Correction of Pelvic Tilt and Pelvic Rotation in Cup Measurement after THA – An Experimental Study

Abstract

Purpose Accurate assessment of cup orientation on postoperative pelvic radiographs is essential for evaluating outcome after THA. Here, we present a novel method for correcting measurement inaccuracies due to pelvic tilt and rotation.

Method In an experimental setting, a cup was implanted into a dummy pelvis, and its final position was verified via CT. To show the effect of pelvic tilt and rotation on cup position, the dummy was fixed to a rack to achieve a tilt between + 15° anterior and -15° posterior and 0° to 20° rotation to the contralateral side. According to Murray’s definitions of anteversion and inclination, we created a novel corrective procedure to measure cup position in the pelvic reference frame (anterior pelvic plane) to compensate measurement errors due to pelvic tilt and rotation.

Results The cup anteversion measured on CT was 23.3°; on AP pelvic radiographs, however, variations in pelvic tilt (± 15°) resulted in anteversion angles between 11.0° and 36.2° (mean error 8.3°± 3.9°). The cup inclination was 34.1° on CT and ranged between 31.0° and 38.7° (m. e. 2.3°± 1.5°) on radiographs. Pelvic rotation between 0° and 20° showed high variation in radiographic anteversion (21.2°–31.2°, m. e. 6.0°± 3.1°) and inclination (34.1°–27.2°, m. e. 3.4°± 2.5°). Our novel correction algorithm for pelvic tilt reduced the mean error in anteversion measurements to 0.6°± 0.2° and in inclination measurements to 0.7° (SD± 0.2). Similarly, the mean error due to pelvic rotation was reduced to 0.4°± 0.4° for anteversion and to 1.3°± 0.8 for inclination.

Conclusion Pelvic tilt and pelvic rotation may lead to misinterpretation of cup position on anteroposterior pelvic radiographs. Mathematical correction concepts have the potential to significantly reduce these errors, and could be implemented in future radiological software tools.

Key Points 

• Pelvic tilt and rotation influence cup orientation after THA

• Cup anteversion and inclination should be referenced to the pelvis

• Radiological measurement errors of cup position may be reduced by mathematical concepts

Citation Format

• Schwarz TJ, Weber M, Dornia C et al. Correction of Pelvic Tilt and Pelvic Rotation in Cup Measurement after THA – An Experimental Study. Fortschr Röntgenstr 2017; 189: 864 – 873

Zusammenfassung

Ziel Nach Hüft-TEP-Versorgungen ist die korrekte Vermessung der Pfannenstellung in postoperativen Röntgenaufnahmen wichtig für die Qualitätskontrolle. In dieser Studie stellen wir eine neue Methode vor, mit der wir Messungenauigkeiten, die sich durch die Beckenverkippung und -verdrehung ergeben, korrigieren können.

Methode In einem experimentellen Ansatz implantierten wir eine Prothesenpfanne in ein Kunststoffbecken und bestimmten die tatsächliche Pfannenstellung in einer CT. Um die Auswirkung der Beckenverkippung und –verdrehung auf die Pfannenstellung in AP Röntgenbildern darzustellen, wurde das Becken auf einer Halterung fixiert, mit der eine graduelle Vor- und Rückwärts-Kippung (± 15°) sowie eine Beckenverdrehung (0° bis 20° zur Gegenseite) umgesetzt werden konnte. Zur Korrektur von Messfehlern, die sich aus der Beckenverkippung und –rotation ergeben, entwickelten wir gemäß der Definitionen der Anteversion und Inklination nach Murray ein neues Korrekturverfahren, mit dem die Pfannenstellung in einem Becken bezogenen Koordinatensystem (Anterior Pelvic Plane) vermessen werden kann.

Ergebnisse Die im CT gemessene Anteversion betrug 23,3°; in den AP Röntgenaufnahmen ergaben sich jedoch durch die Beckenverkippung (± 15°) Anteversionswinkel zwischen 11,0° und 36,2° (durchschnittlicher Fehler 8,3°± 3,9°). Die Pfanneninklination betrug im CT 34,1° und variierte zwischen 31,0° und 38,7° (d. Fehler 2,3°± 1,5°) in AP Röntgenaufnahmen. Auch die Beckenverdrehung zwischen 0° und 20° zeigte eine hohe Variation der im Röntgen gemessenen Anteversion (21,2°–31,2°, d. Fehler 6,0°± 3,1) und Inklination (34,1°–27,2°, d. Fehler 3,4° ± 2,5°). Unser neuer Korrekturalgorithmus für die Beckenverkippung reduzierte den Fehler bei der Anteversionsvermessung auf 0,6° ± 0,2° und bei der Inklinationsmessung auf 0,7°± 0,2. Ebenfalls wurde der durchschnittliche Fehler aufgrund der Beckenrotation bei der Anteversion auf 0,4°± 0,4° und bei der Inklination auf 1,3 ± 0,8 reduziert.

Zusammenfassung Beckenverkippung und Beckenverdrehung können zu Fehleinschätzungen der Pfannenstellung in postoperativen Röntgenaufnahmen führen. Mathematische Korrekturverfahren, die direkt in zukünftige radiologische Softwareprogrammen implementiert werden können, haben das Potential diese Fehler signifikant zu reduzieren.

Kernausagen 

• Die Beckenverkippung und –verdrehung beeinflussen die Pfannenstellung bei Hüft TEPs

• Die Anteversion und Inklination der Prothesenpfanne sollte auf das Becken bezogen werden

• Radiografische Messfehler der Pfannenposition können durch mathematische Korrekturverfahren korrigiert werden.

Key words

THA - pelvic tilt - pelvic rotation - anteversion - cup position - inclination

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