Arthroplasty of the Knee: Current Techniques for Implant Alignment

• Published in: Zeitschrift fur Orthopadie und Unfallchirurgie Vol. 160; no. 2; pp. 149 - 159
• Main Authors: Weber, Patrick, Gollwitzer, Hans
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Rüdigerstraße 14, 70469 Stuttgart, Germany Georg Thieme Verlag KG 01.04.2022
• Subjects: Arthroplasty, Replacement, Knee - methods; Biomechanical Phenomena; Femur - diagnostic imaging; Femur - surgery; Humans; Knee Joint - diagnostic imaging; Knee Joint - surgery; Knee Prosthesis; Osteoarthritis, Knee - diagnostic imaging; Osteoarthritis, Knee - surgery; Range of Motion, Articular; Review; knee arthroplasty; Knietotalendoprothese; kinematisches Alignment; bandreferenziert; mechanical alignment; gap balancing; knöchern referenziert; mechanisches Alignment; kinematic alignment; measured resection
• ISSN: 1864-6697; 1864-6743
• DOI: 10.1055/a-1304-3854

Abstract When a total knee arthroplasty (TKA) is implanted using the traditional mechanical alignment technique, this typically results in a straight leg, independently of pre-operative or even pre-arthrotic varus or valgus alignment. With mechanical alignment, we distinguish between 2 different alignment techniques: ligament balancing and bony referencing according to bony skeletal landmarks. In ligament balanced technique beside the straight mechanical axis, the prosthesis is implanted at 90° to the latter. The rotational alignment of the femur is set according to the ligament tension. In the skeletal referenced technique, the rotation of the femur is also set according to bony skeletal landmarks. As a variation of this technique, the prosthesis can be implanted with anatomical alignment. In this technique, the medial slope of the joint line of 3° in the frontal plane is respected during the implantation of TKA. Both techniques result in comparable long-term results with survival rates of almost 80% after 25 years. On the other hand, 15 – 20% of TKA patients report dissatisfaction with their clinical result. For more than 10 years now, the kinematic TKA alignment concept has been developed with the goal to achieve implantation that is adapted to the individual anatomy of the patient. The advocates of this technique expect better function of TKA. This strategy aims to reconstruct the pre-arthrotic anatomy of a given patient while preserving the existing joint line and the mechanical axis without performing ligamentary release. Studies have shown that the function of the prothesis is at least that good as in the conventional techniques. Long-term results are still sparse, but initial studies show that TKA implanted using the kinematic alignment technique exhibit comparable 10-year-survival rates to those implanted using the traditional mechanical alignment technique. Future studies need to show the limitations of this new technique and to identify patients who will or will not significantly benefit from this technique. Zusammenfassung Bei der klassischen mechanischen Ausrichtung wird die Knietotalendoprothese so eingesetzt, dass eine gerade Beinachse resultiert unabhängig von der präoperativen oder auch präarthrotischen Varus- oder Valgusstellung. Es wird zwischen der bandgeführten oder knöchern referenzierten Technik unterschieden. Bei der bandgeführten Technik wird eine gerade Beinachse angestrebt, die Prothese steht in 90° zu dieser. Die Rotationausrichtung des Femurs wird anhand der Bandspannung angelegt. Bei der knöchern referenzierten Technik wird die Prothese auch in Bezug auf die Rotation anhand der knöchernen Landmarken eingebaut, es wird ebenfalls eine gerade Beinachse angestrebt. Als Variante dieser Technik wird beim anatomischen Alignment die 3° nach medial abfallende Gelenklinie bei der Implantation berücksichtigt. Mit diesen Techniken werden vergleichbare, gute Langzeitergebnisse erreicht mit einer Überlebensrate der Prothesen von nahezu 80% nach 25 Jahren. Auf der anderen Seite berichten 15 – 20% der Patienten, dass sie mit dem Ergebnis ihrer Knieprothese unzufrieden sind. Seit über 10 Jahren wird das kinematische Alignment weiterentwickelt, das eine Implantation der Endoprothese entsprechend der individuellen Anatomie des einzelnen Patienten zum Ziel hat, da die Verfechter dieser Methode sich dadurch eine bessere Funktion der Prothese erwarten. Dabei wird die präarthrotische Anatomie des Patienten rekonstruiert unter Erhalt der vorliegenden Gelenklinie und Beinachse ohne Release der Bandstrukturen. In den bisherigen Studien war die Funktion der Patienten, die mit kinematischem Alignment operiert wurden, mindestens gleichwertig zum mechanischen Alignment. Langfristige Ergebnisse sind noch spärlich, erste Studien zeigen, dass Prothesen mit kinematischer Ausrichtung bis zu 10 Jahre nach der Operation vergleichbare Überlebensraten der Endoprothesen im Vergleich zur mechanischen Ausrichtung zeigen. Zukünftige Studien sind notwendig, um die Limitationen dieser neuen Technik aufzuzeigen bzw. die Patienten zu identifizieren, die möglicherweise besonders oder auch nicht vom kinematischen Alignment profitieren.