Femoral malalignment deformity acute correction and gradual limb-lengthening by bifocal osteosynthesis with a monorail external fixator

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. Patients with limb-length discrepancies often present with concomitant distal femoral varus or valgus deformities. With the development of distraction osteogenesis, both deformity correction and limb-lengthening can be performed simultaneously. This novel procedure is being increasingly preferred not only by experts due to the technical advance it implies, but also by patients.

The aim of this study was to identify the clinical efficacy of distal femoral malalignment deformity correction and gradual limb-lengthening by bifocal osteotomies.

Methods. We analyzed 32 femurs from 30 patients (mean age — 23.8 years) who had undergone bifocal osteotomies followed by the use of the monorail external fixator to correct the distal femoral malalignment deformity acutely and limb-length discrepancy gradually from June 2012 to May 2020. Pre-operative clinical and radiographic data were also obtained. During the follow-up period, deformity correction and bone healing were assessed, complications were identified, and functional outcomes were evaluated.

Results. The mean follow-up period was 57.2 months for all the patients. The mean mechanical axis deviation improved from 66.4 mm pre-operatively to 7.5 mm. In patients with varus deformity, the mean mechanical lateral distal femoral angle (mLDFA) decreased from 121.2° pre-operatively to 90.2° after surgery; whereas in patients with valgus deformity, the mean mLDFA improved from 59.2 to 87.1°. The magnitude of lengthening achieved averaged 6.3 cm, and the mean bone healing index was 34.8 days/cm. The final scores defined by the Association for the Study and Application of the Methods of Ilizarov (ASAMI)-Paley were excellent in 93.3% of patients.

Conclusions. Acute correction of femoral deformities and gradual lengthening with a monorail external fixator following bifocal osteotomies can be used to treat femoral shortening and distal malalignment deformity. Functional and cosmetic improvements are expected after surgery and post-operative rehabilitation.

About the authors

Kunqi Zhang

Shanghai Sixth People’s Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University School of Medicine

Email: zhangkunqiedu@163.com
ORCID iD: 0009-0006-2070-9879
China, Shanghai

Yifan Yu

Shanghai Sixth People’s Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University School of Medicine

Email: yuyifan_study@163.com
ORCID iD: 0009-0008-8411-1395

MD

China, Shanghai

Feng Wang

Shanghai Sixth People’s Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University School of Medicine

Email: fwang2014@sjtu.edu.cn
China, Shanghai

Hanzhe Zhang

Shanghai Sixth People’s Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University School of Medicine

Email: cheunghzz@163.com
ORCID iD: 0009-0007-9255-9854
China, Shanghai

Shanyu Li

Shanghai Sixth People’s Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University School of Medicine

Email: shanyu_li@163.com
ORCID iD: 0000-0001-9794-008X
China, Shanghai

Yuting Cao

Shanghai Sixth People’s Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University School of Medicine

Email: cyting@163.com
ORCID iD: 0009-0008-8351-6841
China, Shanghai

Qinglin Kang

Shanghai Sixth People’s Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University School of Medicine

Email: orthokang@163.com

MD, PhD, Professor

China, Shanghai

Jia Xu

Shanghai Sixth People’s Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University School of Medicine

Author for correspondence.
Email: xujia0117@126.com
ORCID iD: 0000-0002-4899-0715
China, Shanghai

References

  1. Gugenheim J.J.Jr., Brinker M.R. Bone realignment with use of temporary external fixation for distal femoral valgus and varus deformities. J Bone Joint Surg Am. 2003;85(7):1229-1237. doi: 10.2106/00004623-200307000-00008.
  2. Kocaoglu M., Eralp L., Bilen F.E., Balci H.I. Fixator-assisted acute femoral deformity correction and consecutive lengthening over an intramedullary nail. J Bone Joint Surg Am. 2009;91(1):152-159. doi: 10.2106/JBJS.H.00114.
  3. Black S.R., Kwon M.S., Cherkashin A.M., Samchukov M.L., Birch J.G., Jo C.H. Lengthening in Congenital Femoral Deficiency: A Comparison of Circular External Fixation and a Motorized Intramedullary Nail. J Bone Joint Surg Am. 2015;97(17):1432-1440. doi: 10.2106/JBJS.N.00932.
  4. Jardaly A., Gilbert S.R. Combined antegrade femur lengthening and distal deformity correction: a case series. J Orthop Surg Res. 2021;16(1):60. doi: 10.1186/s13018-020-02168-6.
  5. Calder P.R., McKay J.E., Timms A.J., Roskrow T., Fugazzotto S., Edel P. et al. Femoral lengthening using the Precice intramedullary limb-lengthening system: outcome comparison following antegrade and retrograde nails. Bone Joint J. 2019;101-B(9):1168-1176. doi: 10.1302/0301-620X.101B9.BJJ-2018-1271.R1.
  6. Paley D., Catagni M.A., Argnani F., Villa A., Benedetti G.B., Cattaneo R. Ilizarov treatment of tibial nonunions with bone loss. Clin Orthop Relat Res. 1989;(24):146-165.
  7. Xu J., Jia Y., Kang Q., Chai Y. Intra-articular corrective osteotomies combined with the Ilizarov technique for the treatment of deformities of the knee. Bone Joint J. 2017;99-B(2):204-210. doi: 10.1302/0301-620X.99B2.BJJ-2016-0736.R2.
  8. Xu H.F., Xu C., Sha J., Yan Y.B., Li C., Liu Z.C. et al. One-stage Surgical Treatment of Simultaneous Osteotomy and Asymmetric Lengthening on Short Femur with Severe Deformity of Genu Valgus. Sci Rep. 2019;9(1):8602. doi: 10.1038/s41598-019-45157-4.
  9. Paley D., Herzenberg J.E., Paremain G., Bhave A. Femoral lengthening over an intramedullary nail. A matched-case comparison with Ilizarov femoral lengthening. J Bone Joint Surg Am. 1997;79(10):1464-1480. doi: 10.2106/00004623-199710000-00003.
  10. Baumgart R., Burklein D., Hinterwimmer S., Thaller P., Mutschler W. The management of leg-length discrepancy in Ollier’s disease with a fully implantable lengthening nail. J Bone Joint Surg Br. 2005;87(7):1000-1004. doi: 10.1302/0301-620X.87B7.16365.
  11. Iobst C.A., Rozbruch S.R., Nelson S., Fragomen A. Simultaneous Acute Femoral Deformity Correction and Gradual Limb Lengthening Using a Retrograde Femoral Nail: Technique and Clinical Results. J Am Acad Orthop Surg. 2018;26(7):241-250. doi: 10.5435/JAAOS-D-16-00573.
  12. Geiger E.J., Geffner A.D., Rozbruch S.R., Fragomen A.T. Treatment of angular deformity and limb length discrepancy with a retrograde femur magnetic intramedullary nail: a fixator-assisted, blocking screw technique. J Am Acad Orthop Surg Glob Res Rev. 2023;7:e23.00053. doi: e23.0005310.5435/JAAOSGlobal-D-23-00053.
  13. Vogt B., Biermann C., Gosheger G., Laufer A., Rachbauer A., Antfang C. et al. Simultaneous correction of leg length discrepancy and angular deformity of the distal femur with retrograde Precice nails: a retrospective analysis of 45 patients. Acta Orthop. 2024;95:364-372. doi: 10.2340/17453674.2024.40947.
  14. Calder P.R., McKay J.E., Timms A.J., Roskrow T., Fugazzotto S., Edel P. et al. Femoral lengthening using the Precice intramedullary limb-lengthening system: outcome comparison following antegrade and retrograde nails. Bone Joint J. 2019;101-B(9):1168-1176. doi: 10.1302/0301-620X.101B9.BJJ-2018-1271.R1.
  15. Frommer A., Roedl R., Gosheger G., Niemann M., Turkowski D., Toporowski G. et al. What Are the Potential Benefits and Risks of Using Magnetically Driven Antegrade Intramedullary Lengthening Nails for Femoral Lengthening to Treat Leg Length Discrepancy? Clin Orthop Relat Res. 2022;480(4):790-803. doi: 10.1097/CORR.0000000000002036.
  16. El-Adly W., El-Gafary K., Khashaba A., Khaled M. Results of Ilizarov external fixator lengthening compared to lengthening and then plating in management of femoral shortening in children. Acta Orthop Belg. 2023;89(2):177-182. doi: 10.52628/89.2.9675.
  17. Donnan L.T., Saleh M., Rigby A.S. Acute correction of lower limb deformity and simultaneous lengthening with a monolateral fixator. J Bone Joint Surg Br. 2003; 85(2):254-260. doi: 10.1302/0301-620x.85b2.12645.
  18. Jardaly A., Gilbert S.R. Combined antegrade femur lengthening and distal deformity correction: a case series. J Orthop Surg Res. 2021;16(1):60. doi: 10.1186/s13018-020-02168-6.
  19. Srikant K., Soni A., Pradhan S., Gulia A., Sandeep B., Kafley R. et al. Ilizarov Fixator-Assisted Management of Neglected Femur Fractures by Open Intramedullary Nailing: A Case Series. Cureus. 2023;15(12):e50864. doi: 10.7759/cureus.50864.
  20. Borzunov D.Y., Kolchin S.N. Nonunion of the femoral shaft associated with limb shortening treated with a combined technique of external fixation over an intramedullary nail versus the Ilizarov method. Arch Orthop Trauma Surg. 2022;142(9):2185-2192. doi: 10.1007/s00402-021-03804-4.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1. Schematic diagrams of the surgical technique: a, c — the Micrometric Swiveling Clamp (MSC) was set to a desired angle from the axis of the rail, and the distal half-pins were inserted in the plane of varus or valgus deformity; b, d — distal deformity was corrected through the MSC, and lengthening was performed gradually through two proximal clamps

Download (31KB)
3. Figure 2. A 17-year-old boy with right femoral shortening of 6 cm and distal varus deformity: a, b — before treatment; c, d — intra-operative fluoroscopic images showed acute distal femoral deformity correction and gradual lengthening; e, f — the consolidation phase after femoral malalignment correction and lengthening was confirmed by photography and radiography; g, h, i — photographs and a radiograph evidenced that ideal cosmetic appearance and functional improvement were obtained

Download (76KB)
4. Figure 3 (a, b, c, d). A 40-year-old woman with right femoral shortening of 7 cm and distal valgus deformity: a, b — before treatment; c, d – the consolidation phase after distal femoral malalignment correction and proximal lengthening was confirmed by photography and radiography e, f, g, h — photograph and radiographs showed normal alignment of the lower limbs

Download (94KB)

Copyright (c) 2024 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».