Computer-navigated knee arthroplasty database analysis: coronal deformation, release and phenotypes
- Authors: Alekseev S.S.1, Murylev V.Y.1,2, Kukovenko G.A.1,2, Elizarov P.M.1,2, Golubkin D.O.2, Muzychenkov A.V.1,2, Rudnev A.I.1,2
-
Affiliations:
- Botkin Hospital
- I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)
- Issue: Vol 32, No 2 (2026)
- Pages: 20-30
- Section: CLINICAL STUDIES
- Submitted: 17.12.2025
- Accepted: 21.04.2026
- Published: 08.06.2026
- URL: https://journal.rniito.org/jour/article/view/17800
- DOI: https://doi.org/10.17816/2311-2905-17800
- ID: 17800
Cite item
Full Text
Abstract
Background. The development of computer-assisted navigation technologies in total knee arthroplasty (TKA) has significantly expanded the possibilities for personalized surgical treatment. Modern navigation systems not only enable highly accurate assessment of knee deformities but also facilitate the implementation of various alignment strategies tailored to individual patient anatomy. In this context, the study of different patterns of knee deformity, including phenotypes classified according to the Coronal Plane Alignment of the Knee (CPAK) system, has become increasingly relevant.
The aim of the study — to determine the relationship between coronal knee deformity and flexion contracture, to evaluate deformity correction parameters, and to perform CPAK-based phenotyping using intraoperative computer navigation data in total knee arthroplasty.
Methods. A retrospective single-center analysis of 941 TKAs performed with Stryker Navigation between 2008 and 2024 was conducted. Recorded parameters included coronal alignment, maximal extension and flexion, bone resection values, and calculated intraoperative angles (MPTA, LDFA, aHKA, JLO). Using a simplified model, an approximate assessment of the contribution of bone resections and soft tissue release to the correction of deformity in the frontal plane was carried out. The projection of the initial knee joint deformity data onto the CPAK classification was performed.
Results. Varus deformity predominated (91%), consistent with global data. A low positive correlation was found between varus severity and flexion contracture (r = 0.25; p < 0.001). Postoperative mechanical alignment was achieved within ±2° in most cases, confirming the high precision of navigation. The extent of medial soft-tissue release increased proportionally with deformity severity, reaching the highest values in knees with varus > 15°. CPAK phenotype distribution in this cohort differed notably from published radiographic datasets, likely due to the use of intraoperative navigation-derived measurements.
Conclusions. Navigation data allow quantitative evaluation of the relationship between deformity, bone resection, and soft-tissue balancing. Computer navigation remains a precise and reproducible tool for deformity correction, while its integration with robotic systems enhances the potential for personalized alignment strategies in total knee arthroplasty.
Full Text
ВВЕДЕНИЕ
С тех пор, как John Insall и Michael Freeman предложили в 1970-х гг. оригинальные мыщелковые имплантаты в качестве альтернативы шарнирным, технологии тотального эндопротезирования коленного сустава (ТЭКС) прошли длительный путь эволюции [1, 2]. На ранних этапах основное внимание уделялось обеспечению стабильности и долговечности имплантатов. Однако развитие биомеханических представлений привело к смещению акцента в сторону воспроизведения анатомии и физиологической кинематики коленного сустава [3, 4]. Внедрение анатомических бедренных компонентов и более конгруэнтных полиэтиленовых вкладышей позволило повысить функциональные результаты и удовлетворенность пациентов.
К началу 2000-х гг. появилась компьютерная навигация, позволившая хирургу выполнять этапы операции под цифровым контролем в режиме реального времени. По данным различных зарубежных источников, навигационные системы обеспечили визуализацию осей, контроль костных опилов и, как следствие, более точное позиционирование компонентов и сбалансированный сустав [5, 6, 7]. Также преимущества использования компьютерной навигации отмечены и отечественными авторами [8, 9, 10, 11, 12]. Данные технологии легли в основу робот-ассистированного протезирования, которое продолжает свое совершенствование [13]. В настоящее время труды многих ортопедических хирургов и производителей имплантатов и оборудования направлены на улучшение баланса коленного сустава при протезировании [14, 15], например за счет воспроизведения концепций выравнивания, альтернативных механическому. Одним из знаковых исследований, посвященных этой проблеме, является классификация фенотипов Coronal Plane Alignment of the Knee (СРАК) [16]. Также стоит отметить, что достичь значительных успехов в балансировке коленного сустава при воспроизведении различных методик позволили именно робот-ассистированные технологии и компьютерная навигация за счет возможной интраоперационной оценки стабильности и высокой точности костных резекций [17].
Рутинное применение компьютерной навигации на базе ММНКЦ им. С.П. Боткина ДЗМ начиная с 2008 г. позволило собрать нам базу данных, записанных в ходе операции, и в последующем провести ее анализ, первые результаты которого будут представлены далее.
Цель исследования — определить взаимосвязь фронтальной деформации коленного сустава со сгибательной контрактурой, оценить параметры коррекции деформации и провести фенотипирование по классификации CPAK на основе интраоперационных данных компьютерной навигации при ТЭКС.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Дизайн исследования
Выполнено ретроспективное одноцентровое когортное исследование на основе анализа базы данных компьютерной навигации, сформированной при выполнении ТЭКС.
Из 1148 операций, зарегистрированных в базе данных, в анализ включена 941 операция ТЭКС, проведенная у 853 пациентов в период с 2008 по 2024 г. Средний возраст пациентов составил 66 (29–85) лет, женщин было 657 (77,0%), мужчин — 196 (23,0%).
Критерии включения: первичный гонартроз III–IV стадии по Kellgren – Lawrence; плановое первичное ТЭКС с использованием компьютерной навигации; наличие полного объема навигационных данных.
Критерии невключения: операции без использования компьютерной навигации.
Критерии исключения: дефект или потеря навигационных данных; технические ошибки регистрации ориентиров (некорректное позиционирование трекеров); посттравматические и внесуставные деформации; ревизионные вмешательства.
Все операции выполнялись с использованием навигационной системы Stryker Navigation II (Stryker, США). Выполнялась стандартная для данной навигационной системы регистрация анатомических ориентиров бедренной и большеберцовой костей, построение механических осей и расчет исходных угловых параметров.
Анализ проводился по двум временным интервалам:
- 2008–2012 гг. — 479 операций у 429 пациентов. Данные получены из сформированной ранее таблицы Excel. Выполнен анализ показателей деформации во фронтальной плоскости и показателей максимального разгибания в коленном суставе на этапах до и после операции;
- 2017–2024 гг. — с носителя информации навигационной системы выгружена и вручную внесена в таблицу Excel информация, соответствующая критериям включения, невключения и исключения. Получены доступные для анализа данные по 462 операциям у 424 пациентов. Выполнен анализ показателей деформации во фронтальной плоскости и максимального разгибания и сгибания в коленном суставе до и после операции, а также по ходу операции на примерочных компонентах; анализ данных максимальной деформации во фронтальной плоскости до операции (в нагрузке); анализ данных по величине костных опилов бедренной и большеберцовой костей;
- 2013–2016 гг. — данные отсутствуют по техническим причинам.
Величина послеоперационной деформации регистрировалась после окончательной имплантации компонентов эндопротеза и значится в исследовании как остаточная. Для ориентировочной оценки вклада костных резекций в коррекцию фронтальной деформации использовалась упрощенная расчетная модель сопоставления разницы костных резекций и суммарной угловой коррекции. Следует подчеркнуть, что данный подход носит условный характер и использован исключительно для выявления тенденций, а не для определения точных значений мягкотканного релиза. Коррекция деформации определяется как разница между исходной и остаточной деформацией и представляет собой сумму коррекции, достигнутой путем резекции суставных поверхностей, со значением выполненного релиза. Для расчета значений коррекции за счет костных опилов принята разница в величине резекции медиальных и латеральных мыщелков бедренной и большеберцовой костей в миллиметрах.
Таким образом, для расчета значения выполненного релиза при варусной деформации была разработана формула:
Р = (ИД - ОД) - КР,
где Р — значение выполненного релиза, ИД — исходная деформация, ОД — остаточная деформация, КР — коррекция резекциями.
Учитывая, что значения деформации зарегистрированы в градусах, а коррекция за счет резекций — в миллиметрах, было принято решение условно считать 1 миллиметр разницы равным 1 градусу коррекции угловой деформации.
Для классификации исходных деформаций выполнена проекция полученных навигационных данных на классификацию CPAK [16]. Расчеты выполнялись по формулам:
LDFA (Lateral Distal Femoral Angle) = 90° + (разница в величине опила латерального и медиального мыщелков бедренной кости);
MPTA (Medial Proximal Tibial Angle) = 90° – (разница в величине опила латерального и медиального мыщелков большеберцовой кости);
JLO (Joint Line Obliquity) = LDFA + MPTA;
aHKA (arithmetic Hip-Knee-Ankle angle) = MPTA - LDFA.
Следует отметить, что в большинстве опубликованных исследований классификация CPAK рассчитывается по данным предоперационных телерентгенограмм нижних конечностей. В настоящем исследовании фенотипирование проводилось на основании интраоперационных навигационных измерений.
Статистический анализ
Статистическая обработка данных выполнялась с использованием программного обеспечения Statisty for MacOS (numiqo e.U., Австрия). Нормальность распределения количественных данных оценивалась с использованием критерия Шапиро – Уилка. Количественные переменные представлены в виде среднего значения (M), стандартного отклонения (SD), минимального (min) и максимального (max) значений. Для категориальных переменных рассчитывались доли в процентах с 95% доверительным интервалом (95% ДИ) по методу Вилсона. Для сравнения показателей до и после операции применялся парный t-критерий Стьюдента. Корреляционный анализ проводился с использованием коэффициента корреляции Пирсона. Интерпретация силы связи проводилась по шкале Чеддока. Сравнение количественных показателей между тремя и более независимыми группами проводилось с использованием дисперсионного анализа с поправкой Уэлча (Welch’s ANOVA). Статистически значимыми считались различия при p < 0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ
По исходной фронтальной деформации пациенты разделились следующим образом: вальгусная деформация — 87 операций (9,2%); варусная деформация — 854 операции (90,8%). Пациентов с варусной деформаций дополнительно разделили на 4 подгруппы в зависимости от выраженности: варус 0–5° — 167 случаев (17,7%); варус 5–10° — 318 (33,8%); варус 10–15° — 239 (25,4%), варус более 15° — 130 (13,8%). Учитывая факт наименьшей доли пациентов с вальгусной деформацией, разделение их по группам не проводилось.
Средние значения деформации во фронтальной плоскости и максимального разгибания/переразгибания и сгибания в коленном суставе на этапах до и после проведенного оперативного вмешательства представлены в таблице 1. Частота переразгибания была статистически значимо выше (χ2 = 70,646; p < 0,001) у пациентов с вальгусной деформацией (55,2% (95% ДИ 44,7–65,3), n = 48) по сравнению с варусной (17,0% (95% ДИ 14,7–19,7), n = 145). Сгибательная контрактура статистически значимо (χ2 = 60,470; p < 0,001) чаще встречается у пациентов с варусной деформацией (79,7% (95% ДИ 76,8–82,3), n = 681) по сравнению с пациентами группы вальгуса (42,5% (95% ДИ 32,5–53,1), n = 37). Корреляционный анализ выявил слабую положительную связь между выраженностью фронтальной деформации и ограничением разгибания/переразгибанием (r = 0,25; p < 0,001), что соответствует слабой корреляции по шкале Чеддока (рис. 1).
Таблица 1. Средние значения деформации во фронтальной плоскости и максимального разгибания/переразгибания и сгибания в коленном суставе на этапах до и после операции, град., M±SD (min-max)
Вид и степень деформации | Деформация | Максимальное разгибание | Максимальное сгибание | Деформация | Максимальное разгибание | Максимальное сгибание |
До операции | После операции | |||||
Вальгус | -7,8±7,5 (-40,0…-0,5) | 0,4±11,6 (-38,0–37,5) | 124,6±22,03 (-10,0–149,0) | -0,7±1,6 (-5,0–3,0) | 0,32±3,19 (-16,5–5,0) | 128,92±9,95 (99–148) |
Варус 0–5° | 2,8±1,5 (0,0–5,0) | 4,4±7,6 (-14,0–33,0) | 126,2±14,3 (16,0–150,0) | 0,0±1,2 (-5,5–5,0) | 1,49±3,08 (-5–13) | 128,92±9,14 (106–145) |
Варус 5–10° | 7,2±1,7 (5,5–10,0) | 5,3±6,6 (-17,0–33,0) | 124,4±20,8 (1,0–151,0) | 0,45±1,22 (-4,0–4,5) | 1,62±2,78 (-5,5–13) | 131,92±8,37 (100–153) |
Варус 10–15° | 11,5±2,0 (10,5–15,0) | 6,4±7,3 (-12,5–37,5) | 124,9±18,4 (6,0–155,0) | 0,74±1,31 (-5,5–6,0) | 1,84±2,82 (-7,5–13,0) | 129,81±10,22 (79–149) |
Варус > 15° | 19,6±5,5 (15,5–36,0) | 8,1±9,6 (-23,0–30,0) | 119,1±15,8 (22,0–148,0) | 0,85±1,39 (-3–4) | 1,20±2,66 (-5–15) | 129,16±8,43 (109–145) |
Рисунок 1. Диаграмма рассеяния, демонстрирующая связь между величиной фронтальной деформации и выраженностью сгибательной контрактуры или переразгибания
Figure 1. Scatterplot demonstrating the relationship between the magnitude of coronal deformation and the severity of flexion contracture or hyperextension
Остаточная деформация в оперированном суставе после окончательной имплантации компонентов составила в среднем от -0,91° до +0,94°. При проведении статистического анализа (t-критерий Стьюдента для парных выборок) по данным этапов до и после операции была достигнута значимая разница в деформации по всем группам (p < 0,001), значимые отличия по максимальному разгибанию по всем группам, кроме вальгуса (p < 0,001 и p = 0,969 соответственно).
Анализ сгибания показал статистически значимые различия в группах с варусом 10–15° и более 15° (p < 0,001). В других же группах была отмечена только тенденция к увеличению сгибания без статистической значимости (анализ максимального сгибания проводился только для пациентов (n = 424) второго временного интервала (2017–2024).
Данные по величине костных резекций представлены в таблице 2. Отмечается ожидаемая стойкая тенденция к увеличению в разнице резекции медиальных и латеральных отделов в зависимости от вида и степени деформации. Также отмечается тенденция к увеличению величины резекции дистального отдела бедренной кости по мере увеличения степени варусной деформации, что обусловлено описанной ранее корреляцией между степенью деформации и величиной сгибательной контрактуры. Статистический анализ показал значимые различия в величине костных опилов и значениях разницы костных резекций во всех группах при проведении дисперсионного анализа. Отмечалась последовательная тенденция к увеличению разницы в величине медиальной и латеральной резекций по мере увеличения степени варусной деформации.
Таблица 2. Средняя величина костных резекций по данным компьютерной навигации, мм, M±SD
Вид и степень деформации | Бедренный сегмент | Большеберцовый сегмент | ||||
M | L | КР | M | L | КР | |
Вальгус | 9,82±2,02 | 5,07±3,27 | 4,7±3,14 | 8,55±3,11 | 5,55±4,77 | 4,49±4,88 |
Варус 0–5° | 9,33±2,12 | 8,7±2,35 | 1,81± 1,72 | 5,67±5,08 | 9,3±1,24 | 4,39±3,45 |
Варус 5–10° | 8,74±1,81 | 9,87±2,23 | 2,87±2,69 | 5,13±2,39 | 9,53±1,91 | 6,11±2,48 |
Варус 10–15° | 7,86±2,63 | 10,32±2,08 | 3,22±1,86 | 3,97±2,46 | 10,09±1,09 | 9,04±4,05 |
Варус > 15 | 7,08±2,96 | 10,53±2,15 | 4,88±2,68 | -0,91±5,18 | 10,06±1,9 | 13,53±5,52 |
Welch’s ANOVA | F = 11,09* | F = 36,8* | F = 13,77* | F = 47,96* | F = 35,21* | F = 23,73* |
M — медиальный отдел, L — латеральный отдел, КР — коррекция резекциями (разница в резекции медиального и латерального отделов в абсолютной величине); * — p < 0,001.
Коррекция деформации за счет релиза мягких тканей по нашим расчетам составила: 2,86±1,48° в подгруппе варус 0–5°; 3,43±2,21° в подгруппе варус 5–10°; 4,78±2,65° в подгруппе варус 10–15°; 6,76± 3,34° в подгруппе варус более 15° (рис. 2).
Рисунок 2. Данные по коррекции деформации мягкотканным релизом, град.
Figure 2. Data on deformity correction following soft-tissue release, deg.
Данные пациентов второго временного периода (2017–2024 гг., 462 операции, 424 пациента) по фенотипам классификации CPAK распределились следующим образом: фенотип I — 68,8% (95% ДИ 64,6–73,0), III — 10,2% (95% ДИ 7,8–13,3), VII — 7,4% (95% ДИ 5,3–10,1), IX — 5,2% (95% ДИ 3,5–7,6), IV — 4,3% (95% ДИ 2,8–6,6), II — 1,7% (95% ДИ 0,9–3,4%), VI — 1,1% (95% ДИ 0,5–2,5), фенотипы V и VIII — по 0,7% (95% ДИ 0,2–1,9).
ОБСУЖДЕНИЕ
По виду и степени деформации в анализируемой базе навигационных данных преобладали пациенты с варусной деформацией, в то время как доля пациентов с вальгусной деформацией не превышала 10%, что соответствует данным литературы [4, 18, 19, 20, 21]. Средняя выраженность варусной деформации в нашей серии колебалась от 5° до 15°, а тяжелые формы (> 15°) встречались примерно в 20% случаев — аналогично данным J.H. Noh с соавторами [22].
Отмечена слабая положительная корреляционная связь между выраженностью фронтальной деформации и степенью ограничения разгибания, наиболее выраженная у пациентов с тяжелым варусом. Так, у пациентов с варусной деформацией в более чем 80% случаев отмечалась сгибательная контрактура, у каждого третьего из них она превышала 10°. В ряде исследований также показана взаимосвязь между выраженностью варусной деформации и наличием сгибательной контрактуры при остеоартрозе коленного сустава. По мере прогрессирования варусной деформации увеличивается ригидность медиальных мягкотканных структур, ухудшается разгибание и возрастает частота фиксированных контрактур [23, 24].
Для вальгусных коленных суставов характерна противоположная тенденция — чаще наблюдается переразгибание, что также отмечалось в работах R. Rossi с соавторами и L.A. Whiteside, W.M. Mihalko [21, 24]. Однако противоположные ситуации встречаются как в группах варуса, так и среди пациентов группы вальгуса, где отмечены случаи сгибательной контрактуры.
Результаты установки компонентов и остаточная деформация
Согласно анализу базы навигационных данных послеоперационная фронтальная ось во всех группах находилась в пределах ±2° (см. табл. 2) от целевой механической линии, что соответствует современным стандартам точности установки компонентов. Похожие результаты представлены в исследованиях J.T. Moskal с соавторами [7] и G.A. Sheridan с соавторами [25], в которых навигация позволила достичь более точного выравнивания в сравнении со стандартной методикой эндопротезирования. Остаточная деформация свыше 3° наблюдалась редко и преимущественно у пациентов с исходным тяжелым варусом. Таким образом, навигация обеспечивает воспроизводимую точность установки компонентов даже при выраженных деформациях, что трудно достижимо при «аналоговом» эндопротезировании.
Мягкотканный релиз при механическом выравнивании
Полученные нами данные относительно объема мягкотканного релиза для устранения варусной деформации свидетельствуют о высокой ценности и необходимости выполнения данной манипуляции для достижения нейтральной оси при механическом выравнивании и перекликаются с данными литературы, лежащими в основе концепции механического выравнивания. Отмечена зависимость объема мягкотканного медиального релиза от степени варусной деформации и контрактуры [19, 20, 23, 24]. Анализ навигационной базы данных, в свою очередь, позволил объективно зафиксировать эффект релиза — устранение деформации и достижение сгибательно-разгибательного баланса. Таким образом, навигационные системы дают возможность количественно оценивать влияние релиза на баланс и динамику выравнивания, что недостижимо при аналоговом методе. Однако стоит отметить, что полученные нами данные по величине выполненного релиза нельзя считать абсолютными ввиду влияния на устранение деформации не только разницы опилов медиальных и латеральных отделов, но и самой величины опила дистального отдела бедренной кости и проксимального отдела большеберцовой. Также нельзя исключать влияние связочной стабильности коленного сустава (различия фиксированной и нефиксированной деформации).
На рисунке 3 представлен скриншот экрана навигационной системы после медиальной артротомии и установки навигационных датчиков (трекеров). На рисунке 4 данные того же пациента, записанные в навигационный протокол после завершения адекватного хирургического доступа (медиальный парапателлярный), а именно после иссечения крестообразных связок, резекции краевых остеофитов и тотальной резекции дегенеративно-измененных медиального и латерального менисков коленного сустава. При сравнении двух этих изображений отмечается полное устранение сгибательной контрактуры, а также значительное уменьшение средней варусной деформации и улучшение максимального сгибания в коленном суставе.
Рисунок 3. Скриншот экрана навигационной системы после медиальной артротомии и установки навигационных датчиков
Figure 3. Screenshot of the navigation system obtained after medial arthrotomy and installation of trackers
Рисунок 4. Данные, записанные в навигационный протокол после завершения адекватного хирургического доступа
Figure 4. Navigation protocol data recorded after adequate surgical approach
Проекция навигационных данных на классификацию CPAK и ее ограничения
Классификация CPAK как оригинальное исследование описывает фенотипы коленного сустава на основе сочетания углов aHKA (MPTA - LDFA) и JLO (MPTA+LDFA). Проекция данных нашей базы на классификацию CPAK показала, что распределение фенотипов отличается от представленных в ряде других исследований (табл. 3). Здесь же стоит отметить, что в нашем исследовании выполнена именно проекция данных на классификацию, так как в оригинальном исследовании расчет данных проводился на основе телерентгенограмм.
Таблица 3. Сравнительная таблица данных исследования и мировой актуальной литературы
Источник | Ключевые отличия | Результаты и сравнение |
Наша серия (навигация, 2017–2024) | 424 операции с применением компьютерной навигации | I — 69%; III — 10%; VII — 7% |
MacDessi S.J. с соавт., 2021 [16] (оригинальное исследование CPAK) | Описан метод и референтные распределения | II — 32,2%; I — 19,4%; V — 14,6% В оригинале отмечены вариации по популяциям |
León-Muñoz V.J. с соавт., 2024 [26] (испанская когорта) | Пациенты с ОА (испанская популяция) | I — 30,7%; IV — 25,9%; II — 21% и др. Распределение отличается от ряда других стран |
Gao Y.H. с соавт., 2024 [27] (китайская когорта) | Китайские пациенты (с ОА и здоровые) | При ОА чаще встречается тип I; распределения по фенотипам отличаются от западных выборок |
Pagan C.A. с соавт., 2024 [28] (систематический обзор различий по странам) | Данные из нескольких стран (Франция, Индия, Япония, Австралия и др.) | Тип I доминирует во Франции, Индии, Японии; тип II чаще в Австралии — видим географическую вариабельность |
Zhao G. с соавт., 2025 [29] (систематический обзор географических различий) | Метаанализ/обзор по странам | Формально подтверждена значимая географическая вариабельность распределения CPAK в популяциях с ОА |
ОА — остеоартроз.
Для полученных в ходе данного сравнения различий может быть несколько обоснований. Помимо описанных зарубежными коллегами популяционных причин, с наибольшей долей вероятности на полученные отличия повлияла сама методология определения фенотипа: мы используем интраоперационные навигационные расчеты (aHKA/JLO по навигации), тогда как многие авторы рассчитывают CPAK по панорамным рентгеновским снимкам в нагрузке. CPAK — статическая классификация, тогда как навигация отражает динамическую биомеханику сустава. Иными словами, результаты нашего исследования демонстрируют многоплоскостную природу деформации, что, в свою очередь, нельзя не учитывать при ее коррекции. Также, согласно данным зарубежного исследования, фенотип может изменяться с прогрессированием артроза [27]. Есть и целый ряд исследований, отражающих погрешности в расчетах по панорамным телерентгенограммам [30, 31, 32, 33, 34].
Классификация СРАК лежит в основе аргументации альтернатив механическому методу выравнивания. Однако полученные в ходе данного исследования результаты отражают целый ряд ограничений: рентгенологическая погрешность, многоплоскостная природа деформации, вероятность связочной нестабильности (нефиксированная варусная деформация) и вероятность изменения деформации коленного сустава в ходе выполнения адекватного хирургического доступа, описанные выше. Помимо этого, необходимо учитывать и состояние контралатерального сустава. Таким образом, для обоснования и определения концепции выравнивания необходимо ограничить показания к альтернативным методам.
Полученные данные демонстрируют потенциал использования навигационных систем не только для контроля имплантации компонентов, но и для изучения индивидуальной биомеханики коленного сустава.
Ограничения исследования
Настоящее исследование имеет ряд ограничений. Во-первых, ретроспективный одноцентровый дизайн. Во-вторых, использование интраоперационных навигационных данных без прямого сопоставления с телерентгенограммами нижних конечностей. В-третьих, возможная погрешность регистрации анатомических ориентиров навигационной системой. Кроме того, расчет объема мягкотканного релиза носит ориентировочный характер и основан на упрощенной модели.
Перспективы
Анализ накопленной базы данных компьютерной навигации позволил не только оценить результаты выполненных операций, но и определить перспективные направления дальнейших исследований, включая изучение баланса коленного сустава, ротационных взаимоотношений компонентов, торсионных деформаций и разработку методики интраоперационного выбора оптимальной концепции выравнивания. Отсутствие аналогичных исследований в доступной мировой литературе подчеркивает научную и практическую значимость данной работы и необходимость дальнейшего накопления и анализа навигационных данных при использовании навигационных и роботизированных технологий в эндопротезировании коленного сустава.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенный анализ базы навигационных данных тотального эндопротезирования коленного сустава позволил объективно оценить особенности фронтальной деформации, ее динамику на различных этапах операции и взаимосвязь с состоянием мягкотканного баланса. Полученные результаты подтвердили преобладание варусной деформации у пациентов с гонартрозом, а также наличие статистически значимой корреляции между выраженностью варуса и степенью сгибательной контрактуры. Установлено, что по мере увеличения степени варусной деформации возрастает необходимость выполнения медиального мягкотканного релиза, что отражает сложность достижения баланса при механическом выравнивании у пациентов с тяжелыми деформациями.
Проекция навигационных данных на классификацию CPAK выявила отличия от распределений фенотипов, полученных в рентгенологических исследованиях, что требует осторожной интерпретации фенотипирования и указывает на ограничения статических методов оценки деформации. Полученные результаты подтверждают многоплоскостной и динамический характер деформации коленного сустава, который не всегда может быть полноценно отражен при предоперационном рентгенологическом обследовании.
Компьютерная навигация обеспечивает точный контроль всех этапов операции: регистрацию анатомических ориентиров, выполнение костных резекций, установку компонентов эндопротеза и оценку мягкотканного баланса в режиме реального времени. Использование навигации позволяет индивидуализировать метод выравнивания в зависимости от анатомических особенностей пациента и интраоперационных данных, повышает воспроизводимость результатов и снижает вероятность ошибок позиционирования компонентов, особенно при тяжелых деформациях.
Полученные результаты подтверждают эффективность, точность и высокий потенциал компьютерной навигации как инструмента персонализированного подхода в тотальном эндопротезировании коленного сустава и отражают перспективность ее дальнейшей интеграции в современные цифровые и роботизированные технологии.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Заявленный вклад авторов
Алексеев С.С. — концепция и дизайн исследования, сбор и интерпретация данных, написание и редактирование текста статьи, поиск и обзор литературы.
Мурылев В.Ю. — концепция исследования, редактирование текста статьи.
Куковенко Г.А. — концепция и дизайн исследования, анализ и интерпретация данных.
Елизаров П.М. — анализ и интерпретация данных, редактирование текста статьи.
Голубкин Д.О. — интерпретация данных, поиск и обзор литературы.
Музыченков А.В. — анализ и интерпретация данных, редактирование текста статьи.
Руднев А.И. — анализ и интерпретация данных, редактирование текста статьи.
Все авторы прочли и одобрили финальную версию рукописи статьи. Все авторы согласны нести ответственность за все аспекты работы, чтобы обеспечить надлежащее рассмотрение и решение всех возможных вопросов, связанных с корректностью и надежностью любой части работы.
Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.
Возможный конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.
Этическая экспертиза. Не применима.
Информированное согласие на публикацию. Не требуется.
Генеративный искусственный интеллект. При создании статьи технологии генеративного искусственного интеллекта не использовали.
DISCLAIMERS
Author contribution
Alekseev S.S. — study concept and design, data acquisition and interpretation, drafting and editing the manuscript, literature search and review.
Murylev V.Yu. — study concept, editing the manuscript.
Kukovenko G.A. — study concept and design, data analysis and interpretation.
Elizarov P.M. — data analysis and interpretation, editing the manuscript.
Golubkin D.O. — data interpretation, literature search and review.
Muzychenkov A.V. — data analysis and interpretation, editing the manuscript.
Rudnev A.I. — data analysis and interpretation, editing the manuscript.
All authors have read and approved the final version of the manuscript of the article. All authors agree to bear responsibility for all aspects of the study to ensure proper consideration and resolution of all possible issues related to the correctness and reliability of any part of the work.
Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.
Disclosure competing interests. The authors declare that they have no competing interests.
Ethics approval. Not applicable.
Consent for publication. Not required.
Use of artificial intelligence. No generative artificial intelligence technologies were used in the preparation of this manuscript.
About the authors
Semyon S. Alekseev
Botkin Hospital
Author for correspondence.
Email: semen.alekseev.92@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7599-7472
SPIN-code: 7653-7021
Cand. Sci. (Med.)
Russian Federation, MoscowValery Yu. Murylev
Botkin Hospital; I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)
Email: nmuril@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5753-8926
SPIN-code: 7695-1145
Dr. Sci. (Med.), Professor
Russian Federation, Moscow; MoscowGrigory A. Kukovenko
Botkin Hospital; I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)
Email: gkukovenko@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6700-0222
SPIN-code: 2644-8963
Cand. Sci. (Med.)
Russian Federation, Moscow; MoscowPavel M. Elizarov
Botkin Hospital; I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)
Email: elizarov_07@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0217-2434
SPIN-code: 1022-5877
Cand. Sci. (Med.)
Russian Federation, Moscow; MoscowDmitriy O. Golubkin
I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)
Email: dima.golubkin02@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3293-0918
SPIN-code: 9844-1389
Russian Federation, Moscow
Aleksey V. Muzychenkov
Botkin Hospital; I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)
Email: amuzychenkov@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-3933-672X
SPIN-code: 1707-7077
Cand. Sci. (Med.)
Russian Federation, Moscow; MoscowAlexander I. Rudnev
Botkin Hospital; I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)
Email: ruda310895@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4490-2922
SPIN-code: 4235-1472
Cand. Sci. (Med.)
Russian Federation, Moscow; MoscowReferences
- Scuderi G.R., Scott W.N., Tchejeyan G.H. The Insall legacy in total knee arthroplasty. Clin Orthop Relat Res. 2001;(392):3-14. doi: 10.1097/00003086-200111000-00002.
- Freeman M.A., Swanson S.A., Todd R.C. Total replacement of the knee using the Freeman-Swanson knee prosthesis. 1973. Clin Orthop Relat Res. 2003; (416):4-21. doi: 10.1097/01.blo.0000093886.12372.74.
- Sharma L. The role of varus and valgus alignment in knee osteoarthritis. Arthritis Rheum. 2007;56(4):1044-1047. doi: 10.1002/art.22514.
- Andriacchi T.P., Favre J. The nature of in vivo mechanical signals that influence cartilage health and progression to knee osteoarthritis. Curr Rheumatol Rep. 2014;16(11):463. doi: 10.1007/s11926-014-0463-2.
- da Mota E. Albuquerque R.F. Navigation in total knee arthroplasty. Rev Bras Ortop. 2015;46(1):18-22. doi: 10.1016/S2255-4971(15)30169-5.
- Confalonieri N., Biazzo A. Computer-assisted surgery in total knee replacement: advantages, surgical procedure and review of the literature. Acta Biomed. 2019;90(1): 16-23. doi: 10.23750/abm.v90i1.6319.
- Moskal J.T., Capps S.G., Mann J.W., Scanelli J.A. Navigated versus conventional total knee arthroplasty. J Knee Surg. 2014;27(3):235-248. doi: 10.1055/s-0033-1360659.
- Кавалерский Г.М., Мурылев В.Ю., Елизаров П.М., Жучков А.Г., Рукин Я.А., Терентьев Д.И. Оценка ближайших результатов тотального эндопротезирования коленного сустава с применением компьютерной навигации. Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. 2009;(1):29-33. Kavalerskiy G.M., Murylyov V.Yu., Elizarov P.M., Zhuchkov A.G., Rukin Ya.A., Terentev D.I. Evaluation of early results of total knee replacement using computed navigation. N.N. Priorov Journal of Traumatology and Orthopedics. 2009;(1):29-33. (In Russian).
- Кавалерский Г.М., Мурылев В.Ю., Трухачев В.С., Рукин Я.А., Терентьев Д.И., Жучков А.Г. и др. Компьютерная навигация при тотальном эндопротезировании тяжелых деформаций коленного сустава. Московский хирургический журнал. 2011;3(19):8-12. Kavalerskiy G.M., Murilev V.Y., Truhachev V.S., Rukin Y.A., Terentiev D.I., Zhuchkov A.G. et al. Computer navigation for total knee replacement with severe deformations of the knee. Moscow Surgical Journal. 2011;3(19):8-12. (In Russian).
- Кавалерский Г.М., Мурылев В.Ю., Елизаров П.М., Жучков А.Г., Якимов Л.А., Рукин Я.А. и др. Тотальное эндопротезирование коленного сустава с использованием компьютерной навигации при тяжелых деформациях конечности. Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. 2010;17(2):34-40. doi: 10.17816/vto201017234-40. Kavalerskiy G.M., Murylev V.Yu., Elizarov P.M., Zhuchkov A.G., Yakimov L.A., Rukin Ya.A. et al. Total knee replacement using computer navigation in severe extremity deformities. Priorov Journal of Traumatology and Orthopedics. 2010;17(2):34-40. (In Russian). doi: 10.17816/vto201017234-40.
- Петухов А.И., Корнилов Н.Н., Куляба Т.А., Тихилов Р.М., Селин А.В., Кроитору И.И. и др. Современные взгляды на применение компьютерных навигационных систем при первичном тотальном эндопротезировании коленного сустава (обзор литературы). Травматология и ортопедия России. 2010;16(1):115-123. doi: 10.21823/2311-2905-2010-0-1-115-123. Petukhov A.I., Kornilov N.N., Kulyaba T.A., Tikhilov R.M., Selin A.V., Kroitoru I.I. et al. Contemporary view on computer navigation using at primary knee total replacement (review). Traumatology and Orthopedics of Russia. 2010;16(1):115-123. (In Russian). doi: 10.21823/2311-2905-2010-0-1-115-123.
- Безгодков Ю.А., Корнилов Н.Н., Петухов А.И., Куляба Т.А., Селин А.В., Муранчик Ю.И. и др. Биомеханические показатели стояния и походки больных после тотального эндопротезирования коленного сустава с использованием компьютерной навигации. Травматология и ортопедия России. 2011;(4):11-17. Bezgodkov Yu.A., Kornilov N.N., Petukhov A.I., Kulyaba T.A., Selin A.V., Muranchic Yu.I. et al. Biomechanical indices of standing and gait in patients after total knee replacement using computer navigation. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2011;(4):11-17. (In Russian).
- Kayani B., Konan S., Tahmassebi J., Pietrzak J.R.T., Haddad F.S. Robotic-arm assisted total knee arthroplasty is associated with improved early functional recovery and reduced time to hospital discharge compared with conventional jig-based total knee arthroplasty: a prospective cohort study. Bone Joint J. 2018;100-B(7):930-937. doi: 10.1302/0301-620X.100B7.BJJ-2017-1449.R1.
- Pagan C.A., Karasavvidis T., Cohen-Rosenblum A.R., Hannon C.P., Lombardi A.V. Jr., Vigdorchik J.M. Technology in Total Knee Arthroplasty in 2023. J Arthroplasty. 2024;39(9S2):S54-S59. doi: 10.1016/j.arth.2024.07.028.
- Sarrel K., Weinberg M., Scuderi G. Achieving correct balance in TKA with fixed varus deformity. J Knee Surg. 2024;37(2):92-97. doi: 10.1055/a-2186-5942.
- MacDessi S.J., Griffiths-Jones W., Harris I.A., Bellemans J., Chen D.B. Coronal Plane Alignment of the Knee (CPAK) classification. Bone Joint J. 2021;103-B(2):329-337. doi: 10.1302/0301-620X.103B2.BJJ-2020-1050.R1.
- Batailler C., Hannouche D., Benazzo F., Parratte S. Concepts and techniques of a new robotically assisted technique for total knee arthroplasty: the ROSA knee system. Arch Orthop Trauma Surg. 2021;141(12): 2049-2058. doi: 10.1007/s00402-021-04048-y.
- Mullaji A.B., Shetty G.M. Correcting deformity in total knee arthroplasty: Techniques to avoid the release of collateral ligaments in severely deformed knees. Bone Joint J. 2016;98-B(1 Suppl A):101-104. doi: 10.1302/0301-620X.98B1.36207.
- Thienpont E., Parvizi J. A New Classification for the Varus Knee. J Arthroplasty. 2016;31(10):2156-2160. doi: 10.1016/j.arth.2016.03.034.
- Bagaria V., Kulkarni R.V., Sadigale O.S., Sahu D., Parvizi J., Thienpont E. Varus Knee Deformity Classification Based on Degree and Extra- or Intra-Articular Location of Coronal Deformity and Osteoarthritis Grade. JBJS Rev. 2021;9(10). doi: 10.2106/JBJS.RVW.20.00296.
- Rossi R., Rosso F., Cottino U., Dettoni F., Bonasia D.E., Bruzzone M. Total knee arthroplasty in the valgus knee. Int Orthop. 2014;38(2):273-283. doi: 10.1007/s00264-013-2227-4.
- Noh J.H., Song K.I., Heo Y.S. Outcomes of cruciate-retaining total knee arthroplasty for osteoarthritis with severe varus deformity. Eur J Orthop Surg Traumatol. 2023;33(6):2465-2472. doi: 10.1007/s00590-022-03463-0.
- Meftah M., Blum Y.C., Raja D., Ranawat A.S., Ranawat C.S. Correcting fixed varus deformity with flexion contracture during total knee arthroplasty: the “inside-out” technique: AAOS exhibit selection. J Bone Joint Surg Am. 2012;94(10):e66. doi: 10.2106/JBJS.K.01444.
- Whiteside L.A., Mihalko W.M. Surgical procedure for flexion contracture and recurvatum in total knee arthroplasty. Clin Orthop Relat Res. 2002;(404):189-195. doi: 10.1097/00003086-200211000-00031.
- Sheridan G.A., Abdelmalek M., Howard L.C., Neufeld M.E., Masri B.A., Garbuz D.S. Navigated Versus Conventional Total Knee Arthroplasty: A Systematic Review and Meta-analysis of Prospective Randomized Controlled Trials. J Orthop. 2023;50:99-110. doi: 10.1016/j.jor.2023.11.070.
- León-Muñoz V.J., Hurtado-Avilés J., López-López M., Santonja-Medina F., Moya-Angeler J. The Distribution of Coronal Plane Alignment of the Knee Classification in a Sample of Spanish Southeast Osteoarthritic Population: A Retrospective Cross-Sectional Observational Study. Medicina (Kaunas). 2024;60(10):1612. doi: 10.3390/medicina60101612.
- Gao Y.H., Qi Y.M., Huang P.H., Zhao X.Y., Qi X. Distribution of coronal plane alignment of the knee classification in Chinese osteoarthritic and healthy population: a retrospective cross-sectional observational study. Int J Surg. 2024;110(5):2583-2592. doi: 10.1097/JS9.0000000000001178.
- Pagan C.A., Karasavvidis T., Lebrun D.G., Jang S.J., MacDessi S.J., Vigdorchik J.M. Geographic Variation in Knee Phenotypes Based on the Coronal Plane Alignment of the Knee Classification: A Systematic Review. J Arthroplasty. 2023;38(9):1892-1899.e1. doi: 10.1016/j.arth.2023.03.047.
- Zhao G., Ma C., Luo Z., Ma J., Wang J. A systematic review of geographic differences in knee phenotypes based on the coronal plane alignment of the knee (CPAK) classification. Arthroplasty. 2025;7(1):26. doi: 10.1186/s42836-025-00311-4.
- Willcox N.M., Clarke J.V., Smith B.R., Deakin A.H., Deep K. A comparison of radiological and computer navigation measurements of lower limb coronal alignment before and after total knee replacement. J Bone Joint Surg Br. 2012;94(9):1234-1240. doi: 10.1302/0301-620X.94B9.28250.
- Akhmedov B., Sung K.H., Chung C.Y., Lee K.M., Park M.S. Reliability of lower-limb alignment measurements in patients with multiple epiphyseal dysplasia. Clin Orthop Relat Res. 2012;470(12): 3566-3576. doi: 10.1007/s11999-012-2548-4.
- Yang H.Y., Ayob K.A., Jeong H.W., Seon J.K. Full-length weight-bearing radiographs and computed tomography show discrepancies in coronal alignment for robotic arm-assisted total knee arthroplasty. Sci Rep. 2025;15(1):10099. doi: 10.1038/s41598-025-93542-z.
- León-Muñoz V.J., López-López M., Martínez-Martínez F., Santonja-Medina F. Comparison of weight-bearing full-length radiographs and computed-tomography-scan-based three-dimensional models in the assessment of knee joint coronal alignment. Knee. 2020;27(2):543-551. doi: 10.1016/j.knee.2019.11.017.
- Ilahi O.A., Kadakia N.R., Huo M.H. Inter- and intraobserver variability of radiographic measurements of knee alignment. Am J Knee Surg. 2001;14(4): 238-242.
Supplementary files







