Research in Orthopedics

Natural History of Quantitative Fatty Infiltration in Rotator Cuff Tears

MRI of Rotator Cuff Muscle
MRI of Rotator Cuff Muscle: Fatty infiltration was measured at the inner margin of the SSP on the most lateral slice showing the scapular Y (A), halfway between the Y-view and the medial origin of the SSP (B), and on the most medial image (C).

The severity of fat build-up (fatty infiltration) in a rotator cuff muscle in the shoulder predicts the treatment outcome if one of these muscles/tendons is torn. Our study explores how fat buildup in the supraspinatus muscle (part of the rotator cuff) develops over time during nonsurgical treatment. Utilizing MRI scans, we quantitatively measured the fat in the supraspinatus muscle initially and after a minimum of three months, which was a first for us. We categorized fat severity as follows:

  • Normal: < 8 % fat
  • Advanced: 8 % to < 13.5 % fat
  • Pathological: ≥ 13.5 % fat

Our findings include: 

  1. Changes over time: In every seventh patient, fat content significantly increased, and muscle volume decreased, both of which indicate a worsening condition of the muscle.
  2. Risk factors for deterioration: We identified several factors that indicate a higher risk of muscle quality deterioration (increase in fat content), including: 
    º A tear width of at least 20 mm
    º An initial fat content of 9.9 % or higher
    º A tear length of at least 17 mm
  3. Combined risk factors: When these risk factors are combined, there is a 91 % chance of signifi cant fat increase within about 19.5 months.

We defined three factors that are easy to measure and should be assessed on every initial MRI. They can predict if a tear (and especially its fat content) will get worse over time or not. This allows the clinician to decide whether a surgical treatment is needed or a trial of conservative management can be pursued.

Messung der fettigen Infiltration

Unsere Studie untersucht die Entwicklung der Fettanreicherung bei Supraspinatussehnenrissen. Mittels MRI haben wir die Verfettung quantitativ bei Erstvorstellung und nach > 3 Monaten gemessen. Veränderungen im Zeitverlauf: Bei > 10 % der Patienten erhöhte sich der Fettgehalt signifikant und das Muskelvolumen verringerte sich, was beides auf eine Verschlechterung des Muskelzustands hinweist. Risikofaktoren: Wir identifizierten Faktoren, die auf ein höheres Risiko für eine Verschlechterung der Muskelqualität hinweisen und bereits beim ersten MRI gemessen werden können: eine Rissbreite von > 20 mm, ein anfänglicher Fettgehalt von ≥ 9,9 %, eine Risslänge von > 17 mm. Kombinierte Risikofaktoren: Werden diese Faktoren kombiniert, besteht eine 91%ige Chance auf eine relevante Fettzunahme innerhalb von etwa 1,5 Jahren. Diese Resultate helfen bei der Entscheidung, ob eine chirurgische Behandlung notwendig ist oder ob eine konservative Therapie verfolgt werden kann.

At a Glance

Natural History of Quantitative Fatty Infiltration and 3D Muscle Volume in Rotator Cuff Tears

Key Collaborators
Project lead: Dr. med. Bettina Hochreiter, Prof. Dr. med. Karl Wieser
PD Dr. med. Christoph Germann
Dr. med. Georg C. Feuerriegel
Prof. Dr. med. Reto Sutter

Departments and Partners
Balgrist University Hospital:
Shoulder and Elbow Surgery Unit
Dept. of Radiology

Clinical Relevance
Study provides valuable data in the decision-making process in RCTs.