n I n f e r i o r i m p i n g e m e n t o f t h e r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t o n t h e i n f e r i o r s c a p u l a r n e c k h a s b e e n n o t e d a s t h e m e c h a n i s m f o r t h e d e v e l o p m e n t o f s c a p u l a r n o t c h i n g .3 5 4 3 T y p i c a l l y t h i s i m p i n g e m e n t o c c u r s w h e n t h e a r m i s i n a r e s t i n g p o s i t i o n a n d b i o m e c h a n i c a l l y h a s b e e n r e f e r r e d t o a s a n a d d u c t i o n d e f i c i t .4 0 R e d u c t i o n o f t h e a d d u c t i o n d e f i c i t i s o f p a r t i c u l a r i n t e r e s t b e c a u s e p r o g r e s s i v e s c a p u l a r n o t c h i n g

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3 3 h a s b e e n o b s e r v e d t o a v a r i a b l e d e g r e e r a d i o g r a p h i c a l l y i n c l u d i n g 5 6 % b y V a l e n t i e t a l ,4 2 6 3 % b y B o u l a h i a e t a l ,4 3 6 5 % b y S i r v e a u x e t a l ,2 1 7 4 % b y B o i l e a u e t a l ,3 5 a n d 9 6 % b y W e r n e r e t a l3 7 a n d h a s e v e n b e e n i m p l i c a t e d a s t h e c a u s e o f f a i l u r e i n s e v e r a l p a t i e n t s .4 4 A p r e v i o u s s t u d y b y N y f f e l e r e t a l4 0 d e m o n s t r a t e d a d d u c t i o n d e f i c i t w a s d e c r e a s e d b y p l a c i n g t h e b a s e p l a t e f l u s h w i t h t h e i n f e r i o r e d g e o f t h e g l e n o i d w i t h t h e g l e n o s p h e r e e x t e n d i n g b e l o w t h e i n f e r i o r b o r d e r o f t h e s c a p u l a T h i s r e s u l t s u g g e s t e d t h a t s u r g i c a l t e c h n i q u e c o u l d h e l p t o r e d u c e a d d u c t i o n d e f i c i t L o o k i n g s p e c i f i c a l l y a t p r o s t h e t i c d e s i g n t h e r e a r e c u r r e n t l y s e v e r a l d i f f e r e n t r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t s a v a i l a b l e a n d m a n y o t h e r s l i k e l y i n d e v e l o p m e n t E a c h o f t h e s e i m p l a n t s d i f f e r s i n s e v e r a l b a s i c d e s i g n p a r a m e t e r s i n c l u d i n g : c e n t e r o f r o t a t i o n ( C O R ) o f f s e t g l e n o s p h e r e d i a m e t e r a n d h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e r e l a t i v e t o t h e h o r i z o n t a l p l a n e C O R o f f s e t s c a n v a r y f r o m 0 t o 1 0 m m l a t e r a l t o t h e g l e n o i d f o s s a T h e d i a m e t e r o f a v a i l a b l e g l e n o s p h e r e s a l s o v a r i e s f r o m 3 2 t o 4 2 m m a n d h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e s r a n g e f r o m 1 3 5 t o 1 5 5 T h e i m p l i c a t i o n o f t h e s e d i f f e r e n t d e s i g n f a c t o r s o n s h o u l d e r k i n e m a t i c s i s p o o r l y u n d e r s t o o d a n d m a y h a v e a d r a m a t i c i n f l u e n c e o n o u t c o m e s f o l l o w i n g s u r g i c a l r e c o n s t r u c t i o n T o d a t e n o b i o m e c h a n i c a l s t u d y h a s s y s t e m a t i c a l l y e v a l u a t e d t h e e f f e c t o f r e v e r s e s h o u l d e r p r o s t h e s i s d e s i g n a n d i m p l a n t p o s i t i o n i n g o n g l e n o h u m e r a l m o t i o n

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3 4 T h e p u r p o s e o f t h i s s t u d y w a s n o t t o c r e a t e a s u r g i c a l t e c h n i q u e b u t t o d e t e r m i n e h o w d i f f e r e n t p a r a m e t e r s c o n t r i b u t e t o t h e t o t a l g l e n o h u m e r a l a b d u c t i o n R O M a n d a d d u c t i o n d e f i c i t i n a r e v e r s e s h o u l d e r m o d e l O u r h y p o t h e s i s w a s t h a t g l e n o s p h e r e p o s i t i o n C O R o f f s e t g l e n o s p h e r e d i a m e t e r a n d h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e h a d d i f f e r e n t e f f e c t s o n a b d u c t i o n R O M a n d a d d u c t i o n d e f i c i t M a t e r i a l s a n d M e t h o d s R e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t c o m p o n e n t s c o n s i s t e d o f a b a l l t h a t w a s a t t a c h e d t o t h e g l e n o i d ( g l e n o s p h e r e ) a n d a h u m e r o s o c k e t t h a t w a s a t t a c h e d t o a w o o d e n d o w e l T h e s e c o m p o n e n t s w e r e m a n u f a c t u r e d u s i n g D e l r i n, w h i c h i s a w e a r r e s i s t a n t a n d l o w f r i c t i o n p l a s t i c T h e g l e n o s p h e r e s w e r e m a n u f a c t u r e d w i t h t h r e e d i a m e t e r s ( 3 0 3 6 a n d 4 2 m m ) a n d t h r e e C O R o f f s e t s ( 0 m m o r h e m i s p h e r i c a l + 5 m m a n d + 1 0 m m o f f s e t f r o m t h e g l e n o i d ) ( T a b l e 4 ) T h e g l e n o i d c o m p o n e n t s w e r e r i g i d l y a t t a c h e d t o t h e g l e n o i d s u r f a c e o f a S a w b o n e s s h o u l d e r m o d e l ( L a r g e l e f t s c a p u l a m o d e l # 1 0 5 0 1 0 P a c i f i c R e s e a r c h L a b o r a t o r i e s V a s h o n W A )

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3 5 T a b l e 4 G l e n o s p h e r e a n d h u m e r o s o c k e t c o m p o n e n t g e o m e t r y I n o r d e r t o i m p l a n t t h e g l e n o s p h e r e s i n a c o n s i s t e n t m a n n e r w e u s e d t h e b l o c k o n t h e m e d i a l s i d e o f t h e S a w b o n e s s c a p u l a a s a r e f e r e n c e f o r m e a s u r e m e n t T h e g l e n o i d o n e a c h S a w b o n e s s c a p u l a w a s r e a m e d f l a t s o t h a t t h e p l a n e o f t h e g l e n o i d w a s p a r a l l e l t o t h e p l a n e m e d i a l b o r d e r o f t h e b l o c k o f t h e s c a p u l a

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3 6 F i g u r e 7 P h o t o g r a p h s e q u e n c e i l l u s t r a t e s t h e 9 g l e n o i d c o m p o n e n t a r r a n g e m e n t s c o n s i s t i n g o f t h e 3 c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t s o f 0 + 5 a n d + 1 0 m m a n d t h e 3 g l e n o s p h e r e p o s i t i o n s o f s u p e r i o r ( S ) n e u t r a l ( N ) a n d i n f e r i o r ( I ) f o r e a c h o f t h e 3 d i f f e r e n t d i a m e t e r g l e n o s p h e r e s ( 1 0 3 6 a n d 4 2 m m ) T h r e e d i f f e r e n t p o s i t i o n s o n t h e g l e n o i d w e r e s t u d i e d ( s u p e r i o r n e u t r a l a n d i n f e r i o r ) ( F i g u r e 7 ) T h e n e u t r a l p o s i t i o n w a s c e n t e r e d i n t h e g l e n o i d w h i l e t h e s u p e r i o r a n d i n f e r i o r p o s i t i o n s w e r e h a l f w a y b e t w e e n t h e c e n t e r a n d t h e s u p e r i o r a n d i n f e r i o r e d g e s o f t h e g l e n o i d r e s p e c t i v e l y V a r i a t i o n s i n g l e n o s p h e r e c o m p o n e n t g e o m e t r y a n d p l a c e m e n t o n t h e g l e n o i d w e r e c o n s i s t e n t w i t h c l i n i c a l p r a c t i c e w i t h t h e e x c e p t i o n o f t h e s u p e r i o r l y p l a c e d g l e n o s p h e r e s .1 9 2 1 2 3 3 5 3 6 3 8 4 0 A l t h o u g h r a r e l y u s e d i n t h e s e n i o r a u t h o r ’ s p r a c t i c e t h e s u p e r i o r p o s i t i o n w a s

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3 7 i n c l u d e d i n t h i s a n a l y s i s t o u n d e r s t a n d i t s e f f e c t o n R O M a n d i n f e r i o r s c a p u l a r i m p i n g e m e n t F i g u r e 8 A p h o t o g r a p h s s h o w t h e 3 d i f f e r e n t h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e s T h e 1 7 0 h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e i s n o t c u r r e n t l y a v a i l a b l e i n c l i n i c a l p r a c t i c e B S c h e m a t i c i l l u s t r a t i o n s h o w s t h e e x p e r i m e n t a l s e t u p u s e d f o r a d d u c t i o n a b d u c t i o n r a n g e o f m o t i o n m e a s u r e m e n t s H u m e r a l c o m p o n e n t s w e r e m a n u f a c t u r e d f o r e a c h g l e n o s p h e r e w i t h t h r e e h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e s : 1 3 0 1 5 0 a n d 1 7 0 T h e i n s i d e d i a m e t e r o f t h e h u m e r a l s o c k e t m a t c h e d t h e g l e n o s p h e r e d i a m e t e r a n d t h e s o c k e t d e p t h w a s d e s i g n e d w i t h a c o n s t a n t d e p t h t o r a d i u s r a t i o ( d / r ) o f 0 5 6 T h i s d / R r a t i o w a s c h o s e n a s t h e m e a n o f t h e c o m m e r c i a l r e v e r s e i m p l a n t s ( 0 4 6 t o 0 6 7 ) A h o l e

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3 8 w a s m a c h i n e d i n t h e h u m e r o s o c k e t c o m p o n e n t t o o r i e n t t h e s o c k e t s a t e a c h o f t h e t h r e e n e c k s h a f t a n g l e s ( F i g u r e 8 A ) M a c h i n i n g t o l e r a n c e s w e r e a p p r o x i m a t e l y 0 0 5 m m a n d m a c h i n e d c o m p o n e n t g e o m e t r i e s w e r e m e a s u r e d u s i n g a d i g i t a l c a l i p e r ( 0 0 2 5 m m p r e c i s i o n ) T h e h u m e r o s o c k e t o u t e r d i a m e t e r s f o r t h i s s t u d y w e r e h e l d c o n s t a n t t h r o u g h o u t a l l d e v i c e s ( 5 0 m m ) w h i c h i s a t y p i c a l d i a m e t e r f o r t h e n o r m a l h u m e r a l h e a d T a b l e 4 s u m m a r i z e s t h e h u m e r a l c o m p o n e n t d e p t h f o r e a c h o f t h e t h r e e s o c k e t d i a m e t e r s a n d t h r e e h u m e r a l a n g l e s A w o o d e n d o w e l w a s i n s e r t e d i n t o t h e h o l e t o s i m u l a t e t h e h u m e r a l s h a f t T h e d o w e l w a s 3 3 c m l o n g w h i c h i s t h e a p p r o x i m a t e l e n g t h o f t h e a v e r a g e h u m e r u s .1 9 T h e S a w b o n e s s c a p u l a m o d e l w a s u s e d i n c o n j u n c t i o n w i t h a t h r e e d i m e n s i o n a l c o o r d i n a t e m e a s u r e m e n t s y s t e m t o m e a s u r e t o t a l g l e n o h u m e r a l a b d u c t i o n R O M o f t h e h u m e r o s o c k e t c o m p o n e n t i n t h e s c a p u l a r p l a n e ( F i g u r e 8 B ) T h e s c a p u l a w a s r i g i d l y f i x e d a n d o r i e n t e d t o s i m u l a t e t h e 3 0 a n g l e o f t h e s c a p u l a r p l a n e a n d t i l t e d 2 3 a n t e r i o r l y t o t h e s a g i t t a l p l a n e T h e s c a p u l a w a s h e l d i n n e u t r a l a b d u c t i o n w i t h t h e g l e n o i d f a c e p e r p e n d i c u l a r t o t h e f l o o r A s i x d e g r e e o f f r e e d o m e l e c t r o m a g n e t i c g o n i o m e t e r ( F l o c k o f B i r d s A s c e n s i o n T e c h n o l o g y C o r p o r a t i o n B u r l i n g t o n V T ) w i t h a n a c c u r a c y o f 0 0 5 m m a n d 0 1 5 w a s r i g i d l y a t t a c h e d t o t h e d i s t a l e n d o f t h e w o o d e n d o w e l W i t h t h e s c a p u l a g l e n o i d c o m p o n e n t f i x e d e a c h o f t h e n i n e g l e n o s p h e r e s w a s e v a l u a t e d u s i n g t h e t h r e e d i f f e r e n t h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e d c o m p o n e n t s

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3 9 G l e n o h u m e r a l a b d u c t i o n R O M w a s l i m i t e d s u p e r i o r l y b y i m p i n g e m e n t o f t h e s o c k e t o n e i t h e r t h e s u p e r i o r e d g e o f t h e g l e n o i d o r t h e a c r o m i o n w h e r e a s g l e n o h u m e r a l a d d u c t i o n w a s l i m i t e d b y i m p i n g e m e n t o n t h e i n f e r i o r g l e n o i d o r s c a p u l a ( a d d u c t i o n d e f i c i t ) o r 0 ( n e u t r a l p o s i t i o n o f t h e h u m e r a l s h a f t ) w h i c h e v e r o c c u r r e d f i r s t T h e h u m e r a l c o m p o n e n t ( d o w e l ) w a s m a n u a l l y m a n i p u l a t e d f r o m m i n i m u m a d d u c t i o n t o m a x i m u m a b d u c t i o n X Y a n d Z c o o r d i n a t e s w e r e r e c o r d e d a t m i n i m u m a d d u c t i o n a n d a t m a x i m u m a b d u c t i o n w h e r e i n t h e X Z c o o r d i n a t e s c o r r e s p o n d e d t o t h e a b d u c t i o n p l a n e T h e a d d u c t i o n d e f i c i t w a s d e t e r m i n e d b y t h e r e s t i n g p o s i t i o n i n m a x i m a l a d d u c t i o n I f a d d u c t i o n w a s 0 n o a d d u c t i o n d e f i c i t ( N A D ) w a s p r e s e n t T o t a l g l e n o h u m e r a l a b d u c t i o n R O M w a s d e t e r m i n e d f r o m t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n m a x i m a l a d d u c t i o n a n d m a x i m u m a b d u c t i o n S t a t i s t i c a l a n a l y s e s w e r e c o n d u c t e d u s i n g t h e J M P s t a t i s t i c a l s o f t w a r e p a c k a g e ( S A S S A S I n s t i t u t e C a r y N C ) F o u r i n d e p e n d e n t f a c t o r s ( d i a m e t e r C O R o f f s e t g l e n o i d p l a c e m e n t a n d h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e ) w e r e c o m p a r e d t o t h e d e p e n d e n t f a c t o r s ( a b d u c t i o n R O M a n d a d d u c t i o n d e f i c i t a n g l e ) D e s c r i p t i v e s t a t i s t i c s w e r e p e r f o r m e d u s i n g a s t a n d a r d l e a s t s q u a r e s r e g r e s s i o n a n d a m u l t i v a r i a t e a n a l y s i s o f v a r i a n c e ( M A N O V A ) T h e M A N O V A a n a l y z e d t h e e f f e c t o f e a c h f a c t o r o n t h e d e p e n d e n t v a r i a b l e s A b a l a n c e d f a c t o r i a l d e s i g n w i t h t h e s a m e n u m b e r o f o b s e r v a t i o n s f o r e a c h f a c t o r w a s u s e d T h e s i g n i f i c a n c e l e v e l w a s s e t a t p < 0 0 5 f o r a l l s t a t i s t i c s

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4 0 R e s u l t s T o t a l A b d u c t i o n R O M T h e g r e a t e s t t o t a l a b d u c t i o n R O M w a s 1 1 7 5 ( 4 2 m m + 1 0 m m C O R I n f e r i o r 1 7 0 ) w h e r e a s t h e l e a s t m a x i m u m t o t a l a b d u c t i o n R O M w a s 4 0 2 ( 3 0 m m 0 m m C O R N e u t r a l 1 7 0 a n d 3 0 m m 0 m m C O R N e u t r a l 1 5 0 ) ( T a b l e 5 ) T a b l e 5 G l e n o h u m e r a l a b d u c t i o n r a n g e o f m o t i o n m e a s u r e m e n t s ( m e a n s t a n d a r d d e v i a t i o n ) f o r t h e 4 d i f f e r e n t d e s i g n f a c t o r s s t u d i e d

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4 1 M a x i m a l a b d u c t i o n w a s l i m i t e d b y i m p i n g e m e n t o n e i t h e r t h e a c r o m i o n o r t h e s u p e r i o r e d g e o f t h e g l e n o i d S i g n i f i c a n t e f f e c t s o n t o t a l g l e n o h u m e r a l a b d u c t i o n R O M w e r e f o u n d f o r a l l t h e f a c t o r s s t u d i e d ( p < 0 0 0 0 1 ) T h e f a c t o r w i t h t h e g r e a t e s t e f f e c t o n t o t a l a b d u c t i o n R O M w a s g l e n o s p h e r e C O R o f f s e t ( p < 0 0 0 0 1 F = 2 1 1 8 ) f o l l o w e d b y g l e n o i d p o s i t i o n ( p < 0 0 0 0 1 F = 1 7 4 0 ) g l e n o s p h e r e d i a m e t e r ( p < 0 0 0 0 1 F = 7 9 ) a n d h u m e r a l a n g l e ( p < 0 0 0 0 1 F = 7 7 ) G l e n o s p h e r e s w i t h p o s i t i v e C O R o f f s e t i m p r o v e d t h e t o t a l a b d u c t i o n R O M f o r a l l g l e n o i d p o s i t i o n s e x a m i n e d G l e n o s p h e r e s w i t h a C O R o f f s e t o f + 1 0 m m w e r e a s s o c i a t e d w i t h u p t o a 9 1 % i n c r e a s e ( n e u t r a l g l e n o i d p o s i t i o n ) i n t o t a l a b d u c t i o n R O M c o m p a r e d t o g l e n o s p h e r e s w i t h n o C O R o f f s e t ( 0 m m ) ( F i g u r e 9 )

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4 2 F i g u r e 9 G r a p h s h o w s t h e p e r c e n t a g e d i f f e r e n c e i n a b d u c t i o n r a n g e o f m o t i o n ( R O M ) b e t w e e n c o m p o n e n t s w i t h + 5 a n d + 1 0 m m c e n t e r o f r o t a t i o n ( C O R ) o f f s e t ( a r r a n g e d a c c o r d i n g t o g l e n o s p h e r e p o s i t i o n ) T h e m e a n c o m b i n e d R O M a n d C O R o f f s e t d a t a ( n = 4 5 ) i s p r e s e n t e d w i t h t h e s t a n d a r d d e v i a t i o n ( e r r o r b a r s )

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4 3 A d d u c t i o n D e f i c i t T h e l a r g e s t a d d u c t i o n d e f i c i t w a s 6 4 4 ( 3 0 m m 0 m m C O R S u p e r i o r 1 7 0 ) w h e r e a s t h e m i n i m u m a d d u c t i o n d e f i c i t w a s 0 o r N A D ( T a b l e 6 ) S i g n i f i c a n t e f f e c t s o n a d d u c t i o n d e f i c i t w e r e f o u n d f o r a l l t h e f a c t o r s s t u d i e d ( p < 0 0 0 0 1 ) T h e f a c t o r w i t h t h e g r e a t e s t e f f e c t o n d e c r e a s i n g a d d u c t i o n d e f i c i t w a s h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e ( p < 0 0 0 0 1 F = 3 2 6 4 ) f o l l o w e d b y g l e n o s p h e r e p o s i t i o n ( p < 0 0 0 0 1 F = 2 0 5 4 ) g l e n o s p h e r e C O R o f f s e t ( p < 0 0 0 0 1 F = 1 2 1 2 ) a n d g l e n o s p h e r e d i a m e t e r ( p < 0 0 0 0 1 F = 1 1 6 ) T h e t h r e e s p e c i f i c f a c t o r s t h a t h a d t h e g r e a t e s t e f f e c t o n a d d u c t i o n d e f i c i t w e r e t h e 1 3 0 h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e i n f e r i o r p o s i t i o n a n d + 1 0 m m C O R o f f s e t ( p < 0 0 0 0 1 ) ( F i g u r e 9 )

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4 4 T a b l e 6 A d d u c t i o n d e f i c i t m e a s u r e m e n t s ( m e a n s t a n d a r d d e v i a t i o n f o r t h e 4 d i f f e r e n t d e s i g n f a c t o r s s t u d i e d )

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4 5 F i g u r e 1 0 P h o t o g r a p h s s h o w t h e d i f f e r e n c e s i n a d d u c t i o n d e f i c i t A a n d B C e n t e r o f r o t a t i o n ( C O R ) o f f s e t o f 0 m m v s a C O R o f f s e t o f + 1 0 m m C a n d D S u p e r i o r p l a c e m e n t o n t h e g l e n o i d v s i n f e r i o r p l a c e m e n t o n t h e g l e n o i d E a n d F A 1 7 0 n e c k s h a f t ( N S ) a n g l e v s a 1 3 0 N S a n g l e

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4 6 D i s c u s s i o n A c a r e f u l a n a l y s i s o f t h e o u t c o m e s f o l l o w i n g r e v e r s e s h o u l d e r r e p l a c e m e n t r e v e a l s v a r i a b l e i m p r o v e m e n t s i n s h o u l d e r e l e v a t i o n .3 6 4 2 4 3 I n o r d e r t o f u r t h e r a c c u r a t e l y j u d g e t h e s e i m p r o v e m e n t s i s o l a t e d g l e n o h u m e r a l m o t i o n m u s t b e e v a l u a t e d H o w e v e r u p t o n o w t h i s i n f o r m a t i o n i s l a r g e l y l a c k i n g S e e b a u e r e t a l 3 8 3 9 c o n d u c t e d t h e o n l y c l i n i c a l s t u d y t o i s o l a t e t h e i m p r o v e m e n t i n g l e n o h u m e r a l e l e v a t i o n a f t e r a r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t B a s e d o n d y n a m i c f l u o r o s c o p i c r a d i o g r a p h s t h e y r e p o r t e d t h a t t h e m a x i m u m a c t i v e g l e n o h u m e r a l a b d u c t i o n R O M i n t h e s c a p u l a r p l a n e u s i n g t h e D e l t a I I I p r o s t h e s i s w a s 5 3 A s i m i l a r a m o u n t o f g l e n o h u m e r a l m o t i o n w a s s e e n i n a c a d a v e r m o d e l u s i n g t h e s a m e p r o s t h e s i s .4 0 N y f f e l e r e t a l 4 0 e v a l u a t e d t h e a b d u c t i o n R O M o f t h e D e l t a I I I w i t h a 3 6 m m g l e n o s p h e r e W h e n i m p l a n t e d u s i n g t h e m a n u f a c t u r e r ’ s r e c o m m e n d e d s u r g i c a l t e c h n i q u e t h e m e a n a b d u c t i o n R O M i n t h e s c a p u l a r p l a n e r a n g e d f r o m 2 5 t o 6 7 ( t o t a l a b d u c t i o n R O M o f 4 2 ) W h e n i m p l a n t e d i n a n i n f e r i o r p o s i t i o n o n t h e g l e n o i d t h e a v e r a g e a b d u c t i o n R O M r a n g e d f r o m 1 t o 8 1 ( t o t a l a b d u c t i o n R O M o f 8 0 ) .4 0 T h u s m o d i f i c a t i o n o f s u r g i c a l t e c h n i q u e n o t o n l y i m p r o v e d t h e o v e r a l l m o t i o n b u t h e l p e d t o l i m i t t h e a d d u c t i o n d e f i c i t f r o m 2 5 f o r t h e m a n u f a c t u r e r ’ s r e c o m m e n d e d p l a c e m e n t t o 1 f o r a n i n f e r i o r p l a c e m e n t o n t h e g l e n o i d I n t h e c u r r e n t s t u d y e v a l u a t i o n o f a b d u c t i o n R O M n o t e d s t a t i s t i c a l l y s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s f o r d i f f e r e n t i m p l a n t d e s i g n s a n d c h a n g e s i n i m p l a n t p o s i t i o n o n t h e

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4 7 g l e n o i d T h e v a r i a b l e t h a t r e s u l t e d i n t h e g r e a t e s t i m p r o v e m e n t i n R O M w a s C O R o f f s e t ( p < 0 0 0 0 1 F = 2 1 1 8 ) T h e l a r g e r t h e C O R o f f s e t t h e g r e a t e r t h e a b d u c t i o n m o t i o n A d d i t i o n a l l y p l a c e m e n t o f t h e g l e n o s p h e r e i n f e r i o r l y o n t h e g l e n o i d r e s u l t e d i n i m p r o v e d m o t i o n ( p < 0 0 0 0 1 F = 1 7 4 0 ) M o v i n g t h e c e n t e r o f r o t a t i o n f u r t h e r a w a y f r o m t h e s c a p u l a o r p l a c i n g t h e g l e n o s p h e r e m o r e i n f e r i o r l y g i v e s t h e h u m e r o s o c k e t m o r e c l e a r a n c e b e f o r e i m p i n g i n g o n t h e a c r o m i o n o r s u p e r i o r g l e n o i d t h e r e b y m a x i m i z i n g g l e n o h u m e r a l a b d u c t i o n R O M W h i l e g l e n o s p h e r e d i a m e t e r a n d h u m e r a l a n g l e r e s u l t e d i n i m p r o v e m e n t s i n m o t i o n t h e s e i m p r o v e m e n t s w e r e s m a l l w h e n c o m p a r e d t o C O R o f f s e t a n d g l e n o s p h e r e p o s i t i o n T h i s c a n b e e x e m p l i f i e d b y c o m p a r i n g d i f f e r e n c e s i n R O M b e t w e e n d i f f e r e n t d i a m e t e r s v s d i f f e r e n t C O R o f f s e t s a n d c o m p a r i s o n s b e t w e e n d i f f e r e n t g l e n o s p h e r e p o s i t i o n s v s d i f f e r e n t n e c k s h a f t a n g l e s ( T a b l e 6 ) F o r e x a m p l e c h a n g e s i n d i a m e t e r n e t t e d a R O M i m p r o v e m e n t o f o n l y 5 5 ( 3 0 m m t o 4 2 m m 0 m m o f f s e t i n f e r i o r p l a c e m e n t 1 3 0 n e c k s h a f t a n g l e ) w h i l e c h a n g e s i n C O R o f f s e t n e t t e d a l a r g e r c h a n g e o f 2 2 ( 0 m m t o + 1 0 m m o f f s e t 3 0 m m i n f e r i o r p l a c e m e n t 1 3 0 n e c k s h a f t a n g l e ) C h a n g e s i n n e c k s h a f t a n g l e s h o w e d a s m a l l c h a n g e o f 3 2 ( 1 3 0 t o 1 7 0 n e c k s h a f t a n g l e 0 m m o f f s e t 3 0 m m i n f e r i o r p l a c e m e n t ) i n c o m p a r i s o n t o 2 0 5 f o r a c h a n g e i n g l e n o s p h e r e p o s i t i o n ( n e u t r a l t o i n f e r i o r p l a c e m e n t 0 m m o f f s e t 3 0 m m 1 3 0 n e c k s h a f t a n g l e ) T h u s m a x i m i z i n g a b d u c t i o n r a n g e o f m o t i o n i s b e s t a c h i e v e d w i t h l a r g e r C O R o f f s e t a n d i n f e r i o r t r a n s l a t i o n o f t h e g l e n o s p h e r e p l a c e m e n t

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4 8 E x a m i n a t i o n o f t h e a d d u c t i o n d e f i c i t n o t e d s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s d e p e n d i n g o n t h e d e s i g n e x a m i n e d a n d t h e p o s i t i o n o f i m p l a n t a t i o n I n g e n e r a l a d d u c t i o n d e f i c i t w a s p r i m a r i l y d e p e n d e n t o n h u m e r a l c o m p o n e n t a n g l e ( p < 0 0 0 0 1 F = 3 2 6 4 ) f o l l o w e d b y g l e n o s p h e r e p o s i t i o n ( p < 0 0 0 0 1 F = 2 0 5 4 ) a n d g l e n o s p h e r e C O R o f f s e t ( p < 0 0 0 0 1 F = 1 2 1 2 ) L a r g e r g l e n o s p h e r e d i a m e t e r s w e r e a b l e t o l i m i t a d d u c t i o n d e f i c i t o n l y m i n i m a l l y ( p < 0 0 0 0 1 F = 1 1 6 ) S e v e r a l o f t h e c o n s t r u c t s d i s p l a y e d n o a d d u c t i o n d e f i c i t ( N A D ) a n d w e r e t h e r e f o r e a b l e t o b e a d d u c t e d t o a t l e a s t 0 T h u s m o d i f i c a t i o n s i n b o t h s u r g i c a l t e c h n i q u e ( i n f e r i o r t r a n s l a t i o n ) a n d p r o s t h e t i c d e s i g n ( m o r e v a r u s n e c k s h a f t a n g l e a n d l a r g e r C O R o f f s e t ) r e s u l t e d i n a r e d u c t i o n o f t h e a d d u c t i o n d e f i c i t A S a w b o n e s s c a p u l a m o d e l w a s u s e d t o b i o m e c h a n i c a l l y e v a l u a t e t h e e f f e c t s o f c h a n g i n g t h e c e n t e r o f r o t a t i o n ( C O R ) o f f s e t g l e n o s p h e r e p o s i t i o n g l e n o s p h e r e d i a m e t e r a n d h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e o n g l e n o h u m e r a l a b d u c t i o n R O M a n d a d d u c t i o n d e f i c i t i n r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t s T h e m a j o r a d v a n t a g e o f u s i n g a S a w b o n e s s c a p u l a m o d e l w a s t h e a b i l i t y t o t e s t i n h e r e n t d i f f e r e n c e s i n R O M r e l a t e d t o t h e g e o m e t r y o f t h e d e v i c e s i n d e p e n d e n t o f a n a t o m i c a l d i f f e r e n c e s p r e s e n t w h e n u s i n g c a d a v e r m o d e l s .4 5 4 6 U s i n g a c a d a v e r m o d e l N y f f e l e r e t a l n o t e d t h a t m o t i o n w a s a l w a y s l i m i t e d b y i m p i n g e m e n t o n a r e a s o f t h e s c a p u l a .4 0 T h u s t h e S a w b o n e s m o d e l w a s a b l e t o b e s t r e p l i c a t e a c o n s i s t e n t m o d e l o f t h e s c a p u l a r a n a t o m y i n a n e f f o r t t o s t u d y h o w m o t i o n i s l i m i t e d b y s c a p u l a r i m p i n g e m e n t

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4 9 L i m i t a t i o n s o f t h i s s t u d y i n c l u d e o m i s s i o n o f t h e p r o x i m a l h u m e r a l a n a t o m y l a c k o f v a r i a t i o n i n g l e n o s p h e r e t i l t c h a n g e s r e l a t i n g t o h u m a n s c a p u l a r m o r p h o l o g y ( i n c l u d i n g i n c l i n a t i o n o f t h e i n f e r i o r g l e n o i d n e c k a n d i t s i n t e r s e c t i o n w i t h t h e l a t e r a l b o d y o f t h e s c a p u l a ) n o s c a p u l o t h o r a c i c m o t i o n n o t c h i n g i n l o c a t i o n s o t h e r t h a n i n f e r i o r t o t h e g l e n o i d c o m p o n e n t a n d t r u n c a t i o n o f t h e g l e n o i d v a u l t ( w h i c h c a n o c c u r d u r i n g r e a m i n g ) .4 0 I n t h e a n a t o m i c s h o u l d e r R O M i s l i m i t e d b y m e c h a n i c a l i m p i n g e m e n t a n d a l s o b y s o f t t i s s u e t e n s i o n P r e s u m a b l y s i m i l a r i m p i n g e m e n t p o i n t s a r e p r e s e n t i n r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y b u t a c t u a l i m p i n g e m e n t c a n v a r y g r e a t l y d e p e n d i n g o n t h e p l a c e m e n t o f t h e h u m e r a l c o m p o n e n t i n t h e h u m e r a l s h a f t a n d g l e n o s p h e r e o r i e n t a t i o n G i v e n t h e r e l a t i v e l y l a r g e n u m b e r o f d e s i g n f a c t o r s c o n s i d e r e d i n t h i s s t u d y w e e l e c t e d t o o m i t c o n s i d e r a t i o n s o f g l e n o s p h e r e t i l t a n d p r o x i m a l h u m e r a l g e o m e t r y a n d f o c u s o n t h e e f f e c t s o f h u m e r a l a n d g l e n o i d c o m p o n e n t g e o m e t r y o n a b d u c t i o n R O M a n d i n f e r i o r s c a p u l a r i m p i n g e m e n t O n e o t h e r l i m i t a t i o n o f t h i s s t u d y w a s t h e l a c k o f s o f t t i s s u e t e n s i o n ( m u s c l e a n d t e n d o n f o r c e s ) i n t h e m e c h a n i c a l m o d e l R e a d e r s s h o u l d b e c a u t i o n e d t h a t t h e f i n d i n g s o f t h i s s t u d y m a y h a v e i n v o l v e d p r o s t h e t i c c o m b i n a t i o n s a n d p o s i t i o n s t h a t a r e c l i n i c a l l y u n f e a s i b l e d u e t o t h e e x c e s s i v e s o f t t i s s u e t e n s i o n t h e y w o u l d g e n e r a t e t h a t c o u l d l e a d t o l i m i t e d m o t i o n a n d s t i f f n e s s ( i e o v e r s t u f f i n g t h e j o i n t ) o r d u e t o t h e l a c k o f s o f t t i s s u e t e n s i o n t h a t c o u l d l e a d t o i n s t a b i l i t y I t s h o u l d b e s t a t e d t h a t t h i s s t u d y d i d n o t d e t e r m i n e t h e s a f e l i m i t s o f a n y o f t h e p a r a m e t e r s t e s t e d a n d t h a t c o m p o n e n t s i z e a n d p o s i t i o n m u s t b e i n d i v i d u a l i z e d f o r e a c h c l i n i c a l s i t u a t i o n

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5 0 U l t i m a t e l y w h e n s e l e c t i n g a r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t s e v e r a l i m p o r t a n t d e s i g n a n d s u r g i c a l f a c t o r s m u s t b e c o n s i d e r e d T h e s e i n c l u d e b u t a r e n o t l i m i t e d t o : b a s e p l a t e h o s t b o n e f i x a t i o n s t a b i l i t y ( r e s i s t a n c e t o s u b l u x a t i o n a n d d i s l o c a t i o n ) m u s c u l a r w e a k n e s s o r d e f i c i e n c y t h e d e g r e e o f b o n e l o s s a n d s o f t t i s s u e t e n s i o n I n c a s e s w h e r e o p t i m a l b a s e p l a t e f i x a t i o n c a n b e a c h i e v e d a n d r i s k o f i n s t a b i l i t y i s m i n i m a l m a x i m i z a t i o n o f f u n c t i o n m a y b e c o n s i d e r e d I n t h e s e c a s e s s u r g e o n s m a y w i s h t o s e l e c t a n i m p l a n t t h a t a l l o w s f o r t h e l a r g e s t R O M a n d t h e l e a s t a m o u n t o f a d d u c t i o n d e f i c i t B a s e d o n t h e r e s u l t s o f t h i s s t u d y g l e n o s p h e r e s w i t h a g r e a t e r d i s t a n c e f r o m t h e g l e n o i d t o t h e c e n t e r o f r o t a t i o n a n d a n i n f e r i o r p l a c e m e n t o n t h e g l e n o i d p r o v i d e f o r g r e a t e r p o t e n t i a l R O M A d d u c t i o n d e f i c i t c a n b e s t b e i m p r o v e d b y s e l e c t i n g p r o s t h e s i s w i t h a v a r u s n e c k s h a f t a n g l e a n d i n f e r i o r p l a c e m e n t o f t h e g l e n o s p h e r e o n t h e g l e n o i d I n s u m m a r y g l e n o s p h e r e g e o m e t r y a n d p o s i t i o n o n t h e g l e n o i d a r e i m p o r t a n t v a r i a b l e s t o c o n s i d e r i n s e l e c t i n g a r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t I n d e e d a s p o i n t e d o u t p r e v i o u s l y b y H a s a n a n d a s s o c i a t e s ,4 7 g r e a t e r a t t e n t i o n t o a c h i e v i n g p r o p e r c o m p o n e n t p o s i t i o n a n d p o s t o p e r a t i v e m o t i o n m a y l e a d t o i n c r e a s e d p a t i e n t s a t i s f a c t i o n a f t e r s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y O u r r e s u l t s s h o w t h a t i n c r e a s i n g g l e n o s p h e r e c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t a n d i n f e r i o r p l a c e m e n t o f t h e g l e n o s p h e r e o n t h e g l e n o i d p r o v i d e d t h e g r e a t e s t i m p r o v e m e n t s i n t o t a l g l e n o h u m e r a l a b d u c t i o n R O M i n a b i o m e c h a n i c a l S a w b o n e s m o d e l I t s h o u l d b e n o t e d t h a t i n v i v o c l i n i c a l s i t u a t i o n s m a y b e m o r e c o m p l e x t h a n w h a t w e h a v e t e s t e d h e r e O t h e r f a c t o r s s u c h a s s o f t t i s s u e t e n s i o n a n d b o n e q u a l i t y a s w e l l a s

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5 1 g l e n o s p h e r e g e o m e t r y a n d p o s i t i o n o n t h e g l e n o i d m u s t b e c o n s i d e r e d w h e n t h e s u r g e o n n e e d s t o f i n d a c o m p r o m i s e b e t w e e n r a n g e o f m o t i o n a n d s t a b i l i t y w h e n p e r f o r m i n g r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y A d d u c t i o n d e f i c i t c a n b e b e s t r e d u c e d b y a v a r u s n e c k s h a f t a n g l e a n d i n f e r i o r p l a c e m e n t o n t h e g l e n o i d

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5 2 C H A P T E R 5 A R T I C L E I V : H I E R A R C H Y O F S T A B I L I T Y F A C T O R S I N R E V E R S E S H O U L D E R A R T H R O P L A S T Y I n t r o d u c t i o n M a n a g e m e n t o f p a t i e n t s w h o h a v e a n i r r e p a r a b l e r o t a t o r c u f f t e a r i n t h e p r e s e n c e o f g l e n o h u m e r a l a r t h r i t i s a n d i n s t a b i l i t y h i s t o r i c a l l y h a s b e e n a c h a l l e n g e T r e a t m e n t o p t i o n s c o n t i n u e t o e v o l v e a n d o n e o f t h e n e w e s t i s r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y ( R S A ) .3 5 3 6 T h e u n i q u e n e s s o f R S A i s i t s c o n v e r s i o n o f t h e h u m e r u s i n t o a s o c k e t ( h u m e r o s o c k e t ) a n d t h e g l e n o i d i n t o a b a l l ( g l e n o s p h e r e ) w i t h m o r e s t a b l e c o n g r u e n t a r t i c u l a t i o n f o r c o m p e n s a t i o n o f t h e d y s f u n c t i o n a l r o t a t o r c u f f R e c e n t c l i n i c a l s t u d i e s h a v e p r o v i d e d e v i d e n c e o f p a i n r e l i e f a n d f u n c t i o n a l i m p r o v e m e n t s a f t e r R S A 3 3 3 5 3 7 4 2 4 3 4 8 4 9 A l t h o u g h i m p r o v i n g g l e n o h u m e r a l s t a b i l i t y i s t h e u l t i m a t e a i m o f R S A s u b l u x a t i o n a n d d i s l o c a t i o n o f R S A d e v i c e s s t i l l o c c u r D i s l o c a t i o n r a t e s h a v e b e e n s h o w n i n t h e r a n g e o f : 2 4 % 6 3 % 8 6 % 1 6 7 % a n d 3 1 % .3 7 5 0 5 3 I n o n e s t u d y d i s l o c a t i o n r a t e ( 7 5 % ) w a s f o u n d t o b e t h e m o s t c o m m o n c o m p l i c a t i o n .5 4 J o i n t s t a b i l i t y e x t e n s i v e l y s t u d i e d i n t o t a l s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y ( T S A ) ,5 5 5 6 h a s b e e n a s s o c i a t e d w i t h j o i n t c o n t a c t c h a r a c t e r i s t i c s s u c h a s p r o s t h e t i c s u r f a c e g e o m e t r y a n d t h e c o e f f i c i e n t o f f r i c t i o n p r e s e n t a t t h e i n t e r f a c e P r e s e r v a t i o n o f t h e j o i n t

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5 3 c o m p r e s s i v e f o r c e i s a l s o a k e y f a c t o r i n s t a b i l i t y B a s e d o n t h i s b i o m e c h a n i c a l i n f o r m a t i o n i n T S A a n d c l i n i c a l o b s e r v a t i o n s i t i s b e l i e v e d t h a t t h e s e f a c t o r s m a y a l s o b e c r i t i c a l t o j o i n t s t a b i l i t y i n R S A H o w e v e r t h e i r i m p o r t a n c e i n r e l a t i o n t o t h e s t a b i l i t y o f t h e i m p l a n t h a s n o t b e e n d e f i n e d A s a r e s u l t s e l e c t i o n b y t h e s u r g e o n o f c u r r e n t p r o s t h e t i c d e s i g n s i s l a r g e l y e m p i r i c a l w h i c h i n e v i t a b l y i n c r e a s e s t h e p r o b a b i l i t y o f u n d e s i r a b l e o u t c o m e s i n R S A I n o r d e r t o e l u c i d a t e t h e c o n c e p t o f s t a b i l i t y i n r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t s w e a d d r e s s e d t w o q u e s t i o n s F i r s t w h a t i s t h e h i e r a r c h y o f i m p o r t a n c e o f j o i n t c o m p r e s s i v e f o r c e p r o s t h e t i c s o c k e t d e p t h a n d g l e n o s p h e r e s i z e i n r e l a t i o n t o s t a b i l i t y ? S e c o n d i s t h i s h i e r a r c h y d e f i n e d b y u n d e r l y i n g j o i n t c o n t a c t c h a r a c t e r i s t i c s i n c l u d i n g s u r f a c e g e o m e t r y a n d c o e f f i c i e n t o f f r i c t i o n w h i c h a r e t h e o r e t i c a l l y p r e d i c t a b l e ? F i g u r e 1 1 A p h o t o g r a p h s h o w s h o w t h e g l e n o s p h e r e ( 3 2 m m ) l a y s o n t o p o f t h e s t a n d a r d h u m e r o s o c k e t l i n e r B T h e d i a g r a m i l l u s t r a t e s t h e s t a b i l i t y m o d e l a n d i t s v a r i a b l e s FN = c o m p r e s s i v e f o r c e a p p l i e d t o t h e g l e n o s p h e r e ; FS = f o r c e r e q u i r e d t o d i s l o c a t e g l e n o s p h e r e ; R = r a d i u s o f g l e n o s p h e r e ; d = d e p t h o f h u m e r o s o c k e t ; L = c h o r d l e n g t h o f h u m e r o s o c k e t ; = i n c i d e n t a n g l e b e t w e e n t h e g l e n o s p h e r e a n d t h e h u m e r o s o c k e t e d g e

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5 4 M a t e r i a l s a n d M e t h o d s E x a m i n a t i o n o f R S A s t a b i l i t y w a s a d d r e s s e d i n b o t h e x p e r i m e n t a l a n d t h e o r e t i c a l m o d e l s I n t h e e x p e r i m e n t a l m o d e l t h e d e p e n d e n t v a r i a b l e d i s l o c a t i o n f o r c e FS, w a s e x a m i n e d t h r o u g h t h r e e i n d e p e n d e n t v a r i a b l e s : t h e c o m p r e s s i v e f o r c e FN, t h e h u m e r o s o c k e t d e p t h d a n d t h e g l e n o s p h e r e r a d i u s R ( F i g u r e 1 1 ) T h e r e s u l t s w e r e a n a l y z e d s t a t i s t i c a l l y b y e i t h e r t w o s a m p l e o r m u l t i s a m p l e i n f e r e n c e A t h e o r e t i c a l s i m u l a t i o n w a s p e r f o r m e d u s i n g a r i g i d b o d y j o i n t c o n t a c t m o d e l F i g u r e 1 2 A r e p r e s e n t a t i o n o f a t y p i c a l r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t a n d a l l o f i t s p a r t s i s s h o w n A = h u m e r o s o c k e t ; B = U H M W P E h u m e r o s o c k e t l i n e r ; C = g l e n o s p h e r e ; D = b a s e p l a t e ; E = p e r i p h e r a l s c r e w s ( D e l t a I I I 3 6 m m g l e n o s p h e r e a n d s t a n d a r d p o l y e t h y l e n e h u m e r o s o c k e t ) W e u s e d e i g h t c u r r e n t l y a v a i l a b l e R S A d e v i c e s s i x E n c o r e ( E n c o r e M e d i c a l C o r p A u s t i n T X ) a n d t w o D e l t a I I I ( D e P u y O r t h o p a e d i c s W a r s a w I N ) i n t h e s t u d y T h e d e v i c e s c o n s i s t e d o f c o n g r u e n t b a l l a n d s o c k e t c o m p o n e n t s w i t h c o b a l t c h r o m e g l e n o s p h e r e s a n d u l t r a h i g h m o l e c u l a r w e i g h t p o l y e t h y l e n e ( U H M W P E ) s o c k e t s ( F i g u r e 1 2 ) W e u s e d t h r e e c o m p o n e n t s i z e s d e f i n e d b y t h e

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5 5 d i a m e t e r o f t h e g l e n o s p h e r e a s 3 2 m m 3 6 m m a n d 4 0 m m E a c h h u m e r o s o c k e t h a d a k n o w n d e p t h a n d s o c k e t r a d i u s ( F i g u r e 1 2 ) F o r a g i v e n c o m p o n e n t s i z e s o c k e t d e p t h w a s e v a l u a t e d i n t e r m s o f t h e r a t i o o f s o c k e t d e p t h d t o s o c k e t r a d i u s R ( d / R ) T h e R S A U H M W P E s o c k e t i n s e r t s w e r e e i t h e r o f s t a n d a r d ( S T D ) d e p t h o r o f a s e m i c o n s t r a i n e d ( S C ) d e p t h i n w h i c h t h e S C s o c k e t i s d e e p e r t h a n t h e S T D s o c k e t T h e t y p i c a l 3 6 E n c o r e S C 3 6 E n c o r e S T D 3 6 D e l t a S C a n d 3 6 D e l t a S T D h a d d / R r a t i o s o f 0 5 6 0 4 8 0 6 8 a n d 0 4 6 r e s p e c t i v e l y T h r e e a d d i t i o n a l c o n g r u e n t g l e n o s p h e r e s a n d h u m e r o s o c k e t s w e r e m a c h i n e d f r o m D e l r i n f o r e v a l u a t i o n o f t h e m a t h e m a t i c a l m o d e l I n t h e s e s p e c i m e n s t h e g l e n o s p h e r e r a d i u s v a r i e d a n d t h e d / R r a t i o ( c h o s e n t o b e i n t h e m i d r a n g e o f t h e s t u d i e d R S A d e v i c e s ) w a s h e l d c o n s t a n t a t 0 5 6

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5 6 F i g u r e 1 3 A s c h e m a t i c i l l u s t r a t i o n s h o w s t h e c u s t o m b i a x i a l t e s t i n g a p p a r a t u s u s e d t o m e a s u r e R S A s t a b i l i t y A c o m p r e s s i v e f o r c e ( FN: 6 6 N 1 1 0 N 1 5 5 N o r 2 0 0 N ) i s a p p l i e d i n t h e Y d i r e c t i o n t o t h e g l e n o s p h e r e w h i c h i s a t t a c h e d t o t h e b o t t o m o f t h e m o v a b l e s l e d T h e a m o u n t o f f o r c e i t t a k e s t o d i s l o c a t e t h e g l e n o s p h e r e f r o m t h e h u m e r o s o c k e t FS i s m e a s u r e d b y a l o a d c e l l a t t a c h e d t o a m e t a l f i x t u r e r e s t i n g o n a b e d o f b e a r i n g s T h e l o a d c e l l m e t a l f i x t u r e a n d b e a r i n g s a l l r e s t o n a m o v a b l e s l e d t h a t m o v e s i n t h e X d i r e c t i o n a t a c o n s t a n t 5 c m / m i n u t e L V D T = l i n e a r v o l t a g e d i s p l a c e m e n t t r a n s d u c e r u s e d t o m e a s u r e m o v e m e n t o f t h e s l e d s W e p e r f o r m e d m e c h a n i c a l t e s t i n g o f R S A s t a b i l i t y o n a c u s t o m b i a x i a l l o a d i n g f i x t u r e ( F i g u r e 1 3 ) t h a t w a s b a s e d o n s e v e r a l t o t a l s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y ( T S A ) s t a b i l i t y s t u d i e s .5 5 5 6 T h e h u m e r o s o c k e t w a s a t t a c h e d t o a h o r i z o n t a l s l e d t h a t c o u l d t r a n s l a t e f r e e l y o n l y i n t h e X a x i s w h e r e a s t h e g l e n o s p h e r e w a s a t t a c h e d t o a v e r t i c a l s l e d t h a t c o u l d t r a n s l a t e f r e e l y o n l y i n t h e Y a x i s W e u s e d w e i g h t s

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5 7 p l a c e d o n t h e v e r t i c a l s l e d t o a p p l y c o m p r e s s i v e f o r c e s FN ( u p t o 2 0 0 N ) t o e a c h R S A d e v i c e T h e FN c o r r e s p o n d e d t o t h e r a n g e o f u n r e s i s t e d p h y s i o l o g i c a l s h o u l d e r j o i n t f o r c e s .5 6 5 8 A m o t o r t r a n s l a t e d t h e h o r i z o n t a l s l e d a t a c o n s t a n t s p e e d o f 5 c m / m i n ,5 5 5 9 a n d a 2 2 0 0 N l o a d c e l l ( O m e g a E n g i n e e r i n g I n c S t a m f o r d C T ) w a s u s e d t o m e a s u r e t h e d i s l o c a t i o n f o r c e FS. W e p e r f o r m e d f i v e c o n d i t i o n i n g r u n s a n d t h e n f i v e r e c o r d e d r u n s f o r e a c h R S A c o n f i g u r a t i o n a t e a c h f o r c e l e v e l C u s t o m L a b v i e w s o f t w a r e ( N a t i o n a l I n s t r u m e n t s A u s t i n T X ) a n d a 1 2 b i t d a t a a c q u i s i t i o n s y s t e m ( N a t i o n a l I n s t r u m e n t s ) w e r e u s e d t o c o l l e c t d a t a ( 1 0 0 s a m p l e s / s e c o n d ) W e u s e d s i l i c o n e s p r a y l u b r i c a n t t o s i m u l a t e s y n o v i a l f l u i d 6 0 6 3 T h e m a t h e m a t i c a l m o d e l o f R S A s t a b i l i t y w a s m o d i f i e d f r o m a p r e v i o u s m o d e l f o r s t u d y i n g c o n v e n t i o n a l T S A .5 5 F o r d i s l o c a t i o n t o o c c u r i n a b a l l a n d s o c k e t j o i n t ( F i g u r e 1 1 ) t h e r e s u l t a n t f o r c e m u s t b e d i r e c t e d o u t s i d e o f t h e s o c k e t s u r f a c e .6 4 I f b o t h b a l l a n d s o c k e t c o m p o n e n t s a r e a s s u m e d t o b e r i g i d b o d i e s t h e d i s l o c a t i o n f o r c e FS i s d e t e r m i n e d b y t h e b a l l s o c k e t i n c i d e n t a n g l e ( c o n s t r a i n t a n g l e ) a n d f r i c t i o n a n d i s g i v e n b y : n r n ( 1 ) w i t h ( 2 )

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5 8 w h e r e i s t h e c o e f f i c i e n t o f f r i c t i o n b e t w e e n t h e g l e n o s p h e r e a n d h u m e r o s o c k e t L i s t h e c h o r d l e n g t h o f t h e h u m e r o s o c k e t a n d i s t h e i n c i d e n t a n g l e b e t w e e n t h e g l e n o s p h e r e a n d t h e h u m e r o s o c k e t e d g e F o r R S A t h e c o n g r u e n c y o f b a l l a n d s o c k e t c o m p o n e n t s d e t e r m i n e s t h e c h o r d l e n g t h a n d i s g i v e n a s L = 2 [ d ( 2 R d ) ] 1 / 2 ; t h e e x p r e s s i o n f o r c a n t h e n b e r e w r i t t e n a s : r ( 3 ) I n t h e e x p e r i m e n t w e e x a m i n e d t h r e e f a c t o r s a n d i m p l a n t s w e r e g r o u p e d i n t o t h r e e s u b s e t s a c c o r d i n g l y : ( 1 ) T h e c o m p r e s s i v e f o r c e FN: W e a p p l i e d f o u r c o m p r e s s i v e f o r c e s ( 6 6 N 1 1 0 N 1 5 5 N a n d 2 0 0 N ) c o r r e s p o n d i n g t o t h e r a n g e o f u n r e s i s t e d p h y s i o l o g i c a l s h o u l d e r j o i n t f o r c e s 5 7 5 8 t o t h e i m p l a n t s w i t h t h e 3 6 b a l l a n d s o c k e t s i z e : 3 6 S C 3 6 S T D 3 6 D e l t a S C a n d 3 6 D e l t a S T D ( 2 ) T h e s o c k e t d e p t h ( q u a n t i f i e d b y d / R r a t i o s ) : W e u s e d f o u r p a i r s o f i m p l a n t s o f t h e s a m e s i z e b u t w i t h d i f f e r e n t s o c k e t d e p t h s : 3 2 S C a n d 3 2 S T D 3 6 S C a n d 3 6 S T D 4 0 S C a n d 4 0 S T D a n d 3 6 D e l t a S C a n d 3 6 D e l t a S T D T h e t e s t w a s p e r f o r m e d u n d e r a 1 5 5 N c o m p r e s s i v e f o r c e T h i s f o r c e

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5 9 c o r r e s p o n d e d t o a t y p i c a l v a l u e o f u n r e s i s t e d p h y s i o l o g i c a l s h o u l d e r j o i n t f o r c e .5 7 5 8 ( 3 ) T h e R S A s i z e : W e g r o u p e d i m p l a n t s o f d i f f e r e n t s i z e s d e f i n e d b y t h e r a d i u s R w i t h t h e s a m e d / R r a t i o a s f o l l o w s : g r o u p I – 3 2 S C 3 6 S C a n d 4 0 S C a n d g r o u p I I – 3 2 S T D 3 6 S T D a n d 4 0 S T D T h e t e s t w a s a l s o p e r f o r m e d u n d e r 1 5 5 N c o m p r e s s i v e f o r c e I n t h e m o d e l c o m p u t a t i o n w e c a l c u l a t e d a n a l y t i c a l v a l u e s o f FS f r o m e q u a t i o n ( 1 ) F r i c t i o n c o e f f i c i e n t s w e r e c h o s e n t o b e 0 0 7 f o r t h e D e P u y a n d E n c o r e c o b a l t c h r o m e g l e n o s p h e r e s a n d U H M W P E h u m e r o s o c k e t s b a s e d o n t h a t r e p o r t e d i n t h e l i t e r a t u r e .6 5 F o r t h e a d d i t i o n a l D e l r i n c o m p o n e n t w a s 0 2 7 T h i s w a s e s t i m a t e d f r o m e q u a t i o n s ( 1 ) a n d ( 3 ) u s i n g t h e D e l r i nD e l r i n b a l l a n d s o c k e t d / R r a t i o a n d t h e e x p e r i m e n t a l l y m e a s u r e d FN a n d FS. W e u s e d a S t u d e n t ’ s t t e s t i n d e t e c t i o n o f d i f f e r e n c e s i n e a c h p a i r ( 3 2 S C a n d 3 2 S T D 3 6 S C a n d 3 6 S T D 4 0 S C a n d 4 0 S T D a n d 3 6 D e l t a S C a n d 3 6 D e l t a S T D ) t o e x a m i n e d / R r a t i o e f f e c t o n R S A s t a b i l i t y A o n e w a y a n a l y s i s o f v a r i a n c e ( A N O V A ) w a s u s e d t o d e t e c t d i f f e r e n c e s i n d i s l o c a t i o n f o r c e a m o n g m u l t i p l e g r o u p s o f p r o s t h e s e s f o r d e t e r m i n a t i o n o f b a l l a n d s o c k e t s i z e f a c t o r a n d c o m p r e s s i v e f o r c e f a c t o r W h e n w e f o u n d s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s T u k e y s h o n e s t l y s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e t e s t w a s a p p l i e d f o r p o s t h o c c o m p a r i s o n .6 6

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6 0 R e s u l t s W e f o u n d a h i e r a r c h y o f s t a b i l i t y f a c t o r s i n R S A I m p l a n t s t a b i l i t y w a s m o s t a f f e c t e d b y t h e c o m p r e s s i v e f o r c e w i t h d i f f e r e n c e s a m o n g t h e f o u r c o m p r e s s i v e f o r c e c o n d i t i o n s ( F i g u r e 1 4 ) F i g u r e 1 4 T h e g r a p h s h o w s h o w s u c c e s s i v e l y l a r g e r f o r c e s a r e r e q u i r e d t o d i s l o c a t e t h e 3 6 m m g l e n o s p h e r e s f r o m t h e h u m e r o s o c k e t w h e n l a r g e r a n d l a r g e r c o m p r e s s i v e f o r c e s a r e a p p l i e d t o t h e g l e n o s p h e r e I t c a n a l s o b e s e e n h o w i n c r e a s i n g t h e d e p t h o f t h e h u m e r o s o c k e t ( g o i n g f r o m a S T D d e p t h t o a S C d e p t h ) i n c r e a s e s t h e f o r c e r e q u i r e d t o d i s l o c a t e t h e g l e n o s p h e r e I n t h e 3 6 S T D t h e d i s l o c a t i o n f o r c e i n c r e a s e d 1 8 6 1 % ( p < 0 0 0 0 1 ) a n d t h e d i f f e r e n c e w a s s e e n b e t w e e n e v e r y f o r c e l e v e l I n t h e 3 6 S C t h e s a m e f o r c e i n c r e a s e d 1 6 8 3 % ( p < 0 0 0 0 1 ) w i t h t h e d i f f e r e n c e s e e n b e t w e e n e v e r y l e v e l o f f o r c e S i m i l a r l y t h e d i s l o c a t i o n f o r c e i n c r e a s e d 1 6 5 4 % i n 3 6 D e l t a S T D

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6 1 ( p < 0 0 0 0 1 ) a n d 1 5 0 8 % i n 3 6 D e l t a S C ( p < 0 0 0 0 1 ) r e s p e c t i v e l y T h e d i f f e r e n c e s w e r e a l s o s e e n b e t w e e n e v e r y f o r c e l e v e l i n e a c h c a s e T h e d / R r a t i o h a d a n e f f e c t o n t h e s t a b i l i t y o f R S A ’ s b u t t o a l e s s e r e x t e n t t h a n t h e c o m p r e s s i v e f o r c e ( F i g u r e 1 5 ) F i g u r e 1 5 T h e g r a p h s h o w s h o w i n c r e a s i n g t h e d e p t h o f t h e h u m e r o s o c k e t ( g o i n g f r o m a S T D d e p t h t o a S C d e p t h ) i n c r e a s e s t h e f o r c e r e q u i r e d t o d i s l o c a t e t h e g l e n o s p h e r e T h e 3 6 m m D e l t a S C h u m e r o s o c k e t h a s 2 4 t i m e s t h e s t a b i l i t y w h e n c o m p a r e d w i t h t h e 3 6 m m D e l t a S T D h u m e r o s o c k e t T h e f o r c e FS r e q u i r e d t o d i s l o c a t e t h e b a l l a n d s o c k e t c o m p o n e n t s w a s h i g h e r i n s e m i c o n s t r a i n e d d e v i c e s ( t h o s e w i t h a d e e p e r s o c k e t ) t h a n i n s t a n d a r d o n e s f o r e a c h p a i r c o m p a r e d W e o b s e r v e d a n i n c r e a s e o f 2 3 3 % ( p < 0 0 0 0 1 ) f r o m 3 2 S T D t o 3 2 S C ; 2 2 6 % ( p < 0 0 0 0 1 ) f r o m 3 6 S T D t o 3 6 S C ; 1 9 1 % ( p < 0 0 0 0 1 ) f r o m 4 0 S T D t o 4 0 S C ; a n d 1 4 0 6 % ( p < 0 0 0 0 1 ) f r o m 3 6 D e l t a S T D t o 3 6 D e l t a S C O v e r a l l t h e 3 6 D e l t a S C w i t h t h e h i g h e s t d / R r a t i o o f 0 6 8 d e m o n s t r a t e d t h e

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6 2 h i g h e s t s t a b i l i t y w i t h a d i s l o c a t i o n f o r c e o f 5 2 7 7 N T h e b a l l a n d s o c k e t s i z e h a d m u c h l e s s o f a n e f f e c t o n R S A s t a b i l i t y ( F i g u r e 1 6 ) F i g u r e 1 6 T h e g r a p h s h o w s m i n i m u m d i f f e r e n c e s i n d i s l o c a t i o n f o r c e s f o r d i f f e r e n t i m p l a n t s i z e s ( 3 2 m m 3 6 m m a n d 4 0 m m ) O n l y t h e s m a l l e s t g l e n o s p h e r e ( 3 2 ) h a d a s m a l l e r d i s l o c a t i o n f o r c e t h a n t h e o t h e r t w o s i z e s ( 3 6 a n d 4 0 ) i n b o t h S T D ( p < 0 0 0 0 1 ) a n d S C ( p < 0 0 0 0 1 ) ( t h e d i f f e r e n c e r a n g i n g f r o m 2 2 2 N t o 2 9 2 N ) w h i c h w a s a p p r o x i m a t e l y 1 0 % o f t h e d i s l o c a t i o n f o r c e T h e d i s l o c a t i o n f o r c e h a d n o d i f f e r e n c e b e t w e e n s i z e s 3 6 S T D a n d 4 0 S T D T h e d i s l o c a t i o n f o r c e a l s o d e c r e a s e d f r o m 3 6 S C t o 4 0 S C ( p < 0 0 0 0 1 ) b u t t h e d e c r e a s e w a s o n l y 7 N o r a p p r o x i m a t e l y 2 % o f t h e d i s l o c a t i o n f o r c e

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63 Figure 17. The graph shows a linear correlation between analytical and experimental data of stability force FS with all RSA components studied. The theoretical rigid body model accurately predicted the hierarchy of these factors associated with RSA stability (Figure 17). Considering all of the RSA and Delrin devices tested, a considerable positive linear correlation (R2 = 0.973, absolute average error of 7.98%) between the analytical and experimentally measured FS was obtained: !"#$%&'"#)*+),-./0&1/!%"#23*4) (4) When simulating the compressive force from 0 to 200 N, the dislocation force changed linearly from 0 to 492.5 N (Figure 18-A). The d/R ratio affected the dislocation force in a less dramatic fashion. For the d/R ratio from 0.46 to 0.68,

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6 4 t h e d i s l o c a t i o n f o r c e i n c r e a s e d f r o m 2 8 3 4 t o 5 9 2 6 N ( F i g u r e 1 8 B ) T h e r i g i d b o d y m o d e l a l s o p r e d i c t e d t h a t f o r a g i v e n d / R r a t i o t h e c h a n g e o f b a l l a n d s o c k e t s i z e w o u l d n o t c a u s e a n y a l t e r a t i o n i n t h e d i s l o c a t i o n f o r c e ( F i g u r e 1 8 C ) F i g u r e 1 8 T h e g r a p h s s h o w t h e t r e n d s p r e s e n t w h e n t h e a n a l y t i c a l m o d e l f o r R S A s t a b i l i t y i s u s e d t o c a l c u l a t e d i s l o c a t i o n f o r c e A t h i s g r a p h s h o w s h o w t h e f o r c e i t t a k e s t o d i s l o c a t e t h e g l e n o s p h e r e f r o m t h e h u m e r o s o c k e t i n c r e a s e s l i n e a r l y a s a f u n c t i o n o f i n c r e a s i n g t h e c o m p r e s s i v e f o r c e a p p l i e d B t h i s g r a p h s h o w s h o w t h e f o r c e i t t a k e s t o d i s l o c a t e t h e g l e n o s p h e r e f r o m t h e h u m e r o s o c k e t i n c r e a s e s e x p o n e n t i a l l y a s a f u n c t i o n o f i n c r e a s i n g t h e d e p t h o f t h e h u m e r o s o c k e t r e p r e s e n t e d b y t h e d / R r a t i o C t h i s g r a p h s h o w s h o w t h e f o r c e i t t a k e s t o d i s l o c a t e t h e g l e n o s p h e r e f r o m t h e h u m e r o s o c k e t r e m a i n s c o n s t a n t a s a f u n c t i o n o f i n c r e a s i n g t h e r a d i u s o f t h e g l e n o s p h e r e

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6 5 D i s c u s s i o n A s t h e u s e o f R S A i n c r e a s e s e f f o r t s t o m a x i m i z e f u n c t i o n a l o u t c o m e s a n d l i m i t c o m p l i c a t i o n s b e c o m e m o r e i m p o r t a n t U n d e r s t a n d i n g h o w t o p r e v e n t a n d m a n a g e p r o s t h e t i c i n s t a b i l i t y i s t h e r e f o r e o f p a r a m o u n t i m p o r t a n c e O u r i n t e n t w a s t o c l a r i f y t w o c r i t i c a l c o n c e r n s a s s o c i a t e d w i t h R S A s t a b i l i t y : t h e h i e r a r c h y o f f a c t o r s a s s o c i a t e d w i t h t h e i n h e r e n t s t a b i l i t y o f R S A d e v i c e s a n d t h e p r e d i c t a b i l i t y o f t h e h i e r a r c h y b y a s i m p l e t h e o r e t i c a l r i g i d b o d y m o d e l T h e r e a r e i n h e r e n t a s s u m p t i o n s a n d l i m i t a t i o n s a s s o c i a t e d w i t h t h e s t u d y d e s i g n T h e g l e n o s p h e r e w a s l i m i t e d t o o n e j o i n t m o t i o n c o m p o n e n t ; t r a n s l a t i o n r e l a t i v e t o t h e h u m e r o s o c k e t T h i s c o n s t r a i n t w a s u s e d t o v e r i f y m a t h e m a t i c a l m o d e l p r e d i c t i o n s F u t u r e s t u d i e s w i l l b e n e e d e d t o e x a m i n e t h e v a l i d i t y o f t h e h i e r a r c h y b y i n c l u d i n g a r o t a t i o n a l c o m p o n e n t a n d a f u l l s i x d e g r e e m o t i o n c o n f i g u r a t i o n T h e s e c o n d l i m i t a t i o n w a s o n t h e l o a d i n g a p p l i e d t o t h e i m p l a n t A s t a t i c c o m p r e s s i v e f o r c e w a s a p p l i e d t o s i m u l a t e j o i n t c o m p r e s s i o n f o l l o w e d b y a q u a s i s t a t i c t r a n s v e r s e f o r c e t o d i s l o c a t e t h e b a l l s o c k e t j o i n t W e c a r e f u l l y s e l e c t e d t h e l o a d i n g r a n g e c o r r e s p o n d i n g t o t h e r a n g e o f u n r e s i s t e d p h y s i o l o g i c a l s h o u l d e r j o i n t f o r c e s .5 7 5 8 S u c h a l o a d i n g c o n d i t i o n h a d b e e n u s e d i n m e c h a n i c a l s t u d i e s f o r s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y .5 6 6 7 C o m p a r e d w i t h t h i s i d e a l i z e d e x p e r i m e n t t h e m a n n e r i n w h i c h R S A c o m p o n e n t s a r e l o a d e d i n v i v o m a y d i f f e r a p p r e c i a b l y n a m e l y t h e n o r m a l a n d s u r g i c a l l y r e p a i r e d s h o u l d e r e x p e r i e n c e c o m p l e x f o r c e s t h a t v a r y i n m a g n i t u d e d i r e c t i o n a n d l o a d i n g r a t e A t t h e p r e s e n t t i m e h o w e v e r

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6 6 t h e m a g n i t u d e s a n d t h e d i r e c t i o n s o f r e s u l t a n t f o r c e s t h a t c a u s e d i s l o c a t i o n o f t h e b a l l s o c k e t a r t i c u l a t i o n a r e n o t w e l l u n d e r s t o o d A l s o r e s i s t a n c e a f f o r d e d b y l i g a m e n t s j o i n t c a p s u l e a n d m u s c l e s w a s r e p r e s e n t e d a s a n e t c o m p r e s s i v e l o a d a n d t h e e f f e c t s o f a s y m m e t r i c l o a d i n g w e r e n o t c o n s i d e r e d A d d i t i o n a l w o r k m a y b e n e e d e d t o d e t e r m i n e t h e r o l e i f a n y o f a c t i v e a n d p a s s i v e t i s s u e i n R S A s t a b i l i t y a n d s t u d i e s u s i n g c a d a v e r s a r e w a r r a n t e d F i n a l l y s t a b i l i t y i s n o t t h e o n l y f a c t o r t h a t s h o u l d b e c o n s i d e r e d i n s e l e c t i n g a R S A d e s i g n a n d s e l e c t i o n s e v e r a l o t h e r s a r e a l s o c r i t i c a l T h e e f f e c t o f p r o s t h e t i c d e s i g n o n r a n g e o f m o t i o n ( R O M ) o f t h e d e v i c e i m p i n g e m e n t s c a p u l a r n o t c h i n g g l e n o s p h e r e b a s e p l a t e f i x a t i o n m u s c u l a r w e a k n e s s o r d e f i c i e n c y a n d a b i l i t y t o m a n a g e b o n e d e f i c i e n c i e s s h o u l d a l s o b e c o n s i d e r e d .3 6 6 8 6 9 M e a s u r e m e n t o f j o i n t r e s i s t a n c e t o d i s l o c a t i o n p r o v i d e s q u a n t i t a t i v e s u p p o r t t o t h e g e n e r a l c o n c e p t t h a t R S A d e v i c e s a r e m u c h m o r e s t a b l e t h a n t h e n o r m a l g l e n o h u m e r a l j o i n t a n d T S A d e v i c e s T h e n o r m a l g l e n o h u m e r a l j o i n t h a s a s t a b i l i t y f o r c e r a t i o ( m a x i m u m a l l o w a b l e s u b l u x a t i o n f o r c e / j o i n t c o m p r e s s i o n f o r c e ) o f a p p r o x i m a t e l y 0 5 ,7 0 w h i l e T S A e x h i b i t s l e s s t h a n 1 .5 5 7 1 I n c o n t r a s t R S A h a s a s t a b i l i t y f o r c e r a t i o g r e a t e r t h a n 2 A d d i t i o n a l l y s t a b i l i t y w a s a l t e r e d o n l y s l i g h t l y b y g l e n o s p h e r e s i z e i n t h e l a b o r a t o r y e x p e r i m e n t b u t t h i s w a s n o t s e e n i n t h e t h e o r e t i c a l s i m u l a t i o n i n d i c a t i n g t h a t t h e s i z e e f f e c t w a s a s s o c i a t e d w i t h t h e n o n r i g i d i t y o f t h e a c t u a l s y s t e m T h e p o s s i b l e e x p l a n a t i o n w a s t e m p o r a r y d i s t o r t i o n o f t h e l o c a l c o n g r u e n c y a t t h e s u r f a c e c o n t a c t d u e t o n o n r i g i d i t y l e a d i n g t o r e d u c e d s t a b i l i t y a s i n t h e c a s e o f i n c o n g r u e n t b a l l s o c k e t

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6 7 s y s t e m s .5 5 T h i s s i z e e f f e c t c o u l d b e o b s e r v e d m o r e c l e a r l y i n t h e s m a l l e r s i z e i m p l a n t s b e c a u s e o f t h e i n c r e a s e i n s u r f a c e s t r e s s c o n c e n t r a t i o n T h e d a t a s u g g e s t s t h e m o s t e f f e c t i v e a p p r o a c h t o i n c r e a s e R S A s t a b i l i t y i s t h r o u g h j o i n t c o m p r e s s i v e f o r c e C l i n i c a l l y t h e c o m p r e s s i v e f o r c e i s l a r g e l y g e n e r a t e d b y a c t i v e a n d p a s s i v e s t r u c t u r e s o f s o f t t i s s u e t o g e t h e r w i t h t h e n e g a t i v e p r e s s u r e w i t h i n t h e g l e n o h u m e r a l j o i n t T o d a t e t e c h n i q u e s d e s c r i b e d t o e n h a n c e R S A s t a b i l i t y t h r o u g h s o f t t i s s u e t e n s i o n h a v e f o c u s e d o n t e n s i o n i n g o f t h e d e l t o i d T h i s m a y b e a c c o m p l i s h e d b y l o w e r i n g t h e h u m e r u s r e l a t i v e t o t h e g l e n o i d ,3 3 b y l e n g t h e n i n g t h e h u m e r u s b y i n s e r t i n g a t h i c k e r p o l y e t h y l e n e h u m e r a l c o m p o n e n t a n d r e t a i n i n g a s m u c h p r o x i m a l h u m e r u s a s p o s s i b l e o r b y l a t e r a l i z i n g t h e h u m e r u s .3 6 I n t h e c a s e o f l a t e r a l i z i n g t h e h u m e r u s t h e c e n t e r o f r o t a t i o n ( C O R ) o f t h e g l e n o s p h e r e h u m e r o s o c k e t j o i n t b e c o m e s c l o s e r t o t h a t o f t h e a n a t o m i c C O R o f t h e h u m e r u s T h e n o r m a l t e n s i o n r a n g e o f t h e s o f t t i s s u e s i n c l u d i n g t h e d e l t o i d a n d t h e r e s i d u a l r o t a t o r c u f f m u s c l e s m a y b e p r e s e r v e d a f t e r s u r g e r y p r o h i b i t i n g l o n g t e r m a d v e r s e a d a p t a b i l i t y o f s o f t t i s s u e s d u e t o e i t h e r u n d e r t e n s i o n i n g o r o v e r t e n s i o n i n g T h e a n a t o m i c a l l y p r e s e r v e d s o f t t i s s u e s i n t u r n m a y p r o v i d e s u f f i c i e n t c o m p r e s s i v e f o r c e s i m i l a r t o t h a t p r e s e n t i n t h e n o r m a l g l e n o h u m e r a l j o i n t a s w e l l a s i n a n a t o m i c T S A 7 2 7 3 ( e g 2 0 0 N c o m p r e s s i v e f o r c e a t 5 0 a b d u c t i o n 7 4) t o k e e p t h e g l e n o s p h e r e h u m e r o s o c k e t j o i n t s t a b l e

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6 8 A n o t h e r a p p r o a c h t o i m p r o v e R S A s t a b i l i t y i s w i t h t h e u s e o f a d e e p e r s o c k e t I n t h i s c a s e a p o t e n t i a l t r a d e o f f i s a d e c r e a s e i n R O M C l i n i c a l l y h o w e v e r t h i s t r a d e o f f m a y b e d i m i n i s h e d b y p l a c i n g t h e g l e n o s p h e r e m o r e i n f e r i o r l y r e l a t i v e t o t h e g l e n o i d o r b y i n c r e a s i n g t h e g l e n o s p h e r e C O R o f f s e t r e l a t i v e t o t h e g l e n o i d ( s e l e c t i n g a g l e n o s p h e r e w i t h a m o r e l a t e r a l C O R ) I n f e r i o r p l a c e m e n t o f t h e g l e n o s p h e r e h a s b e e n s h o w n t o p r o v i d e g l e n o h u m e r a l a b d u c t i o n R O M o f 8 1 c o m p a r e d t o 6 8 f o r a g l e n o s p h e r e p l a c e d f l u s h w i t h t h e g l e n o i d r i m ,4 0 a n d a g l e n o s p h e r e w i t h a 1 0 m m C O R o f f s e t l a t e r a l t o t h e g l e n o i d s u r f a c e h a s b e e n s h o w n t o p r o v i d e g l e n o h u m e r a l a b d u c t i o n o f 9 7 c o m p a r e d t o 5 4 f o r a g l e n o s p h e r e w i t h a C O R a t t h e g l e n o i d .7 5 G l e n o s p h e r e h u m e r o s o c k e t s t a b i l i t y i s a n i m p o r t a n t v a r i a b l e i n s e l e c t i n g a n a p p r o p r i a t e R S A a n d i s c l o s e l y c o r r e l a t e d t o c o m p r e s s i v e f o r c e s o c k e t d e p t h a n d t o a l e s s e r e x t e n t o n i m p l a n t s i z e T h e t h e o r e t i c a l s i m u l a t i o n f u r t h e r s u g g e s t s t h i s h i e r a r c h y o f m e c h a n i c a l f a c t o r s i s p r i m a r i l y d e f i n e d b y r i g i d b o d y c o n t a c t c h a r a c t e r i s t i c s G r e a t e r u n d e r s t a n d i n g o f t h e k e y c o m p o n e n t s t o s t a b i l i t y o f t h e R S A w i l l h e l p t h e s u r g e o n p r e v e n t a n d m a n a g e c o m p l i c a t i o n s r e l a t e d t o p r o s t h e t i c i n s t a b i l i t y F u r t h e r r e s e a r c h i s n e e d e d t o m o r e f u l l y u n d e r s t a n d t h e i n t e r r e l a t i o n s h i p b e t w e e n f a c t o r s t h a t a f f e c t s t a b i l i t y a n d l o n g t e r m c l i n i c a l o u t c o m e s

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6 9 C H A P T E R 6 A R T I C L E V : H I E R A R C H Y O F S U R G I C A L A N D I M P L A N T D E S I G N R E L A T E D F A C T O R S I N R A N G E O F I M P I N G E M E N T F R E E A B D U C T I O N M O T I O N A N D A D D U C T I O N D E F I C I T O F R E V E R S E S H O U L D E R A R T H R O P L A S T Y I n t r o d u c t i o n T h e m a n a g e m e n t o f p a t i e n t s w h o h a v e a n i r r e p a r a b l e r o t a t o r c u f f t e a r a n d s e v e r e g l e n o h u m e r a l a r t h r i t i s h a s b e e n a c h a l l e n g e h i s t o r i c a l l y O n e o f t h e f e w o p t i o n s i s r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y ( R S A ) .3 3 3 5 3 7 4 2 4 3 4 8 4 9 T h e u n i q u e n e s s o f R S A i s i t s c o n v e r s i o n o f t h e h u m e r u s i n t o a s o c k e t ( h u m e r o s o c k e t ) a n d t h e g l e n o i d i n t o a b a l l ( g l e n o s p h e r e ) w i t h c o n g r u e n c y t h a t p r o v i d e s a m o r e s t a b l e a r t i c u l a t i o n t o c o m p e n s a t e f o r a d y s f u n c t i o n a l r o t a t o r c u f f R e c e n t R S A c l i n i c a l s t u d i e s h a v e p r o v i d e d e v i d e n c e o f t h i s s h o w i n g i n c r e a s e d f u n c t i o n a l i m p r o v e m e n t s a s w e l l a s d e c r e a s i n g p a i n .3 6 3 7 4 3 A p r i m a r y c o n c e r n i n R S A i s t h e v a r i a b i l i t y i n f u n c t i o n a l o u t c o m e s a f t e r i m p l a n t i n g t h i s n o n a n a t o m i c p r o s t h e s i s R a n g e o f m o t i o n ( R O M ) a f t e r R S A h a s b e e n s h o w n t o v a r y f r o m 3 0 t o 1 8 0 i n a c t i v e e l e v a t i o n a n d f r o m 1 0 t o 6 5 i n e x t e r n a l r o t a t i o n .4 2 4 3 T h i s v a r i a t i o n i n o u t c o m e s m a y b e r e l a t e d t o m o d i f i c a t i o n s i n s u r g i c a l t e c h n i q u e t h e a m o u n t o f r e s i d u a l r o t a t o r c u f f a v a i l a b l e i n e a c h p a t i e n t a n d t h e u n d e r l y i n g e t i o l o g y f o r w h i c h t h e r e v e r s e p r o s t h e s i s w a s i n i t i a l l y s e l e c t e d

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7 0 A d d i t i o n a l l y t h e s e d i f f e r e n c e s i n R O M m a y b e t h e r e s u l t o f v a r y i n g p r i m a r y a r c s o f m o t i o n a n d t h e i n h e r e n t i m p i n g e m e n t r e l a t e d t o d i f f e r e n c e s i n i m p l a n t d e s i g n O n e l o c a t i o n w h e r e i m p i n g e m e n t m a y p r o d u c e a d v e r s e c l i n i c a l c o n s e q u e n c e s i n R S A i s b e t w e e n t h e m e d i a l e d g e o f t h e h u m e r o s o c k e t a n d t h e l a t e r a l e d g e o f t h e s c a p u l a I m p i n g e m e n t o f t h e i m p l a n t o n t h e i n f e r i o r s c a p u l a r n e c k h a s b e e n d e s c r i b e d a s t h e m e c h a n i s m f o r t h e d e v e l o p m e n t o f s c a p u l a r n o t c h i n g .2 1 3 5 T y p i c a l l y t h i s i m p i n g e m e n t r e f e r r e d t o a s a n a d d u c t i o n d e f i c i t o c c u r s w h e n t h e a r m i s i n a r e s t i n g p o s i t i o n T h e p r e v a l e n c e o f p r o g r e s s i v e s c a p u l a r n o t c h i n g h a s b e e n r e p o r t e d r a d i o g r a p h i c a l l y i n v a r y i n g a m o u n t s ( 5 6 % V a l e n t i e t a l .4 2, 6 3 % B o u l a h i a e t a l .4 3, 6 5 % S i r v e a u x e t a l .2 1, 7 4 % B o i l e a u e t a l .3 5 a n d 9 6 % W e r n e r e t a l3 7) I t h a s b e e n s h o w n t o c o r r e l a t e w i t h p o o r e r c l i n i c a l o u t c o m e s ,7 6 a n d h a s e v e n b e e n i m p l i c a t e d a s t h e c a u s e o f f a i l u r e i n s e v e r a l p a t i e n t s .4 0 T h e r e a r e a d d i t i o n a l c o n c e r n s r e g a r d i n g i m p i n g e m e n t i n R S A I m p i n g e m e n t m a y a l s o r e s u l t i n t h e i n t r o d u c t i o n o f p r o s t h e t i c w e a r p a r t i c l e s c r e a t i n g a d d i t i o n a l l o n g t e r m c o n c e r n s .7 7 R e t r i e v a l s t u d i e s f r o m t o t a l h i p a r t h r o p l a s t y h a v e o f f e r e d e v i d e n c e l i n k i n g i m p i n g e m e n t t o a c c e l e r a t e d w e a r a n d l e v e r i n g o u t d i s l o c a t i o n .7 8 7 9 A d d i t i o n a l c l i n i c a l c o n c e r n s i n t o t a l h i p a r t h r o p l a s t y h a v e s u g g e s t e d t h a t p r o s t h e t i c i m p i n g e m e n t m a y b e a s o u r c e o f u n e x p l a i n e d p a i n T h e s e o u t c o m e s m a y c o r r e l a t e w i t h t h e p o t e n t i a l f a i l u r e o f R S A d u e t o i m p i n g e m e n t R e c e n t w o r k b y G u e r y e t a l h a s s h o w n a d r a m a t i c d e c r e a s e i n p a t i e n t s p a i n r e l i e f a s a f u n c t i o n o f t i m e b e t w e e n 5 t o 7 y e a r s i n R S A s h o u l d e r s .8 0 T h u s f o r l o n g t e r m c l i n i c a l s u c c e s s o f R S A i t i s n o t o n l y n e c e s s a r y b u t c r i t i c a l t o

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7 1 h a v e a b e t t e r u n d e r s t a n d i n g o f t h e u n d e r l y i n g m e c h a n i s m a s s o c i a t e d w i t h t h e m a x i m u m i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n T h e r e a r e a n u m b e r o f s u r g i c a l a n d i m p l a n t d e s i g n r e l a t e d f a c t o r s w h i c h m a y p l a y i m p o r t a n t r o l e s i n R O M a n d a n y a s s o c i a t e d i m p i n g e m e n t T w o m e t h o d s h a v e b e e n p r o p o s e d t o a v o i d i n f e r i o r s c a p u l a r h u m e r a l i m p i n g e m e n t O n e m e t h o d i n v o l v e s a l t e r a t i o n o f t h e s u r g i c a l t e c h n i q u e b y m o d i f y i n g t h e p l a c e m e n t o f t h e g l e n o s p h e r e o n t h e f a c e o f t h e g l e n o i d e i t h e r b y p l a c i n g i t i n a m o r e i n f e r i o r p o s i t i o n ,4 0 7 7 o r p l a c i n g i t w i t h a n i n f e r i o r a n g u l a r t i l t .2 1 T h e o t h e r m e t h o d i s a l t e r a t i o n o f p r o s t h e t i c s e l e c t i o n b y c h o o s i n g a g l e n o s p h e r e w i t h a c e n t e r o f r o t a t i o n l a t e r a l t o t h e g l e n o i d s u r f a c e ( a n d c l o s e r t o t h e a n a t o m i c a l c e n t e r o f r o t a t i o n ) o r c h a n g i n g t h e a n g u l a t i o n o f t h e h u m e r a l c o m p o n e n t .3 6 N o s t u d y t o d a t e h o w e v e r h a s e v a l u a t e d a n d c o m p a r e d t h e e f f e c t i v e n e s s o f t h e s e f a c t o r s t o m a x i m i z e t h e a b d u c t i o n i m p i n g e m e n t f r e e R O M a n d t o l i m i t i n f e r i o r s c a p u l a r h u m e r a l i m p i n g e m e n t T h e p u r p o s e o f t h i s s t u d y w a s t o s y s t e m a t i c a l l y e x a m i n e t h e a b d u c t i o n i m p i n g e m e n t f r e e R O M a n d a d d u c t i o n d e f i c i t u n d e r t h e r e g u l a t i o n o f f i v e s u r g i c a l a n d i m p l a n t d e s i g n r e l a t e d f a c t o r s ( i m p l a n t s i z e c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e g l e n o s p h e r e l o c a t i o n o n t h e g l e n o i d a n d g l e n o s p h e r e t i l t a n g l e o n t h e g l e n o i d ) A v i r t u a l c o m p u t e r m o d e l w a s d e v e l o p e d t o s i m u l a t e a b d u c t i o n / a d d u c t i o n m o t i o n a n d i t s d e p e n d e n c e o n t h e s e f i v e f a c t o r s T h e t w o q u e s t i o n s t o b e a d d r e s s e d w e r e : w h a t w a s t h e h i e r a r c h y o f t h e s e f a c t o r s

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7 2 a s s o c i a t e d w i t h a b d u c t i o n i m p i n g e m e n t f r e e R O M a n d a d d u c t i o n d e f i c i t a n d w h a t w e r e t h e f a c t o r c o m b i n a t i o n s w h i c h o f f e r e d s u f f i c i e n t a b d u c t i o n i m p i n g e m e n t f r e e R O M w i t h o u t a d d u c t i o n d e f i c i t ? M a t e r i a l s a n d M e t h o d s S i m u l a t e d M o d e l A c o m p u t e r a i d e d d e s i g n p r o g r a m S o l i d W o r k s ( S o l i d W o r k s C o r p o r a t i o n C o n c o r d M A ) w a s u s e d t o m o d e l R S A a n d t o s i m u l a t e h u m e r a l a b d u c t i o n / a d d u c t i o n i n r e l a t i o n t o t h e g l e n o i d i n t h e s c a p u l a r p l a n e T h e s i m u l a t e d m o d e l c o n s i s t e d o f a s c a p u l a a m o u n t i n g b l o c k f o r t h e s c a p u l a t h e g l e n o s p h e r e t h e h u m e r o s o c k e t a n d a h u m e r a l s h a f t f i x e d i n t h e h u m e r u s T h e s c a p u l a a n d h u m e r u s w e r e i m p o r t e d f r o m C T s c a n i m a g e s o f a l e f t l a r g e S a w b o n e s s h o u l d e r m o d e l ( P a c i f i c R e s e a r c h L a b o r a t o r i e s V a s h o n W A ) T h e i m a g e s w e r e c o n v e r t e d i n t o a s t e r e o l i t h o g r a p h y f i l e b y t h e p r o g r a m M i m i c s ( M a t e r i a l i z e L e u v e n ; B e l g i u m ) A b d u c t i o n i m p i n g e m e n t f r e e R O M w a s m e a s u r e d i n t h e s c a p u l a r p l a n e b y t o t a l d e g r e e s o f a b d u c t i o n f r o m i n f e r i o r t o s u p e r i o r i m p i n g e m e n t o n t h e s c a p u l a o r a c r o m i o n i n r e l a t i o n t o t h e g l e n o i d I n f e r i o r i m p i n g e m e n t w a s d e f i n e d b y a n a d d u c t i o n a n g l e t h a t k e p t t h e h u m e r u s f r o m r e s t i n g i n a v e r t i c a l p o s i t i o n i e t h e a r m c o m i n g t o r e s t a t t h e s i d e o f t h e b o d y .8 1 A n y a d d u c t i o n p a s t t h i s p o i n t o r

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7 3 l e s s t h a n z e r o d e g r e e s w a s n o t e d a s 0 o r n o a d d u c t i o n d e f i c i t s i n c e i t w a s n o t a n a t o m i c a l l y p o s s i b l e T h e m o d e l w a s v a l i d a t e d b o t h a n a t o m i c a l l y a n d m e c h a n i c a l l y p r i o r t o t h e v i r t u a l s i m u l a t i o n A n a t o m i c a l V a l i d a t i o n T h e m o d e l w a s v a l i d a t e d b y c o m p a r i n g t h e g e o m e t r y o f t h e s c a p u l a a n d h u m e r u s t o 1 1 r a n d o m l y s e l e c t e d R S A p a t i e n t s w h o h a d C T s c a n s p e r f o r m e d p r e o p e r a t i v e l y ( 8 r o t a t o r c u f f d e f i c i e n c y w i t h g l e n o h u m e r a l a r t h r i t i s a n d 3 r o t a t o r c u f f d e f i c i e n c y w i t h g l e n o h u m e r a l a r t h r i t i s a f t e r p r e v i o u s r o t a t o r c u f f s u r g e r i e s A v e r a g e a g e = 7 9 9 ; M i n : 5 6 M a x : 8 5 ) S e v e n p a r a m e t e r s p r e v i o u s l y d e f i n e d i n l i t e r a t u r e w e r e u s e d : g l e n o i d h e i g h t g l e n o i d w i d t h g l e n o i d d e p t h g l e n o i d r e t r o v e r s i o n g l e n o i d i n c l i n a t i o n d i s t a n c e f r o m c o r a c o i d b a s e t o a r t i c u l a r s u r f a c e a n d h u m e r a l h e a d r a d i u s .8 2 8 3 M e c h a n i c a l V a l i d a t i o n T h i s w a s p e r f o r m e d b y c o m p a r i n g t h e a b d u c t i o n i m p i n g e m e n t f r e e R O M i n t h e v i r t u a l s i m u l a t i o n s t o a n i d e n t i c a l l y c o n s t r u c t e d e x p e r i m e n t a l m o d e l3 9 f o r 2 7 c o m b i n a t i o n s i n c l u d i n g 3 c e n t e r o f r o t a t i o n l a t e r a l o f f s e t s ( 0 + 5 a n d + 1 0 m m ) 3 b a l l / s o c k e t d i a m e t e r s ( 3 0 3 6 a n d 4 2 m m ) a n d 3 h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e s ( 1 3 0 1 5 0 a n d 1 7 0 ) w i t h g l e n o s p h e r e p l a c e d o n t h e c e n t r a l g l e n o i d w i t h o u t t i l t i n g

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7 4 V i r t u a l S i m u l a t i o n T h e v i r t u a l s i m u l a t i o n w a s t h e n p e r f o r m e d w i t h a t o t a l o f 2 4 3 ( 3 3 3 3 3 ) d i f f e r e n t c o m b i n a t i o n s f r o m t h r e e c o n d i t i o n s i n e a c h o f t h e f i v e f a c t o r s : b a l l / s o c k e t d i a m e t e r s ( 3 0 3 6 a n d 4 2 m m ) h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e ( 1 3 0 1 5 0 a n d 1 7 0 ) c e n t e r o f r o t a t i o n l a t e r a l o f f s e t s ( 0 + 5 a n d + 1 0 m m ) g l e n o s p h e r e l o c a t i o n s o n t h e g l e n o i d ( s u p e r i o r / + 1 3 m m n e u t r a l / 0 m m a n d i n f e r i o r / 1 3 m m ) a n d g l e n o s p h e r e t i l t i n g a n g l e s ( s u p e r i o r / + 1 5 n e u t r a l / 0 a n d i n f e r i o r / 1 5 ) D a t a A n a l y s i s I n t h e a n a t o m i c m o d e l v a l i d a t i o n t h e p a t i e n t C T m e a s u r e m e n t w a s r e p r e s e n t e d b y a 9 5 % c o n f i d e n c e i n t e r v a l T h e s a m p l e s i z e o f 1 1 w a s u s e d a c c o r d i n g t o a p o w e r a n a l y s i s w h i c h d e t e c t e d a n y d i f f e r e n c e g r e a t e r t h a n 0 7 5 s t a n d a r d d e v i a t i o n f o r a t w o s i d e d t e s t w i t h 8 0 % p o w e r ( = 0 2 ) i f = 0 0 5 T h e m e a s u r e m e n t s w e r e m a d e b y o n e o b s e r v e r o n t w o d i f f e r e n t o c c a s i o n s I n t r a o b s e r v e r r e l i a b i l i t y w a s e v a l u a t e d b y c a l c u l a t i n g t h e i n t r a c l a s s c o r r e l a t i o n c o e f f i c i e n t b e t w e e n t h e t w o m e a s u r e m e n t s .8 4 M e c h a n i c a l l y t h e a b d u c t i o n i m p i n g e m e n t f r e e R O M w a s c o m p a r e d b e t w e e n t h e v i r t u a l m o d e l p r e d i c t i o n a n d e x p e r i m e n t a l m e a s u r e m e n t f o r e a c h o f t h e 2 7 c o m b i n a t i o n s L i n e a r r e g r e s s i o n w a s u s e d t o d e t e r m i n e t h e i r c o r r e l a t i o n

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7 5 I n t h e v i r t u a l s i m u l a t i o n f a c t o r h i e r a r c h y i n t h e a b d u c t i o n i m p i n g e m e n t f r e e R O M w a s r a n k e d b y t w o m e a s u r e s f r o m 1 5 t e s t i n g c o n d i t i o n s ( 3 c o n d i t i o n s 5 f a c t o r s ) : ( 1 ) T h e i n c r e a s e ( d e c r e a s e ) o f t h e a v e r a g e d R O M o v e r r e m a i n i n g 8 1 ( 3 3 3 3 ) c o m b i n a t i o n s w h e n o n e o f t h e f a c t o r s c h a n g e d f r o m c o n d i t i o n 1 t o c o n d i t i o n 3 F o r e x a m p l e i n t h e f a c t o r o f g l e n o s p h e r e l o c a t i o n o n t h e g l e n o i d t h e R O M w a s a v e r a g e d o v e r t h e R O M ’ s f r o m 8 1 c o m b i n a t i o n s c o n s i s t i n g o f 3 i m p l a n t s i z e s 3 c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t s 3 h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e s a n d 3 g l e n o s p h e r e t i l t a n g l e s o n t h e g l e n o i d w i t h t h e g l e n o s p h e r e o n t h e i n f e r i o r g l e n o i d T h e s a m e p r o c e d u r e w a s r e p e a t e d t o d e t e r m i n e t h e a v e r a g e d R O M f o r s u p e r i o r l y l o c a t e d g l e n o s p h e r e T h e R O M d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e s e t w o p o s i t i o n s w a s t h e n d e t e r m i n e d ( 2 ) T h e n u m b e r o f c o m b i n a t i o n s w h i c h h a d i n c r e a s e d R O M f r o m c o n d i t i o n 1 t o c o n d i t i o n 3 w a s d i r e c t l y c o u n t e d F o r e x a m p l e i n t h e f a c t o r o f g l e n o s p h e r e l o c a t i o n o n t h e g l e n o i d t h e n u m b e r o f c o m b i n a t i o n s w h i c h h a d i n c r e a s e d R O M w h e n t h e g l e n o s p h e r e w a s m o v e d f r o m s u p e r i o r t o i n f e r i o r w a s d e t e r m i n e d S i m i l a r l y t h e f a c t o r h i e r a r c h y i n t h e a d d u c t i o n d e f i c i t w a s q u a n t i f i e d b y t w o m e a s u r e s F i r s t t h e i n c r e a s e ( d e c r e a s e ) o f t h e a v e r a g e d a d d u c t i o n d e f i c i t o v e r 8 1 c o m b i n a t i o n s w h e n o n e o f t h e f a c t o r s c h a n g e d f r o m c o n d i t i o n 1 t o c o n d i t i o n 3

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7 6 S e c o n d t h e n u m b e r o f c o m b i n a t i o n s w h i c h h a d n o a d d u c t i o n d e f i c i t i n e a c h c o n d i t i o n w a s d i r e c t l y c o u n t e d I n o r d e r t o d e t e r m i n e t h e c o m b i n a t i o n s w h i c h o f f e r e d a b d u c t i o n i m p i n g e m e n t f r e e R O M w i t h o u t a d d u c t i o n d e f i c i t t h e c o m b i n a t i o n s w i t h o u t a d d u c t i o n d e f i c i t w e r e s e l e c t e d a n d r a n k e d b y t h e a b d u c t i o n i m p i n g e m e n t f r e e R O M R e s u l t s A n a t o m i c V a l i d a t i o n T h e g l e n o i d m o d e l w a s 3 7 8 m m i n h e i g h t 2 5 0 m m i n w i d t h 2 8 m m i n d e p t h 7 6 i n r e t r o v e r s i o n 1 1 3 i n i n c l i n a t i o n a n d 4 0 m m f r o m c o r a c o i d b a s e t o a r t i c u l a r s u r f a c e T h e h u m e r a l h e a d r a d i u s w a s 2 4 2 m m E a c h v a l u e h a d n o s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e f r o m i t s c o u n t e r p a r t o f t h e R S A p a t i e n t d a t a d e t e r m i n e d b y 9 5 % c o n f i d e n c e i n t e r v a l s ( p < 0 0 5 ) ( T a b l e 7 )

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Table 7 Table 7 Comparison Comparison of the computer model with anatomic measurements. 77 of the computer model with anatomic measurements. of the computer model with anatomic measurements. of the computer model with anatomic measurements. of the computer model with anatomic measurements. of the computer model with anatomic measurements.

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7 8 M e c h a n i c a l V a l i d a t i o n T h e v i r t u a l s i m u l a t i o n o f a b d u c t i o n i m p i n g e m e n t f r e e R O M d u p l i c a t e d w h a t w a s f o u n d i n t h e m e c h a n i c a l e x p e r i m e n t A v e r y s t r o n g p o s i t i v e c o r r e l a t i o n e x i s t e d b e t w e e n m e a s u r e m e n t a n d s i m u l a t i o n w i t h R2= 0 9 9 4 a n d p < 0 0 0 0 1 F i g u r e 1 9 I l l u s t r a t i o n o f t h e e f f e c t s o f c e n t e r o f r o t a t i o n l a t e r a l o f f s e t a n d g l e n o s p h e r e l o c a t i o n o n t h e i m p i n g e m e n t f r e e a b d u c t i o n R O M a n d a d d u c t i o n d e f i c i t w i t h 3 6 m m g l e n o s p h e r e d i a m e t e r 1 5 0o h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e a n d n o g l e n o s p h e r e t i l t i n g A a s u p e r i o r l y p o s i t i o n e d 1 0 m m l a t e r a l l y o f f s e t g l e n o s p h e r e B a s u p e r i o r l y p o s i t i o n e d n o o f f s e t g l e n o s p h e r e C a n i n f e r i o r l y p o s i t i o n e d 1 0 m m l a t e r a l l y o f f s e t g l e n o s p h e r e D a n i n f e r i o r l y p o s i t i o n e d n o o f f s e t g l e n o s p h e r e T h e s h a d e d r e g i o n r e p r e s e n t s a d d u c t i o n d e f i c i t R O M s h o w n b y t h e a r r o w i s f r o m i n f e r i o r i m p i n g e m e n t t o s u p e r i o r i m p i n g e m e n t T h e e f f e c t o f c e n t e r o f r o t a t i o n l a t e r a l o f f e c t c a n b e s e e n f r o m A t o B o r f r o m C t o D T h e e f f e c t o f g l e n o s p h e r e l o c a t i o n c a n b e v i s u a l i z e d f r o m A t o C o r f r o m B t o D

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7 9 F i g u r e 2 0 T h e r a n g e o f i m p i n g e m e n t f r e e a b d u c t i o n m o t i o n a v e r a g e d o v e r 8 1 c o m b i n a t i o n s u n d e r e a c h o f t h e 1 5 t e s t i n g c o n d i t i o n s R a n g e o f I m p i n g e m e n t F r e e A b d u c t i o n M o t i o n T h e l a r g e s t e f f e c t o n i m p i n g e m e n t f r e e R O M w a s f r o m c e n t e r o f r o t a t i o n l a t e r a l o f f s e t ( F i g u r e s 1 9 & 2 0 ) A t t h e 0 m m p o s i t i o n t h e a v e r a g e d R O M ( o v e r t h e r e m a i n i n g 8 1 c o m b i n a t i o n s ) w a s 5 3 6 ( M i n : 2 9 6 M a x : 8 6 0 ) W h e n t h e g l e n o s p h e r e w a s m o v e d t o t h e 1 0 m m p o s i t i o n t h e a v e r a g e d R O M i n c r e a s e d t o 8 5 5 ( M i n : 3 8 6 M a x : 1 2 1 4 ) 8 0 / 8 1 ( 9 9 % ) c o m b i n a t i o n s i n c r e a s e d t h e i r R O M w h i l e t h e g l e n o s p h e r e w a s m o v e d f r o m 0 t o 1 0 m m p o s i t i o n T h e g l e n o s p h e r e l o c a t i o n o n t h e g l e n o i d h a d t h e s e c o n d l a r g e s t e f f e c t w i t h 2 8 1 i n c r e a s e f r o m t h e

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8 0 a v e r a g e d 5 6 5 ( M i n : 2 9 6 M a x : 9 9 7 ) R O M a t t h e s u p e r i o r p o s i t i o n t o t h e a v e r a g e d 8 4 6 ( M i n : 5 3 9 M a x : 1 1 8 4 ) R O M a t t h e i n f e r i o r p o s i t i o n ( F i g u r e 2 0 ) 7 1 / 8 1 ( 8 8 % ) c o m b i n a t i o n s i n c r e a s e d t h e i r R O M w h i l e t h e g l e n o s p h e r e w a s t r a n s l a t e d f r o m s u p e r i o r t o i n f e r i o r T h e n e x t t w o f a c t o r s w e r e r a n k e d a s : g l e n o s p h e r e t i l t 1 2 5 i n c r e a s e f r o m t h e a v e r a g e d 6 4 2 ( M i n : 2 9 6 M a x : 1 1 8 4 ) f o r t h e s u p e r i o r t i l t i n g t o t h e a v e r a g e d 7 6 7 ( M i n : 4 6 2 M a x : 1 1 3 8 ) f o r t h e i n f e r i o r t i l t i n g a n i n c r e a s e i n 5 3 / 8 1 ( 6 5 % ) c o m b i n a t i o n s ; a n d n e c k s h a f t a n g l e 7 1 i n c r e a s e f r o m t h e a v e r a g e d 6 5 2 ( M i n : 2 8 9 M a x : 9 7 4 ) a t 1 3 0 a n g l e t o t h e a v e r a g e d 7 2 3 ( M i n : 2 9 6 M a x : 1 1 8 4 ) a t 1 7 0 a n g l e a n d i n c r e a s e i n 4 9 / 8 1 ( 6 0 % ) c o m b i n a t i o n s T h e l e a s t s e n s i t i v e o n e w a s p r o s t h e t i c s i z e 6 9 i n c r e a s e f r o m t h e a v e r a g e d 6 6 2 ( M i n : 3 3 7 M a x : 1 0 6 9 ) f o r t h e 3 0 m m t o t h e a v e r a g e d 7 3 1 ( M i n : 2 9 6 M a x : 1 1 8 4 ) f o r t h e 4 2 m m a n d i n c r e a s e i n 6 1 / 8 1 ( 7 5 % ) c o m b i n a t i o n s

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8 1 F i g u r e 2 1 T h e a d d u c t i o n d e f i c i t a v e r a g e d o v e r 8 1 c o m b i n a t i o n s u n d e r e a c h o f t h e 1 5 t e s t i n g c o n d i t i o n s A d d u c t i o n D e f i c i t T h e p r i m a r y f a c t o r a f f e c t i n g a d d u c t i o n d e f i c i t w a s h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e ( F i g u r e 2 1 ) W h e n a 1 3 0 a n g l e w a s u s e d t h e a v e r a g e d a d d u c t i o n d e f i c i t ( o v e r t h e r e m a i n i n g 8 1 c o m b i n a t i o n s ) w a s 5 8 ( M i n : 0 0 M a x : 3 5 5 ) W h e n a 1 7 0 a n g l e w a s u s e d t h e a v e r a g e d a d d u c t i o n d e f i c i t i n c r e a s e d 3 1 1 t o 3 6 9 ( M i n : 6 2 M a x : 7 5 0 ) T h e 1 3 0 n e c k s h a f t a n g l e h a d t h e h i g h e s t f a c t o r c o m b i n a t i o n s ( 4 9 / 8 1 6 1 % ) w h i c h g a v e n o i n f e r i o r i m p i n g e m e n t ( T a b l e 8 )

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8 2 T a b l e 8 N u m b e r o f f a c t o r c o m b i n a t i o n s w i t h n o a d d u c t i o n d e f i c i t u n d e r t h e f i f t e e n t e s t e d c o n d i t i o n s T h e 1 7 0 n e c k s h a f t a n g l e w a s t h e w o r s t f a c t o r w i t h n o c o m b i n a t i o n h a v i n g 0 a d d u c t i o n d e f i c i t G l e n o s p h e r e l o c a t i o n h a d t h e n e x t l a r g e s t e f f e c t 1 9 1 i n c r e a s e f r o m t h e a v e r a g e d 8 2 ( M i n : 0 0 M a x : 3 2 7 ) a d d u c t i o n d e f i c i t a t t h e i n f e r i o r p o s i t i o n t o t h e a v e r a g e d 2 7 3 ( M i n : 0 0 M a x : 7 5 0 ) a t t h e s u p e r i o r p o s i t i o n ( F i g u r e 1 9 ) G l e n o s p h e r e i n f e r i o r l o c a t i o n h a d t h e s e c o n d l a r g e s t c o m b i n a t i o n f o r n o a d d u c t i o n d e f i c i t ( 4 1 / 8 1 5 1 % ) G l e n o s p h e r e t i l t h a d a n i n c r e a s e o f 1 6 4 f r o m t h e a v e r a g e d 1 2 4 ( M i n : 0 0 M a x : 4 6 9 ) f o r t h e i n f e r i o r t i l t t o t h e a v e r a g e d 2 8 8 ( M i n : 0 0 M a x : 7 5 0 ) f o r t h e s u p e r i o r t i l t ( F i g u r e 2 2 )

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8 3 F i g u r e 2 2 I l l u s t r a t i o n o f a d d u c t i o n d e f i c i t c a u s e d b y g l e n o s p h e r e t i l t i n g w i t h c e n t r a l g l e n o s p h e r e l o c a t i o n o n t h e g l e n o i d 3 6 m m g l e n o s p h e r e d i a m e t e r 1 0 m m c e n t e r o f r o t a t i o n l a t e r a l o f f s e t a n d 1 5 0o h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e A i n f e r i o r g l e n o s p h e r e t i l t i n g w h i c h r e s u l t s i n n o a d d u c t i o n d e f i c i t B n o g l e n o s p h e r e t i l t i n g w h i c h c a u s e s i n f e r i o r i m p i n g e m e n t a n d m o d e r a t e a d d u c t i o n d e f i c i t C s u p e r i o r g l e n o s p h e r e t i l t i n g w h i c h a l s o r e s u l t s i n i n f e r i o r i m p i n g e m e n t a n d s e v e r e a d d u c t i o n d e f i c i t I n f e r i o r t i l t i n g a v o i d e d i n f e r i o r i m p i n g e m e n t i n 3 0 o u t o f 8 1 c o m b i n a t i o n s ( 3 7 % ) C e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t r e s u l t e d i n 1 5 5 i n c r e a s e f r o m t h e a v e r a g e d 1 2 8 ( M i n : 0 0 M a x : 5 0 8 ) f o r t h e 1 0 m m o f f s e t t o t h e a v e r a g e d 2 8 3 ( M i n : 0 0 M a x : 7 5 0 ) f o r t h e 0 m m o f f s e t ( F i g u r e 1 9 ) T h e 1 0 m m c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t h a d 3 2 o u t o f 8 1 c o m b i n a t i o n s ( 4 0 % ) w i t h o u t a d d u c t i o n d e f i c i t G l e n o s p h e r e d i a m e t e r l e d t o 5 0 i n c r e a s e f r o m t h e a v e r a g e d 1 7 8 ( M i n : 0 0 M a x : 6 8 7 ) f o r t h e 4 2 m m t o t h e a v e r a g e d 2 2 8 ( M i n : 0 0 M a x : 7 5 0 ) f o r t h e 3 0 m m T h e 4 2 m m d i a m e t e r h a d 2 8 o u t o f 8 1 c o m b i n a t i o n s ( 3 5 % ) w i t h o u t a d d u c t i o n d e f i c i t

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8 4 M a x i m u m R a n g e o f M o t i o n w i t h o u t A d d u c t i o n D e f i c i t T h e r e w e r e 1 8 c o m b i n a t i o n s w h i c h c o u l d p r o v i d e a b d u c t i o n R O M g r e a t e r t h a n 9 0 w i t h o u t i n f e r i o r i m p i n g e m e n t A l l b u t o n e o f t h e s e h a d a c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t l a t e r a l t o t h e g l e n o i d ( + 5 o r + 1 0 m m ) a n d a l l b u t t h r e e ( a l l 1 3 0 ) h a d a 1 5 0 n e c k s h a f t a n g l e 1 5 o u t o f 1 8 h a d a n i n f e r i o r p o s i t i o n o n t h e g l e n o i d 1 0 h a d 4 2 m m d i a m e t e r a n d 5 h a d 3 6 m m d i a m e t e r G l e n o s p h e r e t i l t w a s d i s t r i b u t e d a s 7 i n f e r i o r l y 4 n e u t r a l l y a n d 7 s u p e r i o r l y D i s c u s s i o n R S A d e s i g n h a s b e e n i n c r e a s i n g l y u s e d i n t h e t r e a t m e n t o f r o t a t o r c u f f d e f i c i e n t s h o u l d e r s w i t h c o n c o m i t a n t o s t e o a r t h r i t i s I n i t i a l l y t h e r e c o m m e n d e d g l e n o s p h e r e p l a c e m e n t w a s c e n t r a l l y o n t h e g l e n o i d O v e r t h e l a s t f e w y e a r s h o w e v e r v a r i o u s r e c o m m e n d a t i o n s h a v e b e e n m a d e t o m o d i f y t h e s u r g i c a l t e c h n i q u e i n a n e f f o r t t o a v o i d p o t e n t i a l c o m p l i c a t i o n s I n f e r i o r p l a c e m e n t o f t h e g l e n o s p h e r e h a s b e e n s t r e s s e d i n a n e f f o r t t o d e c r e a s e i n f e r i o r s c a p u l a r i m p i n g e m e n t ,2 1 a n d i m p r o v e o v e r a l l r a n g e o f m o t i o n .4 9 A d d i t i o n a l l y p l a c e m e n t o f t h e g l e n o s p h e r e w i t h a n i n f e r i o r t i l t h a s b e e n r e c o m m e n d e d t o i m p r o v e t h e b i o m e c h a n i c a l e n v i r o n m e n t b e t w e e n t h e g l e n o s p h e r e a n d g l e n o i d b o n e .8 1 I n s p i t e o f t h e s e m o d i f i c a t i o n s p r o g r e s s i v e s c a p u l a r n o t c h i n g h a s b e e n r e p o r t e d w i t h a r a t h e r h i g h f r e q u e n c y r a d i o g r a p h i c a l l y f r o m 5 6 % 9 6 % .4 3 4 9 7 9 8 1 8 5

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8 5 S c a p u l a r n o t c h i n g h a s b e e n c l i n i c a l l y s h o w n t o h a v e a n a d v e r s e e f f e c t o n t h e l o n g t e r m o u t c o m e s o f R S A ,7 6 a n d t h e i m p i n g e m e n t m i g h t f u r t h e r i n d u c e p r o s t h e t i c w e a r a n d o s t e o l y s i s .7 7 A d d i t i o n a l l y v a r i a t i o n s i n R O M o u t c o m e s a f t e r R S A c o n t i n u e d t o b e o b s e r v e d .3 3 4 3 4 9 T o o u r k n o w l e d g e w e a r e t h e f i r s t t o i n v e s t i g a t e t h e f a c t o r s i n v o l v e d i n m a x i m i z a t i o n o f i m p i n g e m e n t f r e e a b d u c t i o n a f t e r r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y R a n g e o f m o t i o n f o l l o w i n g R S A h a s b e e n s t u d i e d i n a l i m i t e d s c o p e I n a c l i n i c a l s t u d y u s i n g d y n a m i c f l u o r o s c o p i c r a d i o g r a p h s m a x i m u m a c t i v e a b d u c t i o n R O M o f 5 3 i n t h e s c a p u l a r p l a n e f o r t h e D e l t a I I I p r o s t h e s i s w a s m e a s u r e d .3 9 A b i o m e c h a n i c a l s t u d y q u a n t i f i e d a b d u c t i o n R O M a n d a d d u c t i o n d e f i c i t o f t h e D e l t a I I I w i t h a 3 6 m m g l e n o s p h e r e W h e n i m p l a n t e d u s i n g t h e m a n u f a c t u r e r ’ s r e c o m m e n d e d s u r g i c a l t e c h n i q u e ,4 0 t h e m e a n a b d u c t i o n R O M i n t h e s c a p u l a r p l a n e w a s 4 2 a n d a d d u c t i o n d e f i c i t w a s 2 5 W h e n i m p l a n t e d i n a n i n f e r i o r p o s i t i o n o n t h e g l e n o i d t h e a v e r a g e a b d u c t i o n R O M i n c r e a s e d t o 6 6 w i t h t h e a d d u c t i o n d e f i c i t d e c r e a s i n g t o 9 .4 0 T h u s m o d i f i c a t i o n o f s u r g i c a l t e c h n i q u e n o t o n l y i m p r o v e d t h e o v e r a l l m o t i o n b u t h e l p e d t o l i m i t i n f e r i o r i m p i n g e m e n t T h e s t u d y h o w e v e r w a s l i m i t e d t o o n l y t w o g l e n o s p h e r e l o c a t i o n s o n t h e g l e n o i d a n d o t h e r s u r g i c a l a n d i m p l a n t r e l a t e d f a c t o r s w e r e n o t e x a m i n e d T h e p r e s e n t s t u d y i s t h e c o n t i n u a t i o n o f a n e f f o r t t o b e t t e r u n d e r s t a n d t h e m e c h a n i c s b e h i n d R S A T h e g o a l o f t h i s e f f o r t i s t o a s s i s t t h e s u r g e o n i n i m p l a n t s e l e c t i o n a n d m o d i f i c a t i o n o f s u r g i c a l t e c h n i q u e i n o r d e r t o m a x i m i z e

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8 6 i m p i n g e m e n t f r e e a b d u c t i o n R O M t o a v o i d a d d u c t i o n d e f i c i t a n d t o e l i m i n a t e s c a p u l a r n o t c h i n g F i v e s u r g i c a l a n d i m p l a n t d e s i g n r e l a t e d f a c t o r s w e r e s y s t e m a t i c a l l y t e s t e d f o r t h e i r h i e r a r c h y i n r e l a t i o n t o a b d u c t i o n R O M a n d a d d u c t i o n d e f i c i t T h e p r i m a r y f a c t o r s f o u n d t o g a i n m a x i m u m a b d u c t i o n R O M w i t h o u t a d d u c t i o n d e f i c i t w e r e + 5 o r + 1 0 m m c e n t e r o f r o t a t i o n l a t e r a l o f f s e t 1 5 0 n e c k s h a f t a n g l e a n d i n f e r i o r p o s i t i o n o f g l e n o s p h e r e o n t h e g l e n o i d I f t h e s y s t e m f o r e x a m p l e u t i l i z e s a g l e n o s p h e r e w i t h a c e n t e r o f r o t a t i o n a t t h e g l e n o i d m a x i m u m m o t i o n a n d d e c r e a s e d i n s t a n c e s o f s c a p u l a r n o t c h i n g c a n b e a t t a i n e d b y i n f e r i o r l y p o s i t i o n i n g t h e g l e n o s p h e r e o n t h e s c a p u l a B u t i f a s i t u a t i o n a r i s e s w h e r e t h e g l e n o s p h e r e i s u n a b l e t o b e p l a c e d i n a n i n f e r i o r p o s i t i o n a h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e o f 1 3 0 o r 1 5 0 o r a m o r e l a t e r a l c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t c a n b e u s e d t o a t t a i n t h e s a m e i n c r e a s e i n m o t i o n a n d a v o i d a n c e o f s c a p u l a r n o t c h i n g T h e s t u d y a l s o i n c l u d e d i m p l a n t c o n s t r u c t s w h i c h a r e c u r r e n t l y n o t c o m m e r c i a l l y a v a i l a b l e ( e g 1 7 0 h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e ) t o e x a m i n e p o s s i b l e i m p r o v e m e n t b e y o n d c u r r e n t R S A T h e r e s u l t s s u g g e s t e d t h e 1 7 0 a n g l e w a s l e s s d e s i r a b l e w h e n c o m p a r e d t o t h e c u r r e n t 1 3 0 t o 1 5 0 h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e s h o w i n g i n c r e a s e s i n a d d u c t i o n d e f i c i t S i m i l a r l y l e s s d e s i r a b l e p l a c e m e n t s o f t h e g l e n o s p h e r e o n t h e g l e n o i d s u p e r i o r l y a n d g l e n o s p h e r e t i l t i n g s u p e r i o r l y w e r e a l s o t e s t e d A l t h o u g h a f e w c o m b i n a t i o n s i n v o l v i n g s u p e r i o r t i l t i n g o f t h e c o m p o n e n t s h o w e d a b d u c t i o n R O M o f g r e a t e r t h a n 9 0 i t h a s b e e n s h o w n b i o m e c h a n i c a l l y t h a t t h i s t i l t i n g i n c r e a s e s t h e s h e a r s t r e s s e s a t t h e b a s e p l a t e

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8 7 g l e n o i d i n t e r f a c e4 2 a n d a s a c o n s e q u e n c e w e d o n o t a d v o c a t e p l a c i n g t h e g l e n o s p h e r e i n a s u p e r i o r l y t i l t e d p o s i t i o n C l i n i c a l l y h o w e v e r t h e r e a r e i n s t a n c e s w h e r e t h e s u r g e o n m a y n o t h a v e a c h o i c e I n t h e s e i n s t a n c e s t h e i n f o r m a t i o n g i v e n h e r e c a n b e o f v a l u e T h e v i r t u a l c o m p u t e r s i m u l a t i o n d e v e l o p e d i n t h i s s t u d y a l s o p r o v i d e d a p o w e r f u l a p p r o a c h f o r s i m u l t a n e o u s a n a l y s i s o f m u l t i p l e f a c t o r s i n R S A I n a p r e v i o u s s t u d y ,7 5 t h e e f f e c t o f f o u r f a c t o r s o n a b d u c t i o n R O M a n d a d d u c t i o n d e f i c i t w a s q u a n t i f i e d e x p e r i m e n t a l l y u s i n g a S a w b o n e s s h o u l d e r m o d e l : g l e n o s p h e r e l o c a t i o n g l e n o s p h e r e s i z e c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t a n d h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e T h e c u r r e n t c o m p u t a t i o n a l m e t h o d a c c u r a t e l y d u p l i c a t e d t h e e x p e r i m e n t a l m e a s u r e s w i t h s i g n i f i c a n t i n c r e a s e o f a n a l y s i s p o w e r ( a t o t a l o f 2 4 3 f a c t o r c o m b i n a t i o n s e x a m i n e d v s 8 1 c o m b i n a t i o n s f r o m t h e e x p e r i m e n t a l s t u d y ) a n d r e d u c t i o n o f t e s t i n g t i m e T h e a d d i t i o n o f t h e f i f t h f a c t o r t h e g l e n o s p h e r e t i l t i n t o t h e s t u d y f u r t h e r d e m o n s t r a t e d t h e i m p o r t a n c e o f t h i s f a c t o r i n R O M a n d p a r t i c u l a r l y i n a d d u c t i o n d e f i c i t T h e l i m i t a t i o n s o f t h i s s t u d y n e e d t o b e a d d r e s s e d T h i s s t u d y t o o k a m e c h a n i c a l a p p r o a c h t o e x a m i n e R O M a n d a d d u c t i o n d e f i c i t u n d e r 5 p r i m a r y s u r g i c a l f a c t o r v a r i a t i o n s I n p r a c t i c e t h e r e a r e m a n y f a c t o r s i n v o l v e d i n t h e d e c i s i o n o f w h a t c o m p o n e n t s t o u s e i n r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y T h e a m o u n t o f g o o d b o n e a v a i l a b l e f o r f i x a t i o n s t r e s s c o n c e n t r a t i o n a t t h e g l e n o s p h e r e b o n e i n t e r f a c e s o f t t i s s u e i m p i n g e m e n t t h e a v a i l a b l e s p a c e i n t h e s h o u l d e r t h e s o f t t i s s u e

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8 8 b a l a n c e a n d t h e s t r e n g t h o f t h e r e m a i n i n g m u s c l e s a l l p l a y r o l e s i n t h e d e c i s i o n o f p r o s t h e t i c a t t r i b u t e s S i n c e t h i s s t u d y d i d n o t t a k e i n t o a c c o u n t t h e s o f t t i s s u e e n v e l o p e a n d t h e b o n e a v a i l a b l e f o r c o m p o n e n t f i x a t i o n t h e s e c o n s i d e r a t i o n s m u s t b e u t i l i z e d w h e n s e l e c t i n g a p p r o p r i a t e c o m p o n e n t s f o r a n y g i v e n p a t i e n t T h e R O M d e t e r m i n e d i n t h i s s t u d y w a s p a s s i v e w h i c h s h o u l d b e c o n s i d e r e d a s t h e m a x i m u m i m p r o v e m e n t s t h a t c a n b e e x p e c t e d i n a c t i v e R O M a f t e r s u r g e r y O u r r e s u l t s i d e n t i f i e d 1 8 c o m b i n a t i o n s w i t h g r e a t e r t h a n 9 0 a b d u c t i o n R O M a n d n o a d d u c t i o n d e f i c i t w h i c h m a y b e u s e d c l i n i c a l l y T h e d a t a a l s o i n d i c a t e d t h a t a n u m b e r o f o t h e r c o m b i n a t i o n s h a d p o o r p a s s i v e R O M o u t c o m e s a n d s h o u l d b e a v o i d e d D e t e r m i n a t i o n o f t h i s p a s s i v e R O M w i l l h e l p u s t o f u r t h e r i m p r o v e a c t i v e R O M w h i c h i s a f f e c t e d b y o t h e r f a c t o r s s u c h a s s o f t t i s s u e b a l a n c e a t t h e t i m e o f s u r g e r y a n d m u s c l e p o w e r a l t e r a t i o n F u r t h e r m o r e w e l i m i t e d t h e R O M t o a b d u c t i o n / a d d u c t i o n i n t h e s c a p u l a r p l a n e b e c a u s e o f t h e i r p r i m a r y i m p o r t a n c e i n R S A A m o r e g e n e r a l i z e d t h r e e d i m e n s i o n a l s i m u l a t i o n m o d e l m a y b e d e v e l o p e d i n t h e f u t u r e a s o t h e r m o t i o n c o m p o n e n t s s u c h a s i n t e r n a l / e x t e r n a l r o t a t i o n h a v e a l s o b e e n s h o w n t o h a v e c l i n i c a l r e l e v a n c e .8 6 A n o t h e r l i m i t a t i o n w i t h t h i s m o d e l w a s t h e o m i s s i o n o f a n a t o m i c v a r i a t i o n a m o n g p a t i e n t s T h e s c a p u l a a n d h u m e r u s m o d e l e d h a d t y p i c a l g e o m e t r i c p a r a m e t e r s t h a t m a t c h e d a s u b s e t o f p a t i e n t s u n d e r g o i n g R S A T h e i n t e n t i o n w a s t o p r o v i d e a n i n i t i a l p o i n t o f r e f e r e n c e t o u n d e r s t a n d h o w v a r i a t i o n s o f h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e g l e n o s p h e r e l o c a t i o n g l e n o s p h e r e t i l t c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t a n d i m p l a n t

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8 9 s i z e w e r e i n t e r r e l a t e d Q u a n t i f y i n g t h e r o l e o f a n a t o m i c v a r i a t i o n i n a b d u c t i o n R O M a n d a d d u c t i o n d e f i c i t w o u l d a d d a d e g r e e o f c o m p l e x i t y w h i c h s h o u l d w a r r a n t a f u t u r e s t u d y I n c o n c l u s i o n t h i s s t u d y d e t e r m i n e d t h e m a x i m u m a b d u c t i o n i m p i n g e m e n t f r e e R O M a n d a d d u c t i o n d e f i c i t i n a s s o c i a t i o n w i t h 5 i n d e p e n d e n t f a c t o r s O v e r a l l g l e n o s p h e r e s h a v i n g a g r e a t e r d i s t a n c e f r o m t h e g l e n o i d t o t h e c e n t e r o f r o t a t i o n a n d a n i n f e r i o r p l a c e m e n t o n t h e g l e n o i d p r o v i d e f o r g r e a t e r R O M A d d u c t i o n d e f i c i t c a n b e s t b e i m p r o v e d b y s e l e c t i n g a p r o s t h e s i s w i t h a v a r u s h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e a n d i n f e r i o r p l a c e m e n t o n t h e g l e n o i d A n u m b e r o f c o m b i n a t i o n s o f i n d e p e n d e n t f a c t o r s w e r e i d e n t i f i e d w h i c h c o u l d o f f e r g r e a t e r R O M w i t h o u t i n f e r i o r i m p i n g e m e n t T h i s i n f o r m a t i o n w i l l a s s i s t i n t h e d e c i s i o n m a k i n g o f i m p l a n t s e l e c t i o n a n d s u r g i c a l p r o c e d u r e s a n d f u t u r e i m p l a n t d e s i g n s

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9 0 C H A P T E R 7 A R T I C L E V I : A R C O F M O T I O N A N D S O C K E T D E P T H I N R E V E R S E S H O U L D E R I M P L A N T S I n t r o d u c t i o n R e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y ( R S A ) h a s b e e n i n c r e a s i n g l y u s e d i n t h e t r e a t m e n t o f p s e u d o p a r a l y s i s w h i c h i s d e v e l o p e d f r o m s e v e r e r o t a t o r c u f f d e f i c i e n c y B y u t i l i z i n g a c o n g r u e n t g l e n o s p h e r e h u m e r o s o c k e t a r t i c u l a t i o n R S A p r o v i d e s a s t a b l e f u l c r u m f o r t h e r e m a i n i n g m u s c u l a t u r e w h i c h h e l p s t o r e s t o r e t h i s l o s s O n e o f t h e m a j o r c o n c e r n s i n R S A i s t h e v a r i a t i o n o f f u n c t i o n a l o u t c o m e s a f t e r i m p l a n t i n g t h i s n o n a n a t o m i c p r o s t h e s i s R a n g e o f m o t i o n a f t e r R S A h a s b e e n s h o w n t o v a r y f r o m 3 0 t o 1 8 0 i n a c t i v e e l e v a t i o n a n d f r o m 1 0 t o 6 5 i n e x t e r n a l r o t a t i o n .2 2 T h i s v a r i a t i o n i n o u t c o m e s m a y b e a r e s u l t o f c h a n g e s i n p r i m a r y a r c s o f m o t i o n a n d t h e i n h e r e n t i m p i n g e m e n t p o i n t s a t t r i b u t a b l e t o d i f f e r e n c e s i n p r o s t h e t i c d e s i g n o r m o d i f i c a t i o n o f s u r g i c a l t e c h n i q u e T h e m o s t c o m m o n i m p i n g e m e n t p o i n t i s b e t w e e n t h e m e d i a l e d g e o f t h e h u m e r o s o c k e t a n d t h e l a t e r a l e d g e o f t h e s c a p u l a T h i s i m p i n g e m e n t o f t h e i m p l a n t o n t h e i n f e r i o r s c a p u l a r n e c k h a s b e e n n o t e d a s t h e m e c h a n i s m f o r t h e d e v e l o p m e n t o f s c a p u l a r n o t c h i n g .2 1 T y p i c a l l y t h e i m p i n g e m e n t r e f e r r e d t o a s a n a d d u c t i o n d e f i c i t o c c u r s w h e n t h e a r m i s i n a r e s t i n g p o s i t i o n P r o g r e s s i v e s c a p u l a r

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9 1 n o t c h i n g h a s b e e n d e m o n s t r a t e d t o a v a r i a b l e d e g r e e r a d i o g r a p h i c a l l y c o r r e l a t i n g w i t h p o o r e r c l i n i c a l o u t c o m e s .2 1 2 2 I t h a s e v e n b e e n i m p l i c a t e d a s t h e c a u s e o f f a i l u r e i n s e v e r a l p a t i e n t s .7 6 I m p i n g e m e n t m a y a l s o r e s u l t i n t h e i n t r o d u c t i o n o f p r o s t h e t i c w e a r p a r t i c l e s c r e a t i n g a d d i t i o n a l c o n c e r n s f o r t h e s u r g e o n R e t r i e v a l s t u d i e s f r o m t o t a l h i p a r t h r o p l a s t y h a v e o f f e r e d e v i d e n c e l i n k i n g i m p i n g e m e n t t o a c c e l e r a t e d w e a r a n d d i s l o c a t i o n f r o m l e v e r i n g o u t .7 8 7 9 R e c e n t w o r k i n v o l v i n g R S A s h o u l d e r s h a s s h o w n a d r a m a t i c d e c r e a s e i n p a t i e n t s p a i n r e l i e f b e t w e e n y e a r s 5 a n d 7 .8 0 T h u s f o r l o n g t e r m c l i n i c a l s u c c e s s o f R S A i t i s n o t o n l y n e c e s s a r y b u t c r i t i c a l t o h a v e a b e t t e r u n d e r s t a n d i n g o f t h e u n d e r l y i n g m e c h a n i s m a s s o c i a t e d w i t h m a x i m i z i n g t h e i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n E x t e n s i v e r e s e a r c h i n t o t a l h i p a r t h r o p l a s t y h a s r e v e a l e d a d e c r e a s e i n t h e i m p i n g e m e n t f r e e r a n g e o f m o t i o n a s a r t i c u l a r c o n s t r a i n t i n c r e a s e s .7 8 7 9 T h i s s u g g e s t s t h a t m a x i m i z i n g t h e i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n o c c u r s a t t h e e x p e n s e o f b a l l / s o c k e t j o i n t c o n s t r a i n t H o w e v e r d i r e c t t r a n s l a t i o n o f t h e r e s u l t s f r o m h i p a r t h r o p l a s t y t o R S A m a y n o t b e s t r a i g h t f o r w a r d b e c a u s e o f t h e i n t r i n s i c d i f f e r e n c e s i n t h e i r a n a t o m i c s t r u c t u r e s a n d t h e n o n a n a t o m i c r e v e r s e d n a t u r e o f R S A I n a d d i t i o n u n d e r s t a n d i n g t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n a n d a r t i c u l a r c o n s t r a i n t p o s e s s o m e u n i q u e c h a l l e n g e s i n R S A R e c e n t s t u d i e s h a v e d e m o n s t r a t e d a n u m b e r o f c o n c u r r e n t d e s i g n a n d s u r g i c a l f a c t o r s i n c l u d i n g g l e n o s p h e r e p l a c e m e n t o n t h e g l e n o i d p r o s t h e t i c s i z e a n d

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9 2 p r o s t h e t i c s h a p e w h i c h c a n a f f e c t t h e i m p i n g e n t f r e e a r c o f m o t i o n .7 5 8 5 W i t h o u t s i m u l t a n e o u s l y a n a l y z i n g t h e s e f a c t o r s i t i s i m p o s s i b l e t o f o r m u l a t e a r a t i o n a l e r e g a r d i n g h o w a r t i c u l a r c o n s t r a i n t c o n t r i b u t e s t o t h e i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n i n R S A I n t h i s s t u d y w e i n v e s t i g a t e d h o w a r t i c u l a r c o n s t r a i n t w o u l d a f f e c t t h e a b d u c t i o n i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n w i t h a c o m p u t e r s i m u l a t e d v i r t u a l s h o u l d e r m o d e l A r t i c u l a r c o n s t r a i n t w a s d e f i n e d b y t h e n o r m a l i z e d h u m e r o s o c k e t d e p t h ( s o c k e t d e p t h / r a d i u s ) T h e s i m u l a t i o n a l s o i n c l u d e d t h e c o n c u r r e n t f a c t o r s o f g l e n o s p h e r e d i a m e t e r l a t e r a l c e n t e r o f r o t a t i o n ( C O R ) o f f s e t o f t h e g l e n o s p h e r e f r o m t h e g l e n o i d h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e s a n d p o s i t i o n o f t h e g l e n o s p h e r e o n t h e g l e n o i d s u r f a c e W e h y p o t h e s i z e d t h a t t h e i m p i n g e m e n t f r e e r a n g e o f m o t i o n w o u l d d e c r e a s e a s a r t i c u l a r c o n s t r a i n t i n c r e a s e d M a t e r i a l s a n d M e t h o d s C o m p u t e r M o d e l A c o m p u t e r a i d e d d e s i g n p r o g r a m S o l i d W o r k s ( S o l i d W o r k s C o r p o r a t i o n C o n c o r d M A ) w a s u s e d t o s i m u l a t e h u m e r a l a b d u c t i o n / a d d u c t i o n i n r e l a t i o n t o t h e g l e n o i d i n t h e s c a p u l a r p l a n e o f t h e R S A T h e s i m u l a t i o n w a s b a s e d o n a l g o r i t h m s s i m i l a r t o t h o s e r e p o r t e d i n t h e l i t e r a t u r e .7 5 8 7 T h e m o d e l i n c l u d e d a s c a p u l a a m o u n t i n g b l o c k f o r t h e s c a p u l a a g l e n o s p h e r e a h u m e r o s o c k e t a n d

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9 3 a h u m e r a l s h a f t f i x e d i n a h u m e r u s T h e s c a p u l a a n d h u m e r u s w e r e i m p o r t e d f r o m C T s c a n i m a g e s o f a l e f t l a r g e S a w b o n e s s h o u l d e r m o d e l ( P a c i f i c R e s e a r c h L a b o r a t o r i e s V a s h o n W A ) T h e i m a g e s w e r e c o n v e r t e d i n t o a s t e r e o l i t h o g r a p h y f i l e b y t h e p r o g r a m M i m i c s ( M a t e r i a l i z e L e u v e n ; B e l g i u m ) a n d t h e n i m p o r t e d i n t o S o l i d W o r k s. A b d u c t i o n i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n w a s m e a s u r e d b y t o t a l d e g r e e s o f a b d u c t i o n f r o m i n f e r i o r i m p i n g e m e n t o n t h e s c a p u l a t o s u p e r i o r i m p i n g e m e n t o n t h e a c r o m i o n o r t h e g l e n o i d I n f e r i o r i m p i n g e m e n t w a s d e f i n e d b y a n a d d u c t i o n a n g l e t h a t k e p t t h e h u m e r u s f r o m r e s t i n g i n a v e r t i c a l p o s i t i o n i e t h e a r m c o m i n g t o r e s t a t t h e s i d e o f t h e b o d y A n y a d d u c t i o n p a s t t h i s p o i n t o r l e s s t h a n z e r o d e g r e e s w a s n o t e d a s n o a d d u c t i o n d e f i c i t s i n c e i t w a s n o t a n a t o m i c a l l y p o s s i b l e A n a t o m i c a l V a l i d a t i o n T h e m o d e l w a s a n a t o m i c a l l y v a l i d a t e d p r i o r t o t h e v i r t u a l s i m u l a t i o n b y c o m p a r i n g t h e g e o m e t r y o f t h e s c a p u l a a n d h u m e r u s w i t h 1 1 r a n d o m l y s e l e c t e d p a t i e n t s w h o h a d C T s c a n s p e r f o r m e d p r e o p e r a t i v e l y ( 8 r o t a t o r c u f f d e f i c i e n c y w i t h g l e n o h u m e r a l a r t h r i t i s a n d 3 r o t a t o r c u f f d e f i c i e n c y w i t h g l e n o h u m e r a l a r t h r i t i s a f t e r p r e v i o u s r o t a t o r c u f f s u r g e r i e s A v e r a g e a g e = 7 9 9 ; M i n : 5 6 M a x : 8 5 ) S e v e n p a r a m e t e r s p r e v i o u s l y d e f i n e d i n t h e l i t e r a t u r e w e r e u s e d : g l e n o i d h e i g h t

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9 4 g l e n o i d w i d t h g l e n o i d d e p t h g l e n o i d r e t r o v e r s i o n g l e n o i d i n c l i n a t i o n d i s t a n c e f r o m c o r a c o i d b a s e t o a r t i c u l a r s u r f a c e a n d h u m e r a l h e a d r a d i u s .8 2 8 3 M e c h a n i c a l V a l i d a t i o n T h e m o d e l w a s m e c h a n i c a l l y v a l i d a t e d b y c o m p a r i n g t h e a b d u c t i o n i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n i n t h e v i r t u a l s i m u l a t i o n s t o a n i d e n t i c a l l y c o n s t r u c t e d e x p e r i m e n t a l m o d e l p r e v i o u s l y r e p o r t e d i n t h e l i t e r a t u r e7 5 f o r 2 7 c o m b i n a t i o n s i n c l u d i n g 3 C O R l a t e r a l o f f s e t s ( 0 + 5 a n d + 1 0 m m ) 3 b a l l / s o c k e t d i a m e t e r s ( 3 0 3 6 a n d 4 2 m m ) a n d 3 h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e s ( 1 3 0 1 5 0 a n d 1 7 0 ) T h e g l e n o s p h e r e w a s p l a c e d o n t h e c e n t e r o f t h e g l e n o i d w i t h o u t t i l t i n g f o l l o w i n g a d e f i n i t i o n o f t h e g l e n o i d c e n t e r l i n e f o r c e n t r a l s c r e w f i x a t i o n .8 8 F i g u r e 2 3 I l l u s t r a t i o n o f t h e 6 d i f f e r e n t d e p t h o f s o c k e t s s e l e c t e d i n t h i s s t u d y

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9 5 V i r t u a l S i m u l a t i o n T h e i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n w a s e x a m i n e d u n d e r 6 a r t i c u l a r c o n s t r a i n t s d e f i n e d b y t h e h u m e r o s o c k e t d e p t h “ d ” n o r m a l i z e d b y i t s r a d i u s “ R ” ( d / R ) : 0 0 8 0 2 2 0 3 2 0 4 4 0 5 6 a n d 0 6 8 ( F i g u r e 2 3 ) T h e u s e o f t h e n o r m a l i z e d d e p t h r a t h e r t h a n t h e a b s o l u t e d e p t h d i r e c t l y a s s o c i a t e d t h i s p a r a m e t e r w i t h t h e t r a n s l a t i o n a l s t a b i l i t y I t w a s p r e v i o u s l y d e m o n s t r a t e d t h a t t r a n s l a t i o n a l s t a b i l i t y r a t i o rs o f a b a l l s o c k e t j o i n t t e s t e d u n d e r a n o r m a l c o m p r e s s i v e f o r c e FN a n d a s h e a r i n g d i s l o c a t i o n f o r c e Fs w a s g i v e n b y :5 5 5 6 05657 n r n ( 5 ) W h e r e m i s t h e c o e f f i c i e n t o f f r i c t i o n b e t w e e n t h e b a l l a n d s o c k e t a n d q i s t h e i n c i d e n t a n g l e b e t w e e n t h e b a l l a n d s o c k e t e d g e F o r R S A q i s d e t e r m i n e d a s :8 9 n r ( 6 ) F o r e a c h d / R f o u r c o n c u r r e n t f a c t o r s w e r e c o n s i d e r e d ( F i g u r e 2 4 ) : 3 g l e n o s p h e r e / i n n e r h u m e r o s o c k e t d i a m e t e r s ( 2 R ) ( 3 0 3 6 a n d 4 2 m m ) 3 h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e s ( ) ( 1 3 0 1 5 0 a n d 1 7 0 ) 3 l a t e r a l C O R o f f s e t s ( L ) ( 0 + 5 + 1 0 m m ) a n d 3 g l e n o s p h e r e p o s i t i o n s o n t h e g l e n o i d ( P ) ( s u p e r i o r : + 1 3 m m n e u t r a l :

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9 6 0 m m a n d i n f e r i o r : 1 3 m m ) T h e s e t e s t e d f a c t o r s c o v e r e d a l l o f t h e c u r r e n t l y a v a i l a b l e R S A i m p l a n t s T h e o u t e r d i a m e t e r o f t h e h u m e r o s o c k e t w a s h e l d c o n s t a n t a t 5 0 m m f o r a l l s i z e s t e s t e d F i g u r e 2 4 I l l u s t r a t i o n o f p a r a m e t e r s t e s t e d i n s t u d y ( 1 ) d e p t h ( d ) t o r a d i u s ( R ) r a t i o ( d / R ) ( 2 ) g l e n o s p h e r e d i a m e t e r ( 2 R ) ( 3 ) h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e ( ) ( 4 ) C O R o f f s e t ( L ) ( 5 ) p o s i t i o n o f g l e n o s p h e r e o n g l e n o i d ( P ) f r o m t h e c e n t e r o f t h e g l e n o i d ( C O G ) a n d ( 6 ) o u t e r d i a m e t e r o f t h e h u m e r o s o c k e t ( HD ). D a t a A n a l y s i s I n t h e a n a t o m i c a l v a l i d a t i o n t h e p a t i e n t C T m e a s u r e m e n t w a s r e p r e s e n t e d b y a 9 5 % c o n f i d e n c e i n t e r v a l T h e s a m p l e s i z e o f 1 1 w a s u s e d a c c o r d i n g t o a p o w e r a n a l y s i s w h i c h d e t e c t e d a n y d i f f e r e n c e g r e a t e r t h a n 0 7 5 s t a n d a r d d e v i a t i o n f o r

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9 7 a t w o s i d e d t e s t w i t h 8 0 % p o w e r ( = 0 2 ) i f = 0 0 5 I n t h e m e c h a n i c a l v a l i d a t i o n t h e a b d u c t i o n i m p i n g e m e n t f r e e R O M w a s c o m p a r e d b e t w e e n t h e v i r t u a l m o d e l p r e d i c t i o n a n d e x p e r i m e n t a l m e a s u r e m e n t f o r e a c h o f t h e 2 7 c o m b i n a t i o n s L i n e a r r e g r e s s i o n w a s u s e d t o d e t e r m i n e t h e i r c o r r e l a t i o n T e s t s w e r e p e r f o r m e d w i t h t h e u s e o f J M P s t a t i s t i c a l s o f t w a r e ( S A S I n s t i t u t e C a r y N C ) I n t h e v i r t u a l s i m u l a t i o n a t o t a l o f 4 8 6 ( 6 3 3 3 3 ) c o n d i t i o n s w e r e t e s t e d T h e i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n w a s d e t e r m i n e d a s a f u n c t i o n o f j o i n t c o n s t r a i n t a t 6 d i s c r e t e d / R ’ s w i t h 8 1 ( 3 3 3 3 ) c o n c u r r e n t f a c t o r c o m b i n a t i o n s R e s u l t s A n a t o m i c a l V a l i d a t i o n T h e g l e n o i d m o d e l w a s 3 7 8 m m i n h e i g h t 2 5 0 m m i n w i d t h 2 8 m m i n d e p t h 7 6 i n r e t r o v e r s i o n 1 1 3 i n i n c l i n a t i o n a n d 4 0 m m f r o m c o r a c o i d b a s e t o a r t i c u l a r s u r f a c e T h e h u m e r a l h e a d r a d i u s w a s 2 4 2 m m E a c h v a l u e h a d n o s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e f r o m i t s c o u n t e r p a r t i n t h e R S A p a t i e n t d a t a d e t e r m i n e d b y 9 5 % c o n f i d e n c e i n t e r v a l s ( 3 3 0 – 3 8 2 m m 2 4 2 – 2 9 4 m m 2 4 – 4 4 m m 6 1 – 1 3 3 2 5 – 1 1 5 2 6 – 4 8 m m a n d 2 0 9 – 2 4 7 m m r e s p e c t i v e l y ; p < 0 0 5 )

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9 8 M e c h a n i c a l V a l i d a t i o n T h e v i r t u a l s i m u l a t i o n o f a b d u c t i o n i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n d u p l i c a t e d w h a t w a s f o u n d i n t h e m e c h a n i c a l e x p e r i m e n t A v e r y s t r o n g p o s i t i v e c o r r e l a t i o n e x i s t e d b e t w e e n m e a s u r e m e n t a n d s i m u l a t i o n w i t h R2= 0 9 9 4 a n d p < 0 0 0 0 1 A b d u c t i o n I m p i n g e m e n t F r e e A r c o f M o t i o n T h e 8 1 c o m b i n a t i o n s w h i c h d e f i n e d t h e i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n i n r e l a t i o n t o t h e a r t i c u l a r c o n s t r a i n t ( d / R ) c o u l d b e c a t e g o r i z e d i n t o 3 c l a s s e s ( T a b l e 9 ) : c l a s s I a r c o f m o t i o n d e c r e a s e d w i t h i n c r e a s e d a r t i c u l a r c o n s t r a i n t C l a s s I I a r c o f m o t i o n w i t h a c o m p l e x r e l a t i o n s h i p t o a r t i c u l a r c o n s t r a i n t C l a s s I I I a r c o f m o t i o n i n c r e a s e d w i t h i n c r e a s e d a r t i c u l a r c o n s t r a i n t C l a s s I c o n s i s t e d o f 4 6 ( 5 7 % ) c o m b i n a t i o n s T h i s i n c l u d e d a l l t h e 2 7 c o m b i n a t i o n s i n v o l v i n g t h e i n f e r i o r p o s i t i o n T h e l a r g e s t d e c r e a s e i n a r c o f m o t i o n w a s 6 6 ( f r o m 1 0 2 t o 3 6 ) w i t h 4 2 m m d i a m e t e r n e u t r a l g l e n o s p h e r e p o s i t i o n 0 m m C O R o f f s e t a n d 1 7 0 h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e s T h e i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n a v e r a g e d o v e r t h e s e 4 6 c o m b i n a t i o n s h a d a d e c r e a s e o f 3 8 ( f r o m 1 0 2 t o 6 4 ) T h e r e w e r e 1 3 c o m b i n a t i o n s w i t h o u t a d d u c t i o n d e f i c i t A l l b u t o n e w e r e a t t h e i n f e r i o r p o s i t i o n 1 0 h a d 1 3 0 h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e s a n d 7 w e r e 1 0 m m C O R l a t e r a l o f f s e t ( T a b l e 9 ) T h e l a r g e s t d e c l i n e i n a r c o f m o t i o n w a s 2 6 ( f r o m 1 1 2 t o 8 6 ) w i t h 3 0 m m d i a m e t e r i n f e r i o r

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9 9 g l e n o s p h e r e p o s i t i o n 1 0 m m C O R o f f s e t a n d 1 5 0 h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e s T h e a v e r a g e d i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n d e c r e a s e d 2 1 ( f r o m 9 4 t o 7 3 ) 3 0 c o m b i n a t i o n s ( 3 7 % ) b e l o n g e d t o c l a s s I I T h e s i g n i f i c a n t f a c t o r s i n t h i s c a s e w e r e t h e s u p e r i o r g l e n o s p h e r e p o s i t i o n ( i n 2 2 c o m b i n a t i o n s ) a n d t h e 1 5 0 h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e ( i n 1 2 c o m b i n a t i o n s ) ( T a b l e 9 ) T h e a v e r a g e d i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n h a d a m a x i m u m o f 6 7 a n d a m i n i m u m o f 6 3 A m o n g t h e 3 0 c o m b i n a t i o n s 3 s h o w e d n o a d d u c t i o n d e f i c i t A l l o f t h e m h a d 1 0 m m C O R l a t e r a l o f f s e t a n d t h e 1 5 0 h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e T h e a v e r a g e d i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n h a d a m a x i m u m o f 8 3 a n d a m i n i m u m o f 7 8 C l a s s I I I h a d 5 c o m b i n a t i o n s ( 6 % ) ( T a b l e 9 ) T h e s e c o m b i n a t i o n s w e r e a l l a t t h e s u p e r i o r g l e n o s p h e r e p o s i t i o n w i t h 1 3 0 h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e T h e l a r g e s t i n c r e a s e w a s 2 4 ( f r o m 5 5 t o 7 9 ) w i t h 3 0 m m d i a m e t e r s u p e r i o r g l e n o s p h e r e p o s i t i o n 1 0 m m l a t e r a l C O R o f f s e t a n d 1 3 0 h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e T h e a v e r a g e d i n c r e a s e w a s 1 5 ( f r o m 5 2 t o 6 7 ) T h e r e w e r e 2 c o m b i n a t i o n s i n c l a s s I I I w h i c h h a d n o a d d u c t i o n d e f i c i t T h e l a r g e s t i n c r e a s e w a s a l s o 2 4 T h e a v e r a g e d i n c r e a s e w a s 2 2 ( f r o m 5 5 t o 7 7 )

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1 0 0 T a b l e 9 A b d u c t i o n i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n o f 4 8 6 i n d i v i d u a l t e s t e d c o n d i t i o n s a n d i t s r e l a t i o n t o 6 d i s c r e t e a r t i c u l a r c o n s t r a i n t s ( d / R s ) i n 8 1 c o n c u r r e n t f a c t o r c o m b i n a t i o n s w h i c h c a n b e d i v i d e d i n t o 3 c l a s s e s

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1 0 1 T a b l e 9 ( C o n t i n u e d )

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1 0 2 D i s c u s s i o n T h e r e s u l t s r e v e a l e d a p a r a d o x t o o u r h y p o t h e s i s w h i c h i n i t i a l l y s e e m e d t o b e i n t u i t i v e T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n a n d a r t i c u l a r c o n s t r a i n t c o u l d b e g r o u p e d i n t o 3 c l a s s e s b a s e d o n s p e c i f i c t r e n d s ( T a b l e 9 ) T h e m a j o r i t y o f t h e c o m b i n a t i o n s ( 5 7 % ) h a d d e c r e a s e d i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n a s a r t i c u l a r c o n s t r a i n t i n c r e a s e d ( c l a s s I ) a r e s u l t w h i c h w a s i n f a v o r o f o u r h y p o t h e s i s a n d c o u l d b e a n t i c i p a t e d f r o m p r e v i o u s h i p a r t h r o p l a s t y s t u d i e s H o w e v e r t h e r e s t o f t h e c o m b i n a t i o n s d i d n o t f o l l o w t h i s p a t t e r n : 3 7 % h a d n o s u c h t r e n d ( c l a s s I I ) a n d 6 % e v e n d e m o n s t r a t e d a n i n c r e a s e i n t h e i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n w i t h a n i n c r e a s e i n c o n s t r a i n t ( c l a s s I I I ) C e r t a i n c o n c u r r e n t f a c t o r s p l a y a n i m p o r t a n t r o l e i n d e t e r m i n a t i o n o f t h e t r e n d s T h e c o m b i n a t i o n s w h i c h p r o v i d e a c o n s i s t e n t d e c r e a s e i n i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n w i t h i n c r e a s i n g c o n s t r a i n t ( c l a s s I ) a r e t h o s e i n w h i c h t h e g l e n o s p h e r e i s p l a c e d i n t h e i n f e r i o r p o s i t i o n o n t h e g l e n o i d A s m a l l e r h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e ( 1 3 0 – 1 5 0 ) f u r t h e r r e s u l t s i n r e d u c t i o n o f a d d u c t i o n d e f i c i t ( T a b l e 9 ) O n t h e o t h e r h a n d w h e n t h e s e t h r e e c o n d i t i o n s a r e n o t m e t t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n s o c k e t c o n s t r a i n t a n d i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n b e c o m e s m u c h m o r e u n p r e d i c t a b l e a s s e e n i n c l a s s I I C l a s s I I a n d c l a s s I I I a r e u n i q u e t o R S A a n d m e r i t f u r t h e r d i s c u s s i o n O n e i n t e r p r e t a t i o n o f t h e s e r e s u l t s w a s t h a t t h i s c o u n t e r i n t u i t i v e b e h a v i o r w a s

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1 0 3 a t t r i b u t a b l e t o s u p e r i o r i m p i n g e m e n t o n t h e a c r o m i o n d u e t o a n i n c r e a s e i n d i s t a n c e b e t w e e n t h e C O R a n d t h e o u t e r s u r f a c e o f t h e h u m e r o s o c k e t a s t h e a r t i c u l a r c o n s t r a i n t d e c r e a s e d ( F i g u r e 2 5 ) W h e n t h e h u m e r o s o c k e t h a d a s t a b l e c o n s t r a i n t ( e g d / R = 0 5 6 ) t h e i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n w a s 6 7 m e a s u r e d f r o m t h e i n f e r i o r p o s i t i o n ( F i g u r e 2 5 A ) t o t h e s u p e r i o r p o s i t i o n ( F i g u r e 2 5 B ) W h e n t h e a r t i c u l a r c o n s t r a i n t w a s r e d u c e d t h e d i s t a n c e b e t w e e n t h e C O R a n d t h e o u t e r s u r f a c e o f t h e h u m e r o s o c k e t i n c r e a s e d w h i c h i n t u r n r e s u l t e d i n h u m e r o s o c k e t i m p i n g e m e n t o n t h e a c r o m i o n a t a l o w e r a b d u c t i o n a n g l e I n o u r e x a m p l e ( d / R = 0 0 8 ) t h e i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n w h e n m o v i n g f r o m t h e i n f e r i o r p o s i t i o n ( F i g u r e 2 5 C ) t o t h e s u p e r i o r p o s i t i o n ( F i g u r e 2 5 D ) d e c r e a s e d t o 5 3 T h i s e x a m p l e f u r t h e r i m p l i e s t h a t d e p e n d i n g o n w h e r e i m p i n g e m e n t o c c u r s a t r e n d o f r e d u c t i o n i n i m p i n g e m e n t f r e e a b d u c t i o n m o t i o n w i l l a p p e a r a s l o n g a s t h e d e c r e a s e i n c o n s t r a i n t i n c r e a s e s t h e c r i t i c a l d i s t a n c e b e t w e e n t h e C O R a n d t h e o u t e r s u r f a c e o f t h e h u m e r o s o c k e t ( o r t h e r e s i d u a l h u m e r a l h e a d ) W e t h e r e f o r e a n t i c i p a t e t h e e x i s t e n c e o f n e w c o m b i n a t i o n s i n c l a s s I I a n d c l a s s I I I b e y o n d t h e s u b s e t o f 8 1 c o m b i n a t i o n s i d e n t i f i e d h e r e

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1 0 4 F i g u r e 2 5 I l l u s t r a t i o n o f d e c r e a s e i n R O M f r o m a m o r e c o n s t r a i n e d c o n s t r u c t ( A t o B d / R = 0 5 6 ) t o a l e s s c o n s t r a i n e d c o n s t r u c t ( C t o D d / R = 0 0 8 ) D e c r e a s e i n t h e a r c o f m o t i o n d u e t o e a r l i e r i m p i n g e m e n t o f t h e h u m e r o s o c k e t w i t h t h e i n f e r i o r s u r f a c e o f t h e a c r o m i o n M o s t o f t h e c o m b i n a t i o n s i n c l a s s I I I a r e a s s o c i a t e d w i t h p l a c e m e n t o f t h e g l e n o s p h e r e s u p e r i o r l y S u c h p l a c e m e n t m i g h t b e c o n t r o v e r s i a l a s t h e s u p e r i o r p o s i t i o n h a s n o t b e e n r e c o m m e n d e d b y m a n u f a c t u r e r s f o r i m p l e m e n t a t i o n

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1 0 5 H o w e v e r t h i s d o e s n o t n e c e s s a r i l y m e a n t h e p o s i t i o n i s n o t r e l e v a n t C l i n i c a l l y t h e s i t u a t i o n m a y a r i s e w h e n a m a s s i v e b o n y d e f e c t o c c u r s o n t h e g l e n o i d a n d t h e s u p e r i o r p o s i t i o n b e c o m e s t h e o n l y o p t i o n a v a i l a b l e f o r s t a b l e g l e n o s p h e r e p l a c e m e n t T h e p o s i t i v e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n a n d j o i n t c o n s t r a i n t o f c l a s s I I I w a s f o u n d u n i q u e l y i n t h i s p o s i t i o n s u g g e s t i n g t h e c r i t i c a l r o l e i t c a n p l a y i n R S A o u t c o m e s T h e r e s u l t s s u m m a r i z e d i n T a b l e 9 n o t o n l y h i g h l i g h t e d t h e t h r e e c l a s s e s b u t a l s o l i s t e d e v e r y i n d i v i d u a l c o n d i t i o n i n c l u d i n g t h o s e o f a l l t h e c u r r e n t c o m m e r c i a l d e s i g n s w i t h t h e i r r a n g e o f m o t i o n T h e t a b l e c o u l d b e c o n f i g u r e d m u c h m o r e s i m p l y i f o n l y t h e t h r e e c l a s s e s o r t h e a v e r a g e d i n f o r m a t i o n w e r e i l l u s t r a t e d H o w e v e r s u c h a n a r r a n g e m e n t w o u l d l o s e t h e i n d i v i d u a l d e t a i l s w h i c h c o u l d b e m o r e i m p o r t a n t i n s u r g e o n ’ s d e c i s i o n m a k i n g o f i m p l a n t s e l e c t i o n a n d i n e n g i n e e r ’ s g a i n f o r f u t u r e d e s i g n i m p r o v e m e n t T h e l i m i t a t i o n s o f t h i s s t u d y n e e d t o b e a d d r e s s e d F i r s t t h e s t u d y t o o k a m e c h a n i c a l a p p r o a c h t o e x a m i n e t h e e f f e c t o f j o i n t c o n s t r a i n t s o n t h e a r c o f m o t i o n a l o n g w i t h f o u r c o n c u r r e n t f a c t o r s I n p r a c t i c e m o r e f a c t o r s a r e i n v o l v e d i n t h e d e c i s i o n o f w h a t c o m p o n e n t s t o u s e T h e a m o u n t o f g o o d b o n e a v a i l a b l e f o r f i x a t i o n s t r e s s c o n c e n t r a t i o n a t t h e g l e n o s p h e r e b o n e i n t e r f a c e o r t h e a v a i l a b l e s p a c e i n t h e s h o u l d e r a l l p l a y r o l e s i n t h e d e c i s i o n o f p r o s t h e t i c s e l e c t i o n a n d a r e c r i t i c a l i n p r e v e n t i n g t h e i m p l a n t f r o m l o o s e n i n g T h e s t r e n g t h o f t h e r e m a i n i n g m u s c l e s i s a l s o i m p o r t a n t i n p r o v i d i n g a d d i t i o n a l s t a b i l i t y t o t h e

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1 0 6 j o i n t S e c o n d t h e a r c o f m o t i o n w a s p a s s i v e w h i c h s h o u l d b e c o n s i d e r e d a s t h e m a x i m u m i m p r o v e m e n t s t h a t c a n b e e x p e c t e d i n a c t i v e m o t i o n a f t e r s u r g e r y A l s o t h e m o t i o n w a s l i m i t e d t o t w o d i m e n s i o n a l a b d u c t i o n / a d d u c t i o n i n t h e s c a p u l a r p l a n e b e c a u s e t h i s p a r a m e t e r i s t h e p r i m a r y c o n c e r n f o r r e s t o r a t i o n o f f u n c t i o n i n R S A O t h e r c o m p o n e n t s i n c l u d i n g i n t e r n a l / e x t e r n a l r o t a t i o n a n d f l e x i o n / e x t e n s i o n a r e a l s o c r i t i c a l a n d s h o u l d b e c o n s i d e r e d i n f u t u r e s t u d i e s F i n a l l y a n a t o m i c v a r i a t i o n a m o n g p a t i e n t s w a s o m i t t e d T h e m o d e l h a d t y p i c a l g e o m e t r i c p a r a m e t e r s t h a t m a t c h e d a s u b s e t o f p a t i e n t s u n d e r g o i n g R S A T h e i n t e n t w a s t o p r o v i d e a n i n i t i a l p o i n t o f r e f e r e n c e t o u n d e r s t a n d h o w v a r i a t i o n s o f c o n c u r r e n t f a c t o r s w e r e i n t e r r e l a t e d Q u a n t i f y i n g t h e r o l e o f a n a t o m i c v a r i a t i o n i n t h e a r c o f m o t i o n w o u l d a d d a d e g r e e o f c o m p l e x i t y w h i c h s h o u l d w a r r a n t a f u t u r e s t u d y I n c o n c l u s i o n t h i s s t u d y r e v e a l e d 3 d i s t i n c t c l a s s e s i n R S A d e f i n i n g t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e a b d u c t i o n i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n a n d a r t i c u l a r c o n s t r a i n t T h e i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n i n m o s t c a s e s d e c r e a s e d w i t h t h e i n c r e a s e o f t h e a r t i c u l a r c o n s t r a i n t ( c l a s s I ) H o w e v e r t h e r e e x i s t e d a n u m b e r o f c o m b i n a t i o n s i n w h i c h t h e i m p i n g e m e n t f r e e a r c o f m o t i o n h a d a c o m p l e x r e l a t i o n s h i p t o a r t i c u l a r c o n s t r a i n t ( c l a s s I I ) o r i n c r e a s e d w i t h t h e i n c r e a s e o f c o n s t r a i n t ( c l a s s I I I ) s u g g e s t i n g t h e c o m p l e x i t y o f t h i s r e l a t i o n s h i p a n d i t s d e p e n d e n c e o n o t h e r c o n c u r r e n t f a c t o r s S u r g e o n s m a y n e e d t o b e a w a r e o f t h i s u n u s u a l s i t u a t i o n w h e n t h e g l e n o i d c o m p o n e n t h a s t o b e p l a c e d s u p e r i o r l y F o r d e s i g n e n g i n e e r s i n o r d e r t o a c h i e v e t h e g r e a t e s t r a n g e o f

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1 0 7 m o t i o n a r e d u c t i o n i n c o n s t r a i n t i s c r i t i c a l S i n c e t h i s i s a t t h e c o s t o f j o i n t s t a b i l i t y u t i l i z i n g o t h e r f a c t o r s s u c h a s s o f t t i s s u e c o m p r e s s i o n o n t h e j o i n t m a y b e i m p o r t a n t i n d e s i g n i n g n e w i m p l a n t s

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1 0 8 C H A P T E R 8 C O N C L U S I O N S C U R R E N T W O R K A N D R E C O M M E N D A T I O N S F O R F U T U R E W O R K C o n c l u s i o n s R e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y r e m a i n s o n e o f t h e f e w p r o c e d u r e s a v a i l a b l e t o h e l p p a t i e n t s s u f f e r i n g f r o m i r r e p a r a b l e c u f f t e a r a r t h r o p a t h y I n t h e h a n d s o f a s k i l l e d s u r g e o n t h e r e v e r s e f u n c t i o n s a s d e s i g n e d a n d r e t u r n s t h e p a t i e n t t o a r e l a t i v e l y n o r m a l l e v e l o f f u n c t i o n A l t h o u g h m a n y s u r g e o n s c o n t i n u e t o h a v e s u c c e s s f u l o u t c o m e s w i t h t h e r e v e r s e t h e p r o c e d u r e r e m a i n s d i f f i c u l t a n d i s r e l e g a t e d t o b e i n g a s a l v a g e p r o c e d u r e ( i e p e r f o r m e d w h e n e v e r y t h i n g e l s e f a i l s ) E v e n w i t h i t s b e n e f i t s t h e r e r e m a i n c o m p l i c a t i o n s r e l a t e d t o i n s t a b i l i t y n o n o p t i m a l r a n g e o f m o t i o n i n f e r i o r s c a p u l a r n o t c h i n g a n d d e l t o i d t e n s i o n i n g I t w a s o u r a t t e m p t t o s h e d s o m e l i g h t o n t h e s e p r o b l e m s b u t t h e r e r e m a i n s a g r e a t d e a l m o r e t o l e a r n T h e m a i n p o i n t s f o u n d d u r i n g o u r r e s e a r c h i n c l u d e : ( 1 ) M e c h a n i c a l f a i l u r e o f t h e b a s e p l a t e c a n b e r e d u c e d b y t i l t i n g i t i n f e r i o r l y T h i s h e l p s t o m o r e e v e n l y d i s t r i b u t e t h e f o r c e s u n d e r n e a t h i t

PAGE 121

1 0 9 ( 2 ) T h e r e i s a l i n e a r c o r r e l a t i o n b e t w e e n c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t a n d r a n g e o f m o t i o n A s t h e c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t i s i n c r e a s e d r a n g e o f m o t i o n i n c r e a s e s T h e m a i n c o n c e r n w i t h t h i s f i n d i n g i s t h e i n c r e a s e d m o m e n t a r m a t t h e i n t e r f a c e a s t h e o f f s e t i s i n c r e a s e d T h e l a r g e s t o f f s e t c u r r e n t l y a v a i l a b l e i n r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y i s 1 0 m m t h u s a n y t h i n g l a r g e r t h a n t h i s h a s n o t b e e n s t u d i e d A n o t h e r f a c t o r r e g a r d i n g i n c r e a s i n g o f f s e t i s t h e q u a l i t y o f f i x a t i o n o f t h e b a s e p l a t e L a r g e r g l e n o s p h e r e o f f s e t s c a n b e u s e d a s l o n g a s s t a b l e b a s e p l a t e f i x a t i o n c a n b e a c h i e v e d T h i s m a x i m u m o f f s e t h a s y e t t o b e t e s t e d a n d s h o u l d b e c o n s i d e r e d f o r f u t u r e s t u d i e s ( 3 ) I n b o t h a n e x p e r i m e n t a l s t u d y a n d a c o m p u t e r s i m u l a t i o n i t w a s s h o w n t h a t c e n t e r o f r o t a t i o n o f f s e t h a d t h e l a r g e s t e f f e c t o n r a n g e o f m o t i o n f o l l o w e d c l o s e l y b y i n f e r i o r p l a c e m e n t o f t h e g l e n o s p h e r e o n t h e g l e n o i d I n a d d i t i o n i t w a s f o u n d t h a t u s i n g a m o r e v a r u s h u m e r a l n e c k s h a f t a n g l e r e d u c e d t h e c h a n c e s o f i n f e r i o r s c a p u l a r n o t c h i n g T h e s e f i n d i n g s m i r r o r o u r p r e v i o u s r e s u l t s a n d l a i d t h e g r o u n d w o r k f o r f u t u r e u s e s o f c o m p u t e r s i m u l a t i o n s ( 4 ) I n s t a b i l i t y c a n b e r e d u c e d i n r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y b y i n c r e a s i n g t h e j o i n t c o m p r e s s i v e f o r c e a n d t o a l e s s e r e x t e n t b y i n c r e a s i n g t h e

PAGE 122

1 1 0 h u m e r o s o c k e t d e p t h C a u t i o n s h o u l d b e t a k e n i f t h e h u m e r o s o c k e t d e p t h i s i n c r e a s e d s i n c e t h i s h a s a d e t r i m e n t a l e f f e c t o n r a n g e o f m o t i o n ( 5 ) T h r e e d i f f e r e n t c l a s s e s o f m o t i o n w e r e f o u n d w h e n l o o k i n g a t v a r y i n g h u m e r o s o c k e t d e p t h s : c l a s s I m o t i o n d e c r e a s e d w i t h i n c r e a s e d d e p t h c l a s s I I c o m p l e x r e l a t i o n s h i p b e t w e e n m o t i o n a n d d e p t h a n d c l a s s I I I – m o t i o n i n c r e a s e d w i t h i n c r e a s e d d e p t h C u r r e n t W o r k T h e p r e v i o u s s t u d i e s h a v e h e l p e d s o l v e s o m e p e r p l e x i n g p r o b l e m s i n r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y b u t t h e y a l s o h e l p e d t o g u i d e u s i n o u r f u t u r e e n d e a v o r s O u r c u r r e n t s t u d i e s i n c l u d e : ( 1 ) T h e u s e o f a r e v e r s e h u m e r o s o c k e t i n t h e s e t t i n g o f p r o x i m a l h u m e r a l b o n e l o s s C u r r e n t s o l u t i o n s f o r p r o x i m a l h u m e r a l b o n e l o s s i n a s e t t i n g o f c u f f t e a r a r t h r o p a t h y a r e p o o r l y u n d e r s t o o d W e a r e w o r k i n g t o f i n d s o l u t i o n s t o t h i s p r o b l e m b y s t u d y i n g m o d u l a r a n d n o n m o d u l a r h u m e r o s o c k e t g e o m e t r y i n a S a w b o n e s p r o x i m a l b o n e l o s s m o d e l ( 2 ) T h e e f f e c t s o f v a r y i n g c o m p o n e n t g e o m e t r y o n j o i n t v o l u m e a n d h u m e r a l d i s p l a c e m e n t i n a c o m p u t e r s i m u l a t i o n T h e r e i s a p o o r u n d e r s t a n d i n g o f

PAGE 123

1 1 1 t h e e f f e c t s o f c o m p o n e n t g e o m e t r y o n s o f t t i s s u e s i n r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y O n e o f t h e m a i n t e n e t s i n r e v e r s e a r t h r o p l a s t y i s c o r r e c t t e n s i o n i n g o f t h e d e l t o i d t o i m p r o v e i t s e f f i c i e n c y T h i s t e n s i o n i n g c a n b e a c h i e v e d i n v a r i o u s w a y s i n c l u d i n g : l e n g t h e n i n g t h e a r m b y p u t t i n g a m o r e v a l g u s h u m e r a l c o m p o n e n t b y i n c r e a s i n g t h e g l e n o s p h e r e l a t e r a l o f f s e t o r b y i m p l a n t i n g l a r g e r g e o m e t r y c o m p o n e n t s W e w a n t t o f i n d a n s w e r s t o t h e s e s o f t t i s s u e q u e s t i o n s a n d w e h o p e t h i s s t u d y d o e s t h a t ( 3 ) T h e e f f e c t s o f e c c e n t r i c g l e n o s p h e r e s o n t h e f o r c e s a t t h e b a s e p l a t e b o n e i n t e r f a c e T h e r e i s a d r i v e t o s o l v e t h e p r o b l e m o f i n f e r i o r s c a p u l a r n o t c h i n g b y p l a c i n g t h e b a s e p l a t e i n a n i n f e r i o r p o s i t i o n o n t h e g l e n o i d a n d b y i m p l a n t i n g a n i n f e r i o r l y e c c e n t r i c g l e n o s p h e r e T h e e f f e c t s o f a n e c c e n t r i c g l e n o s p h e r e h a v e n o t b e e n s t u d i e d a n d m a y h a v e d e t r i m e n t a l e f f e c t s o n t h e s u r v i v a b i l i t y o f t h e b a s e p l a t e W e a r e i n t h e p r o c e s s o f r u n n i n g f i n i t e e l e m e n t s t u d i e s t o t e s t d i f f e r e n t e c c e n t r i c g e o m e t r i e s a n d t h e i r e f f e c t s o n s t r e s s a t t h e b a s e p l a t e b o n e i n t e r f a c e R e c o m m e n d a t i o n s f o r F u t u r e W o r k A l t h o u g h w e a r e s u c c e s s f u l l y s t u d y i n g b a s i c b i o m e c h a n i c a l p r i n c i p l e s w i t h c u r r e n t a n d p r e v i o u s w o r k t h e r e r e m a i n i s s u e s t h a t h a v e y e t t o b e a d d r e s s e d d u e t o t h e i r i n h e r e n t c o m p l e x i t y O n e o f t h e m o s t i m p o r t a n t f a c t o r s t h a t h a s b e e n

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1 1 2 l a c k i n g i n a l l p r e v i o u s a n d c u r r e n t w o r k a r e t h e e f f e c t s o f s o f t t i s s u e s o n r e v e r s e s h o u l d e r f u n c t i o n A l t h o u g h t h e r e e x i s t s s i x d e g r e e o f f r e e d o m r i g s t h a t c a n a p p r o x i m a t e s h o u l d e r m o t i o n t h e y s t i l l d o n o t c o r r e c t l y r e p l i c a t e t h e c o m p l e x n a t u r e o f i n d i v i d u a l m u s c l e f i b e r s f i r i n g t o k e e p a j o i n t i n s t a t i c e q u i l i b r i u m o r t o d y n a m i c a l l y m o v e i t i n a c o n t r o l l e d f a s h i o n I n a d d i t i o n t o g e n e r a l m u s c l e c h a r a c t e r i s t i c s t h e c o m p l e x i t y o f m u s c l e w r a p p i n g h a s y e t t o b e e f f i c i e n t l y i m p l e m e n t e d a n d w i l l b e a h i g h l y d e s i r a b l e a d d i t i o n t o a n y f u t u r e c o m p u t e r s i m u l a t i o n F u t u r e w o r k s h o u l d i n v o l v e e i t h e r t h e u s e o f m o r e a c t u a t o r s t o i m p r o v e t h e c u r r e n t r i g s o r m o r e c o m p l e x c o m p u t e r s i m u l a t i o n s t h a t c a n a c c u r a t e l y r e p l i c a t e m u s c l e p h y s i o l o g y a n d b i o m e c h a n i c s

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1 1 3 R E F E R E N C E S ( 1 ) F r a n k l i n J L B a r r e t t W P J a c k i n s S E a n d M a t s e n F A 3 r d G l e n o i d l o o s e n i n g i n t o t a l s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y A s s o c i a t i o n w i t h r o t a t o r c u f f d e f i c i e n c y J A r t h r o p l a s t y 1 9 8 8 ; 3 : 3 9 4 6 ( 2 ) C o u g h l i n M J M o r r i s J M a n d W e s t W F T h e s e m i c o n s t r a i n e d t o t a l s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y J B o n e J o i n t S u r g A m 1 9 7 9 ; 6 1 : 5 7 4 8 1 ( 3 ) N w a k a m a A C C o f i e l d R H K a v a n a g h B F a n d L o e h r J F S e m i c o n s t r a i n e d t o t a l s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y f o r g l e n o h u m e r a l a r t h r i t i s a n d m a s s i v e r o t a t o r c u f f t e a r i n g J S h o u l d e r E l b o w S u r g 2 0 0 0 ; 9 : 3 0 2 7 ( 4 ) P u g h D M a n d M c K e e M D A d v a n c e s i n t h e m a n a g e m e n t o f h u m e r a l n o n u n i o n J A m A c a d O r t h o p S u r g 2 0 0 3 ; 1 1 : 4 8 5 9 ( 5 ) B r o s t r o m L A W a l l e n s t e n R O l s s o n E a n d A n d e r s o n D T h e K e s s e l p r o s t h e s i s i n t o t a l s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y A f i v e y e a r e x p e r i e n c e C l i n O r t h o p 1 9 9 2 ; 1 5 5 6 0 ( 6 ) P o s t M a n d J a b l o n M C o n s t r a i n e d t o t a l s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y L o n g t e r m f o l l o w u p o b s e r v a t i o n s C l i n O r t h o p 1 9 8 3 ; 1 0 9 1 6 ( 7 ) C o f i e l d R H S h o u l d e r a r t h r o d e s i s a n d r e s e c t i o n a r t h r o p l a s t y I n s t r C o u r s e L e c t 1 9 8 5 ; 3 4 : 2 6 8 7 7 ( 8 ) N a r a n j a R J J r a n d I a n n o t t i J P S u r g i c a l o p t i o n s i n t h e t r e a t m e n t o f a r t h r i t i s o f t h e s h o u l d e r : a l t e r n a t i v e s t o p r o s t h e t i c a r t h r o p l a s t y S e m i n A r t h r o p l a s t y 1 9 9 5 ; 6 : 2 0 4 1 3 ( 9 ) S o u t e r W A T h e s u r g i c a l t r e a t m e n t o f t h e r h e u m a t o i d s h o u l d e r A n n A c a d M e d S i n g a p o r e 1 9 8 3 ; 1 2 : 2 4 3 5 5

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1 1 4 ( 1 0 ) Z e m a n C A A r c a n d M A C a n t r e l l J S S k e d r o s J G a n d B u r k h e a d W Z J r T h e r o t a t o r c u f f d e f i c i e n t a r t h r i t i c s h o u l d e r : d i a g n o s i s a n d s u r g i c a l m a n a g e m e n t J A m A c a d O r t h o p S u r g 1 9 9 8 ; 6 : 3 3 7 4 8 ( 1 1 ) A r m a n F [ T o t a l s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y v s h e m i a r t h r o p l a s t y ] Z e n t r a l b l C h i r 2 0 0 3 ; 1 2 8 : 1 7 2 1 ( 1 2 ) G o u t a l l i e r D P o s t e l J M Z i l b e r S a n d V a n D r i e s s c h e S S h o u l d e r s u r g e r y : f r o m c u f f r e p a i r t o j o i n t r e p l a c e m e n t A n u p d a t e J o i n t B o n e S p i n e 2 0 0 3 ; 7 0 : 4 2 2 3 2 ( 1 3 ) O r f a l y R M R o c k w o o d C A J r E s e n y e l C Z a n d W i r t h M A A p r o s p e c t i v e f u n c t i o n a l o u t c o m e s t u d y o f s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y f o r o s t e o a r t h r i t i s w i t h a n i n t a c t r o t a t o r c u f f J S h o u l d e r E l b o w S u r g 2 0 0 3 ; 1 2 : 2 1 4 2 1 ( 1 4 ) T r a i l I A a n d N u t t a l l D T h e r e s u l t s o f s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y i n p a t i e n t s w i t h r h e u m a t o i d a r t h r i t i s J B o n e J o i n t S u r g B r 2 0 0 2 ; 8 4 : 1 1 2 1 5 ( 1 5 ) N e e r C S 2 n d W a t s o n K C a n d S t a n t o n F J R e c e n t e x p e r i e n c e i n t o t a l s h o u l d e r r e p l a c e m e n t J B o n e J o i n t S u r g A m 1 9 8 2 ; 6 4 : 3 1 9 3 7 ( 1 6 ) A r n t z C T J a c k i n s S a n d M a t s e n F A 3 r d P r o s t h e t i c r e p l a c e m e n t o f t h e s h o u l d e r f o r t h e t r e a t m e n t o f d e f e c t s i n t h e r o t a t o r c u f f a n d t h e s u r f a c e o f t h e g l e n o h u m e r a l j o i n t J B o n e J o i n t S u r g A m 1 9 9 3 ; 7 5 : 4 8 5 9 1 ( 1 7 ) F i e l d L D D i n e s D M Z a b i n s k i S J a n d W a r r e n R F H e m i a r t h r o p l a s t y o f t h e s h o u l d e r f o r r o t a t o r c u f f a r t h r o p a t h y J S h o u l d e r E l b o w S u r g 1 9 9 7 ; 6 : 1 8 2 3 ( 1 8 ) B a u l o t E C h a b e r n a u d D a n d G r a m m o n t P M [ R e s u l t s o f G r a m m o n t s i n v e r t e d p r o s t h e s i s i n o m a r t h r i t i s a s s o c i a t e d w i t h m a j o r c u f f d e s t r u c t i o n A p r o p o s o f 1 6 c a s e s ] A c t a O r t h o p B e l g 1 9 9 5 ; 6 1 S u p p l 1 : 1 1 2 9 ( 1 9 ) G r a m m o n t P M a n d B a u l o t E D e l t a s h o u l d e r p r o s t h e s i s f o r r o t a t o r c u f f r u p t u r e O r t h o p e d i c s 1 9 9 3 ; 1 6 : 6 5 8

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1 1 5 ( 2 0 ) R i t t m e i s t e r M a n d K e r s c h b a u m e r F G r a m m o n t r e v e r s e t o t a l s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y i n p a t i e n t s w i t h r h e u m a t o i d a r t h r i t i s a n d n o n r e c o n s t r u c t i b l e r o t a t o r c u f f l e s i o n s J o u r n a l o f S h o u l d e r & E l b o w S u r g e r y 2 0 0 1 ; 1 0 : 1 7 2 2 ( 2 1 ) S i r v e a u x F F a v a r d L O u d e t D H u q u e t D W a l c h G a n d M o l e D G r a m m o n t i n v e r t e d t o t a l s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y i n t h e t r e a t m e n t o f g l e n o h u m e r a l o s t e o a r t h r i t i s w i t h m a s s i v e r u p t u r e o f t h e c u f f R e s u l t s o f a m u l t i c e n t r e s t u d y o f 8 0 s h o u l d e r s J B o n e J o i n t S u r g B r 2 0 0 4 ; 8 6 : 3 8 8 9 5 ( 2 2 ) V a l e n t i P H B D N e r o t C D e l t a 3 r e v e r s e d p r o s t h e s i s f o r o s t e o a r t h r i t i s w i t h m a s s i v e r o t a t o r c u f f t e a r : l o n g t e r m r e s u l t s ( > 5 y e a r s ) S h o u l d e r P r o s t h e s i s 2 0 0 0 2 0 0 0 ; 2 5 3 2 5 9 ( 2 3 ) H a r m a n M F r a n k l e M V a s e y M a n d B a n k s S I n i t i a l g l e n o i d c o m p o n e n t f i x a t i o n i n r e v e r s e t o t a l s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y : a b i o m e c h a n i c a l e v a l u a t i o n J S h o u l d e r E l b o w S u r g 2 0 0 5 ; 1 4 : 1 6 2 S 1 6 7 S ( 2 4 ) E i n h o r n T A S i m o n S R a n d A m e r i c a n A c a d e m y o f O r t h o p a e d i c S u r g e o n s : O r t h o p a e d i c b a s i c s c i e n c e : b i o l o g y a n d b i o m e c h a n i c s o f t h e m u s c u l o s k e l e t a l s y s t e m E d i t e d x i x 8 7 3 p R o s e m o n t I l l A m e r i c a n A c a d e m y o f O r t h o p a e d i c S u r g e o n s 2 0 0 0 ( 2 5 ) C a m e r o n H U P i l l i a r R M a n d M a c N a b I T h e e f f e c t o f m o v e m e n t o n t h e b o n d i n g o f p o r o u s m e t a l t o b o n e J B i o m e d M a t e r R e s 1 9 7 3 ; 7 : 3 0 1 1 1 ( 2 6 ) D u c h e y n e P D e M e e s t e r P a n d A e r n o u d t E I n f l u e n c e o f a f u n c t i o n a l d y n a m i c l o a d i n g o n b o n e i n g r o w t h i n t o s u r f a c e p o r e s o f o r t h o p e d i c i m p l a n t s J B i o m e d M a t e r R e s 1 9 7 7 ; 1 1 : 8 1 1 3 8 ( 2 7 ) P i l l i a r R M C a m e r o n H U W e l s h R P a n d B i n n i n g t o n A G R a d i o g r a p h i c a n d m o r p h o l o g i c s t u d i e s o f l o a d b e a r i n g p o r o u s s u r f a c e d s t r u c t u r e d i m p l a n t s C l i n O r t h o p 1 9 8 1 ; 2 4 9 5 7 ( 2 8 ) J a s t y M B r a g d o n C B u r k e D O C o n n o r D L o w e n s t e i n J a n d H a r r i s W H I n v i v o s k e l e t a l r e s p o n s e s t o p o r o u s s u r f a c e d i m p l a n t s s u b j e c t e d t o s m a l l i n d u c e d m o t i o n s J B o n e J o i n t S u r g A m 1 9 9 7 ; 7 9 : 7 0 7 1 4

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1 1 6 ( 2 9 ) J a s t y M B r a g d o n C R Z a l e n s k i E O C o n n o r D P a g e A a n d H a r r i s W H E n h a n c e d s t a b i l i t y o f u n c e m e n t e d c a n i n e f e m o r a l c o m p o n e n t s b y b o n e i n g r o w t h i n t o t h e p o r o u s c o a t i n g s J A r t h r o p l a s t y 1 9 9 7 ; 1 2 : 1 0 6 1 3 ( 3 0 ) L e e T Q B a r n e t t S L a n d K i m W C E f f e c t s o f s c r e w t y p e s i n c e m e n t l e s s f i x a t i o n o f t i b i a l t r a y i m p l a n t s : s t a b i l i t y a n d s t r e n g t h a s s e s s m e n t C l i n B i o m e c h ( B r i s t o l A v o n ) 1 9 9 9 ; 1 4 : 2 5 8 6 4 ( 3 1 ) W h i t e s i d e L A F o u r s c r e w s f o r f i x a t i o n o f t h e t i b i a l c o m p o n e n t i n c e m e n t l e s s t o t a l k n e e a r t h r o p l a s t y C l i n O r t h o p 1 9 9 4 ; 7 2 6 ( 3 2 ) Q i n Y X M c L e o d K J G u i l a k F C h i a n g F P a n d R u b i n C T C o r r e l a t i o n o f b o n y i n g r o w t h t o t h e d i s t r i b u t i o n o f s t r e s s a n d s t r a i n p a r a m e t e r s s u r r o u n d i n g a p o r o u s c o a t e d i m p l a n t J O r t h o p R e s 1 9 9 6 ; 1 4 : 8 6 2 7 0 ( 3 3 ) D e W i l d e L M o m b e r t M V a n P e t e g e m P a n d V e r d o n k R R e v i s i o n o f s h o u l d e r r e p l a c e m e n t w i t h a r e v e r s e d s h o u l d e r p r o s t h e s i s ( D e l t a I I I ) : r e p o r t o f f i v e c a s e s A c t a O r t h o p B e l g 2 0 0 1 ; 6 7 : 3 4 8 5 3 ( 3 4 ) H a b e r m e y e r P a n d E b e r t T [ C u r r e n t s t a t u s a n d p e r s p e c t i v e s o f s h o u l d e r r e p l a c e m e n t ] U n f a l l c h i r u r g 1 9 9 9 ; 1 0 2 : 6 6 8 8 3 ( 3 5 ) B o i l e a u P W a t k i n s o n D J H a t z i d a k i s A M a n d B a l g F G r a m m o n t r e v e r s e p r o s t h e s i s : d e s i g n r a t i o n a l e a n d b i o m e c h a n i c s J S h o u l d e r E l b o w S u r g 2 0 0 5 ; 1 4 : 1 4 7 S 1 6 1 S ( 3 6 ) F r a n k l e M S i e g a l S P u p e l l o D S a l e e m A M i g h e l l M a n d V a s e y M T h e R e v e r s e S h o u l d e r P r o s t h e s i s f o r g l e n o h u m e r a l a r t h r i t i s a s s o c i a t e d w i t h s e v e r e r o t a t o r c u f f d e f i c i e n c y A m i n i m u m t w o y e a r f o l l o w u p s t u d y o f s i x t y p a t i e n t s J B o n e J o i n t S u r g A m 2 0 0 5 ; 8 7 : 1 6 9 7 7 0 5 ( 3 7 ) W e r n e r C M S t e i n m a n n P A G i l b a r t M a n d G e r b e r C T r e a t m e n t o f p a i n f u l p s e u d o p a r e s i s d u e t o i r r e p a r a b l e r o t a t o r c u f f d y s f u n c t i o n w i t h t h e D e l t a I I I r e v e r s e b a l l a n d s o c k e t t o t a l s h o u l d e r p r o s t h e s i s J B o n e J o i n t S u r g A m 2 0 0 5 ; 8 7 : 1 4 7 6 8 6 ( 3 8 ) S e e b a u e r L R e v e r s e p r o s t h e s i s t h r o u g h a s u p e r i o r a p p r o a c h f o r c u f f t e a r a r t h r o p a t h y T e c h S h o u l d e r E l b o w S u r g 2 0 0 6 ; 7 : 1 3 2 6

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1 1 7 ( 3 9 ) S e e b a u e r L W a l t e r W a n d K e y l W R e v e r s e t o t a l s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y f o r t h e t r e a t m e n t o f d e f e c t a r t h r o p a t h y O p e r O r t h o p T r a u m a t o l 2 0 0 5 ; 1 7 : 1 2 4 ( 4 0 ) N y f f e l e r R W W e r n e r C M a n d G e r b e r C B i o m e c h a n i c a l r e l e v a n c e o f g l e n o i d c o m p o n e n t p o s i t i o n i n g i n t h e r e v e r s e D e l t a I I I t o t a l s h o u l d e r p r o s t h e s i s J S h o u l d e r E l b o w S u r g 2 0 0 5 ; 1 4 : 5 2 4 8 ( 4 1 ) d e L e e s t O R o z i n g P M R o z e n d a a l L A a n d v a n d e r H e l m F C I n f l u e n c e o f g l e n o h u m e r a l p r o s t h e s i s g e o m e t r y a n d p l a c e m e n t o n s h o u l d e r m u s c l e f o r c e s C l i n O r t h o p 1 9 9 6 ; 2 2 2 3 3 ( 4 2 ) V a l e n t i P H B o u t e n s D a n d N e r o t C D e l t a 3 r e v e r s e d p r o s t h e s i s f o r o s t e o a r t h r i t i s w i t h m a s s i v e r o t a t o r c u f f t e a r : l o n g t e r m r e s u l t s I n : W a l c h G B o i l e a u P M o l D e d i t o r s 2 0 0 0 P r o t h s e s d p a u l e … r e c u l d e 2 1 0 a n s P a r i s F r a n c e : S a u r a m p s M e d i c a l 2 0 0 1 ; 2 5 3 2 5 9 ( 4 3 ) B o u l a h i a A E d w a r d s T B W a l c h G a n d B a r a t t a R V E a r l y r e s u l t s o f a r e v e r s e d e s i g n p r o s t h e s i s i n t h e t r e a t m e n t o f a r t h r i t i s o f t h e s h o u l d e r i n e l d e r l y p a t i e n t s w i t h a l a r g e r o t a t o r c u f f t e a r O r t h o p e d i c s 2 0 0 2 ; 2 5 : 1 2 9 3 3 ( 4 4 ) V a n h o v e B a n d B e u g n i e s A G r a m m o n t s r e v e r s e s h o u l d e r p r o s t h e s i s f o r r o t a t o r c u f f a r t h r o p a t h y A r e t r o s p e c t i v e s t u d y o f 3 2 c a s e s A c t a O r t h o p B e l g 2 0 0 4 ; 7 0 : 2 1 9 2 5 ( 4 5 ) L u c a s B A s h e r M M c I f f T L a r k R a n d B u r t o n D E s t i m a t i o n o f t r a n s v e r s e p l a n e p e l v i c r o t a t i o n u s i n g a p o s t e r i o r a n t e r i o r r a d i o g r a p h S p i n e 2 0 0 5 ; 3 0 : E 2 0 7 ( 4 6 ) S c h e p N W v a n W a l s u m T D e G r a a f J S B r o e d e r s I A a n d v a n d e r W e r k e n C V a l i d a t i o n o f f l u o r o s c o p y b a s e d n a v i g a t i o n i n t h e h i p r e g i o n : w h a t y o u s e e i s w h a t y o u g e t ? C o m p u t A i d e d S u r g 2 0 0 2 ; 7 : 2 7 9 8 3 ( 4 7 ) H a s a n S S L e i t h J M C a m p b e l l B K a p i l R S m i t h K L a n d M a t s e n F A 3 r d C h a r a c t e r i s t i c s o f u n s a t i s f a c t o r y s h o u l d e r a r t h r o p l a s t i e s J S h o u l d e r E l b o w S u r g 2 0 0 2 ; 1 1 : 4 3 1 4 1

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1 1 8 ( 4 8 ) F a v a r d L L a u t m a n n S S i r v e a u x F O u d e t D K e r j e a n Y a n d H u g u e t D H e m i a r t h r o p l a s t y v e r s u s r e v e r s e a r t h r o p l a s t y i n t r e a t m e n t o f o s t e o a r t h r i t i s w i t h m a s s i v e r o t a t o r c u f f t e a r I n : W a l c h G B o i l e a u P M o l D e d i t o r s 2 0 0 0 S h o u l d e r P r o s t h e s i s … T w o t o T e n Y e a r F o l l o w u p P a r i s F r a n c e : S a u r a m p s M e d i c a l 2 0 0 1 ; 2 6 1 2 6 8 ( 4 9 ) R i t t m e i s t e r M a n d K e r s c h b a u m e r F G r a m m o n t r e v e r s e t o t a l s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y i n p a t i e n t s w i t h r h e u m a t o i d a r t h r i t i s a n d n o n r e c o n s t r u c t i b l e r o t a t o r c u f f l e s i o n s J S h o u l d e r E l b o w S u r g 2 0 0 1 ; 1 0 : 1 7 2 2 ( 5 0 ) B u f q u i n T H e r s a n A H u b e r t L a n d M a s s i n P R e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y f o r t h e t r e a t m e n t o f t h r e e a n d f o u r p a r t f r a c t u r e s o f t h e p r o x i m a l h u m e r u s i n t h e e l d e r l y : a p r o s p e c t i v e r e v i e w o f 4 3 c a s e s w i t h a s h o r t t e r m f o l l o w u p J B o n e J o i n t S u r g B r 2 0 0 7 ; 8 9 : 5 1 6 2 0 ( 5 1 ) C a z e n e u v e J F a n d C r i s t o f a r i D J [ G r a m m o n t r e v e r s e d p r o s t h e s i s f o r a c u t e c o m p l e x f r a c t u r e o f t h e p r o x i m a l h u m e r u s i n a n e l d e r l y p o p u l a t i o n w i t h 5 t o 1 2 y e a r s f o l l o w u p ] R e v C h i r O r t h o p R e p a r a t r i c e A p p a r M o t 2 0 0 6 ; 9 2 : 5 4 3 8 ( 5 2 ) D e W i l d e L S y s G J u l i e n Y V a n O v o s t E P o f f y n B a n d T r o u i l l o u d P T h e r e v e r s e d D e l t a s h o u l d e r p r o s t h e s i s i n r e c o n s t r u c t i o n o f t h e p r o x i m a l h u m e r u s a f t e r t u m o u r r e s e c t i o n A c t a O r t h o p B e l g 2 0 0 3 ; 6 9 : 4 9 5 5 0 0 ( 5 3 ) V a n S e y m o r t i e r P S t o f f e l e n D F o r t e m s Y a n d R e y n d e r s P T h e r e v e r s e s h o u l d e r p r o s t h e s i s ( D e l t a I I I ) i n a c u t e s h o u l d e r f r a c t u r e s : t e c h n i c a l c o n s i d e r a t i o n s w i t h r e s p e c t t o s t a b i l i t y A c t a O r t h o p B e l g 2 0 0 6 ; 7 2 : 4 7 4 7 ( 5 4 ) W a l l B N o v e J o s s e r a n d L O C o n n o r D P E d w a r d s T B a n d W a l c h G R e v e r s e t o t a l s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y : a r e v i e w o f r e s u l t s a c c o r d i n g t o e t i o l o g y J B o n e J o i n t S u r g A m 2 0 0 7 ; 8 9 : 1 4 7 6 8 5 ( 5 5 ) A n g l i n C W y s s U P a n d P i c h o r a D R S h o u l d e r p r o s t h e s i s s u b l u x a t i o n : t h e o r y a n d e x p e r i m e n t J S h o u l d e r E l b o w S u r g 2 0 0 0 ; 9 : 1 0 4 1 4 ( 5 6 ) T a m m a c h o t e N S p e r l i n g J W B e r g l u n d L J S t e i n m a n n S P C o f i e l d R H a n d A n K N T h e e f f e c t o f g l e n o i d c o m p o n e n t s i z e o n t h e s t a b i l i t y o f t o t a l s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y J S h o u l d e r E l b o w S u r g 2 0 0 7 ; 1 6 : S 1 0 2 6

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1 1 9 ( 5 7 ) L a b r i o l a J E L e e T Q D e b s k i R E a n d M c M a h o n P J S t a b i l i t y a n d i n s t a b i l i t y o f t h e g l e n o h u m e r a l j o i n t : t h e r o l e o f s h o u l d e r m u s c l e s J S h o u l d e r E l b o w S u r g 2 0 0 5 ; 1 4 : 3 2 S 3 8 S ( 5 8 ) P a r s o n s I M A p r e l e v a M F u F H a n d W o o S L T h e e f f e c t o f r o t a t o r c u f f t e a r s o n r e a c t i o n f o r c e s a t t h e g l e n o h u m e r a l j o i n t J O r t h o p R e s 2 0 0 2 ; 2 0 : 4 3 9 4 6 ( 5 9 ) A m e r i c a n S o c i e t y f o r T e s t i n g a n d M a t e r i a l s ( A S T M ) S t a n d a r d s p e c i f i c a t i o n f o r u l t r a h i g h m o l e c u l a r w e i g h t p o l y e t h y l e n e p o w d e r a n d f a b r i c a t e d f o r s u r g i c a l i m p l a n t s D e s i g n a t i o n F 6 4 8 9 6 ( 6 0 ) F r i c t i o n C e n t e r C o e f f i c i e n t D a t a b a s e S o u t h e r n I l l i n o i s U n i v e r s i t y 2 0 0 5 ( 6 1 ) L i n n F C L u b r i c a t i o n o f a n i m a l j o i n t s I T h e a r t h r o t r i p s o m e t e r J B o n e J o i n t S u r g A m 1 9 6 7 ; 4 9 : 1 0 7 9 9 8 ( 6 2 ) R o b e r t s B J U n s w o r t h A a n d M i a n N M o d e s o f l u b r i c a t i o n i n h u m a n h i p j o i n t s A n n R h e u m D i s 1 9 8 2 ; 4 1 : 2 1 7 2 4 ( 6 3 ) S c h o l e s S C a n d U n s w o r t h A C o m p a r i s o n o f f r i c t i o n a n d l u b r i c a t i o n o f d i f f e r e n t h i p p r o s t h e s e s P r o c I n s t M e c h E n g [ H ] 2 0 0 0 ; 2 1 4 : 4 9 5 7 ( 6 4 ) O o s t e r o m R H e r d e r J L v a n d e r H e l m F C S w i e s z k o w s k i W a n d B e r s e e H E T r a n s l a t i o n a l s t i f f n e s s o f t h e r e p l a c e d s h o u l d e r j o i n t J B i o m e c h 2 0 0 3 ; 3 6 : 1 8 9 7 9 0 7 ( 6 5 ) B r o c k e t t C W i l l i a m s S J i n Z I s a a c G a n d F i s h e r J F r i c t i o n o f t o t a l h i p r e p l a c e m e n t s w i t h d i f f e r e n t b e a r i n g s a n d l o a d i n g c o n d i t i o n s J B i o m e d M a t e r R e s B A p p l B i o m a t e r 2 0 0 6 ; 8 1 B : 5 0 8 5 1 5 ( 6 6 ) K i r k R E : E x p e r i m e n t a l d e s i g n : p r o c e d u r e s f o r t h e b e h a v i o r a l s c i e n c e s E d i t e d x i v 9 2 1 p P a c i f i c G r o v e C a l i f B r o o k s / C o l e 1 9 9 5 ( 6 7 ) M a t s e n F A 3 r d C h e b l i C a n d L i p p i t t S P r i n c i p l e s f o r t h e e v a l u a t i o n a n d m a n a g e m e n t o f s h o u l d e r i n s t a b i l i t y J B o n e J o i n t S u r g A m 2 0 0 6 ; 8 8 : 6 4 8 5 9

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1 2 0 ( 6 8 ) E n d o K I k a t a T K a t o h S a n d T a k e d a Y R a d i o g r a p h i c a s s e s s m e n t o f s c a p u l a r r o t a t i o n a l t i l t i n c h r o n i c s h o u l d e r i m p i n g e m e n t s y n d r o m e J O r t h o p S c i 2 0 0 1 ; 6 : 3 1 0 ( 6 9 ) L i n J J L i m H K a n d Y a n g J L E f f e c t o f s h o u l d e r t i g h t n e s s o n g l e n o h u m e r a l t r a n s l a t i o n s c a p u l a r k i n e m a t i c s a n d s c a p u l o h u m e r a l r h y t h m i n s u b j e c t s w i t h s t i f f s h o u l d e r s J O r t h o p R e s 2 0 0 6 ; 2 4 : 1 0 4 4 5 1 ( 7 0 ) H a l d e r A M K u h l S G Z o b i t z M E L a r s o n D a n d A n K N E f f e c t s o f t h e g l e n o i d l a b r u m a n d g l e n o h u m e r a l a b d u c t i o n o n s t a b i l i t y o f t h e s h o u l d e r j o i n t t h r o u g h c o n c a v i t y c o m p r e s s i o n : a n i n v i t r o s t u d y J B o n e J o i n t S u r g A m 2 0 0 1 ; 8 3 A : 1 0 6 2 9 ( 7 1 ) K a r d u n a A R W i l l i a m s G R W i l l i a m s J L a n d I a n n o t t i J P J o i n t s t a b i l i t y a f t e r t o t a l s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y i n a c a d a v e r m o d e l J S h o u l d e r E l b o w S u r g 1 9 9 7 ; 6 : 5 0 6 1 1 ( 7 2 ) H a l d e r A M Z h a o K D O d r i s c o l l S W M o r r e y B F a n d A n K N D y n a m i c c o n t r i b u t i o n s t o s u p e r i o r s h o u l d e r s t a b i l i t y J O r t h o p R e s 2 0 0 1 ; 1 9 : 2 0 6 1 2 ( 7 3 ) L e e S B K i m K J O D r i s c o l l S W M o r r e y B F a n d A n K N D y n a m i c g l e n o h u m e r a l s t a b i l i t y p r o v i d e d b y t h e r o t a t o r c u f f m u s c l e s i n t h e m i d r a n g e a n d e n d r a n g e o f m o t i o n A s t u d y i n c a d a v e r a J B o n e J o i n t S u r g A m 2 0 0 0 ; 8 2 : 8 4 9 5 7 ( 7 4 ) v a n d e r H e l m F C T A n a l y s i s o f t h e k i n e m a t i c a n d d y n a m i c b e h a v i o r o f t h e s h o u l d e r m e c h a n i s m J B i o m e c h 1 9 9 4 ; 2 7 : 5 2 7 5 0 ( 7 5 ) G u t i r r e z S L e v y J C L e e W E 3 r d K e l l e r T S a n d M a i t l a n d M E C e n t e r o f r o t a t i o n a f f e c t s a b d u c t i o n r a n g e o f m o t i o n o f r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y C l i n O r t h o p R e l a t R e s 2 0 0 7 ; 4 5 8 : 7 8 8 2 ( 7 6 ) S i m o v i t c h R W Z u m s t e i n M A L o h r i E H e l m y N a n d G e r b e r C P r e d i c t o r s o f s c a p u l a r n o t c h i n g i n p a t i e n t s m a n a g e d w i t h t h e D e l t a I I I r e v e r s e t o t a l s h o u l d e r r e p l a c e m e n t J B o n e J o i n t S u r g A m 2 0 0 7 ; 8 9 : 5 8 8 6 0 0 ( 7 7 ) N y f f e l e r R W W e r n e r C M S i m m e n B R a n d G e r b e r C A n a l y s i s o f a r e t r i e v e d d e l t a I I I t o t a l s h o u l d e r p r o s t h e s i s J B o n e J o i n t S u r g B r 2 0 0 4 ; 8 6 : 1 1 8 7 9 1

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1 2 1 ( 7 8 ) B u r r o u g h s B R G o l l a d a y G J H a l l s t r o m B a n d H a r r i s W H A n o v e l c o n s t r a i n e d a c e t a b u l a r l i n e r d e s i g n w i t h i n c r e a s e d r a n g e o f m o t i o n J A r t h r o p l a s t y 2 0 0 1 ; 1 6 : 3 1 6 ( 7 9 ) M a l i k A M a h e s h w a r i A a n d D o r r L D I m p i n g e m e n t w i t h t o t a l h i p r e p l a c e m e n t J B o n e J o i n t S u r g A m 2 0 0 7 ; 8 9 : 1 8 3 2 4 2 ( 8 0 ) G u e r y J F a v a r d L S i r v e a u x F O u d e t D M o l e D a n d W a l c h G R e v e r s e t o t a l s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y S u r v i v o r s h i p a n a l y s i s o f e i g h t y r e p l a c e m e n t s f o l l o w e d f o r f i v e t o t e n y e a r s J B o n e J o i n t S u r g A m 2 0 0 6 ; 8 8 : 1 7 4 2 7 ( 8 1 ) G u t i r r e z S G r e i w e R M F r a n k l e M A S i e g a l S a n d L e e W E 3 r d B i o m e c h a n i c a l c o m p a r i s o n o f c o m p o n e n t p o s i t i o n a n d h a r d w a r e f a i l u r e i n t h e r e v e r s e s h o u l d e r p r o s t h e s i s J S h o u l d e r E l b o w S u r g 2 0 0 7 ; 1 6 : S 9 S 1 2 ( 8 2 ) I a n n o t t i J P G a b r i e l J P S c h n e c k S L E v a n s B G a n d M i s r a S T h e n o r m a l g l e n o h u m e r a l r e l a t i o n s h i p s A n a n a t o m i c a l s t u d y o f o n e h u n d r e d a n d f o r t y s h o u l d e r s J B o n e J o i n t S u r g A m 1 9 9 2 ; 7 4 : 4 9 1 5 0 0 ( 8 3 ) K a r e l s e A K e g e l s L a n d D e W i l d e L T h e p i l l a r s o f t h e s c a p u l a C l i n A n a t 2 0 0 7 ; 2 0 : 3 9 2 9 ( 8 4 ) K w o n Y W P o w e l l K A Y u m J K B r e m s J J a n d I a n n o t t i J P U s e o f t h r e e d i m e n s i o n a l c o m p u t e d t o m o g r a p h y f o r t h e a n a l y s i s o f t h e g l e n o i d a n a t o m y J S h o u l d e r E l b o w S u r g 2 0 0 5 ; 1 4 : 8 5 9 0 ( 8 5 ) G u t i r r e z S L e v y J C F r a n k l e M A C u f f D K e l l e r T S P u p e l l o D R a n d L e e W E 3 r d E v a l u a t i o n o f a b d u c t i o n r a n g e o f m o t i o n a n d a v o i d a n c e o f i n f e r i o r s c a p u l a r i m p i n g e m e n t i n a r e v e r s e s h o u l d e r m o d e l J S h o u l d e r E l b o w S u r g 2 0 0 8 ; 1 7 : 6 0 8 1 5 ( 8 6 ) G e r b e r C P e n n i n g t o n S D L i n g e n f e l t e r E J a n d S u k t h a n k a r A R e v e r s e D e l t a I I I t o t a l s h o u l d e r r e p l a c e m e n t c o m b i n e d w i t h l a t i s s i m u s d o r s i t r a n s f e r A p r e l i m i n a r y r e p o r t J B o n e J o i n t S u r g A m 2 0 0 7 ; 8 9 : 9 4 0 7 ( 8 7 ) G u t i r r e z S C o m i s k e y C A t L u o Z P P u p e l l o D R a n d F r a n k l e M A R a n g e o f i m p i n g e m e n t f r e e a b d u c t i o n a n d a d d u c t i o n d e f i c i t a f t e r r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y H i e r a r c h y o f s u r g i c a l a n d i m p l a n t d e s i g n r e l a t e d f a c t o r s J B o n e J o i n t S u r g A m 2 0 0 8 ; 9 0 : 2 6 0 6 1 5

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1 2 2 ( 8 8 ) B i c o s J M a z z o c c a A a n d R o m e o A A T h e g l e n o i d c e n t e r l i n e O r t h o p e d i c s 2 0 0 5 ; 2 8 : 5 8 1 5 ( 8 9 ) G u t i r r e z S K e l l e r T S L e v y J C L e e W E 3 r d a n d L u o Z P H i e r a r c h y o f s t a b i l i t y f a c t o r s i n r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y C l i n O r t h o p R e l a t R e s 2 0 0 8 ; 4 6 6 : 6 7 0 6

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1 2 3 A P P E N D I C E S

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1 2 4 A p p e n d i x A J o u r n a l P u b l i c a t i o n s ( 1 ) G u t i r r e z S L e v y J C L e e W E 3 r d K e l l e r T S M a i t l a n d M E C e n t e r o f r o t a t i o n a f f e c t s a b d u c t i o n r a n g e o f m o t i o n o f r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y C l i n O r t h o p R e l a t R e s 2 0 0 7 M a y ; 4 5 8 : 7 8 8 2 ( 2 ) G u t i r r e z S G r e i w e R M F r a n k l e M A S i e g a l S L e e W E 3 r d B i o m e c h a n i c a l c o m p a r i s o n o f c o m p o n e n t p o s i t i o n a n d h a r d w a r e f a i l u r e i n t h e r e v e r s e s h o u l d e r p r o s t h e s i s J S h o u l d e r E l b o w S u r g 2 0 0 7 M a y J u n ; 1 6 ( 3 S u p p l ) : S 9 S 1 2 E p u b 2 0 0 6 S e p 2 0 ( 3 ) G u t i r r e z S F r a n k l e M A K e l l e r T S L e v y J C L e e W E 3 r d L u o Z P H i e r a r c h y o f S t a b i l i t y F a c t o r s i n R e v e r s e S h o u l d e r A r t h r o p l a s t y C l i n O r t h o p R e l a t R e s 2 0 0 8 M a r ; 4 6 6 ( 3 ) : 6 7 0 6 E p u b 2 0 0 8 F e b 1 0 ( 4 ) G u t i r r e z S L e v y J C F r a n k l e M A C u f f D K e l l e r T S P u p e l l o D R L e e W E 3 r d E v a l u a t i o n o f a b d u c t i o n r a n g e o f m o t i o n a n d a v o i d a n c e o f i n f e r i o r s c a p u l a r i m p i n g e m e n t i n a r e v e r s e s h o u l d e r m o d e l J S h o u l d e r E l b o w S u r g 2 0 0 8 J u l A u g ; 1 7 ( 4 ) : 6 0 8 1 5 E p u b 2 0 0 8 M a r 6

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1 2 5 A p p e n d i x A ( C o n t i n u e d ) ( 5 ) G u t i r r e z S C o m i s k e y C A 4 t h L u o Z P P u p e l l o D R F r a n k l e M A R a n g e o f i m p i n g e m e n t f r e e a b d u c t i o n a n d a d d u c t i o n d e f i c i t a f t e r r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y H i e r a r c h y o f s u r g i c a l a n d i m p l a n t d e s i g n r e l a t e d f a c t o r s J B o n e J o i n t S u r g A m 2 0 0 8 D e c ; 9 0 ( 1 2 ) : 2 6 0 6 1 5 ( 6 ) G u t i r r e z S L u o Z P L e v y J C a n d F r a n k l e M A A r c o f m o t i o n a n d s o c k e t d e p t h i n r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t s C l i n B i o m e c h 2 0 0 9 I n P r e s s

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1 2 6 A p p e n d i x B B o o k C h a p t e r s ( 1 ) F r a n k l e M A V i r a n i N P u p e l l o D a n d G u t i r r e z S R o t a t o r c u f f d e f i c i e n c y o f t h e s h o u l d e r C h a p t e r 8 ; R a t i o n a l e a n d b i o m e c h a n i c s o f t h e R e v e r s e S h o u l d e r P r o s t h e s i s : t h e a m e r i c a n e x p e r i e n c e T h i e m e 2 0 0 8 : 7 6 1 0 4

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1 2 7 A p p e n d i x C P o s t e r / P o d i u m P r e s e n t a t i o n s ( 1 ) E u r o p e a n S o c i e t y f o r S u r g e r y o f t h e S h o u l d e r a n d t h e E l b o w B u d a p e s t H u n g a r y 2 0 0 2 a ) P o s t e r p r e s e n t a t i o n : T h e e f f e c t o f p r o x i m a l p r o s t h e t i c h u m e r a l g e o m e t r y o n t h e s t a b i l i t y o f t u b e r o s i t y r e c o n s t r u c t i o n f o r f o u r p a r t p r o x i m a l h u m e r u s f r a c t u r e s ( 2 ) A m e r i c a n S h o u l d e r a n d E l b o w S o c i e t y ( A S E S ) f o c u s e d m e e t i n g L a s V e g a s N V 2 0 0 3 a ) P o s t e r p r e s e n t a t i o n : A c o m p a r i s o n o f m i c r o m o t i o n f o r t w o d i f f e r e n t s e m i c o n s t r a i n e d s h o u l d e r r e p l a c e m e n t s u s e d i n r o t a t o r c u f f d e f i c i e n t p a t i e n t s b ) P o s t e r p r e s e n t a t i o n : A c h i e v i n g a d e q u a t e g l e n o i d f i x a t i o n d u r i n g s e m i c o n s t r a i n e d t o t a l s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y u s e d i n r o t a t o r c u f f d e f i c i e n t p a t i e n t s c ) P o s t e r p r e s e n t a t i o n : T h e e f f e c t s o f p r o x i m a l p r o s t h e t i c h u m e r a l g e o m e t r y o n t h e s t a b i l i t y o f t u b e r o s i t y r e c o n s t r u c t i o n f o r f o u r p a r t p r o x i m a l h u m e r u s f r a c t u r e s

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1 2 8 A p p e n d i x C ( C o n t i n u e d ) d ) P o s t e r p r e s e n t a t i o n : I n f l u e n c e o f p r o s t h e s i s d e s i g n o n m o m e n t a r m s o f t h e d e l t o i d i n r o t a t o r c u f f d e f i c i e n t s h o u l d e r s ( 3 ) 9 t h I n t e r n a t i o n a l C o n g r e s s o n S u r g e r y o f t h e S h o u l d e r W a s h i n g t o n D C 2 0 0 4 a ) P o d i u m p r e s e n t a t i o n : D i f f e r e n c e s i n d e l t o i d f o r c e s b e t w e e n f o u r h u m e r a l j o i n t c o n f i g u r a t i o n s b ) P o s t e r p r e s e n t a t i o n : I n f l u e n c e o f p r o s t h e s i s d e s i g n o n m o m e n t a r m s o f t h e d e l t o i d i n r o t a t o r c u f f d e f i c i e n t s h o u l d e r s c ) P o s t e r p r e s e n t a t i o n : I n v i t r o c o m p a r i s o n o f g l e n o i d c o m p o n e n t f i x a t i o n f o r t w o d i f f e r e n t s e m i c o n s t r a i n e d s h o u l d e r r e p l a c e m e n t s ( 4 ) 1 s t I n t e r n a t i o n a l S y m p o s i u m T r e a t m e n t o f C o m p l e x S h o u l d e r P r o b l e m s J a n u a r y 1 5 1 7 T a m p a F l o r i d a 2 0 0 4 a ) P o d i u m p r e s e n t a t i o n : T h e e f f e c t s o f d i f f e r e n t r e v e r s e b a s e p l a t e a n g l e s o n i n t e r f a c e f o r c e s a n d c o m p o n e n t m i c r o m o t i o n

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1 2 9 A p p e n d i x C ( C o n t i n u e d ) b ) P o d i u m p r e s e n t a t i o n : D i f f e r e n c e s i n d e l t o i d f o r c e s b e t w e e n f o u r h u m e r a l j o i n t c o n f i g u r a t i o n s ( 5 ) 2 n d I n t e r n a t i o n a l S y m p o s i u m T r e a t m e n t o f C o m p l e x S h o u l d e r P r o b l e m s J a n u a r y 1 3 1 5 T a m p a F l o r i d a 2 0 0 5 a ) P o d i u m p r e s e n t a t i o n : D e l t o i d f o r c e s i n r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t s b ) P o d i u m p r e s e n t a t i o n : S E M a n a l y s i s o f f a i l e d r e v e r s e s h o u l d e r b a s e p l a t e s ( 6 ) E u r o p e a n S o c i e t y f o r S u r g e r y o f t h e S h o u l d e r a n d t h e E l b o w R o m e I t a l y 2 0 0 5 a ) P o s t e r p r e s e n t a t i o n : D e l t o i d f o r c e c o m p a r i s o n b e t w e e n l a t e r a l i z e d a n d m e d i a l i z e d r e v e r s e s h o u l d e r p r o s t h e s e s b ) P o s t e r p r e s e n t a t i o n : S c r e w f a i l u r e i n a r e v e r s e s h o u l d e r p r o s t h e s i s c ) P o s t e r p r e s e n t a t i o n : C o m p o n e n t p o s i t i o n i n g a n d h a r d w a r e f a i l u r e i n t h e r e v e r s e s h o u l d e r p r o s t h e s i s

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1 3 0 A p p e n d i x C ( C o n t i n u e d ) ( 7 ) E u r o p e a n S o c i e t y f o r S u r g e r y o f t h e S h o u l d e r a n d t h e E l b o w A t h e n s G r e e c e 2 0 0 6 a ) P o s t e r p r e s e n t a t i o n : O u t c o m e s o f r e v e r s e s h o u l d e r p r o s t h e s e s u s i n g a l a t e r a l c e n t e r o f r o t a t i o n a n d i n f e r i o r l y t i l t e d g l e n o i d c o m p o n e n t ( 8 ) A m e r i c a n A c a d e m y o f O r t h o p a e d i c S u r g e o n s C h i c a g o 2 0 0 6 a ) P o s t e r p r e s e n t a t i o n : C o m p o n e n t p o s i t i o n i n g a n d h a r d w a r e f a i l u r e i n t h e r e v e r s e s h o u l d e r p r o s t h e s i s ( 9 ) 1 0 t h I n t e r n a t i o n a l C o n g r e s s o f S h o u l d e r a n d E l b o w S u r g e r y C o s t a d o S a u i p e B a h i a B r a z i l 2 0 0 7 a ) P o d i u m p r e s e n t a t i o n : B i o m e c h a n i c a l e v a l u a t i o n o f r a n g e o f m o t i o n a n d a v o i d a n c e o f s c a p u l a r n o t c h i n g i n r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t s b ) P o d i u m p r e s e n t a t i o n : S t a b i l i t y i n r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t s : a n e x p e r i m e n t a l a n d a n a l y t i c a l

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1 3 1 A p p e n d i x C ( C o n t i n u e d ) ( 1 0 ) 6 t h C o m b i n e d M e e t i n g o f O r t h o p a e d i c R e s e a r c h S o c i e t i e s H o n o l u l u H a w a i i O c t o b e r 2 0 2 4 2 0 0 7 a ) P o d i u m p r e s e n t a t i o n : S t a b i l i t y a n d r a n g e o f m o t i o n i n r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t s b ) P o s t e r p r e s e n t a t i o n : E v a l u a t i o n o f a b d u c t i o n r a n g e o f m o t i o n a n d a v o i d a n c e o f i n f e r i o r s c a p u l a r i m p i n g e m e n t a s s o c i a t e d w i t h r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t s ( 1 1 ) 5 4 t h A n n u a l M e e t i n g o f t h e O r t h o p a e d i c R e s e a r c h S o c i e t y M a r c h 2 5 2 0 0 8 i n S a n F r a n c i s c o C a l i f o r n i a a ) P o s t e r p r e s e n t a t i o n : S t a b i l i t y i n r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y b ) P o s t e r p r e s e n t a t i o n : H u m e r o s o c k e t d e p t h i n r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y r e g u l a t e s t h e p r i o r i t y o f s u r g i c a l f a c t o r s i n a b d u c t i o n r a n g e o f m o t i o n c ) P o s t e r p r e s e n t a t i o n : H i e r a r c h y o f s u r g i c a l f a c t o r s i n a b d u c t i o n r a n g e o f m o t i o n a n d i n f e r i o r i m p i n g e m e n t o f r e v e r s e s h o u l d e r a r t h r o p l a s t y

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1 3 2 A p p e n d i x C ( C o n t i n u e d ) ( 1 2 ) B i e n n i a l A A O S / A S E S S h o u l d e r a n d E l b o w M e e t i n g O r l a n d o 2 0 0 8 a ) P o d i u m p r e s e n t a t i o n : C o m p u t e r s i m u l a t i o n t o d e t e r m i n e h o w t o a v o i d i n f e r i o r s c a p u l a r i m p i n g e m e n t o f t h e h u m e r o s o c k e t a s s o c i a t e d w i t h r e v e r s e s h o u l d e r i m p l a n t s

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A B O U T T H E A U T H O R S e r g i o G u t i r r e z r e c e i v e d a B a c h e l o r ’ s i n b o t h C h e m i c a l E n g i n e e r i n g a n d B i o l o g y i n 2 0 0 2 f r o m t h e U n i v e r s i t y o f S o u t h F l o r i d a ( U S F ) H e o b t a i n e d h i s M a s t e r ’ s i n B i o m e d i c a l E n g i n e e r i n g a t U S F i n 2 0 0 4 C u r r e n t l y h e i s D i r e c t o r o f O p e r a t i o n s f o r t h e B i o m e c h a n i c s a n d S u r g i c a l S k i l l s L a b o r a t o r i e s a t t h e F o u n d a t i o n f o r O r t h o p a e d i c R e s e a r c h a n d E d u c a t i o n ( F O R E ) H e d e v e l o p e d h i s r e s e a r c h s k i l l s u n d e r t h e m e n t o r s h i p o f D r W i l l i a m L e e a n d D r M a r k F r a n k l e B o t h w e r e i n s t r u m e n t a l i n h i s a b i l i t y t o b e c o m e a p u b l i s h e d r e s e a r c h e r S e r g i o i s a f o u n d i n g p a r t n e r i n a m e d i c a l d e v i c e i n c u b a t o r c a l l e d H e a l t h c a r e C r e a t i o n s L L C w h e r e h e d e v e l o p e d h i s s k i l l s i n w r i t i n g p r o v i s i o n a l p a t e n t s d e s i g n i n g i m p l a n t s p r o t o t y p i n g t h e m a n d e v e n t u a l l y t e s t i n g t h e s e n e w m e d i c a l d e v i c e s I n a d d i t i o n t o h i s i n t e r e s t i n t h e b i o m e d i c a l f i e l d h e i s a f o u n d i n g p a r t n e r i n a n i P h o n e s o f t w a r e d e v e l o p m e n t c o m p a n y c a l l e d S e r r i c k S o f t w a r e L L C w h e r e h e i s h e l p i n g d e v e l o p u n i q u e s o f t w a r e i d e a s f o r t h e i P h o n e