Navigation and robotics—current status and future implications

TL;DR

Navigation systems and robotics help implant knee prostheses with precision but don't improve clinical outcomes, though they may help align components better.

Contribution

The study shows that while coronal alignment is preserved, rotational and translational alignment changes can be measured and potentially optimized using navigation or robotics.

Findings

Coronal alignment remains unchanged after knee implantation.

Femoral rotation and component positioning change significantly in early flexion.

Navigation and robotics can quantify alignment parameters in six degrees of freedom.

Abstract

Sowohl Navigationssysteme als auch die Robotik ermöglichen eine höhere Präzision bei der Implantation eines künstlichen Kniegelenkes. Eine Verbesserung der klinischen Ergebnisse kann dadurch aber nicht erreicht werden. Wir stellten die Hypothese auf, dass es im Rahmen der Implantation einer Knietotalendoprothese zwar zur Rekonstruktion des Alignments in der Koronarebene kommt, durch die variable rotatorische Tibia- sowie variable translatorische Femur- und Tibiakomponentenpositionierung zu einer Veränderung der restlichen Alignmentparameter der unteren Extremität kommt. Diese Parameter könnten jedoch mittels Navigationssystem oder Roboter bestimmt werden und könnten zukünftige Implikationen für diese Systeme darstellen.

In 9 gesunden Kniegelenken von fixierten Ganzkörperleichen nach Thiel erfolgte die Bestimmung der Kinematik (Rollback bzw. tibiale Innenrotation sowie tibiale Ab‑/Adduktion) und der Stellung zwischen Femur bzw. Epikondylen und Tibia vor und nach Implantation einer Knietotalendoprothese zwischen 0 und 90° Beugung mithilfe eines Navigationssystems (Knee 2.6, Fa. Brainlab, München, Deutschland).

Nach endoprothetischer Versorgung kam es zu keiner Veränderung des natürlichen koronaren Alignment. In Streckung und den frühen Beugegraden zeigte sich die Rotationsstellung des Femurs gegenüber der Tibia verändert. Dies führte auch zu einer veränderten Positionierung des Epicondylus medialis und lateralis in Relation zur Tibia: Während beide Epikondylen nach endoprothetischer Versorgung in Relation zur Tibia lateraler positioniert waren, war der Epicondylus lateralis bis 20° Beugung signifikant dorsaler gelegen.

Nach endoprothetischer Versorgung eines Kniegelenkes in etablierter Technik kam es zu einer guten Rekonstruktion des koronaren Alignments bei gleichzeitiger Veränderung des Alignments sowohl in rotatorischer als auch translatorischer Richtung zwischen Femur und Tibia. Mittels Navigation aber auch Robotik wären wir in der Lage, sämtliche Alignmentparameter zu quantifizieren und könnten eine Ausrichtung der Komponenten bzw. eine Rekonstruktion des Gesamtalignments in allen sechs Freiheitsgraden erzielen. Womöglich wären wir dadurch in der Lage, auch einen klinischen Vorteil zu erzielen bzw. es könnten die Standzeiten noch weiter erhöht werden.

Figures