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Imageless computer-assisted positioning of the acetabular cup for total hip arthroplasty based on joint kinematics: preliminary results with computed tomographic assessment of implant position - 27/03/08

Doi : RCOE-07-2006-92-4-0035-1040-101019-200519778 

P. Laffargue [1],

Y. Pinoit [1],

J. Tabutin [1],

F. Giraud [1],

J. Puget [1],

H. Migaud [1]

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Résumé

Positionnement de la cupule d'une prothèse totale de hanche par navigation sans image basée sur la cinématique articulaire

La plupart des systèmes de chirurgie assistée par ordinateur (CAO) pour la pose d'une prothèse totale de hanche (PTH) requièrent une tomodensitométrie (TDM) préalable ou l'acquisition de multiples repères osseux sur le bassin. Pour contourner ces difficultés, nous avons mis au point un système de CAO sans TDM basé sur une approche cinématique de la hanche. Le principe est d'orienter la cupule en fonction du cône de mobilité de la hanche.

Dix-huit implantations de PTH primaires ont été assistées par ce système (18 coxarthroses: 3 dysplasies subluxées, 1 CDR). Deux capteurs optoélectroniques étaient fixés en percutané respectivement sur le bassin et le fémur distal. L'acétabulum était préparé à la fraise, puis le fémur avec des râpes de taille croissante. La dernière râpe en place dans la diaphyse était équipée d'une grosse tête de taille adaptée à l'acétabulum fraisé. Les amplitudes de mobilité de la hanche étaient enregistrées pour déterminer le “cône de mobilité des amplitudes extrêmes”. Le système permettait d'orienter la cupule afin que ce “cône de mobilité extrême” soit complètement inclus dans celui de la prothèse.

Sur les sites d'insertion des capteurs, aucun patient n'a signalé de gêne et aucun hématome ou fracture n'ont été constatés. L'inégalité de longueur moyenne était de 5.6 ± 7.5 mm (0 à 25 mm) avant l'intervention, et au recul de 0.6 ± 3 mm (-5 à 10 mm). Après mesure TDM, l'antéversion de l'implant fémoral était de 18.2° ± 8.5° (0-31°), et pour la cupule elle était de 24.7° ± 8.8 (12-40°). La somme des antéversions fémorales et acétabulaire était de 43° ± 13.1° (22-71°). L'allongement de la durée opératoire qui était de 35 à 40 minutes pour les 4 premiers cas a été progressivement réduit à 15 à 20 minutes pour les 4 derniers cas.

Cette méthode, qui allonge modérément la durée opératoire, apporte une sécurité pour le contrôle de la longueur du membre et du positionnement de la cupule. Surtout l'étude démontre le fait qu'il n'y a pas une position idéale de cupule que l'on applique à tous les patients (la moitié des cas était en dehors de la zone de sécurité recommandée par Lewinnek).

Abstract

Imageless computer-assisted positioning of the acetabular cup for total hip arthroplasty based on joint kinematics: preliminary results with computed tomographic assessment of implant position

Purpose of the study

Most navigation systems for computer-assisted total hip arthroplasty (THA) require prior computed tomography (CT) or acquisition of multiple bone landmarks on the pelvis. To remedy these problems, we developed a computer-assisted navigation system without CT based on a kinematic approach to the hip joint. The principle is to orient the cup in relation to the cone describing the hip joint range of motion. The purpose of this study was to analyze preliminary results.

Material and methods

Eighteen primary THAs were implanted with the system (16 women, two men; mean age, 68 ± 7.8 years, age range, 54–83 years, 18 cases of degenerative hip disease). Two optoelectronic sensors were fixed percutaneously on the pelvis and the distal femur. The acetabulum was prepared first, followed by the femur using reamers and broaches of increasing size. The last broach placed in the femur was equipped with a large head adapted to the newly prepared acetabulum. The range of hip motion was recorded to determine the maximal range of motion cone. The acetabular cup was thus positioned so that the prosthesis range of motion entirely included the maximal range of motion of the hip joint.

Results

One patient fell 3 weeks after implantation causing posterior dislocation; there was no recurrence. The Postel-Merle-d'Aubligné score improved from 8 ± 2.9 (range, 3–12) preoperatively to 17 ± 0.8 (range, 16–18) at last follow-up. None of the patients complained about the sensor insertion and there were no cases of hematoma or fracture. Operative time was 35–40 min longer for the first four cases and was progressively reduced by 15–20 min for the last four cases. Mean leg length discrepancy was 5.6 ± 7.5 mm (range, 0–25 mm) before implantation and 0.6 ± 3 mm (range, –5 to 10 mm) at last follow-up.

CT-scan measurements revealed a mean anteversion of the femoral implant of 18.2 ± 8.5° (range, 0–31). Anatomic anteversion of the cup (measured from the pelvis landmark and thus independently of the position of the pelvis) was 24.7 ± 8.8° (range, 12–40°). The sum of the femoral and anatomic acetabular anteversions was 43 ± 13.1° (range, 22–71). Anteversions were 16° for the cup and 16° for the stem for the one case of dislocation.

Conclusion

This method can be used in routine procedures without lengthening operative time significantly. It safely controls leg length and helps position the cup. This study demonstrated that there is no ideal position for the cup that can be used for all patients. Because of the wide range of inclination and anteversion figures, half of the cases were outside the safety zone recommended by Lewinnek.


Mots clés : Hanche , prothèse totale de hanche , cupule , cinématique articulaire , navigation


Mots clés : Hip , total hip arthroplasty , implant , joint kinematics , computer-assisted surgery


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Vol 92 - N° 4

P. 316-325 - juin 2006 Retour au numéro

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