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Three-dimensional biometrics using weight-bearing imaging shows relationship between knee and hindfoot axial alignment - 19/08/23

Doi : 10.1016/j.otsr.2022.103482 
Maryama Dufrénot a, b, c, , Louis Dagneaux d, e, Celine Fernando f, Patrick Chabrand a, b, Matthieu Ollivier a, b, François Lintz f
a CNRS, institut des sciences du mouvement Étienne-Jules Marey, UMR 7287, Aix-Marseille université, 163, avenue de Luminy, 13009 Marseille, France 
b Institut du membre inférieur et de l’appareil locomoteur, APHM, hôpital Sainte-Marguerite, 270, boulevard de Sainte-Marguerite, 13009 Marseille, France 
c Newclip Technics, PA de la Lande Saint-Martin, 45, rue des Garottières, 44115 Haute-Goulaine, France 
d Département de chirurgie orthopédique du membre inférieur, CHU de Montpellier, hôpital Lapeyronie, 371 avenue du Doyen Gaston-Giraud, 39295 Montpellier cedex 05, France 
e Laboratoire de mécanique et génie civil (LMGC), université de Montpellier, 860, rue de Saint-Priest, 34090 Montpellier, France 
f Service de chirurgie du pied et de la cheville, Ramsay Santé – clinique de l’Union, boulevard de Ratalens, 31240 Saint-Jean, France 

Corresponding author.

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Abstract

Background

Existence of a relationship between knee and hindfoot alignments is commonly accepted, but not clearly proven. While studied in the coronal plane using 2D imaging, axial alignment has not been studied yet, likely requiring 3D measurements. We aimed to investigate how knee and hindfoot rotational alignments are related using 3D biometrics and modern 3D weight-bearing technologies.

Hypothesis

Hindfoot alignment is correlated with femoral and tibial torsions.

Patients and methods

All patients who underwent both weight-bearing CT (WBCT) and low dose biplanar radiographs (LDBR) were selected in this retrospective observational study, resulting in a cohort of 157 lower limbs from 99 patients. Patients’ pathologies were stratified in subgroups and those with a history of trauma or surgery affecting lower limb alignment were excluded. Foot Ankle Offset was calculated from WBCT; femoral and tibial torsions and coronal alignment were calculated from LDBR, respectively.

Results

Overall, mean Foot Ankle Offset was 1.56% (SD 7.4), mean femoral anteversion was 15.6° (SD 9.5), and mean external tibial torsion was 32.6° (SD 7.6). Moderate negative correlation between Tibial Torsion and Foot Ankle Offset was found in the whole series (rho=−0.23, p=0.003) and for non-pathologic patients (rho=−0.27, p=0.01). Linear models to estimate Tibial Torsion with Foot Ankle Offset and conversely were found, with a low adjusted R2 (3%<R2<7%). No relationship was found between FAO and femoral torsion.

Discussion

External tibial rotation was associated with varus hindfoot configuration in the group without pathologies, suggesting that compensatory mechanisms may occur between knee and hindfoot alignments. In pathological cases, however, the same relationship wasn’t found, raising concerns about compensatory failure in spite of the numbers available. We didn’t find similar correlations with the femur possibly because the hip has a degree of liberty in the axial plane.

Level of evidence

III, retrospective comparative study.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Hindfoot alignment, Knee alignment, Hip, Foot Ankle Offset, Weight bearing CT, 3D biometrics


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Vol 109 - N° 5

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