Differential strategies for soft tissue balancing in total knee arthroplasty regulated by the preoperative deformity.

1.1 Hintergrund und Ziel: Die Knieendoprothetik gilt als Goldstandard in der Behandlung der fortgeschrittenen Gonarthrose. Als wichtigster und gleichzeitig schwierigster Part der chirurgischen Implantation einer Knie-TEP gilt das sogenannte Weichteil-Balancing. Hierzu gehört neben der Korrektur verschiedener Deformitäten durch Weichteil-Release-Schritte auch der individuelle Umgang mit den knieumgebenden Weichteilen. Entscheidend ist hier vor allem die Wahl des optimalen Hautschnitts und der Arthrotomie. 1.2 Methodik: In dieser Arbeit wird über eine umfassende Literaturanalyse das Thema des Weichteil- Balancings bei der Knieendoprothese bearbeitet. Die Internet-Datenbank "Pubmed" (www.pubmed.com), mit der eine strukturierte und nach Stichworten geordnete Suche nach Publikationen möglich ist, diente in dieser Arbeit als Quelle für die medizinischen Artikel, die zum Weichteil-Balacing bei der Knieendoprothetik veröffentlicht wurden. 876 Abstracts und davon 370 Vollartikel wurden zu diesem Thema kritisch ausgewertet. 249 Publikationen konnten für diese Arbeit verwendet werden. 1.3 Ergebnisse: Beim Thema der Auswahl eines geeigneten Zugangsweges zum Kniegelenk wurden die vier gebräuchlichsten Arthrotomien genauer vorgestellt. Die neueren Zugangswege, Subvastus und Midvastus, bieten nur in der frühen postoperativen Phase deutliche Vorteile gegenüber dem medialen parapatellaren Zugang. Da diese Vorteile nur in der frühen postoperativen Zeit vorhanden sind und mit der Zeit nach der Operation abnehmen und der mediale parapatellare Zugang im Gegensatz zum Sub- und Midvastus-Zugang beinahe bei jeder präoperativen Kniedeformität einsetzbar ist und nahezu keine Kontraindikationen bietet, entscheidet sich bis zum heutigen Tage immer noch die Mehrzahl der Operateure für den medialen parapatellaren (Standard)-Zugang. Er gilt auch bei Valgusdeformitäten als Zugang der Wahl, obwohl einige Operateure bei dieser eher selten auftretenden Deformität den lateralen parapatellaren Zugang beim Valgus präferieren. Die Sequenz der einzelnen Weichteil-Balancing-Schritte muss abhängig von der vorliegenden Deformität differenziert durchgeführt werden. Die Varusdeformität ist die präoperativ am häufigsten vorliegende Deformität. Bei deren chirurgischer Korrektur werden die medialen Weichteile des Kniegelenkes gelöst. Zu den zu lösenden Strukturen gehören das oberflächliche Innenband, das tiefe Innenband, die Kapsel, der Semimembranosus, der Pes anserinus und das hintere Kreuzband. Diese Strukturen werden je nach Autor in verschiedener Art und Weise von ihren tibialen Ansätzen in unterschiedlichster Reihenfolge gelöst, wobei viele Gemeinsamkeiten bei den verschieden praktizierten Release-Sequenzen zu erkennen sind. Eine Sequenz beginnt mit der Korrektur der Extensionslücke, was durch ein Release des tiefen Innenbandes sowie der posteromedialen Kapsel durchgeführt wird. Gefolgt wird dieser Schritt von der Korrektur der Flexionslücke durch ein Release des oberflächlichen Innenbandes und des Semimembranosus. Pes anserinus und hinteres Kreuzband sind letzte Möglichkeiten für eine rigide Varus-Korrektur. Bei der Valgusdeformität werden die kontrakten lateralen Weichteile gelöst. Zu diesen Strukturen gehören das Außenband, der M. popliteus, der Tractus iliotibialis, die Kapsel, der Biceps femoris, der laterale Gastrocnemius, das hintere Kreuzband und das laterale Retinakulum. Diese Strukturen werden mit noch größerer Variation und zusätzlich mit unterschiedlichen Release-Techniken sowohl von der Tibia als auch vom Femur gelöst. Einheitliche Abfolgen einer Release-Sequenz sind in der Literatur kaum zu erkennen. Es werden sogar Weichteil-Strukturen behandelt, deren Release einerseits komplett abgelehnt und ein unbedingter Erhalt empfohlen und andererseits generell ihre komplette Resektion gefordet wird. Zu diesen Strukturen gehören bei Valgusdeformität der M. popliteus und das HKB. Initialer Schritt einer Sequenz bleibt meist die Lösung des Iliotibialbandes zur Korrektur der Extensionslücke des Valgus, gefolgt vom Release des lateralen Seitenbandes und dem Popliteus, welche beide einen Einfluß auf Extensions- und Flexionslücke haben. Abschließend kann eine Korrektur der Extensionslücke noch durch ein Release der posterolateralen Kapsel und lateralen Strukturen wie dem Biceps femoris, dem lateralen Kopf des Gastrocnemius oder dem HKB erreicht werden. Die Flexionsdeformität tritt überwiegend in Kombination mit einer Varusdeformität auf, was bei den einzelnen Weichteil-Schritten zu berücksichtigen ist. Bei einer Flexionsdeformität wird nach der Entfernung der Osteophyten zuerst eine begleitende Varusdeformität korrigiert, bevor diejenigen Strukturen gelöst werden, die ausschließlich auf eine Flexionsdeformität Einfluss haben. Zur Korrektur der Deformität in der koronalen Ebene wird beim Varus das tiefe Innenband, das oberflächliche Innenband und der Se mimembranosus gelöst, beim Valgus das laterale Seitenband. Danach wird zur Korrektur der Flexionsdeformität die posteromediale bzw. posterolaterale Kapsel sowie die posteriore Kapsel gelöst. Eine besondere Rolle spielt die distale Femurresektion, mit der unter Umständen nach erfolglosen Weichteil-Schritten eine Flexionskontraktur nachkorrigiert werden kann, was aber extrem selten von Nöten ist. Das Genu recurvatum tritt präoperativ sehr selten auf. Häufig ist diese Deformität eine intraoperative Folge einer Überresektion vom Femurknochen. Weichteil-Strukturen spielen hier bei der Korrektur eine eher untergeordnete Rolle. Entscheidende Maßnahmen zur Korrektur des Genu recurvatum sind eine veränderte Wahl von Resektionsschritten und Prothesenkomponenten. Dies wird erreicht durch eine verminderte Resektion von proximaler Tibia und distalem Femur und durch eine kleinere femorale und größere tibiale Prothesenkomponente. 1.4 Schlußfolgerung: Die Forschung zur Weichteil-Balancierung bei der Knieendoprothetik ist bei weitem noch nicht abgeschlossen. Es gibt bisher Hinweise aus Kadaver- und klinischen Studien, dass bestimmte Release-Techniken bzw. bestimmte Release-Sequenzen gute bis sehr gute klinische Ergebnisse erzielen lassen. Eine Balancing-Strategie mit einheitlicher Reihenfolge des Releases von Weichteilstrukturen bei unterschiedlichen Knie- Deformitäten ist bisher noch nicht beschrieben worden. Bis Metaanalysen, prospektiv randomisierte Studien oder klinische Vergleichsstudien zu diesem Thema existieren, muss man sich auf die bisher veröffentlichten Studien und Erfahrungsberichte zahlreicher Operateure beziehen. Auch beim Thema der chirurgischen Zugänge zum Kniegelenk können in Zukunft nur valide Studien die Unterschiede der einzelnen Zugänge herausarbeiten. In besonderem Maße gilt dies für die sich aktuell etablierende sog. "minimal-invasive Chirurgie" in der Knieendoprothetik. In der vorliegenden Arbeit werden erstmals systematisch aus der verfügbaren Literatur die verschiedenen Vor- und Nachteil sowie Gemeinsamkeiten und Unterschiede der unterschiedlichen Operationstechniken bei der Durchführung der Arthrotomie und des Weichteil-Balancings bei der Knieendoprothetik zusammengestellt und darauf basierend Algorithmen für das Weichteilrelease für die unterschiedlichen Kniedeformitäten entwickelt.2.1 Aim and background: Total knee arthroplasty is the gold standard in surgical treatment of osteoarthritis of the knee. The most important and most difficult part of the knee replacement is the soft tissue- balancing. This includes not only the steps for soft-tissue-release to correct different deformities of the knee, but also the perioperative handling of the soft tissue around the knee joint. The choice of the optimal incision of the skin and arthrotomy of the knee joint play an important role in knee replacement. 2.2 Methods: This manuscript reviews and analysis the literature on soft tissue-balancing in total knee arthroplasty. The research of the internet was the fundament of this paper and pointed out many adequat puplications about the topic of this paper. The homepage "pubmed” (www.pubmed.com) allows a structured research into publications by headword. It served as the repository for all important medical articles, which were published on soft tissue-balancing. 876 abstracts and therefrom 370 full articles were evaluated on this topic. 249 publications were quoted as suitable in this paper. 2.3 Results: Concerning the adequate appraoch to the knee joint, the four most common arthrotomies are presented. The new approaches, subvastus and midvastus, offer significant advantages only in the early postoperative period compared to the medial parapatellar approach. Since the advantages of the subvastus and the midvastus are present only temporary in the immediate postopertive period and the medial parapatellar approach in contrast to midvastus and subvastus is suitable in every preoperative situation and offers no contraindication, most surgeons still decide in favour for the medial parapatellar approach. This approach is an eligible appraoch for valgus deformities, although some surgeons prefer the lateral parapatellar approach for the valgus knee. The sequence of steps taken for soft-tissue-balancing differ depending on the various deformities. The most frequent preoperative deformity is the varus deformity, which has to be corrected by the release of the medial soft tissues. The released medial structures are: the superficial medial collateral ligament, the deep medial collateral ligament, the capsule, the semimembranosus muscle, the pes anserinus and the posterior cruciate ligament. These structures are released in diverse techniques and sequences from their tibial insertion, however several similarities of variable release-sequenzes are observed. One sequence of the soft tissue balancing starts with the correction of the extension gap, with the release of the deep medial ligament and the posterolaterale capsule. This step is followed by the correction of the flexion gap with a release of the superficial medial ligament and the semimembranosus. The pes anserinus and the posterior cruciate ligament are the last possibility for the correction of a rigid varus deformity. In the valgus deformity the contracted lateral soft tissues are released. The lateral structures are: the lateral collateral ligament, the popliteus muscle, the iliotibial band, the capsule, the biceps femoris, the gastrocnemius, the posterior cruciate ligament and the lateral retinaculum. These structures are released in even greater variation and different release-techniques from the tibial and also from the femoral origin. Uniform handling of the release-sequences are hardly recognisable. Soft tissue structures are treated and released by some authors, which are considerd essential to remain interest by others. Parts of these structures are the popliteus muscle and the posterior cruciate ligament in the valgus deformity. Most frequently the first step of a sequence of the soft tissue balancing is the release of the iliotibial band for the correction of the extension gap followed by the release of the lateral collateral ligament and the popliteus, which influenced both the extension gap and the flexion gap. In a final step the extension gap can be corrected through a release of the posterolateral capsule and laterale soft tissue structures like the bisceps femoris, the lateral head of the gastrocnemius and the posterior cruciate ligament. The flexion deformity occurs mostly in combination with the varus deformity, which has to be considered for the soft-tissue-release-sequence. In the soft-tissue-sequence of the flexion contracture, after the excision of the osteophytes, the combined varus deformity has to be corrected before the release of those structures, which exclusively affect the flexion contracture. For the correction of the deformity in the coronal plane the deep medial collateral ligament, the superficial collateral ligament and the semimem branosus are released in varus and the lateral collateral ligament is released in valgus deformity. Then the posteromedial and the posterolateral capsule as well as the the posterior capsule are released for the correction of the flexion deformity. In selected cases an additional distal resection of the femur, which may correct the flexion contracture in case of an ineffective soft tissue-sequence, may be necessary. The recurvatum deformity occurs preoperatively very rarely, more commonly this deformity is observed as an intraoperative consequence of an overresection of the femur. The soft tissue-balancing plays a subordinate role in the correction of the recurvatum. Essential steps for the correction of the recurvatum are a different step of resection implant choice, by a reduced resection of the proximal tibia and the distal femur and by using smaller femoral and comparatively larger tibial prosthesis components. 2.4 Conclusion: The development and research of soft tissue-balancing in total knee arthroplasty is by far not completed. Cadaver and clincial studies suggest definite release-techniques and sequences with reproducible good to excellent results. A balancing strategy for different deformities with a uniform sequence of definite soft tissue structures has not been described until today. As long as there are no metaanalysis, prospective randomized studies or clinical comparative studies, only the current published studies and field reports numerous of surgeons can be considered. Concerning the surgical approaches to the knee joint, prospective randomized or clinical comparative studies can objectively point out differences of the surgical approaches in the future, especially for the minimally invasive surgery. This paper systematically reviews the existing literature and presents advantages and disadvantages as well as similarities and differences of the various surgical techniques for arthrotomy and soft tissue balancing in total knee arthroplasty. Thereupon algorithms for the soft tissue release in different knee deformities were developed