Could We Expect Postoperative Cup Anteversion after Total Hip Arthroplasty Using Postoperative Plain Anteroposterior and Lateral Radiograph? A Three-Dimensional Experimental Operation Study

Abstract

Introduction: A postoperative radiograph in total hip arthroplasty (THA) is usually obtained to evaluate the inclination and anteversion of the acetabular components. However, there is no gold standard method for calculating the exact inclination and anteversion of the acetabular components on post-THA radiographs. We aimed to measure the actual anteversion of the acetabular component on postoperative radiographs by obtaining correlation data between the virtual and actual acetabular component positioning using virtual three-dimensional (3D) surgery. Materials and Methods: A total of 64 hip scans of 32 patients who underwent lower-extremity computed tomography (CT) were retrospectively reviewed. We reconstructed 3D models of the 64 hips using customized computer software (Mimics). Furthermore, to identify the safe zone of acetabular component position in THA, we performed virtual 3D surgery simulations for five anteversion (-10, 0, 10, 20, and 30) and five inclination (20, 30, 40, 50, and 60) types. We analyzed the acetabular anatomy using 3D models to measure the radiographic, anatomical, and operative anteversion (RA, AA, OA) and inclination (RI, AI, OI) angles. Additionally, we used the Woo–Morrey (WM) method to calculate the anteversion angle in the reconstructed cross-table lateral (CL) radiographs and determined the correlation between these measurements. Results: The safe zone of the acetabular component was visualized on post-THA CL radiographs using the WM method of anteversion measurement based on the different anteversions and inclinations of the acetabular component. The AA, RA, OA, OI, and WM differed significantly between males and females (p value < 0.05). As the anatomical inclination or anteversion increased, the WM anteversion measurements also increased. The radiographic anteversion measurement best matched the WM method of measurement, followed by anatomical and operative methods. Conclusions: The actual anteversion of the acetabular component after THA can be measured on CL radiographs with the WM method using a 3D virtual program, with good reproducibility.

서론 인공고관절 전치환술 수술 후 단순 방사선 사진은 절구의 경사각과 전향각을 평가하기 위해 촬영한다. 그러나 정확한 절구의 경사각과 전향각을 측정하는 것은 지금까지 최적화된 표준은 없는 실정이다. 따라서 본 연구는 3차원의 가상의 수술을 시행하여 절구에 위치하는 컵의 실제 경사각과 전향각을 측정하여 단순 방사선 사진에서의 각도와의 정확한 연관 관계를 찾고자 한다. 대상 및 방법 32명의 환자의 64개의 고관절을 하지 컴퓨터 단층 촬영한 자료를 토대로 후향적으로 고찰하였다. Mimics 프로그램을 통해 3차원 모델로 64개의 고관절을 재구성하였다. 또한, 인공고관절 전치환술 후 안전한 각도의 절구에 위치하는 컵 각도를 밝혀내기 위하여 3차원의 가상의 수술을 시행하였다. 5개의 전향각(-10, 0, 10, 20, 30도)과 5개의 경사각 (20, 30, 40, 50, 60도)를 조합하여 각각의 단순 방사선 사진을 구현하였다. 이를 통해 분석하여 3차원 모델에서 방사선학적, 해부학적, 수술적 전향각과 경사각을 측정하였다. 추가로, 3차원 모델에서 고유의 전향각과 경사각과 단순 방사선 사진의 전향각과 경사각의 연관 관계를 Woo-Morrey(WM) 방법을 이용하여 밝히고자 하였다. 결과 5가지의 전향각과 5가지의 경사각을 조합하여 설정한 25가지의 상황에서 절구에 위치하는 컵의 안전 각도에 대해 단순 방사선 cross-table lateral 사진에서 WM 방법으로 측정한 전향각을 시각화하여 표시하였다. 해부학적 전향각, 방사선학적 전향각, 수술적 전향각, 수술적 경사각 및 WM 전향각이 남성과 여성에서 통계학적으로 유의미하게 차이가 났다. 해부학적 경사각이나 전향각이 증가함에 따라, WM 전향각 또한 증가하였다. 방사선학적 전향각이 WM 전향각과 가장 연관 관계가 높았고, 그 다음으로 해부학적 그리고 수술적 전향각이 연관 관계가 있었다. 결론 인공고관절 전치환술 후 실제 절구에 위치하는 컵의 전향각은 단순 방사선 cross-table lateral 사진에서 WM 전향각으로 측정 및 계산할 수 있다.