Il posizionamento rotatorio della componentetibiale nella protesi totale di ginocchioL. Castellani1, F. Giuntoli1, M. Candela2, A. Baldini1,a (B)1Casa di Cura IFCA Firenze, Via del Pergolino 4, 59100 Firenze, Italia2Ospedale San Francesco di Paola, Paola (Cosenza), [email protected]
ABSTRACT – ROTATIONAL ALIGNMENT OF THE TIBIAL COMPONENT IN TKA
Correct rotational alignment of the femoral and tibial components is an important factor for successful TKA. The
transepicondylar axis is widely accepted as a reference for the femoral component, but there is not a standard
reference for the tibial component. Internally rotated components compromise knee biomechanics causing patellar
maltracking, a tight medial flexion gap, and limited femoral rollback on a conforming lateral tibial condyle. In this
article we show our “curve on curve” matching method to avoid tibial malrotation in primary TKA.
L’ottenimento di un risultato soddisfacente di una protesidi ginocchio dipende da molteplici fattori. Spesso lo sfor-zo chirurgico principale durante l’atto operatorio è rivolto aottenere un asse meccanico appropriato e un corretto bilan-ciamento legamentoso. Il corretto posizionamento dell’im-pianto sul piano assiale, però, si è rivelato altrettanto criti-co per la biomeccanica articolare. A questo fine molti Auto-ri hanno descritto e standardizzato metodi per il controllodel posizionamento rotatorio delle componenti femorale etibiale sottolineando l’importanza che esso riveste nella cine-matica femoro-rotulea, nella stabilità articolare in flessionee nella longevità dell’impianto.Mentre sul versante femorale i reperi anatomici di riferimen-to sono stati ampiamente studiati da vari Autori, l’attenzionealla rotazione dell’impianto sulla componente tibiale è inve-ce spesso trascurata e non esiste un metodo universalmen-te accettato per evitare errori su questo versante. Sono de-scritti in letteratura diversi metodi con riferimenti intra- edextrarticolari non sempre riproducibili e accurati.Lo scopo di quest’articolo è quello di descrivere l’importanzadella corretta rotazione dell’impianto tibiale ricordando glieffetti negativi dell’intrarotazione, rivedere i metodi descrittiin letteratura e proporre un nuovo metodo validato per ilposizionamento rotatorio della componente tibiale duranteun intervento di protesi totale di ginocchio.
Gli effetti negativi della malrotazione tibiale
La rotazione della componente tibiale è determinante per ilcorretto allineamento dell’apparato estensore. L’errore piùcomune in cui si può incorrere è un difetto in intrarotazionedella componente. Diversi condizionamenti chirurgici cheillustreremo successivamente possono portare a commette-re errori rotazionali, come è possibile rilevare da immaginiTAC e durante la chirurgia di revisione (Figg. 1, 2).Proviamo a considerare come cambia la biomeccanica in unimpianto malruotato: la malrotazione della componente ti-biale provoca un conseguente spostamento laterale della tu-berosità tibiale rispetto all’articolazione del ginocchio e au-menta l’angolo Q del quadricipite lateralizzandone l’inser-zione distale.Lo studio di Berger [1] è tra i primi ad aver mostrato un’im-plicazione clinica dovuta alla malrotazione tibiale o femora-le. In questo caso lo studio valutava l’intrarotazione combi-nata di entrambe le componenti tibiale e femorale e mostra-va come, per difetti assiali fino a 5° di extrarotazione, lo scor-rimento femoro-rotuleo fosse pressoché normale; un difet-to di ulteriori pochi gradi di rotazione interna determinavainvece comparsa di tilt laterale fino a sublussazioni femoro-rotulee confermate da radiografie assiali di rotula. Oltre i 10°di rotazione interna combinata si verificavano vere e proprielussazioni femoro-rotulee.Inoltre un effetto deleterio della malrotazione della com-ponente tibiale è il disaccoppiamento tra le componenti
Fig. 1 - La radiografia standard èin grado di mostraremalrotazioni tibiali se di graveentità, ma con moltaapprossimazione. Si può notarecome lo stesso caso nelradiogramma sinistro appaiagrossolanamente intraruotatomentre, nel radiogrammadestro, con un correttoposizionamento dell’arto laposizione dell’impianto assumaconnotati più regolari
Fig. 2 - Un esempio di malrotazione tibiale. (a) Nell’immagine TAC, lineaideale passante per la tuberosità tibiale anteriore confrontata con la li-nea corrispondente alla rotazione dell’impianto. Il difetto rotazionalecorrisponde a circa 28° di intrarotazione. (b) Lo stesso caso dopo l’espo-
sizione chirurgica con la rimozione delle componenti: i due strumentimostrano la discrepanza tra quello che dovrebbe essere l’allineamentoottimale sulla tuberosità e la posizione della componente
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Fig. 3 - Inserto in polietilene gravemente usurato marginalmente e sulpost centrale in un impianto malruotato
protesiche rispetto all’asse ideale cinematico del ginocchio,che approssimativamente è l’asse trans-epicondilare. Quan-do la componente tibiale è malruotata si accumulano stressdi carico verso i bordi del polietilene, che non hanno lacongruenza femoro-tibiale adeguata per sopportare questamalposizione dell’impianto [2].Il disaccoppiamento della posizione femorale tibiale e il re-lativo aumento dei carichi sulle regioni marginali del po-lietilene sono ovviamente una potenziale causa di usura(Fig. 3), e questo è stato già descritto in passato ed evidenzia-to da studi sugli espianti eseguiti per fallimento meccanicodell’impianto [3].Inoltre la malrotazione della componente tibiale provocaanomalie cinematiche che possono portare dolore, perchési verificano tensioni abnormi sulle componenti capsulo-legamentose del ginocchio che possono anche condurre a ri-gidità e ad artrofibrosi. È dimostrato infatti che fino al 60%delle protesi di ginocchio dolorose ha mediamente un’intra-rotazione combinata maggiore di 10° [4] e il difetto preva-lente è nella maggior parte dei casi a carico della componentetibiale [5].Oltre che sul dolore, un effetto non trascurabile della malro-tazione è quello sulla rigidità articolare. Più studi basati sudati chirurgici da revisioni protesiche su artrofibrosi hannoevidenziato un’associazione molto diretta tra malrotazione erigidità. Praticamente tutti i casi (33 su 34) presentavano undifetto in intrarotazione della componente tibiale [6].
Strumenti per valutare la malrotazione della componentetibiale
Il protocollo radiografico più noto è quello di Berger, de-scritto per la prima volta nel 1993 [7], il quale valuta sepa-ratamente le componenti tibiale e femorale rispetto ai reperiossei. Mentre, per la componente femorale, su un solo ta-glio TAC è possibile comparare la linea trans-epicondilare
con quella passante per i condili posteriori protesici, per lacomponente tibiale invece la valutazione è più complessa inquanto sono necessarie misurazioni su due livelli. Prima siconsidera il taglio a livello del piatto tibiale, su cui si tracciail centro geometrico e l’asse sagittale della componente. Inseconda istanza queste due misure vengono proiettate sul ta-glio distale a livello della tuberosità tibiale, comparando l’as-se sagittale della componente tibiale all’asse anatomico dellatibia, che viene tracciato tra il centro geometrico della meta-fisi tibiale e l’incrocio tra terzo medio e terzo mediale dellatuberosità tibiale anteriore. Dalla comparazione dei due as-si deriva l’angolo di malrotazione in intra- o extrarotazione.Tale valutazione deve essere adattata in caso di misurazio-ni su componenti tibiali anatomiche, in cui l’asse della com-ponente deve essere calcolato tenendo conto dell’asimmetriadella componente stessa.
Strategie per minimizzare le conseguenze dellamalrotazione
La ricerca ha spinto verso la produzione di protesi di ginoc-chio con design evoluto che potessero compensare eventualidifetti torsionali. L’utilizzo di componenti moderne relativa-mente poco vincolate, che consentano una libertà rotatoriadi circa 8–10° in ogni direzione, può assorbire difetti con-tenuti in questo range di errore. Nonostante questo vantag-gio, bisogna però considerare il design in maniera approfon-dita: nelle protesi postero-stabilizzate, per esempio, la pre-senza del post centrale può portare a problemi di consumose la libertà rotatoria delle componenti viene sfruttata com-pletamente per correggere un malposizionamento rotatorio.Infatti l’ingombro stesso del post può risultare sollecitatoda eccessive malrotazioni, specialmente nella sua porzioneanteriore.Un’ulteriore risposta al problema è costituita dalle protesia menisco mobile, dove l’inserto in polietilene è libero diruotare rispetto all’impianto tibiale, proteggendo da erroridi impianto. Se concettualmente in vitro tale soluzione sem-bra convincente, studi in vivo di cinematica hanno messo indubbio il reale funzionamento in tal senso dell’impianto, li-mitandone il ruolo alla correzione di piccolissimi difetti: lamaggior parte del movimento, infatti, avviene solo in esten-sione, mentre in flessione la congruenza femoro-tibiale vienepersa insieme agli effetti benefici del piatto mobile [8]. Stu-di randomizzati prospettici che hanno confrontato protesi amenisco mobile e fisso non hanno evidenziato differenze cli-niche nello scorrimento femoro-rotuleo, escludendo quindidi fatto che il menisco mobile abbia alcun effetto sulla cor-rezione di un eventuale malposizionamento rotatorio tibiale[9–11].In ultima analisi è bene considerare che il posizionamen-to rotatorio delle componenti non è l’unico fattore che in-fluenza il malscorrimento femoro-rotuleo. Studi biomecca-
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nici hanno infatti dimostrato come altri fattori siano preva-lenti per importanza: il posizionamento medio-laterale dellaprotesi rotulea, l’angolo di resezione rotuleo e lo spessore fi-nale della rotula. La componente rotazionale tibiale, dunque,ha un effetto sicuro sulla cinematica, ma non un’influenzacosì grande come altri fattori, quali quelli inerenti la rotulain sé e la troclea femorale su cui essa deve scorrere [12].
Cause che rendono la malrotazione tibiale un errorecomune
I malposizionamenti rotatori della componente tibiale av-vengono quasi esclusivamente in intrarotazione. Il motivoprincipale è il desiderio del chirurgo di massimizzare la co-pertura ossea del piatto tibiale con la componente tibiale.Il problema è che la maggior parte delle componenti tibialiin commercio è simmetrica, mentre la metafisi tibiale ha undiametro maggiore sul piatto mediale. Pertanto, dimensio-nando la componente per una copertura ottimale, si tende asovradimensionare l’impianto e a ruotarlo internamente perevitarne la fuoriuscita [13].L’altra comune causa è l’inaccuratezza dei riferimenti osseidisponibili a livello tibiale. Questo è strato dimostrato in unostudio su cadavere [14] in cui è stato chiesto a chirurghi di-versi di palpare vari riferimenti ossei per ottenere un corret-to allineamento rotatorio. I riferimenti utilizzati dai chirur-ghi si sono dimostrati molto diversi tra loro, con una scarsariproducibilità e accuratezza dato che la stessa tecnica pro-duceva risultati differenti per operatori differenti e lo stes-so operatore, basandosi sullo stesso repere, aveva difficoltà ariprodurre lo stesso posizionamento.La terza causa di errore consiste nell’utilizzo di un meto-do frequentemente utilizzato per la sua facilità di esecuzio-ne intra-operatoria, ma che può produrre errori grossolani.La tecnica è detta “free floating technique” e si basa sul posi-zionamento delle componenti di prova senza fissare la tibia.Si lascia quindi che la componente si orienti rotatoriamentein una posizione guidata dai movimenti di flesso-estensionepassiva eseguiti ripetutamente. Il razionale si basa sul fattoche la componente tibiale dovrà essere guidata dalla compo-nente femorale nella posizione ideale di miglior accoppia-mento tra le due. Utilizzando questa tecnica [15] è stato di-mostrato che consistentemente si produce un’intrarotazionedel piatto tibiale. Le ragioni sono dettate dal fatto che il piat-to tibiale ruota in base alle frizioni tra i vari elementi e alletensioni legamentose. Se il bilanciamento legamentoso nonè accurato, come comunemente avviene nel varo, il com-partimento mediale è frequentemente più serrato del latera-le, cosicché la componente sarà più immobile nel compartomediale rimanendo intraruotata.
Soluzioni di tecnica chirurgica per evitare la malrotazionetibiale
Abbiamo eseguito uno studio su 130 risonanze magnetichedi ginocchia normali con l’ipotesi che la corticale anterioredella tibia, dopo aver eseguito il taglio tibiale, fosse il repereosseo più accurato per il giusto posizionamento della com-ponente tibiale. Abbiamo chiamato questo metodo “curve oncurve matching” [16]. L’arto è stato posizionato in estensio-ne in artroscan con il secondo metatarso del piede in posi-zione verticale. L’arruolamento dei pazienti per lo studio haescluso i casi che presentassero lesioni anatomiche menisca-li o legamentose e le ginocchia artrosiche. L’obiettivo dellostudio è stato quello di verificare l’accuratezza e riproducibi-lità del metodo nell’identificare il corretto allineamento ro-tatorio rispetto ai metodi tradizionali basati sulla tuberosi-tà tibiale o sull’inserzione del legamento crociato posteriore(linea di Akagi) [17].Sulle immagini di risonanza abbiamo quindi individuatola linea epicondilare sul femore trasportandola a livello delpiatto tibiale nel punto ideale della resezione, vale a dire a9 mm dalla superficie del condilo esterno del piatto tibia-le. A questo livello sono state riportate la linea passante dalcentro del piatto e il terzo mediale della tuberosità tibiale, lalinea di Akagi passante per il margine mediale della tubero-sità e l’inserzione del PCL e il metodo curve on curve usan-do lucidi trasparenti di un piatto tibiale simmetrico prote-sico. I risultati hanno mostrato come la linea di Akagi fosseconsistentemente intraruotata.Il metodo curve on curve e quello della tuberosità in me-dia erano in una posizione ortogonale all’asse epicondila-re, e quindi ideale. L’asse transutuberositario aveva un rangemolto più elevato soprattutto verso l’intrarotazione, mentreil metodo curve on curve aveva pochi outlier e il raggruppa-mento dei dati era tutto molto vicino allo 0° con una bassadeviazione standard (±5°) (Fig. 4).Da questo studio si evince che il posizionamento del piat-to tibiale deve coincidere con la superficie anteriore cortica-le della tibia secondo un accoppiamento tra la curva dellacomponente e la curva del piatto. Per avere un doppio con-trollo intra-operatorio alcuni fattori sono determinanti: seresta osso esposto sul margine mediale tra piatto e corti-cale anteriore, questo indica un errore in intrarotazione; alcontrario, se rimane osso esposto sul margine laterale que-sto comporta un’eccessiva extrarotazione. Da ciò consegue lastrategia migliore per la scelta della taglia basandosi sul piat-to laterale, che ha dimensioni più piccole, e quindi la scel-ta della rotazione basandosi sulla corticale anteriore. L’os-so postero-mediale resterà quindi in parte esposto, segnodell’applicazione corretta del metodo (Fig. 5).Sulla base dei risultati incoraggianti dello studio preliminareRMN, abbiamo eseguito un secondo studio di validazione di
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Fig. 4 - Il grafico mostra il differente allineamento rotatorio delle com-ponenti seguendo tre metodi diversi: in azzurro la linea di Akagy, ingiallo la linea della tuberosità tibiale, in rosso il metodo curve on curve.Notare la bassa deviazione standard dei risultati del metodo curve oncurve rispetto alla dispersione dei dati negli altri metodi
Fig. 5 - Corretta applicazione del metodo curve on curve: dimensiona-mento antero-posteriore basato sul piatto tibiale laterale, osso espostopostero-mediale e profilo anteriore dell’impianto che segue il profiloosseo tibiale
questa metodica eseguendo 50 TAC con paziente supino e gi-nocchio completamente esteso, con il secondo metatarso delpiede verticale e in contrazione quadricipitale isometrica du-rante l’acquisizione delle immagini. Seguendo lo stesso prin-cipio del curve on curve matching il range d’errore si è nuova-mente dimostrato estremamente basso, con un allineamentoaccurato rispetto alla linea epicondilare (Fig. 6).Una tecnica simile è stata riprodotta e pubblicata sulla basedi quanto descritto da Ranawat secondo la “posterior lateralcorner locked technique”, in cui l’impianto viene fissato ba-sandosi sulla dimensione del piatto laterale e con un pivotlaterale l’impianto viene ruotato finché non tocca la corti-cale anteriore. I dati raccolti si sono confermati in linea conl’accuratezza del nostro metodo [18].
Fig. 6 - Immagine TAC con sovrapposizione dei tagli femorale e tibia-le: si nota come l’allineamento curve on curve produca un allineamentomolto accurato sull’asse epicondilare e un preciso accoppiamento tra lecomponenti protesiche
Recenti migliorie nel design degli impianti
L’utilizzo di nuovi impianti con design più anatomici hapermesso di trovare una migliore copertura ossea evitandol’intrarotazione del piatto.L’obiettivo è stato raggiunto disegnando le nuove compo-nenti protesiche sulla base dell’analisi dei dati ottenuti dabanche dati digitali di risonanze o TAC eseguite su artico-lazioni artrosiche per la produzione di impianti specifici peril paziente, il cosiddetto PSI, o da banche dati di ossa di ca-davere. La forma di queste componenti permette anche unaprogressiva variazione tra le taglie, che si espandono nellevarie dimensioni antero-posteriore e medio-laterale con unaprogressione più anatomica. In questo modo il chirurgo nondovrà più avere compromessi tra copertura, posizione e scel-ta della taglia, bensì sarà la forma stessa dell’impianto che loguiderà verso il posizionamento ottimale sia nei confrontidell’apparato estensore sia nei confronti della componentefemorale, con notevoli aspettative tanto funzionali per il gi-nocchio operato quanto dal punto di vista di usura dell’im-pianto, dato che i carichi sulle superfici articolari sarannochiaramente ottimizzati.
CONFLITTO DI INTERESSE Nessuno.
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