Improving Shoulder Function in Brachial Plexus Birth Injury

Abstract

HUS, New Children’s Hospital is the only treatment center for permanent brachial plexus birth injury (BPBI) for the 1.7 million residents of the region of Uusimaa, Finland. The hospital serves as a tertiary treatment center for a population of 2.2 million. The aims of this study are: to calculate the annual incidence of permanent BPBI in the region of the hospital district of Helsinki and Uusimaa in 1995-2019, to analyze whether cervical magnetic resonance imaging (MRI) is reliable in detecting root avulsions, to assess if shoulder dysplasia can be prevented by a protocol including early range of motion (ROM) exercises, ultrasound (US) screening, and Botulinum toxin A (BTX) injections in combination with spica bracing, and to develop a new neurotization technique to restore active shoulder external rotation (ER) in adduction. 431 children with BPBI were referred to our brachial plexus clinic between 1995 and 2019. The injury was permanent in 258 children. Of these, 179 children were born in our primary catchment area, with 437454 births during the 25-year-long study period. Cervical MRI was done to 34 children born between 2007 and 2013 who were clinically potential candidates for plexus surgery. Root avulsion in MRI served as one indication to recommend plexus repair. Our shoulder protocol to prevent shoulder dysplasia, including ROM exercises, US screening, BTX injections, and shoulder ER spica bracing, was developed between 2000 and 2009. The risk for permanent BPBI in the hospital district of Helsinki and Uusimaa from vaginal births varied annually between 0.1 and 0.9 per 1000, with a decreasing tendency. MRI was a reliable imaging modality with both high sensitivity (0.88) and specificity (1.00) for avulsion injuries. Posterior shoulder subluxation, as a result of advancing shoulder dysplasia, was verified by imaging in 48% (114/237) of children with permanent injury. Mean age at detection dropped from 5 years (range 0.3-8.6) in children born before 2000 to 4.9 months (range 1.1-12) in children born 2010 or later. Active shoulder ER in adduction had improved by mean 57° (range 40-95°) in 12/14 children, active ER in abduction by mean 56° (range 30-85) and active abduction mean 27° (range 10-60°) in all 14 patients 4 years (range 2-5) after specific neurotization of the infraspinatus muscle with the spinal accessory nerve (SAN). The annual incidence of permanent BPBI shows marked variation with a decreasing trend. MRI has both high sensitivity and specificity for detecting root avulsion injuries. Half of all children with permanent BPBI develop shoulder dysplasia during the first year, which can be reliably detected with US. ROM exercises, BTX injections and spica bracing seem beneficial in preventing and treating shoulder dysplasia in children 6-12 months old. Active ER in adduction can be reliably restored and maintained by neurotizing the infraspinatus muscle with SAN.

Obstetrisk brachialplexus skada (OPB) uppkommer i 0.2-3 av 1000 födslar och associeras oftast med vaginal förlossning. Till riskfaktorer för OBP räknas makrosomi (födselvikt >4.5kg), övervikt hos den gravida, Typ II diabetes samt avvikande foster presentation vid förlossningen. Skadans svårighetsgrad definieras av hur många av nerverna som drabbats, samt till vilken grad. En fjärdedel av skadorna är permanenta. De mildare, icke permanenta skadorna, läks helt under det första levnadsåret. Diagnosen är klinisk, och skadans svårighetsgrad kan vidare undersökas med hjälp av elektroneuromyografi, datortomografi med intratekalt kontrastmedel, eller magnet resonanstomografi (MRT). Vården av bestående OBP i Helsingfors och Nylands sjukvårdsdistrikt (HUS) är centrerad till HUS barnkirurgiska enhet, Nya barnsjukhuset. Enheten ansvar även för vården av barn med bestående OBP födda i HUS tertiärvårds område. Studiens huvudsyften är att reda ut incidensen för bestående OBP i Helsingfors och Nylands sjukvårdsdistrikt, reda ut om MRT är en pålitlig modalitet för påvisning av nervrots avulsion, reda ut om dysplastiska förändringar i axelleden kan reduceras med hjälp av daglig rörelseträning, ultraljuds (UL) screening, i kombination med Botulinum toxin A (BTX) injektioner och immobilisation i skena, samt utveckla en ny operationsteknik för att förbättra aktiv utåtrotation (UR) i axelleden. Studien omfattar barn födda mellan 1995 och 2019 med bestående OBP som vårdats på HUS enhet Nya Barnsjukhuset. Under studiens gång vårdades 258 barn med bestående skada på enheten. Under samma period föddes 437 454 barn i Helsingfors och Nylands sjukvårdsdistrikt, 179 av dem fick bestående OBP. Innan år 2000 fanns ingen regelbunden uppföljning av axelleden. Vårt nuvarande protokoll utvecklades mellan 2000-2010, och har varit i regelbundet bruk sedan 2010. Protokollet består av daglig rörelseträning, regelbunden UL screening under det första levnadsåret, och om dysplastiska förändringar, eller ledkontrakturer uppstår, behandling med BTX samt immobilisation av axelleden i UR-skena. Vi fann att förekomsten av bestående OBP har under de senaste åren minskat i Helsingfors och Nylands sjukvårdsdistrikt till nuvarande 0.3 per 1000 levande födda. MRT har både hög sensitivitet (0.9) och specificitet (1.0) för detektion av avulsionsskador hos barn med OBP. Ca hälften (48%) av barnen med en permanent skada utvecklar dysplastiska förändringar i axelleden under det första året. Vi fann att dessa kan upptäckas pålitligt mha regelbunden UL screening, och svårighetsgraden minskas genom regelbunden rörelseträning samt BTX i kombination med immobilisation i UR-skena. Aktiv UR kan återfås och bibehållas genom neurotisation av infraspinatus muskeln med AN.