Ротационное позиционирование компонентов при тотальном эндопротезировании коленного сустава (обзор)

Тотальное эндопротезирование коленного сустава (ТЭКС) — одна из наиболее распространенных хирургических процедур, предназначенных для восстановления функции сустава и улучшения качества жизни пациентов с поздней стадией остеоартрита, ревматоидным артритом и другими дегенеративно-дистрофическими заболеваниями. Ключевым аспектом успешности данной процедуры является правильное позиционирование компонентов эндопротеза, особенно в отношении ротационного положения.

Цель настоящего обзора — анализ литературных данных о ротационном позиционировании компонентов эндопротеза при ТЭКС для определения оптимальных подходов, обеспечивающих улучшение функциональных результатов.

Поиск литературы проводили в базах данных PubMed (MEDLINE), Scopus и eLIBRARY.RU по ключевым словам: тотальное эндопротезирование коленного сустава, ротационное положение, компоненты эндопротеза коленного сустава.

В обзоре рассмотрены основные методы и подходы, касающиеся определения ротационного положения компонентов эндопротеза при ТЭКС. Показано, что хирургическая и анатомическая трансэпикондилярные линии применяются с одинаковой частотой, а основными ориентирами являются задняя мыщелковая линия и линия Уайтсайда. Проанализированные работы свидетельствуют об актуальности проблемы ротационного позиционирования компонентов эндопротеза и необходимости дальнейших исследований для разработки стандартизированных протоколов, направленных на снижение рисков осложнений и повышение эффективности ТЭКС.

1. Cho Y., Lee M.C. Rotational alignment in total knee arthroplasty. Asia-Pacific Journal of Sports Medicine, Arthroscopy, Rehabilitation and Technology 2014; 1(4): 113–118, https://doi.org/10.1016/j.asmart.2014.08.001.
2. Varacallo M., Luo T.D., Mabrouk A., Johanson N.A. Total knee arthroplasty techniques [Updated 2024 May 6]. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2024. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK499896.
3. Alrawashdeh W., Eschweiler J., Migliorini F., El Mansy Y., Tingart M., Rath B. Effectiveness of total knee arthroplasty rehabilitation programmes: a systematic review and meta-analysis. J Rehabil Med 2021; 53(6): jrm00200, https://doi.org/10.2340/16501977-2827.
4. Hohman D.W. Jr, Nodzo S.R., Phillips M., Fitz W. The implications of mechanical alignment on soft tissue balancing in total knee arthroplasty. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 2015; 23(12): 3632–3636, https://doi.org/10.1007/s00167-014-3262-4.
5. Elkins J.M., Jennings J.M., Johnson R.M., Brady A.C., Parisi T.J., Dennis D.A. Component rotation in well-functioning, gap balanced total knee arthroplasty without navigation. J Arthroplasty 2023; 38(6S): S204–S208, https://doi.org/10.1016/j.arth.2023.03.033.
6. Gorbatov R.O., Malyshev E.E., Romanov A.D., Karyakin N.N. Total knee arthroplasty using virtual prototyping and additive manufacturing. Sovremennye tehnologii v medicine 2018; 10(3): 146, https://doi.org/10.17691/stm2018.10.3.18.
7. Jang E.S., Connors-Ehlert R., LiArno S., Geller J.A., Cooper H.J., Shah R.P. Accuracy of reference axes for femoral component rotation in total knee arthroplasty: computed tomography-based study of 2,128 femora. J Bone Joint Surg Am 2019; 101(23):e125, https://doi.org/10.2106/JBJS.19.00438.
8. Nam J.H., Koh Y.G., Kim P.S., Park J.H., Kang K.T. Effect of the presence of the articular cartilage on the femoral component rotation in total knee arthroplasty in female and varus osteoarthritis knees. J Orthop Surg Res 2020; 15(1): 499, https://doi.org/10.1186/s13018-020-02030-9.
9. Мальцер У., Шулер П., Шапошников Ю.Г. Уста­новка компонентов эндопротеза коленного сустава. Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Прио­рова 1999; 6(1): 16–21, https://doi.org/10.17816/vto98411.
10. Boldt J.G. Femoral component alignment in TKA. In: Navigation and robotics in total joint and spine surgery. Springer, Berlin, Heidelberg; 2004, https://doi.org/10.1007/978-3-642-59290-4_27.
11. Park I.S., Ong A., Nam C.H., Ahn N.K., Ahn H.S., Lee S.C., Jung K.A. Transepicondylar axes for femoral component rotation might produce flexion asymmetry during total knee arthroplasty in knees with proximal tibia vara. Knee 2014; 21(2): 369–373, https://doi.org/10.1016/j.knee.2013.04.015.
12. Jerosch J., Peuker E., Philipps B., Filler T. Interindividual reproducibility in perioperative rotational alignment of femoral components in knee prosthetic surgery using the transepicondylar axis. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 2002; 10(3): 194–197, https://doi.org/10.1007/s00167-001-0271-x.
13. Castelli C.C., Falvo D.A., Iapicca M.L., Gotti V. Rotational alignment of the femoral component in total knee arthroplasty. Ann Transl Med 2016; 4(1): 4, https://doi.org/10.3978/j.issn.2305-5839.2015.12.66.
14. Victor J. Rotational alignment of the distal femur: a literature review. Orthop Traumatol Surg Res 2009; 95(5): 365–372, https://doi.org/10.1016/j.otsr.2009.04.011.
15. Talbot S., Dimitriou P., Radic R., Zordan R., Bartlett J. The sulcus line of the trochlear groove is more accurate than Whiteside’s Line in determining femoral component rotation. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 2015; 23(11): 3306–3316, https://doi.org/10.1007/s00167-014-3137-8.
16. Игнатенко В.Л., Корнилов Н.Н., Куляба Т.А., Се­лин А.В., Петухов А.И., Кроитору И.И., Сараев А.В. Эндопротезирование при вальгусной деформации коленного сустава (обзор литературы). Травматология и ортопедия России 2011; 4(62): 140–146.
17. Stiehl J.B., Cherveny P.M. Femoral rotational alignment using the tibial shaft axis in total knee arthroplasty. Clin Orthop Relat Res 1996; 331: 47–55, https://doi.org/10.1097/00003086-199610000-00007.
18. Schiraldi M., Bonzanini G., Chirillo D., de Tullio V. Mechanical and kinematic alignment in total knee arthroplasty. Ann Transl Med 2016; 4(7): 130, https://doi.org/10.21037/atm.2016.03.31.
19. Hungerford D.S., Krackow K.A. Total joint arthroplasty of the knee. Clin Orthop Relat Res 1985; 192: 23–33.
20. Insall J.N. Technique of total knee replacement. In: Dorr L.D. (editor). The knee. Papers of the first scientific meeting of the Knee Society. Baltimore, University Park Press; 1985; p. 23–26.
21. Сметанин С.М. Биомеханическое обоснование эндопротезирования коленного сустава при структурно-функциональных нарушениях. Дис. … докт. мед. наук. М; 2018.
22. Егорова Е.А., Кошелев П.О. Лучевая диагностика при эндопротезировании плечевого сустава (обзор литературы). Радиология — практика 2022; 6: 33–46, https://doi.org/10.52560/2713-0118-2022-6-33-46.
23. Корнилов Н.Н., Куляба Т.А., Новоселов К.А. Эндо­протезирование коленного сустава. СПб: Гиппократ; 2006.
24. Hattori Y., Asai N., Mori K., Mori S., Ikuta K., Kazama Y., Sato T., Kaneko A. Evaluation of an operation support system using the femoral anterior tangent line to determine intraoperative femoral component rotation in total knee arthroplasty. J Orthop Sci 2022; 27(3): 658–664, https://doi.org/10.1016/j.jos.2021.02.008.
25. Ji H.M., Jin D.S., Han J., Choo H.S., Won Y.Y. Comparison of alternate references for femoral rotation in female patients undergoing total knee arthroplasty. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 2016; 24(8): 2402–2406, https://doi.org/10.1007/s00167-015-3506-y.
26. Schröder J., Saris D., Besselaar P.P., Marti R.K. Comparison of the results of the Girdlestone pseudarthrosis with reimplantation of a total hip replacement. Int Orthop 1998; 22(4): 215–218, https://doi.org/10.1007/s002640050245.
27. Jerosch J. Infektionen des Bewegungsapparates. Diagnostik und Therapie. Thieme, Stuttgart; 1995.
28. Dalury D.F. Observations of the proximal tibia in total knee arthroplasty. Clin Orthop Relat Res 2001; 389: 150–155, https://doi.org/10.1097/00003086-200108000-00021.
29. Uehara K., Kadoya Y., Kobayashi A., Ohashi H., Yamano Y. Bone anatomy and rotational alignment in total knee arthroplasty. Clin Orthop Relat Res 2002; 402: 196–201, https://doi.org/10.1097/00003086-200209000-00018.
30. Akagi M., Oh M., Nonaka T., Tsujimoto H., Asano T., Hamanishi C. An anteroposterior axis of the tibia for total knee arthroplasty. Clin Orthop Relat Res 2004; 420: 213–219, https://doi.org/10.1097/00003086-200403000-00030.
31. Ertan M.B., Kose O., Tasatan E., Cakar A., Asoglu M.M., Dikmen İ. Is the Akagi line a reliable landmark for adjusting the rotational axis of the tibial component in patients with patellofemoral instability? Indian J Orthop 2023; 57(6): 838–846, https://doi.org/10.1007/s43465-023-00868-9.
32. Aglietti P., Sensi L., Cuomo P., Ciardullo A. Rotational position of femoral and tibial components in TKA using the femoral transepicondylar axis. Clinical Orthopaedics and Related Research 2008; 466: 2751–2755, https://doi.org/10.1007/s11999-008-0452-8.
33. Saffarini M., Nover L., Tandogan R., Becker R., Moser L.B., Hirschmann M.T., Indelli P.F. The original Akagi line is the most reliable: a systematic review of landmarks for rotational alignment of the tibial component in TKA. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 2019; 27(4): 1018–1027, https://doi.org/10.1007/s00167-018-5131-z.
34. Руководство по первичному эндопротезированию коленного сустава. Под ред. Кулябы Т.А., Корни­лова Н.Н., Тихилова Р.М. СПб: НМИЦ ТО им. Р.Р. Вре­дена; 2022.
35. Середа А.П., Саградян А.С., Лычагин А.В. Эндо­протезирование суставной поверхности надколенника при тотальной артропластике коленного сустава. Кафедра травматологии и ортопедии 2012; 3: 18–28.
36. Yaffe M., Luo M., Goyal N., Chan P., Patel A., Cayo M., Stulberg S.D. Clinical, functional, and radiographic outcomes following total knee arthroplasty with patient-specific instrumentation, computer-assisted surgery, and manual instrumentation: a short-term follow-up study. Int J Comput Assist Radiol Surg 2014; 9(5): 837–844, https://doi.org/10.1007/s11548-013-0968-6.
37. Voleti P.B., Hamula M.J., Baldwin K.D., Lee G.C. Current data do not support routine use of patient-specific instrumentation in total knee arthroplasty. J Arthroplasty 2014; 29(9): 1709–1712, https://doi.org/10.1016/j.arth.2014.01.039.
38. Nedopil A.J., Howell S.M., Hull M.L. Does malrotation of the tibial and femoral components compromise function in kinematically aligned total knee arthroplasty? Orthop Clin North Am 2016; 47(1): 41–50, https://doi.org/10.1016/j.ocl.2015.08.006.
39. Daines B.K., Dennis D.A. Gap balancing vs. measured resection technique in total knee arthroplasty. Clin Orthop Surg 2014; 6(1): 1–8, https://doi.org/ 10.4055/cios.2014.6.1.1.
40. Walde T.A., Bussert J., Sehmisch S., Balcarek P., Stürmer K.M., Walde H.J., Frosch K.H. Optimized functional femoral rotation in navigated total knee arthroplasty considering ligament tension. Knee 2010; 17(6): 381–386, https://doi.org/10.1016/j.knee.2009.12.001.
41. Hetaimish B.M., Khan M.M., Simunovic N., Al-Harbi H.H., Bhandari M., Zalzal P.K. Meta-analysis of navigation vs conventional total knee arthroplasty. J Arthroplasty 2012; 27(6): 1177–1182, https://doi.org/10.1016/j.arth.2011.12.028.
42. Thienpont E., Fennema P., Price A. Can technology improve alignment during knee arthroplasty. Knee 2013; 20(Suppl 1): S21–S28, https://doi.org/10.1016/S0968-0160(13)70005-X.
43. Лычагин А.В., Рукин Я.А., Грицюк А.А., Елиза­ров М.П. Первый опыт роботизированного эндопротезирования коленного сустава. Кафедра травматологии и ортопедии 2019; 4(38): 27–33, https://doi.org/10.17238/issn2226-2016.2019.4.27-33.
44. Айрапетов Г.А., Яблонский П.К., Сердобинцев М.С., Дзиов З.В., Наумов Д.Г. Робот-ассистированное эндо­протезирование коленного сустава. Первый опыт (про­спективное рандомизированное исследование). Гений ортопедии 2023; 29(5): 475–480, https://doi.org/10.18019/1028-4427-2023-29-5-475-480.
45. Kayani B., Konan S., Ayuob A., Onochie E., Al-Jabri T., Haddad F.S. Robotic technology in total knee arthroplasty: a systematic review. EFORT Open Rev 2019; 4(10): 611–617, https://doi.org/10.1302/2058-5241.4.190022.
46. Корнилов Н.Н., Куляба Т.А. Артропластика ко­ленного сустава. СПб: Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена; 2012.
47. Айрапетов Г.А., Яблонский П.К., Сердобинцев М.С., Дзиов З.В., Наумов Д.Г. Робот-ассистированное эндопротезирование коленного сустава. Первый опыт (про­спективное рандомизированное исследование). Ге­ний ортопедии 2023; 29(5): 475-480, https://doi.org/10.18019/1028-4427-2023-29-5-475-480.
48. Бабушкин В.Н., Лыков М.С., Шаевич С.С. Ре­зуль­таты эндопротезирования коленного сустава с использованием компьютерной навигации у пациентов с наличием интрамедуллярных металлоконструкций диафиза бедренной кости. В кн.: Материалы научно-практической конференции «Чаклинские чтения — 2017». Екатеринбург; 2017; с. 10–11.
49. Nunley R.M., Ellison B.S., Ruh E.L., Williams B.M., Foreman K., Ford A.D., Barrack R.L. Are patient-specific cutting blocks cost-effective for total knee arthroplasty? Clin Orthop Relat Res 2012; 470(3): 889–894, https://doi.org/10.1007/s11999-011-2221-3.
50. Kim C.W., Lee C.R. Effects of femoral lateral bowing on coronal alignment and component position after total knee arthroplasty: a comparison of conventional and navigation-assisted surgery. Knee Surg Relat Res 2018; 30(1): 64–73, https://doi.org/10.5792/ksrr.17.056.
51. Kim S.H., Park Y.B., Song M.K., Lim J.W., Lee H.J. Reliability and validity of the femorotibial mechanical axis angle in primary total knee arthroplasty: navigation versus weight bearing or supine whole leg radiographs. Knee Surg Relat Res 2018; 30(4): 326–333, https://doi.org/10.5792/ksrr.18.028.
52. Agarwal N., To K., McDonnell S., Khan W. Clinical and radiological outcomes in robotic-assisted total knee arthroplasty: a systematic review and meta-analysis. J Arthroplasty 2020; 35(11): 3393–3409.e2, https://doi.org/10.1016/j.arth.2020.03.005.
53. Bhimani S.J., Bhimani R., Smith A., Eccles C., Smith L., Malkani A. Robotic-assisted total knee arthroplasty demonstrates decreased postoperative pain and opioid usage compared to conventional total knee arthroplasty. Bone Jt Open 2020; 1(2): 8–12, https://doi.org/10.1302/2046-3758.12.bjo-2019-0004.r1.
54. Hampp E.L., Chughtai M., Scholl L.Y., Sodhi N., Bhowmik-Stoker M., Jacofsky D.J., Mont M.A. Robotic-arm assisted total knee arthroplasty demonstrated greater accuracy and precision to plan compared with manual techniques. J Knee Surg 2019; 32(3): 239–250, https://doi.org/10.1055/s-0038-1641729.
55. Watanabe S., Akagi R., Shiko Y., Ono Y., Kawasaki Y., Ohdera T., Ohtori S., Sasho T. Intra- and inter-observer reliability of implant positioning evaluation on a CT-based three-dimensional postoperative matching system for total knee arthroplasty. BMC Musculoskelet Disord 2021; 22(1): 363, https://doi.org/10.1186/s12891-021-04228-2.
56. Rajgopal A., Sudarshan P., Kumar S., Aggarwal K. Failure modes in malrotated total knee replacement. Arch Orthop Trauma Surg 2023; 143(5): 2713–2720, https://doi.org/10.1007/s00402-022-04569-0.
57. Hanada M., Hotta K., Matsuyama Y. Impact of implant positions in total knee arthroplasty on the postoperative knee kinematics of tibial rotation. J Orthop 2024; 58: 24–28, https://doi.org/10.1016/j.jor.2024.06.025.
58. Ebrahimzadeh M.H., Makhmalbaf H., Birjandinejad A., Keshtan F.G., Hoseini H.A., Mazloumi S.M. The Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index (WOMAC) in Persian speaking patients with knee osteoarthritis. Arch Bone Jt Surg 2014; 2(1): 57–62.
59. Luger M., Schopper C., Krottenthaler E.S., Mahmoud M., Heyse T., Gotterbarm T., Klasan A. Not all questions are created equal: the weight of the Oxford Knee Scores questions in a multicentric validation study. J Orthop Traumatol 2023; 24(1): 44, https://doi.org/10.1186/s10195-023-00722-6.
60. Singh V., Bieganowski T., Huang S., Karia R., Davidovitch R.I., Schwarzkopf R. The Forgotten Joint Score patient-acceptable symptom state following primary total hip arthroplasty. Bone Jt Open 2022; 3(4): 307–313, https://doi.org/10.1302/2633-1462.34.BJO-2022-0010.R1.
61. Dinjens R.N., Senden R., Heyligers I.C., Grimm B. Clinimetric quality of the new 2011 Knee Society score: high validity, low completion rate. Knee 2014; 21(3): 647–654, https://doi.org/10.1016/j.knee.2014.02.004.
62. Noble P.C., Conditt M.A., Cook K.F., Mathis K.B. The John Insall Award: Patient expectations affect satisfaction with total knee arthroplasty. Clin Orthop Relat Res 2006; 452: 35–43, https://doi.org/10.1097/01.blo.0000238825.63648.1e.
63. Behrend H., Giesinger K., Giesinger J.M., Kuster M.S. The “forgotten joint” as the ultimate goal in joint arthroplasty: validation of a new patient-reported outcome measure. J Arthroplasty 2012; 27(3): 430–436.e1, https://doi.org/10.1016/j.arth.2011.06.035.
64. Suda A.J., Seeger J.B., Bitsch R.G., Krueger M., Clarius M. Are patients’ expectations of hip and knee arthroplasty fulfilled? A prospective study of 130 patients. Orthopedics 2010; 33(2): 76–80, https://doi.org/10.3928/01477447-20100104-07.
65. Иржанский А.А., Куляба Т.А., Корнилов Н.Н. Вали­да­ция и культурная адаптация шкал оценки исходов заболеваний, повреждений и результатов лечения коленного сустава WOMAC, KSS И FJS-12. Травматология и ортопедия России 2018; 24(2): 70–79, https://doi.org/10.21823/2311-2905-2018-24-2-70-79.
66. Berger R.A., Crossett L.S., Jacobs J.J., Rubash H.E. Malrotation causing patellofemoral complications after total knee arthroplasty. Clin Orthop Relat Res 1998; 356: 144–153, https://doi.org/10.1097/00003086-199811000-00021.
67. Matsuda S., Miura H., Nagamine R., Urabe K., Hirata G., Iwamoto Y. Effect of femoral and tibial component position on patellar tracking following total knee arthroplasty: 10-year follow-up of Miller-Galante I knees. Am J Knee Surg 2001; 14(3): 152–156.
68. Akagi M., Matsusue Y., Mata T., Asada Y., Horiguchi M., Iida H., Nakamura T. Effect of rotational alignment on patellar tracking in total knee arthroplasty. Clinical Orthopaedics and Related Research 1999; 366: 155–163, https://doi.org/10.1097/00003086-199909000-00019.
69. Anouchi Y.S., Whiteside L.A., Kaiser A.D., Milliano M.T. The effects of axial rotational alignment of the femoral component on knee stability and patellar tracking in total knee arthroplasty demonstrated on autopsy specimens. Clinical Orthopaedics and Related Research 1993; 287: 170–177, https://doi.org/10.1097/00003086-199302000-00027.
70. Olcott C.W., Scott R.D. Femoral component rotation during total knee arthroplasty. Clinical Orthopaedics and Related Research 1999; 367: 39–42, https://doi.org/10.1097/00003086-199910000-00005.
71. Hanada H., Whiteside L.A., Steiger J., Dyer P., Naito M. Bone landmarks are more reliable than tensioned gaps in TKA component alignment. Clin Orthop Relat Res 2007; 462: 137–142, https://doi.org/10.1097/BLO.0b013e3180dc92e7.
72. Джавадов А.А., Билык С.С., Коваленко А.Н., Близ­нюков В.В., Амбросенков А.В., Денисов А.О., Анти­пов А.П., Миронов А.Р. Оценка точности позиционирования компонентов эндопротеза коленного сустава у пациентов, оперированных с использованием индивидуальных резекторных блоков. Современные проблемы науки и образования 2018; 5: 51.
73. Sharkey P.F., Hozack W.J., Rothman R.H., Shastri S., Jacoby S.M. Why are total knee arthroplasties failing today? Clinical Orthopaedics and Related Research 2002; 404: 7–13, https://doi.org/10.1097/00003086-200211000-00003.

El Qaseer M.H., Zykin A.A., Malyshev E.E. Rotational Alignment of Components in Total Knee Arthroplasty (Review). Sovremennye tehnologii v medicine 2024; 16(6): 78, https://doi.org/10.17691/stm2024.16.6.07