Individualized alignment in total knee arthroplasty using image-based robotic assistance : Video article

Orthopade. 2018 Oct;47(10):871-879. doi: 10.1007/s00132-018-3637-1.

Abstract

Introduction: Over the past decades many innovations were introduced in total knee arthroplasty (TKA) focusing on implant longevity and higher procedural precision; however, there are still a high number of dissatisfied patients. It was reported that better anatomical alignment may result in improved patient outcome; however, current technologies have limitations to achieve this. The aim of this video article is to describe the technique of individualized alignment in TKA with the use of image-based robotic assistance.

Methods: The technology is based on an individual patient knee model computed from segmented computed tomography (CT) scans. A preoperative planning of prosthesis position is conducted following the principle of kinematic alignment. Intraoperatively the soft tissue envelope is recorded and the computer predicts the gap balance based on the virtual planning. The prosthesis position is then adapted to achieve balanced gaps and to avoid soft tissue release. This technique is shown in a cadaver operation and clinical examples of two patients are described.

Results: With the combination of anatomically oriented prosthesis positioning and minor adaptations with respect to the soft tissue, an individualized alignment is achieved with reduced need of soft tissue release. The robotic-assisted surgery guarantees a precise implementation of the planning. The initial experience showed a promising outcome in short-term follow-up.

Einleitung: In den letzten Jahrzehnten wurden viele Innovationen in der Knieendoprothetik eingeführt, mit dem Ziel einer höheren Operationspräzision und längeren Implantatstandzeit; dennoch gibt es immer noch viele unzufriedene Patienten nach Knieersatz. In der aktuellen Literatur wird berichtet, dass eine anatomischere Ausrichtung zu einem besseren klinischen Outcome führen kann, doch es fehlt aktuell an Technologien mit denen diese Konzepte reproduzierbar umsetzbar sind. Ziel dieses Videobeitrags ist es, die Technik der individualisierten Ausrichtung einer Knietotalendoprothese mithilfe bildbasierter Roboterunterstützung zu beschreiben.

Methoden: Das Verfahren basiert auf einem individuellen Kniemodell, das aus einem Computertomogramm (CT) segmentiert wird. Die präoperative Planung der Prothesenposition erfolgt nach dem Prinzip der kinematischen Ausrichtung. Intraoperativ wird die Bandspannung erfasst. Darauf basierend wird die resultierende Weichteilbalancierung vorhergesagt. Nunmehr kann der Chirurg durch Feinanpassung der Prothesenposition die perfekte Balancierung des Kniegelenkes herstellen und somit weitgehend auf Releases verzichten. Dieses Konzept wird anhand einer Kadaveroperation gezeigt, und 2 klinische Beispiele werden beschrieben.

Ergebnisse: Durch die Kombination von anatomisch orientierter Prothesenpositionierung und Anpassungen entsprechend der individuellen Weichgewebssituation wird eine individuelle Prothesenausrichtung erreicht. Die robotergestützte Operationstechnik ermöglicht die präzise Umsetzung der Planung. Erste Erfahrungen zeigen im kurzfristigen Verlauf bereits vielversprechende Ergebnisse.

Keywords: Image based; Kinematic alignment; No releases; Robotic assisted; Total knee arthroplasty.

Publication types

  • Review

MeSH terms

  • Arthroplasty, Replacement, Knee*
  • Humans
  • Knee Joint
  • Knee Prosthesis*
  • Prospective Studies
  • Robotic Surgical Procedures*