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Apr 07, 2023

Une position fléchie excessive du composant fémoral provoque une cinématique anormale et des forces de contact articulaire/ligamentaire dans l'arthroplastie totale du genou

Rapports scientifiques volume 13,

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 6356 (2023) Citer cet article

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De mauvais résultats cliniques sont rapportés dans la flexion excessive du composant fémoral dans l'arthroplastie totale du genou (PTG), mais leurs mécanismes n'ont pas encore été élucidés. Cette étude visait à étudier l'effet biomécanique de la flexion du composant fémoral. Cruciate-substituting (CS) et postérieur-stabilisated (PS) TKA ont été reproduits dans une simulation informatique. Le composant fémoral a ensuite été fléchi de 0° à 10° avec une référence antérieure, en gardant la taille de l'implant et le jeu d'extension. La cinématique du genou, le contact articulaire et les forces ligamentaires ont été évalués dans l'activité de flexion profonde du genou. Lorsque le composant fémoral était fléchi de 10° dans une PTG CS, une translation antérieure paradoxale du compartiment médial était observée à mi-flexion. L'implant PS était mieux stabilisé avec un modèle de flexion à 4° dans la plage de flexion moyenne. La force de contact du compartiment médial et la force du ligament collatéral médial (MCL) ont augmenté avec la flexion de l'implant. Il n'y a eu aucun changement remarquable dans la force de contact fémoro-patellaire ou le quadriceps dans les deux implants. En conclusion, une flexion excessive du composant fémoral a entraîné une cinématique et des forces de contact/ligament anormales. Éviter une flexion excessive et maintenir une légère flexion du composant fémoral fournirait de meilleurs effets cinématiques et biomécaniques dans les PTG CS et PS.

L'arthroplastie totale du genou (PTG) a réussi à améliorer la qualité de vie et les activités quotidiennes des patients atteints d'arthrite du genou en phase terminale1. De nombreux facteurs peuvent contribuer aux résultats cliniques, tels que l'état du patient, la conception de l'implant et la technique chirurgicale1,2,3. Parmi les techniques chirurgicales, la position appropriée de l'implant est l'un des facteurs clés du succès de la PTG4,5.

Bien que l'alignement prothétique optimal dans le plan sagittal soit inconnu, une position légèrement fléchie du composant fémoral a été recommandée5,6. L'extension du composant fémoral peut provoquer une encoche fémorale antérieure et peut augmenter la pression de contact fémoro-patellaire7,8. Pour éviter l'encoche, le composant fémoral peut être contrôlé pour rendre le rebord antérieur presque parallèle au cortex antérieur du fémur9, et une position légèrement fléchie a été utilisée dans les PTG naviguées7,10. Cependant, la flexion du composant fémoral augmente le décalage condylien postérieur, ce qui peut affecter la cinématique du genou et l'étanchéité articulaire11,12. Un précédent rapport montrait qu'une augmentation de 2° de la flexion sagittale du composant fémoral entraînait une diminution de 1 mm de l'écart de flexion11. De plus, les positions excessivement étendues et fléchies sont considérées comme surchargeant l'insert en polyéthylène13,14.

Dans une étude de simulation informatique, il a été rapporté que la flexion du composant fémoral avec une référence postérieure améliore la cinématique et les effets biomécaniques dans la PTG8,15. Cependant, dans une étude précédente, il a été rapporté qu'une flexion excessive produisait une satisfaction et une fonction inférieures16. Dans cette étude, une étude de simulation informatique a été utilisée pour étudier l'effet de la flexion du composant fémoral avec une référence antérieure sur la biomécanique du genou. L'hypothèse était qu'une légère flexion du composant fémoral n'affecterait pas la cinématique et la force articulaire/ligamentaire ; cependant, une flexion excessive du composant fémoral montrerait une cinématique anormale et/ou une force articulaire/ligamentaire anormale.

La présente étude a été approuvée par la Graduate School du Comité d'éthique et la Faculté de médecine de l'Université de Kymakioto (numéro d'enregistrement R0980) et a été réalisée conformément aux directives éthiques nationales pour la recherche médicale et sanitaire impliquant des sujets humains et aux normes éthiques de la Déclaration d'Helsinki. Le seul participant, avec qui le modèle osseux a été créé, a reçu un consentement éclairé pour le risque de cet examen, y compris l'exposition aux rayonnements, et a consenti.

Cette étude a été réalisée à l'aide d'un modèle de genou musculo-squelettique dans une simulation informatique (LifeMOD/KneeSIM 2010 ; LifeModeler Inc., San Clemente, Californie, États-Unis). Le modèle de simulation consistait en un programme musculo-squelettique dynamique pour la modélisation du genou. Le modèle comprenait les contacts tibio-fémoraux et fémoro-patellaires, le ligament collatéral latéral (LCL), le ligament collatéral médial (MCL), le muscle et le tendon quadriceps, le tendon rotulien, les muscles ischio-jambiers et des éléments de la capsule du genou. Tous les faisceaux ligamentaires ont été modélisés comme des ressorts non linéaires avec des propriétés matérielles, comme déterminé dans une étude précédente17. Les origines des points d'insertion et de la rigidité ont été déterminées sur la base d'études anatomiques pertinentes18,19,20,21. Le programme de simulation a été préalablement validé pour garantir des estimations appropriées de la cinématique, de l'état du contact et de la force de contact22,23. Le modèle de simulation informatique avec les attaches des ligaments, les conditions aux limites et les implants est illustré à la Fig. 1.

Images rendues par ordinateur. ( a ) Vue d'ensemble de cette étude utilisant Oxford-knee-rig. (b) Attachement des ligaments et conditions aux limites avec l'implant Bi-Surface utilisé dans cette étude. (c) Protocole de simulation et amplitude de mouvement pour une flexion profonde du genou. (d) Quatre modèles de simulation informatique avec une flexion de 0°, 4°, 7°, 10° du composant fémoral par rapport à l'axe anatomique fémoral distal et un modèle d'implant de taille réduite avec une flexion de composant de 10° dans l'implant Bi-Surface.

Sur la base de résultats cliniques médiocres dus à une position de flexion excessive du composant fémoral dans Bi-Surface Knee (Kyocera, Kyoto, Japon)16, le système de genou Bi-Surface avec insert tibial de substitution cruciforme (CS) a été utilisé pour les simulations informatiques dans cette étude. Le Bi-Surface Knee System est une prothèse unique avec une durabilité à long terme prometteuse et se compose d'une articulation à rotule comme troisième condyle, qui permet le contact entre le composant fémoral et la coupelle en polyéthylène même en flexion profonde24. NexGen LPS-flex (Zimmer Biomet Inc., Warsow, IN, USA), qui est un implant postéro-stabilisé (PS) à plateau fixe avec un composant fémoral à rayons multiples, a également été évalué comme l'une des prothèses les plus utilisées25.

Le modèle osseux tridimensionnel a été construit à partir d'images tomodensitométriques (TDM) de jambe entière chez un volontaire sain (âge : 30 ans, sexe : homme, taille : 170 cm, poids : 80 kg, angle hanche-genou-cheville : 0,1° varus, angle tibial proximal médial : 86,9°, angle fémoral distal latéral mécanique : 87,0°, angle d'inclinaison antérieur du fémur : 4,2°, t postérieur pente ibiale : 4,1°) et une PTG avec deux types d'implants a été simulée. Pour être utilisé comme modèle standard, l'alignement coronal du composant fémoral a été défini perpendiculairement à l'axe mécanique coronal du fémur avec une coupe sulcus pour déterminer l'épaisseur de la coupe fémorale distale. Une référence antérieure a été utilisée pour déterminer la position antéro-postérieure du composant fémoral. L'alignement sagittal était parallèle à l'axe anatomique fémoral distal, et le condyle antérieur du fémur était coupé au ras du bord antérieur de la corticale fémorale, avec une rotation axiale parallèle à l'axe épicondylien chirurgical. Le composant tibial était placé perpendiculairement à l'axe mécanique du tibia pour l'alignement coronal, en préservant une pente postérieure native (4°)16, et la rotation était parallèle à la ligne d'Akagi. Le remplacement de la rotule a été effectué pour maintenir l'épaisseur rotulienne d'origine. Un implant de taille appropriée (taille du composant fémoral : Bi-Surface Knee ; XLAG, LPS-flex ; F) a été placé dans la simulation par ordinateur.

La simulation informatique avec la prothèse TKA a été utilisée pour simuler deux cycles d'activité accroupie dans une flexion profonde du genou en appui selon une plate-forme de genou de type Oxford (Fig. 1a, b). Pendant l'activité accroupie, une force verticale constante a été appliquée à la hanche, correspondant à un poids corporel de 80 kg, qui a été convertie en une charge d'environ 4 000 N sur le genou. Le modèle de genou a été fléchi de l'extension complète à 150°, puis de nouveau à l'extension complète en 4,5 s (Fig. 1c)26. Au cours de deux cycles d'activité, la position antéropostérieure du centre de la facette du compartiment médial et latéral, la force de contact intercomposant tibiofémoral de chaque condyle, la force de contact fémoro-patellaire, les forces des ligaments collatéraux et la force du muscle quadriceps ont été enregistrées. Les valeurs mesurées dans le deuxième cycle de squattage ont été sélectionnées pour les analyses car le premier cycle était légèrement instable pour ajuster les conditions de délimitation de chaque joint intercomposant.

Les expériences ont été réalisées en modifiant l'alignement sagittal du composant fémoral (Fig. 1d). Tout d'abord, le composant fémoral a été tourné de 4°, 7° et 10° jusqu'à la flexion à partir de la position d'origine (0°) dans le plan sagittal avec une référence antérieure. Cet angle de rotation a été sélectionné sur la base de l'étude précédente dans laquelle l'angle de flexion moyen du composant fémoral était de 4° avec 3° d'écart type, et les patients présentant une flexion excessive du composant fémoral (≥ 8,5°) présentaient des résultats cliniques inférieurs16. La coupe fémorale distale a été fléchie à partir de l'axe anatomique fémoral distal d'origine, et la coupe fémorale distale a été réalisée à l'aide d'une coupe sulcus pour préserver l'espace d'extension. Le point le plus proximal de la collerette antérieure était placé à la surface de la corticale fémorale antérieure pour éviter l'encoche ou le surplomb antérieur de l'implant. La taille de l'implant n'a pas été modifiée et le porte-à-faux postérieur de l'implant (augmentation de 6,7 mm et 6,3 mm de Bi-Surface Knee et LPS-flex, respectivement, lors de la flexion du composant fémoral de 0° à 10°) a été laissé. Deuxièmement, le surplomb postérieur accru du condyle postérieur de l'implant a été réduit à l'aide d'un implant de taille réduite (une taille plus petite) d'un modèle de flexion de 10°.

Dans le Genou Bi-Surface avec 10° de flexion du composant fémoral, une translation postérieure progressive a été observée dans les deux condyles pendant le cycle 15 % à 25 % (40° à 70° de flexion du genou), suivie d'une translation antérieure paradoxale du compartiment médial (Fig. 2a). Lorsque le composant fémoral a été réduit tout en maintenant une flexion de 10° du composant fémoral, ce mouvement anormal n'a pas été observé. Une translation postérieure du compartiment latéral a été observée avant le rollback bicondylien par la flexion du composant fémoral (Fig. 2b). Dans le LPS-flex, le modèle de flexion à 4° a montré un compartiment médial relativement stable dans la plage de flexion médiane (cycle de 20 % à 40 %), tandis que d'autres angles de flexion ont montré des translations antérieures paradoxales (Fig. 2c, d). Avec une augmentation de la flexion du composant fémoral, le compartiment médial s'est déplacé vers l'avant lors du recul bi-condylien dans les deux implants, mais le compartiment latéral n'a pas montré de changements remarquables (Fig. 2a–d). En réduisant la taille de l'implant, le centre des facettes des compartiments médial et latéral s'est déplacé vers l'avant pendant les phases de recul et de recul (Fig. 2a–d).

Translation antéro-postérieure du centre facettaire du Bi-Surface Knee (a : MC : compartiment médial et b : LC compartiment latéral) et du LPS-flex (c : MC, d : LC).

En termes de force de contact de chaque compartiment, la force de contact du compartiment médial a culminé dans la phase d'extension (cycle de 75 % à 80 %, 75 ° à 50 ° de flexion du genou dans le Bi-Surface Knee et cycle de 65 % à 75 %, 120 ° à 75 ° de flexion du genou dans le LPS-flex) (Fig. 3a, d). Dans les deux implants, la force de contact maximale du compartiment médial a augmenté avec la flexion du composant fémoral, mais la force de contact dans le compartiment latéral n'a pas montré de changements remarquables (Fig. 3a,b,d,e, Tableaux 1 et 2). En réduisant la taille du composant fémoral, la force de contact médiale a été considérablement réduite (Fig. 3a,d, Tableaux 1 et 2). La force de contact fémoro-patellaire n'était pas fortement modifiée par la flexion du composant fémoral (Fig. 3c,f, Tableaux 1 et 2).

Force de contact dans le Bi-Surface Knee (a–c) et LPS-flex (d–f). (a,d) compartiment médial, (b,e) compartiment latéral, (c,f) articulation fémoropatellaire. Compartiment médial MC, compartiment latéral LC, articulation fémoro-patellaire PF.

Lorsque la force ligamentaire a été observée, la force MCL a augmenté à mesure que la flexion du composant fémoral augmentait, et chaque pic a été observé à la fois dans les phases de flexion et d'extension (Fig. 4a, d). Ces forces MCL maximales ont été observées à environ 25 % à 30 % et 75 % à 80 % des cycles correspondant à la plage de flexion médiane (environ 50 ° à 80 ° de flexion du genou). La flexion du composant fémoral de 7° à 10° de flexion du genou a montré une augmentation considérable de la force MCL dans les deux implants, qui a été remarquablement réduite par la réduction de la taille du composant fémoral (52 % de réduction de la Bi-Surface et 48 % de réduction du LPS-flex par rapport à la taille d'origine) (Fig. 4a, d, Tableaux 3 et 4). L'effet sur le LCL était inférieur à celui sur le MCL, et la force du quadriceps n'était pas radicalement modifiée par la flexion du composant fémoral ou la taille de l'implant (Fig. 4b,c,e,f, Tableaux 3 et 4).

Force ligamentaire dans le genou bi-surface (a–c) et LPS-flex (d–f). (a,d) ligament collatéral médial, (b,e) ligament collatéral latéral (c,f) quadriceps. Ligament collatéral médial MCL, ligament collatéral latéral LCL.

Cette étude a démontré qu'une flexion excessive du composant fémoral augmentait la force de contact du compartiment médial et la force MCL dans les PTG CS et PS. Le genou bi-surface a montré une instabilité à mi-flexion qui était représentée par la translation antérieure paradoxale lorsque l'implant était fléchi à 10°. Dans le LPS-flex, une flexion de 4° du composant fémoral était plus stabilisée en flexion médiane, et les autres angles de flexion montraient une translation antérieure paradoxale. Dans l'ensemble, une légère flexion du composant fémoral peut être sans danger pour la biomécanique du genou dans ces implants. La réduction de la taille du composant fémoral a annulé l'augmentation des forces de contact et ligamentaires, probablement par une diminution du porte-à-faux postérieur.

Lorsque chaque implant a été comparé, le genou bi-surface semblait plus stable dans la plage de flexion moyenne, à l'exception du modèle à 4° de flexion dans lequel les deux implants présentaient une bonne stabilisation. Bien que l'effet de la flexion du composant fémoral sur les changements de force de contact et de ligament ait montré des tendances similaires dans les deux implants, l'amplitude de la force de contact maximale de Bi-Surface Knee était inférieure à celle de LPS-flex. Dans la plage de flexion où LPS-flex a montré une force de contact maximale, une articulation à rotule dans le genou Bi-Surface avait une autre zone de contact en tant que troisième condyle, ce qui diminue probablement la force de contact des condyles médial et latéral. Les différences de forces ligamentaires entre le début et le milieu de la flexion étaient probablement dues à l'effet combiné de la stabilité, de la position antéro-postérieure et de la rotation de l'implant.

Des études antérieures ont étudié les effets cinématiques et biomécaniques de la flexion du composant fémoral dans la PTG. Une précédente étude de simulation informatique a décrit que la translation antéropostérieure du composant fémoral et la force du quadriceps diminuaient à la fois dans les implants PS et PTG conservant le ligament croisé8,15. Ces études ont évalué une plage de 10° allant de − 3° d'extension à 7° de flexion du composant fémoral contre l'axe mécanique du fémur. Dans notre étude, l'angle de la composante fémorale était défini par rapport à l'axe anatomique fémoral distal, qui était fléchi de 1,0° par rapport à l'axe mécanique du fémur dans ce cas ; la plage d'évaluation était de 0° à 10° de flexion. Par conséquent, la position de l'implant étudiée était différente de celle utilisée dans les études précédentes. L'autre différence réside dans la méthode de flexion de l'implant. Nous avons fléchi le composant fémoral avec une référence antérieure placée au ras de la corticale antérieure du fémur distal pour éviter la formation d'encoche et le surplomb antérieur du composant fémoral. Ainsi, la flexion du composant fémoral a entraîné une augmentation du débord postérieur du composant fémoral. Dans les rapports cliniques, la flexion du composant fémoral et l'augmentation du décalage condylien postérieur ont été signalés comme étant le résultat du surplomb postérieur du composant fémoral16,27. Cependant, dans des articles de simulation précédents, bien que la méthode exacte de flexion de l'implant n'était pas claire, l'implant fémoral a été fléchi avec une référence postérieure et un surplomb antérieur de la bride antérieure a été observé8,15. Dans une autre étude biomécanique utilisant la simulation informatique, l'effet de la flexion et de la taille de l'implant a été évalué à l'aide d'une PTG à maintien croisé28. La plage d'évaluation de la flexion était de 0° à 9° par rapport à l'axe mécanique du fémur. Dans leur étude, le composant fémoral était également fléchi avec une référence postérieure, et une augmentation du débord postérieur n'était pas créée. Les résultats ont montré que la flexion du composant fémoral augmentait le bras de moment de l'extenseur du genou en extension, réduisait les forces de contact quadriceps et fémoro-patellaire et fournissait une cinématique stable. La réduction de la taille du composant fémoral montre des résultats mitigés, augmentant la force de contact fémoro-patellaire mais diminuant la force du ligament fémoro-patellaire médial et la force PCL. Les études mentionnées ci-dessus ont fléchi l'implant avec une référence postérieure, et la flexion de l'implant n'a pas montré d'effet de détérioration sévère sur la cinématique et la biomécanique. Dans leur modèle, le surplomb antérieur du rebord antérieur peut exister, mais le surplomb postérieur n'a pas été observé. En revanche, dans notre étude, l'implant était fléchi avec référence antérieure ; par conséquent, l'augmentation du porte-à-faux postérieur a entraîné une diminution de l'écart de flexion, entraînant une augmentation de la force articulaire/ligamentaire dans le modèle de flexion extensive.

La réduction de la taille de l'implant réduit la force articulaire/ligamentaire sans provoquer de cinématique anormale grave. Lorsque le porte-à-faux postérieur a été comparé, les modèles réduits à 4° de flexion et à 10° de flexion avaient des porte-à-faux postérieurs similaires. Lorsque le guide intramédullaire initial a été inséré par erreur en position de flexion et que l'ATG de référence antérieure a été réalisée avec succès par un dimensionnement approprié du condyle postérieur, le surplomb postérieur a été évité. C'est la condition du modèle de réduction des effectifs utilisé dans cette étude. Cependant, le surplomb postérieur ne pouvait pas être évité lorsque l'implant était fléchi par erreur lors de l'implantation. Dans une étude précédente, 23 % de flexions non désirées du composant fémoral avaient été rapportées lors de l'implantation finale29. Cette erreur provoque un débord postérieur, ce qui pourrait entraîner une flexion excessive dans cette étude.

Cliniquement, les effets de la flexion du composant fémoral ont été rapportés sous divers aspects. En termes de longévité de l'implant, la flexion du composant fémoral était l'un des facteurs de risque de reprise PTG car le débord antérieur de la collerette antérieure de l'implant fléchi pouvait irriter le tendon quadricipital et provoquer une crépitation rotulienne30. Une autre étude a rapporté que les implants fémoraux avec plus de 3° de flexion ont des taux d'échec plus élevés que les composants fémoraux neutres (0° à 3° de flexion) et étendus31. En ce qui concerne les résultats cliniques, une étude a montré que les patients présentant une flexion excessive du composant fémoral (> 8,5°) avaient des résultats inférieurs, bien qu'il y ait une large plage de sécurité, ce qui a donné une bonne satisfaction et fonction16. Une autre étude utilisant une prédiction de modèle d'apprentissage automatique a montré que la probabilité d'être "satisfait ou très satisfait" et d'avoir un genou "se sentant toujours normal" augmentait avec un changement de la pente tibiale à moins de 2° de la pente native et une flexion du composant fémoral de 0° à 7°4. Il a été rapporté que bien qu'il n'y ait pas de consensus dans la plage acceptable de l'alignement sagittal du composant fémoral, une flexion excessive doit être évitée5,6,7,8. Actuellement, il n'y a pas d'angle définitif pour illustrer une flexion "excessive", mais lors de l'observation de la biomécanique de deux types d'implants, une flexion de 10° par rapport à l'axe anatomique fémoral distal semblait être une flexion "excessive", car elle entraînait une cinématique anormale et des forces excessives de contact articulaire/ligamentaire dans les deux implants.

Cette étude avait plusieurs limites. Tout d'abord, la simulation consistait en un modèle virtuel et variable avec une articulation du genou généralement saine constituée de propriétés matérielles interpolées à partir d'études sur des cadavres. La cinématique et les forces obtenues ont été validées pour les mouvements physiologiquement pertinents de la PTG, mais les valeurs obtenues pourraient ne pas être tout à fait les mêmes que chez les patients vivants atteints d'arthrite en phase terminale. Deuxièmement, aucune analyse statistique n'a été effectuée car un modèle osseux standard a été utilisé dans cette étude. Un seul modèle d'os sain qui a été validé avec le mouvement réel du genou dans l'analyse fluoroscopique a été utilisé dans cette étude. Pour des raisons éthiques liées à l'exposition radiographique, plusieurs modèles osseux ne sont actuellement pas disponibles. Changer les conditions expérimentales dans un modèle osseux, ce qui était difficile à réaliser dans le monde réel, est la force de l'étude de simulation informatique, et de nombreuses études ont rapporté l'utilisation d'un seul modèle osseux validé8,25,26,28,32,33,34. Cependant, il existe des variations anatomiques selon le sexe, la race et l'individu même chez le volontaire sain35. La progression de l'arthrose peut entraîner des modifications anatomiques supplémentaires sur la courbure fémorale, le tibia vara ou la pente tibiale36,37. L'alignement préopératoire et postopératoire de la jambe inférieure peut affecter la biomécanique après PTG38. Cependant, seul un modèle osseux à alignement neutre a été simulé à l'aide d'une PTG à alignement mécanique. Ainsi, des recherches plus approfondies sur plusieurs modèles osseux, y compris un genou arthrosique, seraient idéales pour obtenir des informations plus représentatives imitant des situations cliniques réelles. Troisièmement, seuls deux implants à plateau fixe, un implant CS et un implant PS ont été analysés dans cette étude. Il n'est pas clair si des résultats similaires seraient obtenus dans les PTG à maintien du ligament croisé ou à plateau mobile. De plus, même dans les PTG CS et PS, la flexion optimale du composant fémoral peut différer d'une prothèse à l'autre en raison de la différence de géométrie de surface. Cependant, au moins dans les deux implants évalués dans cette étude, une flexion excessive du composant fémoral a été mise en garde, comme avec de mauvais résultats dans les études cliniques4,16. Des études complémentaires avec différents types d'implants seraient idéales pour généraliser l'effet d'une flexion excessive du composant fémoral.

En conclusion, une légère flexion du composant fémoral 4° a montré une flexion médiane stabilisée pendant l'activité de flexion profonde du genou, et la force médiale de l'articulation/ligament a augmenté à mesure que la flexion du composant fémoral augmentait. Comme suggéré par les études cliniques, une légère flexion du composant fémoral est bonne pour l'alignement sagittal cible du composant fémoral, et une flexion excessive doit être évitée à la lumière de la biomécanique du genou.

Les ensembles de données utilisés et/ou analysés au cours de la présente étude sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

Matsuda, S., Kawahara, S., Okazaki, K., Tashiro, Y. & Iwamoto, Y. L'alignement postopératoire et la ROM affectent la satisfaction du patient après une PTG. Clin. Orthop. Rel. Rés. 471, 127-133 (2013).

Article PubMed Google Scholar

Grave, PW et al. Satisfaction plus élevée après une arthroplastie totale du genou utilisant un alignement cinématique inverse restreint par rapport à un alignement mécanique ajusté. Chirurgie du genou. Traumatologie sportive. Arthrosc. 30, 488–499 (2022).

Article Google Scholar

Hamilton, DF et al. La conception de l'implant influence les résultats des patients après une arthroplastie totale du genou : un essai contrôlé randomisé prospectif en double aveugle. Bone Joint J. 97, 64–70 (2015).

Article PubMed Google Scholar

Farooq, H., Deckard, ER, Arnold, N. & Meneghini, RM Les algorithmes d'apprentissage automatique identifient la position optimale des composants sagittaux dans l'arthroplastie totale du genou. J. Arthroplastie 36, S242–S249 (2021).

Article PubMed Google Scholar

Gromov, K., Korchi, M., Thomsen, MG, Husted, H. & Troelsen, A. Quel est l'alignement optimal des composants tibiaux et fémoraux dans l'arthroplastie du genou ?. Acta Orthop. 85, 480–487 (2014).

Article PubMed PubMed Central Google Scholar

Matziolis, G., Krocker, D., Weiss, U., Tohtz, S. & Perka, C. Une étude prospective randomisée sur l'arthroplastie totale du genou assistée par ordinateur et conventionnelle. Évaluation tridimensionnelle de l'alignement et de la rotation de l'implant. J. Chirurgie des articulations osseuses. Suis. 89, 236-243 (2007).

Article PubMed Google Scholar

Minoda, Y., Kobayashi, A., Iwaki, H., Ohashi, H. & Takaoka, K. L'alignement sagittal TKA avec les systèmes de navigation et les techniques conventionnelles ne varie que de quelques degrés. Clin. Orthop. Rel. Rés. 467, 1000-1006 (2009).

Article PubMed Google Scholar

Kang, KT, Koh, YG, Son, J., Kwon, OR & Park, KK Le composant fémoral fléchi améliore la cinématique et l'effet biomécanique dans l'arthroplastie totale du genou stabilisée postérieure. Chirurgie du genou. Traumatologie sportive. Arthrosc. 27, 1174-1181 (2019).

Article PubMed Google Scholar

Lu, ZH et al. Mesure tomodensitométrique des différences entre les sexes dans la courbure de la diaphyse fémorale sagittale chez les personnes de plus de 50 ans. J. Arthroplasty 27, 1216–1220 (2012).

Article PubMed Google Scholar

Chung, BJ, Kang, YG, Chang, CB, Kim, SJ et Kim, TK Les différences entre les axes de référence mécanique fémoral sagittal et distal doivent être prises en compte dans les PTG naviguées. Clin. Orthop. Rel. Rés. 467, 2403–2413 (2009).

Article PubMed PubMed Central Google Scholar

Tsukeoka, T. & Lee, TH La flexion sagittale du composant fémoral affecte l'espace de flexion et le dimensionnement dans l'arthroplastie totale du genou. J. Arthroplastie 27, 1094–1099 (2012).

Article PubMed Google Scholar

Roßkopf, J., Singh, PK, Wolf, P., Strauch, M. & Graichen, H. Influence de la flexion intentionnelle du composant fémoral dans les PTG naviguées sur l'équilibre des écarts et l'anatomie sagittale. Chirurgie du genou. Traumatologie sportive. Arthrosc. 22, 687–693 (2013).

Article PubMed Google Scholar

Li, G. et al. Conflit post-tibial antérieur dans une arthroplastie totale de genou postérieure stabilisée. J. Orthop. Rés. 23, 536–541 (2005).

Article PubMed Google Scholar

Collier, MB, Engh, CA, McAuley, JP, Ginn, SD & Engh, GA Ostéolyse après arthroplastie totale du genou : Influence de la finition de surface de la plaque de base tibiale et de la stérilisation de l'insert en polyéthylène. Résultats à cinq à dix ans après l'opération. J. Chirurgie des articulations osseuses. Suis. 87, 2702–2708 (2005).

Google Scholar PubMed

Koh, YG, Hong, HT, Lee, HY, Kim, HJ & Kang, KT Influence de la variation du placement sagittal du composant fémoral après arthroplastie totale du genou avec maintien des ligaments croisés. J. Chirurgie du genou. 34, 444–451 (2021).

Article PubMed Google Scholar

Nishitani, K. et al. Une position fléchie excessive du composant fémoral était associée à un mauvais nouveau score de la Knee Society après arthroplastie totale du genou avec la prothèse de genou Bi-Surface. Bone Joint J. 102, 36–42 (2020).

Article PubMed Google Scholar

Blankevoort, L., Kuiper, JH, Huiskes, R. & Grootenboer, HJ Contact articulaire dans un modèle tridimensionnel du genou. J. Biomech. 24, 1019-1031 (1991).

Article CAS PubMed Google Scholar

Park, SE et al. Le changement de longueur des ligaments collatéraux médial et latéral lors de la flexion du genou in vivo. Genou 12, 377–382 (2005).

Article PubMed Google Scholar

LaPrade, RF et al. L'anatomie de la partie médiale du genou. J. Chirurgie des articulations osseuses. Suis. 89, 2000–2010 (2007).

Article PubMed Google Scholar

Wijdicks, CA et al. Propriétés structurelles des ligaments médiaux primaires du genou. Suis. J. Sports Med. 38, 1638-1646 (2010).

Article PubMed Google Scholar

Belvédère, C. et al. Modifications géométriques des ligaments du genou et du tendon rotulien lors de la flexion passive. J. Biomech. 45, 1886–1892 (2012).

Article CAS PubMed Google Scholar

Okamoto, S. et al. Effet de la pente postérieure tibiale sur la cinématique du genou, la force du quadriceps et la force de contact fémoro-patellaire après arthroplastie totale du genou stabilisée postérieurement. J. Arthroplasty 30, 1439–1443 (2015).

Article PubMed Google Scholar

Tanaka, Y. et al. Comment la simulation informatique peut-elle exactement prédire la cinématique et l'état des contacts après PTG ? Examen dans des modèles individualisés. Clin. Bioméch. 39, 65–70 (2016).

Article Google Scholar

Nakamura, S. et al. Durabilité à long terme des prothèses de genou tri-condyliennes en céramique : Un suivi minimum de 15 ans. J. Arthroplastie 32, 1874–1879 (2017).

Article PubMed Google Scholar

Watanabe, M. et al. Impact de la méthode d'ajustement peropératoire pour l'augmentation de l'écart de flexion sur la cinématique du genou après une arthroplastie totale du genou sacrifiant le ligament croisé postérieur. Clin. Bioméch. 63, 85–94 (2019).

Article Google Scholar

Sekiguchi, K. et al. Effet de l'alignement du composant tibial sur la cinématique du genou et la tension ligamentaire dans l'arthroplastie unicompartimentale médiale du genou. Bone Joint Res. 8, 126-135 (2019).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Ng, N., Patton, JT, Burnett, R. & Clement, ND L'alignement sagittal du composant fémoral cimenté dans la révision de l'arthroplastie totale du genou influence le décalage condylien antérieur et postérieur : la longueur de la tige n'affecte pas ces variables. Genou 27, 477–484 (2020).

Article CAS PubMed Google Scholar

Marra, MA La flexion et la réduction de la taille du composant fémoral ne sont pas préjudiciables à la biomécanique fémoro-patellaire dans les arthroplasties totales du genou à référence postérieure avec maintien du ligament croisé. Chirurgie du genou. Traumatologie sportive. Arthrosc. 26, 3377–3385 (2018).

Article PubMed PubMed Central Google Scholar

Kuriyama, S. et al. L'espace d'interface os-composant fémoral après l'alignement de l'axe mécanique sagittal est rempli d'os nouveau après une arthroplastie totale du genou sans ciment. Chirurgie du genou. Traumatologie sportive. Arthrosc. 26, 1478-1484 (2018).

Article PubMed Google Scholar

Dennis, DA et al. Le prix John Insall : évaluation de contrôle apparié du crépitement rotulien douloureux après arthroplastie totale du genou. Clin. Orthop. Rel. Rés. 469, 10-17 (2011).

Article PubMed Google Scholar

Kim, YH, Park, JW, Kim, JS & Park, SD La relation entre la survie de l'arthroplastie totale du genou et l'alignement coronal, sagittal et rotationnel postopératoire de la prothèse du genou. Int. Orthop. 38, 379-385 (2014).

Article PubMed Google Scholar

Mizu-uchi, H. et al. L'alignement tibial sagittal et rotationnel réduit les contraintes fémoro-patellaires dans les arthroplasties totales du genou stabilisées postérieurement. Sci. 12, 12319 (2022).

Article ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Nishitani, K. et al. La position en valgus du composant fémoral provoque une cinématique anormale en présence d'un relâchement médial dans l'arthroplastie totale du genou : un modèle de simulation informatique de PTG pour l'arthrose du genou en valgus. Chirurgie du genou. Traumatologie sportive. Arthrosc. 27, 2051-2060 (2019).

Article PubMed Google Scholar

Kuriyama, S., Ishikawa, M., Furu, M., Ito, H. & Matsuda, S. Le composant tibial mal tourné augmente la tension du ligament collatéral médial dans l'arthroplastie totale du genou. J. Orthop. Rés. 32, 1658-1666 (2014).

Article PubMed Google Scholar

MacDessi, SJ, Griffiths-Jones, W., Harris, IA, Bellemans, J. & Chen, DB Classification de l'alignement du plan coronal du genou (CPAK). Bone Joint J. 103, 329–337 (2021).

Article PubMed Google Scholar

Higano, Y. et al. L'alignement en varus et les altérations morphologiques du tibia proximal affectent l'apparition de l'arthrose médiale du genou chez les femmes japonaises rurales : étude cas-témoins de l'évaluation longitudinale de l'enquête Matsudai sur l'arthrose du genou. J. Orthop. Sci. 21, 166-171 (2016).

Article PubMed Google Scholar

Umatani, N. et al. La courbure fémorale affecte l'alignement fémoral en varus mais pas la satisfaction du patient dans l'arthroplastie totale du genou alignée mécaniquement. EUR. J. Orthop. Surg. Traumatol. 33, 89-96 (2023).

Article PubMed Google Scholar

Song, Y. et al. Comparaison biomécanique des techniques d'alignement cinématique et mécanique du genou dans un modèle d'arthroplastie totale du genou à pivot médial de simulation informatique. J. Chirurgie du genou. https://doi.org/10.1055/s-0041-1740392 (2021).

Article PubMed Google Scholar

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Les auteurs remercient les Drs. Yoshihisa Tanaka et Mutsumi Watanabe pour leurs supports techniques. Les auteurs remercient également Editage pour la rédaction en anglais.

Département de chirurgie orthopédique, École supérieure de médecine, Université de Kyoto, 54 Shogoin-Kawahara-Cho, Sakyo-Ku, Kyoto, 606-8507, Japon

Kohei Nishitani, Shinichi Kuriyama, Shinichiro Nakamura, Young Dong Song, Yugo Morita, Hiromu Ito et Shuichi Matsuda

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KN a contribué à la conception de l'étude, à l'analyse des données, à l'interprétation et a rédigé le manuscrit. SK, SN et HI ont contribué à l'analyse des données, à l'interprétation et à la révision du manuscrit. YS et YM ont contribué à l'acquisition des données. SM a contribué à la conception et à l'interprétation, à la révision du manuscrit et à la supervision de l'étude. Tous les auteurs ont lu et approuvé le manuscrit.

Correspondance à Kohei Nishitani.

KN et SN ont reçu une bourse de recherche de Kyocera. SM a reçu une bourse de recherche, des honoraires de consultation et des honoraires pour une conférence de Kyocera et des honoraires pour une conférence Zimmer-Biomet. Reste que tous les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Nishitani, K., Kuriyama, S., Nakamura, S. et al. Une position fléchie excessive du composant fémoral provoque une cinématique anormale et des forces de contact/ligament articulaire dans l'arthroplastie totale du genou. Sci Rep 13, 6356 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-33183-2

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Reçu : 14 janvier 2023

Accepté : 08 avril 2023

Publié: 19 avril 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-023-33183-2

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