Distal Femur Morphology in a Brazilian Population: Challenging the Universal Use of 3° of External Rotation

TL;DR

This study finds that a standard 3° external rotation angle used in knee replacements may not be suitable for Brazilian patients, suggesting a need for personalized approaches.

Contribution

The study challenges the universal use of 3° external rotation in Brazilian patients undergoing knee replacements by analyzing distal femur morphology.

Findings

The average external rotation angles in Brazilian patients were significantly higher than the standard 3°.

Different measurement methods showed statistically significant differences in external rotation angles.

A personalized approach is recommended for optimal knee implant alignment in Brazilian patients.

Abstract

Objective
 To evaluate the external rotation angle between the transepicondylar axis (TEA) and the posterior condylar axis (PCA) in a Brazilian population to determine whether the universal use of 3° of external rotation of the femoral component is appropriate in these patients undergoing total knee arthroplasty (TKA).

Methods
 We measured the angle of external rotation in 167 magnetic resonance imaging (MRI) scans using 4 different methods for the PCA according to the posterior landmarks: measurement A – chondral prominences; measurement B – bony prominences; measurement C – lateral bony prominence and medial chondral prominence; and measurement D – lateral chondral prominence and medial bony prominence. We statistically compared these measurements with the traditional 3° of external rotation used in TKA.

Results
 The mean angles of external rotation in measurements A, B, C, and D were of 5.44° ± 2.39°, 4.94° ± 2.10°, 8.56° ± 2°, and 2.33° ± 2° respectively. All measurement methods resulted in significant differences regarding the universal value of 3° (
p
 > 0.0001). All intergroup comparisons showed statistical differences among the measurement methods (
p
 > 0.0001), except for the comparison between measurements A and B (
p
 = 0.1614).

Conclusion
 Using a chondral or bony reference point for the PCA, the TEA in the Brazilian population studied presented approximately 5° of external rotation. The traditional rotation of the femoral component of 3° regarding the PCA may be insufficient in the Brazilian population, especially in valgus knees. Therefore, we emphasize the significance of an individualized approach to achieve the ideal rotational alignment of TKA components.

Objetivo
 Avaliar, em uma população brasileira, o ângulo de rotação externa entre o eixo transepicondilar (ETE) e o eixo condilar posterior (ECP), a fim de estipular se o uso universal de 3° de rotação externa do componente femoral é apropriado neste grupo de pacientes na artroplastia total do joelho (ATJ).

Métodos
 O ângulo de rotação externa foi medido em 167 imagens de ressonância magnéticas utilizando-se 4 métodos diferentes para o ECP, de acordo com os pontos de referências posteriores: medida A – proeminências condrais; medida B – proeminências ósseas; medida C – proeminências ósseas lateral e condral medial; e medida D – proeminências condral lateral e óssea medial. As medidas obtidas foram comparadas estatisticamente com os valores tradicionais de rotação externa de 3° empregados na ATJ.

Resultados
 As médias do ângulo de rotação externa para as medidas A,B,C,D foram de 5,44° ± 2,39°, 4,94° ± 2,10°, 8,56° ± 2° e 2,33° ± 2°, respectivamente. Todos os métodos de medição resultaram em diferenças significativas em relação ao valor universal de 3° (
p
 > 0,0001). Diferenças estatísticas foram encontradas em todas as comparações intergrupos entre os métodos de medição (
p
 > 0,0001), exceto na comparação entre as medidas A e B (
p
 = 0,1614).

Conclusão
 Utilizando um ponto de referência condral ou ósseo para o ECP, o ETE na população brasileira estudada apresentou aproximadamente 5° de rotação externa. A rotação tradicional do componente femoral de 3° em relação ao ECP pode ser insuficiente na população brasileira, sobretudo no joelho valgo. Assim, enfatizamos a importância de uma abordagem individualizada para alcançar o alinhamento rotacional ideal dos componentes na ATJ.

Figures