Risk factors of de novo hyperextension developed after posterior cruciate ligament substituting total knee arthroplasty: a matched case-control study

Abstract

Introduction: Hyperextension is one of the complications that can occur after total knee arthroplasty (TKA), and it can be difficult to manage. Although many studies have focused on hyperextension developing in the immediate post-operative period, there is only limited research on its occurrence during follow-up after TKA. The purpose of this study was to investigate factors contributing to the de novo development of hyperextension after posterior cruciate ligament substituting (PS) TKA. Materials and Methods: Through a retrospective case-control study, de novo hyperextension patients were compared with patients without hyperextension after primary PS TKA. Eighty-five de novo hyperextension patients were compared with 85 patients in a control group matched by age, sex, surgeon and implant. The clinical and radiographic parameters, including the mechanical axis (MA), joint line convergence angle (JLCA), posterior tibial slope angle (PTSA), posterior condylar offset (PCO), and the gamma angle were evaluated preoperatively and immediate postoperatively. Comparisons between the two groups and logistic regression analysis were performed to investigate factors contributing to the development of de novo hyperextension after PS TKA. Results: Among the clinical factors, preoperative flexion contractures were less (5.2° ± 5.7° vs. 10.5° ± 6.1°, p < 0.001) and the range of motion was greater (124.7° ± 11.5° vs. 117.6° ± 5.4°, p = 0.041) in the de novo hyperextension group than in the control group. Among the radiographic parameters, preoperative and postoperative JLCA were greater (8.1° ± 4.4° vs. 6.1° ± 3.5°, p = 0.002, 1.0° ± 1.3° vs. 0.2° ± 0.8°, p < 0.001, respectively), postoperative PTSA was greater (3.7° ± 2.0° vs. 3.3° ± 1.6°, p < 0.001) and preoperative and postoperative PCO were less in the hyperextension group than in the control group (26.3 mm ± 3.3mm vs. 29.1 mm ± 3.2mm, p < 0.001, 26.4 mm ± 3.2mm vs. 29.1 mm ± 3.0mm, p < 0.001, respectively). In multivariate analysis, the degree of medial soft tissue release [odds ratio (OR) 2.25, p= 0.001], mechanical axis change after surgery [OR 2.28, p < 0.001], preoperative JLCA [OR 1.14, p = 0.002], and preoperative and postoperative PCO [OR 0.79, p < 0.001, OR 0.79, p < 0.001, respectively] were the factors associated with the development of de novo hyperextension after PS TKA. Conclusion: An increased degree of medial soft tissue release, pre- and postoperative JLCA, a change in the mechanical axis and a decreased pre- and postoperative PCO were risk factors of de novo hypertension. To avoid de novo hyperextension after posterior stabilized type TKA, careful soft tissue balancing should be undertaken in patients with these risk factors who have a large range of motion despite advanced osteoarthritis. In addition, residual medial-lateral laxity measured by postoperative JLCA in supine X-ray can predict the development of hyperextension after TKA in these patients.

목적: 수술 후 과신전은 인공 슬관절 전치환술 이후 발생하는 치료가 어려운 드문 합병증으로 수술 직후 발생한 과신전이 아닌 추시에 따라 서서히 발생한 과신전에 대해서는 연구된 바가 적다. 본 논문에서는 후방 십자인대 대치형 인공 슬관절 전치환술에서 수술 이후 신생 과신전을 일으키게 되는 임상적, 방사선학적 인자를 알아보고자 하였다. 대상과 방법: 본 연구는 후향적으로 85례의 신생 과신전 발생한 환자 군과 나이, 성별, 집도의, 임플란트 종류를 85례 매칭하여 대조군을 설정한 후 임상적, 방사선학적 지표(기계적 축, 관절선 수렴각, 후방 경골 경사, 대퇴후방과 오프셋, 감마 각)에서 두 군 사이의 차이를 알아보았고 이분형 로지스틱 회귀분석을 통하여 신생 과신전에 기여한 임상적, 방사선학적 지표에 대하여 분석하였다. 결과: 신생 과신전 발생 그룹에서 수술 전 굴곡구축이 더 작았으며 (p < 0.001), 더 큰 운동범위 (p < 0.001)를 보였다. 방사선학적 지표에서는 수술 전/후 관절선 수렴각이 컸고 (각각 p = 0.002, p < 0.001), 수술 후 후방 경골 경사(델타 각)가 컸으며 (p < 0.001), 수술 전/후 대퇴후방과 오프셋이 작았다. (각각 p < 0.001, p < 0.001) 이분형 로지스틱 회귀분석에서도 다중공선성을 고려하여 수술 전/후 대퇴후방과 오프셋을 각각 따로 분석한 결과 모두 내측 연부조직 유리가 많이 된 경우 (p = 0.016, 0.014), 기계적 축을 많이 교정한 경우 (p < 0.001, p < 0.001), 수술 전 관절선 수렴각이 컸던 경우(p = 0.023, p = 0.023)에 신생 과신전을 발생시킨 경우와 연관된다는 결과를 보였다. 결론: 본 연구에서 내측 연부조직 유리를 많이 한 경우, 기계적 축을 많이 교정한 경우, 수술 전/후 관절선 수렴각이 큰 경우, 대퇴후방과 오프셋이 작은 경우가 신생 과신전의 위험인자로 밝혀졌다. 따라서 수술자는 진행된 퇴행성 변화가 있음에도 수술 전 운동범위가 큰 환자의 인공 슬관절 전치환술에 있어서 해당 위험인자가 있는 경우 수술에 주의하여야 한다. 수술 후 측정한 관절선 수렴각이 크게 측정된 환자들에선 이런 이완이 남은 경우로 추후 이로부터 신생 과신전의 발생을 예측할 수 있을 것이다.