Antastgenauigkeit von Orientierungspunkten bei navigierter Implantation von Knieendoprothesen

Zusammenfassung

Ziel

Antastverfahren und Bewegungsanalysen werden intraoperativ bei bildgebungsunabhängigen Systemen zur navigierten Implantation von Knieendoprothesen benötigt. Die Antastung erfordert die exakte Kenntnis von Orientierungspunkten (Landmarken). In dieser anatomischen Studie wurden Landmarken definiert und wiederholt angetastet. Die Antastpräzision und die Wiederauffindbarkeit wurden mittels Inter- und Intraobserveranalyse ausgewertet. Mit den Orientierungspunkten wurden die femoralen und tibialen Achsen berechnet.

Material und Methode

Die Orientierungspunkte von 30 Femora und 27 Tibiae wurden von 3 Chirurgen mittels eines photogrammetrischen Systems, wie es intraoperativ zum Einsatz kommt, angetastet und digitalisiert. Die aufgezeichneten Daten wurden ausgewertet.

Ergebnisse

Definierte Landmarken können mit hoher Präzision angetastet werden. Die mittlere Abweichung des für die Implantatposition entscheidenden Einzelvektoren betrug am Femur 0,9 mm und an der Tibia 1,0 mm. Das Wiederaufsuchen der eigenen Tastpunkte durch den einzelnen Untersucher gelang mit einer Genauigkeit von 1,5 mm femoral und 1,0 mm tibial. Die Berechnung der mechanischen Achse zeigte eine mittlere Genauigkeit von 0,1° (min.—max.: 0°–0,9°) am Femur und 0,2° (min.—max.: 0°–1,1°) an der Tibia. Die kurzen Achsen (Rotationsachsen) am distalen Femur und der proximalen Tibia zeigten einen mittleren Schwankungsbereich von 0,7°–2,3° (0°–11,3°).

Conclusio

Die Längsachsen (mechanische Achsen) können exakt bestimmt werden, die Größe des Schwankungsbereiches der kurzen Achsen (Rotationsachsen) ist trotz präziser Antastung der Orientierungspunkte unbefriedigend. Deshalb erscheint die Bestimmung von mehr als einer Rotationsachse, sowohl am Femur als auch an der Tibia, und die intraoperative Visualisierung der Achsenberechnungen am Monitor notwendig.

Abstract

Aims

Cinematic and pointing procedures are used for non-image based navigated implantation during total knee replacement. Pointing procedures require an exact knowledge of the landmarks. In this anatomical study, landmarks are defined and repeatedly referenced. Precision and reproducibility are evaluated by means of an inter- and an intra-observer study. The axes of the femur and tibia are calculated using the landmarks.

Material and methods

The specific landmarks of 30 femurs and 27 tibias were palpated by three surgeons and digitised by means of a photogrammetric system, as used intra-operatively. The recorded data were statistically evaluated.

Results

The specific landmarks can be referenced with great precision. The vectors that influence the implant position show a mean femoral deviation of 0.9 mm and a mean tibial deviation of 1.0 mm. The repeating accuracy of every observer was 1.5 mm femoral and 1.0 mm tibial. The calculated long axes at the femur and tibia thus reach a precision of 0.1° (min.–max.: 0–0.9°) at the femur and 0.2° (.0–1.1°) at the tibia. The short axes at the distal femur and proximal tibia exhibit an average deviation of from 0.7° to 1.9° (0–11.3°).

Conclusion

Long axes (mechanical axes) can be determined exactly but the precision of the short axes (rotational axes) is unsatisfactory, although palpation of landmarks was accurate. Therefore, palpation of more than one rotational axis at the femur and tibia is mandatory and should be visualized on the monitor during surgery.