Auswirkungen der unteren Extremitätenrotation auf die Messgenauigkeit der koronalen Ausrichtung in Langbein-Röntgenaufnahmen nach einer totalen Knieendoprothesen-Implantation
Die totale Knieendoprothesen-Implantation (TKA) ist ein weit verbreitetes chirurgisches Verfahren, das darauf abzielt, die korrekte Ausrichtung der unteren Extremitäten, insbesondere in der koronalen Ebene, wiederherzustellen. Eine präzise Ausrichtung ist entscheidend, um die Belastung an der Grenzfläche zwischen Knochen und Zement zu reduzieren, den Polyethylenverschleiß zu minimieren und eine Lockerung des Implantats zu verhindern. Belastete Langbein-Röntgenaufnahmen (LLRs) sind das Standard-Bildgebungsverfahren, um die mechanische Achse in der koronalen Ebene zu beurteilen, anatomische Variationen in Femur und Tibia zu identifizieren und das Ausmaß der Knochenresektion präoperativ zu planen. Die Genauigkeit dieser Messungen kann jedoch erheblich durch Rotation oder Beugung der unteren Extremitäten während der Bildgebung beeinflusst werden. Diese Studie untersucht die Auswirkungen von Rotationsfehlern auf die Messung koronaler Ausrichtungsparameter in LLRs nach TKA und erforscht die Beziehung zwischen der Rotation der unteren Extremitäten und der Ausrichtungsgenauigkeit.
Hintergrund und Begründung
Die Wiederherstellung der korrekten Ausrichtung der unteren Extremitäten ist ein zentrales Ziel der TKA. Fehlausrichtungen können zu erhöhtem Stress auf das Implantat, beschleunigtem Verschleiß und letztendlich zum Versagen der Prothese führen. LLRs werden häufig verwendet, um die mechanische Achse der unteren Extremitäten zu bewerten, die durch den Hüft-Knöchel-Winkel (HKA-Winkel) definiert wird. Der HKA-Winkel wird durch den Schnittpunkt der mechanischen Achsen von Femur und Tibia gebildet und ist ein Schlüsselparameter bei der Beurteilung der Ausrichtung. Rotationsfehler während der Bildgebung können jedoch die Messung dieses Winkels verfälschen, was zu ungenauen Beurteilungen der Ausrichtung und der Positionierung der Komponenten führt.
Frühere Studien haben gezeigt, dass rotationsabhängige lineare Veränderungen die Messung von Ausrichtungsparametern beeinflussen können. Beispielsweise kann die interne oder externe Rotation der unteren Extremitäten die scheinbare Ausrichtung der femoralen und tibialen Komponenten sowie den HKA-Winkel verändern. Diese Studie baut auf diesen Erkenntnissen auf, indem sie die Arten und das Ausmaß der Rotationsfehler analysiert, die während LLRs auftreten, und die Ausrichtungsparameter neu berechnet, um die Auswirkungen dieser Fehler auf klinische Entscheidungen zu bestimmen.
Studiendesign und Methodik
Diese prospektive Studie umfasste Patienten mit Grad drei oder vier fortgeschrittener Osteoarthritis (klassifiziert nach Kellgren und Lawrence), die zwischen Dezember 2018 und Januar 2020 eine einseitige TKA in einer einzigen Institution erhielten. Patienten mit großen Knochendefekten, Patellaluxation, schwerer Osteophytose oder vorherigen Operationen, die eine vollständige Kniestreckung verhinderten, wurden ausgeschlossen. Das Studienprotokoll wurde vom Forschungs- und Ethikkomitee des Krankenhauses genehmigt, und von allen Teilnehmern wurde eine schriftliche Einwilligung eingeholt.
Alle Patienten unterzogen sich der gleichen chirurgischen Technik für die TKA, wobei die distale femorale Osteotomie senkrecht zur femoralen mechanischen Achse durchgeführt wurde, wie sie aus präoperativen LLRs gemessen wurde. Das Ziel war die Erreichung einer neutralen mechanischen Achse. Zementierte posterior-stabilisierte Knieprothesen wurden implantiert, und eine standardisierte postoperative Versorgung, einschließlich multimodaler Schmerztherapie, Thromboembolieprophylaxe und Physiotherapie, wurde gewährleistet.
LLRs wurden vor der Operation und drei Monate postoperativ mit der gleichen Bildgebungstechnik und dem gleichen Protokoll durchgeführt. Die Patienten wurden angewiesen, mit schulterbreit auseinander stehenden Füßen zu stehen, wobei die Patella nach vorne gerichtet und das Knie maximal gestreckt war. Der Röntgenstrahl wurde auf das Kniegelenk zentriert, und die Bildgebung erfolgte in einem Abstand von 180 cm zur Röntgenröhre.
Zwei orthopädische Chirurgen, die in digitalen Messtechniken geschult waren, verwendeten die Software ImageJ2x, um die Implantatausrichtung und die Rotation der unteren Extremitäten zu bewerten. Der HKA-Winkel, die Ausrichtung der femoralen Komponente und die Ausrichtung der tibialen Komponente wurden gemessen. Fehlausrichtungen (Ausreißer) wurden als eine Abweichung von >2° von 90° für die femorale oder tibiale Komponentenausrichtung oder >3° von einem neutralen HKA-Winkel (0°) definiert.
Der Grad der Rotation der unteren Extremitäten wurde anhand einer Formel berechnet, die auf den in den LLRs sichtbaren Fibulaparametern basierte. Diese Formel berücksichtigte den sichtbaren Teil der Fibula, den überlappten Teil der Fibulaspitze und den Abstand zwischen der Fibulaspitze und der lateralen Fibulakortikalis. Eine multiple Regressionsanalyse zeigte eine starke Korrelation zwischen diesen Fibulaparametern und der Knierotation.
Ergebnisse
Insgesamt wurden 63 Patienten initial eingeschlossen, aber 13 wurden aufgrund von Gelenkdeformitäten, unvollständiger Kniestreckung oder Uneinigkeit unter den Beobachtern bezüglich des Rotationsgrades ausgeschlossen. Die endgültige Analyse umfasste 50 Patienten. Der mittlere präoperative HKA-Winkel betrug 4,07° ± 8,70° und reichte von 15° Varus bis 13,5° Valgus. Zweiundzwanzig Patienten hatten eine Osteoarthritis Grad drei, und 28 hatten eine Osteoarthritis Grad vier.
Der mittlere Rotationsgrad des operierten Beins drei Monate postoperativ betrug 9,30° ± 8,37° und reichte von 26,70° Innenrotation bis 6,18° Außenrotation. Die tatsächlichen Werte der Ausrichtungswinkel wurden nach Korrektur der Rotationsfehler mithilfe der Regressionsanalyse neu berechnet. Der HKA-Winkel vor der Korrektur betrug 1,79° ± 3,47°, und nach der Korrektur betrug er 1,14° ± 3,53°. Vor der Korrektur wurden 30 Patienten als Ausreißer klassifiziert, und nach der Korrektur verringerte sich diese Zahl auf 24. Vierzehn Patienten wechselten von Ausreißern zu Inliers, während acht von Inliers zu Ausreißern wechselten.
Bei der Ausrichtung der femoralen Komponente betrug der Mittelwert vor der Korrektur 89,96° ± 3,33°, und nach der Korrektur betrug er 90,73° ± 3,43°. Fünf Messungen wechselten von Ausreißern zu Inliers, und vier wechselten von Inliers zu Ausreißern. Bei der Ausrichtung der tibialen Komponente wechselten fünf Messungen von Ausreißern zu Inliers, und zwei wechselten von Inliers zu Ausreißern.
Diskussion
Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass die Rotation der untere