Hand Therapy Review CourseCurtis National Hand Center

Baltimore, MDOctober 7‐9, 2016

Elbow AnatomyRomina Astifidis MS, PT, CHT

Elbow

• Link between the arm and forearm to position the hand in space 

• Not just a hinge

• Elbow = 70% upper extremity motion• Flex‐Ext = 42%

• Pron‐Sup = 28%

Flexion‐extension

• Normal 0‐140

• Functional 30‐130

(4% loss)

Pronation‐Supination

• Normal 80‐80

• Functional 50‐50

(3% loss)

Anatomy

•Distal Humerus

•Proximal Ulna

•Radial Head

Anatomy

• In full ext, 60% of axial loads are transmitted across the radiocapitellar joint while 40% of loads are transmitted across the ulnohumeral joint

• With elbow flexion, the loads are equally shared between the ulnohumeral and radiocapitellar articulations.

capitellum

trochlea

lateral epicondyle

medialepicondyle

coronoidfossa

DISTALHUMERUS

AnteriorView

olecranonfossa

Posterior View

Bony Anatomy Distal Humerus

• Shaft inclines anteriorly 30°

• Articular surfaces and joint axis anterior to shaft

• Creates room for soft tissue and greater flexion

• Shaft widens for medial and lateral support pillars

• Aids in maintenance of strength

Bony Anatomy Humerus

• Central depressions anteriorly and posteriorly

• Room for coranoid and olecrenon process respectively

• Maximizes range of motion

Boney Anatomy Humerus

• Articular surfaces• Trochlea medially

• articulates with the proximal ulna 

• Capitulum laterally• articulates with the proximal radius.

RADIUS

head

tuberosityneck

head Radial Head

• A secondary stabilizer to both varus and valgus forces if the MCL and LCL are intact

• If MCL or LCL is deficient, then radial head becomes a primary stabilizer

•Radial head is cylindrical and concave proximally

Radial head is offset from the neck 15 degrees-implications with fracture fixation or prosthetic replacement

shaft

coronoidprocess

olecranonprocess

ULNA

radial notch

Proximal Ulna

• Clearly the major determinant of elbow stability

• Ulno‐humeral integrity is key to stability

• ~30% of articular surface must be intact

• Coronoid is key to prevent posterior subluxation

•~50% of coronoid must be present for the elbow to function

•Deficient coronoid will result in posterior instability

Coronoid

Coronoid

Bony Anatomy Ulna

• Trochlear notch is anterior to shaft and directed anterosuperiorly

• Axis anterior to shaft

• Arc of notch less than 180 degrees

Anatomy

• Stability• Primarily a function of the bony anatomy

• Secondarily a function of ligamentous anatomy

Elbow stability Bony Contributions

• Olecranon Process‐ 30% of articulation required for stability

• Coranoid‐ Critical as an anterior buttress for posteriorly directed forces. Approximately 50% required for stability.

• Radial Head ‐ Contributes 30% to valgus stability with intact MCL and 75% with deficient MCL. Bears 60% of axial load in ext

• A complex interaction among the bones and ligaments to resist physiologic stress applied to the elbow

• A deficiency in one area can be compensated for by other intact structures (ie radial head and MCL in valgus force)

• Soft tissues that contribute to the stability include the collateral ligaments and the capsule both anteriorly and posteriorly. Dynamic stability is also provided by the actions of the muscles crossing the joint.

Stability

Rehab of the Hand, 6th ed

Primary stabilizing Factors

• Medial Collateral Ligament 

• Anterior band of the MCL most important for both valgus and varus stress

Tight 0-60°

Tight 60-120°

Secondary Stabilizing Factors

• Radial head most important and provides 30% of valgus stability

• Posterior Capsule is primary restraint to distraction in full ext

• Lateral Capsule secondary stabilizer to varus stress

• Anconeous also secondary stabilizer to varus stress

Interosseous membrane

• At the wrist most load is carried by radius

• At the elbow most load is carried by ulna

• IOM is where load is transferred

PathologyPathology

Capsule

• Encloses elbow and proximal radioulnar joints ( 3 sets of articular surfaces)

• Anterior and posterior parts of capsule taut only at end ranges

• Entire anterior capsule related to brachialis muscle

• Greatest capacity at 80 degrees‐ why important?

Ligaments

The ligaments are secondary stabilizers when bones are intact.

Medial Collateral ligament (MCL)

• Goes from medial epicondyle to ulna

• Anterior band  most important

• Resists valgus forces

Lateral Collateral

• Lateral epicondyle to ulna and annular ligament

• Maintains relationship of forearm to trochlea and capitellum

• Resists posterior lateral rotatory instability

Annular Ligament

• Secures radial head to ulna

Medial Collateral Ligaments

• Includes anterior bundle, posterior bundle, transverse bundle

• Anterior bundle is major stabilizer to valgus stress. 

• Delete this: Stabilizes elbow from 30‐120

• Pathology• Chronic attenuation

• Fall

• Medial epicondylectomy with cubital tunnel

Lateral Collateral Ligaments (LCL)

• Extends from lateral epicondyle to annular ligament for common insertion to ulna

• Lateral laxity allows prox FA to sublux away from humerus when loaded in supination. 

• Challenged with any varus stretch or load and more unstable in supination.Why is this important?

Posterolateral rotatory instability

• Cause• LUCL injured with Supinated compressive force with valgus stress‐usually at 20‐40 degrees ext and reduces in flex

• Stable • Full pronation and some flexion

Annular Ligament

• Attaches to anterior and posterior edges of radial notch and surrounds radial head

• Holds head in notch and allows head to spin

• Resists distraction of radius

•Contribution of ligaments depends on elbow position

• In full extension, the ligaments and anterior capsule become more important

• In flexion, bony anatomy dominates

Ligaments

MCL

MCL in elbow extension

MCL in elbow flexion

LCL

Muscle restraints

• Superficial groups of forearm muscles attach (origin) to medial (flexors) and lateral (extensors) humeral epicondyles and collateral ligaments

• These muscles reinforce collateral ligaments and resist distraction forces 

Other Elbow Supports

• Interosseous ligament (membrane)

• Supinator

• Pronator Teres muscles

Pronator Teres

• Origin:medial epicondyle and coronoid process 

• Insertion:middle of lateral surface of radius

• Action: Pronates and flexes 

• Innervation:Median nerve (C6,C7)

• Arterial supply: Ulnar artery, anterior recurrent ulnar artery

2 origins-median N

Bicep Brachii

• Origin

• Short head: tip of coracoid process of scapula; 

• Long head: supraglenoid tubercle of scapulaInsertion:  Tuberosity of radius and fascia of forearm via bicipital aponeurosis(lacertus fibrosus)Action: Supinates forearm and, when it is supine, flexes forearmInnervation: Musculocutaneous nerve (C5 and C6 ) (C5, C6)Arterial Supply:Muscular branches of brachial artery

Anconeus

• Origin: Lateral epicondyle of humerusInsertion: Lateral surface of olecranon and superior part of posterior surface of ulnaAction: Assists triceps in extending forearm; stabilizes elbow joint; abducts ulna during pronationInnervation: Radial nerve (C7, C8 and T1) (C7, C8, T1)Arterial Supply:Middle collateral branch of deep brachial artery; Recurrent interosseous artery

Brachialis

• Origin: Distal half of anterior surface of humerusInsertion: Coronoid process and tuberosity of ulna

• Action: Major flexor of forearm ‐‐flexes forearm in all positions

• Innervation: Musculocutaneous nerve (C5 and C6) (C5, C6)

• Arterial Supply:Muscular branches of brachial artery, recurrent radial artery

Supinator

• Origin: Lateral epicondyle of humerus, radial collateral and annular ligaments, supinator fossa and crest of ulnaInsertion: Lateral, posterior and anterior surfaces of proximal 1/3 of radiusAction: Supinates forearm (i.e., rotates radius to turn palm anteriorly)Innervation: Deep branch of radial nerve (C5 and C6) (C5, C6)Arterial Supply: Recurrent interosseous artery

Brachioradialis

• Origin: Proximal 2/3 of lateral supracondyle ridge of humerusInsertion: Lateral surface of distal end of radiusAction: Flexes forearmInnervation: Radial nerve (C5, C6 and C7) (C5, C6, C7)Arterial Supply: Radial recurrent artery

Triceps• Origin:

• Long head: infraglenoid tubercle of scapula; Lateral head: posterior surface of humerus, superior to radial groove; Medial head: posterior surface of humerus, inferior to radial groove

• Insertion:  Proximal end of olecranon process of ulna and fascia of forearm

• Action: Chief extensor of forearm; long head steadies head of abducted humerus

• Innervation: Radial nerve (C6, C7 and C8) (C6, C7, C8)

• Arterial Supply: Branches of deep brachial artery

NAME THE 15 MUSCLES CROSSING THE ELBOW

•5 originate on medial epicondyle•2 originate on lateral supracondylar ridge•1 originates on scapula & posterior humeral shaft•1 originates on scapula & anterior humeral shaft•1 originates on anterior humeral shaft•5 originate on lateral epicondyle

Cubital Fossa Cubital Tunnel

• Begins at the condylar groove between the medial epicondyle and the olecranon.

• Floor of the cubital tunnel is the elbow capsule and MCL 

• Roof is the fascia of the FCU and the arcuate ligament of Osborne (cubital retinaculum)

• The medial epicondyle and olecranon form the walls.

• Capacity is greatest when the elbow is in extension because the arcuate ligament is slack. 

• Changes from round shape to oval shape with flexion‐ results in a 55% volume decrease in the canal. 

Arcade of Struthers

• The arcade is a thin aponeurotic band extending from the medial head of the triceps to the medial intramuscular septum.

• Implicated in cubital tunnel syndrome

Supinator Arch: Arcade of Frohse

• Sometimes called the supinator arch

• Fibrous arch over the posterior interosseous nerve

• Common site for compression and paralysis

Pronator TunnelMedian nerve passes

between the 2 heads of the pronator and is site of

compression.