Results of Revision Knee Arthroplasty With Individual Implants

Cover Page

Cite item

Abstract

Background. The presence of extensive bone defects significantly complicates the possibility of stable fixation and correct spatial positioning of the revision endoprosthesis components. The primary task of revision surgery is to restore the lost bone. The use of modern implants makes it possible to replace large metaphyseal defects of the tibia and femur, including AORI type 2B и 3 bone defects.

The aim of the study was to evaluate the long-term results of surgical treatment of patients with extensive bone defects (2B and 3 according to AORI) of the proximal tibia and/or distal femur using custom-made implants for revision knee arthroplasty.

Methods. A retrospective clinical study was performed in 24 patients who underwent revision arthroplasty using individual implants (9 femoral and 18 tibial) made on a 3D printer in the period from 2017 to 2021. T3 defect according to AORI classification was diagnosed in 12 patients (50%), F3 defect — in 1 (4.17%), F2B — in 8 (33.3%), T2B — in 6 (25%). All patients before surgery and 3, 6, 12 months after surgery were surveyed according to the international scales VAS, KSS, WOMAC and SF-36.

Results. At the follow-up examination 12 months after the surgery, 9 out of 24 patients (37.5±10%) walked without additional means of support, 10 out of 24 (41.7±10%) with a cane, 4 out of 24 (16,7±8%), walkers — 1 out of 24 (4.2±10%). There were no periprosthetic fractures during surgery and in the postoperative period. When evaluating the functional state of the knee joint, an excellent result was registered in 45.8±10% and 33.3±10%; good — in 37.5±10% and 54.2±10%; satisfactory — in 16.67±8% and 12.5±7% according to the KSS and WOMAC scales, respectively. When assessed on the VAS scale, there was a positive trend in the form of statistically significant decrease in pain in all patients (p<0.01).

Conclusion. The use of individual implants made using additive 3D printing technologies in revision knee arthroplasty in the presence of extensive bone defects (2B and 3 according to AORI) allows to perform an organ-preserving surgery without loss of the statodynamic function of the lower limb. This study has limitations due to the small sample size. We believe that it is promising to study the long-term results of surgical treatment of patients with extensive bone defects (2B and 3 AORI) of the proximal tibia and /or distal femur using individually manufactured implants for revision knee replacement and a comparative analysis of these results with those using conventional implants.

About the authors

Andrey A. Zykin

Privolzhsky Research Medical University

Email: dr.zykin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6321-3631

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Nizhny Novgorod

Sergei A. Gerasimov

Privolzhsky Research Medical University

Email: gerasimoff@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-3179-9770

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Nizhny Novgorod

Roman O. Gorbatov

Privolzhsky Research Medical University

Email: gorbatov.ro@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6964-1015

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Nizhny Novgorod

Tat’yana V. Illarionova

Privolzhsky Research Medical University

Author for correspondence.
Email: tatianaillarionov4@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7746-4987
Russian Federation, Nizhny Novgorod

References

  1. Price A.J., Alvand A., Troelsen A., Katz J.N., Hooper G., Gray A. et al. Knee replacement. Lancet. 2018;392(10158): 1672-1682. doi: 10.1016/S0140-6736(18)32344-4.
  2. Guo E.W., Sayeed Z., Padela M.T., Qazi M., Zekaj M., Schaefer P. et al. Improving Total Joint Replacement with Continuous Quality Improvement Methods and Tools. Orthop Clin North Am. 2018;49(4):397-403. doi: 10.1016/j.ocl.2018.05.002.
  3. van den Kieboom J., Tirumala V., Xiong L., Klemt C., Kwon Y.M. Periprosthetic joint infection is the main reason for failure in patients following periprosthetic fracture treated with revision arthroplasty. Arch Orthop Trauma Surg. 2022;142(12):3565-3574. doi: 10.1007/s00402-021-03948-3.
  4. Burastero G., Pianigiani S., Zanvettor C., Cavagnaro L., Chiarlone F., Innocenti B. Use of porous custom-made cones for meta-diaphyseal bone defects reconstruction in knee revision surgery: a clinical and biomechanical analysis. Arch Orthop Trauma Surg. 2020;140(12):2041-2055. doi: 10.1007/s00402-020-03670-6.
  5. Cochran A.R., Ong K.L., Lau E., Mont M.A., Malkani A.L. Risk of Reinfection After Treatment of Infected Total Knee Arthroplasty. J Arthroplasty. 2016;31 (9 Suppl):156-161. doi: 10.1016/j.arth.2016.03.028.
  6. Lu J., Han J., Zhang C., Yang Y., Yao Z. Infection after total knee arthroplasty and its gold standard surgical treatment: Spacers used in two-stage revision arthroplasty. Intractable Rare Dis Res. 2017;6(4):256-261. doi: 10.5582/irdr.2017.01049.
  7. Lee Y.S., Chen A.F. Two-Stage Reimplantation in Infected Total Knee Arthroplasty. Knee Surg Relat Res. 2018;30(2):107-114. doi: 10.5792/ksrr.17.095.
  8. Divano S., Cavagnaro L., Zanirato A., Basso M., Felli L., Formica M. Porous metal cones: gold standard for massive bone loss in complex revision knee arthroplasty? A systematic review of current literature. Arch Orthop Trauma Surg. 2018;138(6):851-863. doi: 10.1007/s00402-018-2936-7.
  9. Morgan-Jones R., Oussedik S.I., Graichen H., Haddad F.S. Zonal fixation in revision total knee arthroplasty. Bone Joint J. 2015;97-B(2):147-149. doi: 10.1302/0301-620X.97B2.34144.
  10. Lei P.F., Hu R.Y., Hu Y.H. Bone Defects in Revision Total Knee Arthroplasty and Management. Orthop Surg. 2019;11(1):15-24. doi: 10.1111/os.12425.
  11. Barnett S.L., Mayer R.R., Gondusky J.S., Choi L., Patel J.J., Gorab R.S. Use of stepped porous titanium metaphyseal sleeves for tibial defects in revision total knee arthroplasty: short term results. J Arthroplasty. 2014;29(6):1219-1224. doi: 10.1016/j.arth.2013.12.026.
  12. Kim H.J., Lee O.S., Lee S.H., Lee Y.S. Comparative Analysis between Cone and Sleeve in Managing Severe Bone Defect during Revision Total Knee Arthroplasty: A Systematic Review and Meta-Analysis. J Knee Surg. 2018;31(7):677-685. doi: 10.1055/s-0037-1606564.
  13. McNamara C.A., Gösthe R.G., Patel P.D., Sanders K.C., Huaman G., Suarez J.C. Revision total knee arthroplasty using a custom tantalum implant in a patient following multiple failed revisions. Arthroplast Today. 2016;3(1):13-17. doi: 10.1016/j.artd.2016.08.003.
  14. Engh G.A., Parks N.L. The management of bone defects in revision total knee arthroplasty. Instr Course Lect. 1997;46:227-236.
  15. Savov P., Tuecking L.R., Windhagen H., Ettinger M. Individual Revision Knee Arthroplasty Is a Safe Limb Salvage Procedure. J Pers Med. 2021;11(6):572. doi: 10.3390/jpm11060572.
  16. Girerd D., Parratte S., Lunebourg A., Boureau F., Ollivier M., Pasquier G. et al. Total knee arthroplasty revision with trabecular tantalum cones: Preliminary retrospective study of 51 patients from two centres with a minimal 2-year follow-up. Orthop Traumatol Surg Res. 2016;102(4):429-433. doi: 10.1016/j.otsr.2016.02.010.
  17. Cherny A.A., Kovalenko A.N., Bilyk S.S., Denisov A.O., Kazemirskiy A.V., Kulyaba T.A. et al. [Early Outcomes of Patient-Specific Modular Cones for Substitution of Methaphysial and Diaphysial Bone Defects in Revision Knee Arthroplasty]. Travmatologiya i ortopediya Rossii [Traumatology and Orthopedics of Russia]. 2019;25(2):9-18. (In Russian). doi: 10.21823/2311-2905-2019-25-2-9-18.
  18. Tetreault M.W., Perry K.I., Pagnano M.W., Hanssen A.D., Abdel M.P. Excellent two-year survivorship of 3D-printed metaphyseal cones in revision total knee arthroplasty. Bone Joint J. 2020;102-B(6_Supple_A):107-115. doi: 10.1302/0301-620X.102B6.BJJ-2019-1544.R1.
  19. Remily E.A., Dávila Castrodad I.M., Mohamed N.S., Wilkie W.A., Kelemen M.N., Delanois R.E. Short-term Outcomes of 3D-Printed Titanium Metaphyseal Cones in Revision Total Knee Arthroplasty. Orthopedics. 2021;44(1):43-47. doi: 10.3928/01477447-20201202-04.
  20. Piovan G., Farinelli L., Screpis D., Povegliano L., Gigante A.P., Zorzi C. Tibial Tubercle Screw Fixation on Custom Metaphyseal Cone: Surgical Tip in Severe Metaphyseal Tibia Bone Loss. Arthroplast Today. 2022;15:93-97. doi: 10.1016/j.artd.2022.03.019.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. The stage of computer modeling of an individual implant for the replacement of the distal femur (а) and proximal tibia (b) bone defect

Download (26KB)
3. Fig. 2. Defects of the distal femur and proximal tibia

Download (25KB)
4. Fig. 3. An individual implant made on a 3D printer

Download (21KB)
5. Fig. 4. The implanted individual endoprosthesis components

Download (29KB)
6. Fig. 5. Postoperative X-rays of the right knee in direct and lateral projections

Download (24KB)

Copyright (c) 2022 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».