Influence of total hip arthroplasty on sagittal lumbar-pelvic balance: Evaluation of radiographic parameters.

Objective  To prospectively analyze the radiographic variables of lumbosacral sagittal balance in the pre- and postoperative period of patients submitted to total hip arthroplasty (THA). Methods  A prospective, observational, comparative study that evaluated pre- and postoperative radiographic parameters of 71 patients, submitted to 72 total hip arthroplasties in a 3-year period (2014-2017) for primary coxarthrosis, of whom 28 performed late postoperative control (6 months) through the Surgimap Spine software (Surgimap, New York, NY, USA). Statistical analysis was performed using the Student t-test, the analysis of covariance (ANCOVA) model, and the Kolmogorov-Smirnov test. The data were analyzed using the IBM SPSS Statistics for Windows, Version 20.0 (IBM Corp., Armonk, NY, USA). A p-value < 0.05 indicated statistical significance. Results  A total of 72 cases, presenting a mean age of 57.9 years old, predominantly females (60.6%) and patients > 50 years old (71.8%). There was an overall decrease in lumbar lordosis values in the immediate postoperative period, without major global changes in late evolution. It was found that patients with a pelvic incidence ≥ 60° tended to have their other sagittal balance parameters elevated. Conclusion  There was no significant difference between the radiographic variables of sagittal lumbopelvic balance in the evaluated periods. Lumbar lordosis and pelvic incidence were the main modifying factors. Improvement of low back pain after THA, without changes in parameters, suggests different pathology mechanisms still to be clarified.

Introduction

As life expectancy increases in our population, more and more patients are experiencing degenerative changes that require surgery. The spine and hip are important disability sources in the elderly, and their symptoms often overlap. The clinical definition of which change is most relevant and should be treated first is difficult.

Sagittal balance (SB) is a mechanical system consisting of osteoarticular and neuromyofascial elements of the spine-pelvis structure of the lower limbs; it depends on the gravity center axis variation with the dual hip-femoral axis. This allows a direct correlation of the postural balance as a predictive and prognostic factor of some spinal disorders, particularly lumbar degenerative diseases. 1

The concept that the pelvis is part of the spine has been well-established since Duval-Beauperre defined the pelvic vertebra to highlight the impact of pelvic position over spine posture and alignment. 2

It is very challenging to assess normal pelvic-spine axis values because there is a large group of asymptomatic individuals even at the range extremes for each SB variable. Several radiographic angles and measurements help us understand this relationship. Among them, the most common include lumbar lordosis (LL), pelvic tilt (PT), pelvic incidence (PI) and sacral slope (SS). Their lines and reference values according to Morvan et al 3 are shown in Table 1 , and their schematic drawings are shown in Figure 1 .

Table 1

Angles and normal values for sagittal balance variables

SS Variable	Line 1	Line 2	Normal value
Lumbar lordosis (LL)	Superior L1 plate	Terminal S1 plate	41 ± 11°/46 ± 11°
Pelvic tilt (PT)	Line vertical to the ground	Midpoint from the sacral plate to the femoral head axis	10°–25°
Pelvic incidence (PI)	Perpendicular to the sacral plate	Midpoint from the sacral plate to the femoral head axis	45°–65°
Sacral slope (SS)	Superior S1 plateau	Line horizontal to the ground	30°–50°

Fig. 1

Schematic drawing of the angular variables of sagittal balance (SS, sacral slope; PT, pelvic tilt).

During the last 3 decades, spinal surgery specialists have increasingly studied the importance of SB, correlating it to sagittal imbalance and spinal degenerative consequences.

In total hip arthroplasty (THA), the relationship between the pelvis and the spine is necessarily modified; however, little is known about its influence on the posture of the patients. Theoretically, the anterior dislocation of the vertical axis of the spine results in greater energy expenditure and lumbar spine symptoms.

The present study aims to prospectively compare pelvic lumbar SB radiographic parameters, including the relationship between the spine and the pelvis, in the preoperative, immediate postoperative and late postoperative period of THA, considering the age and gender of the patients, and to determine the impact of the procedure in altering these variables.

Methodology

The present study was approved by the Ethics Committee through the Plataforma Brasil website.

This is a prospective, observational, comparative study in which patients undergoing elective THA surgery for primary coxarthrosis were evaluated according to pelvic lumbar radiographic parameters before and after the procedure.

Radiographs were prospectively taken at 3 defined moments to evaluate SB measurements: at the preoperative period (1 day before surgery), immediate postoperative period (2 to 4 months after surgery), and late postoperative period (4 to 6 months after surgery).

Only patients with surgical indication for primary coxarthrosis were included in the study, thus excluding all patients who received partial prosthesis, with proximal femoral fractures or whose radiographs were deemed inadequate.

From April 2014 to March 2017, 120 THAs for coxarthrosis were performed. A total of 20 patients with no adequate preoperative radiographies were excluded; in addition, 21 patients were excluded due to radiographic technique nonconformation, and 8 were lost to follow-up. Therefore, 71 patients, or 72 surgeries (since 1 patient required a bilateral arthroplasty), complying with all image quality and radiographic conformation requirements, were included. From these patients, 28 had appropriate late postoperative radiographs and were included in the evaluation.

Preoperative and immediate postoperative radiographs were taken during hospitalization, while late postoperative radiographs were taken during returns to the outpatient facility. All of the radiographic examinations were performed according to the following protocol: lateral lumbosacral image in orthostatic position and including the proximal aspect of the femur ( Fig. 2 ).

Fig. 2

Example of measurements: Lateral orthostatic lumbosacral X-ray at the preoperative, immediate postoperative and postoperative period.

The ES evaluation was performed using LL, SS, PT and PI measurements. These measurements were analyzed by the same spinal surgery resident using the Surgimap Spine application (Surgimap, New York, NY, USA) ( Fig. 3 ), a free software that makes radiographic measurements more accurately compared with printed radiography and that integrates measurements with tools for spine assessment and surgical planning. 4 5

Fig. 3

Example of measurements using Surgimap software: Lateral orthostatic lumbosacral X-ray including femoral heads.

Quantitative variables results were described by mean, median, minimum and maximum values and standard deviation (SD) of the mean. Qualitative variables were described as frequencies and percentages. The comparison between two evaluations was made considering the Student's t-test for paired samples. The normality condition of the variables was assessed by the Kolmogorov-Smirnov test. P values < 0.05 indicated statistical significance. Data were analyzed using IBM SPSS Statistics for Windows, Version 20.0 (IBM Corp., Armonk, NY, USA).

Results

A total of 71 patients were included, totaling 72 THAs (with 1 bilateral case), of which 28 had late postoperative control data. The average age of the population was 57.9 years old (ranging from 27 to 85 years old), with a higher prevalence of patients > 50 years old (71.8%). There was a higher prevalence of female (60.6%) compared with male patients (39.4%). In addition, the right side was the most commonly instrumented (55%).

The LL evaluation revealed a general decrease in values according to the gender and age of the patients at the immediate postoperative period; in the long term, these values remained similar to the ones obtained before the procedure ( Table 2 ).

Table 2

Lumbar lordosis range at the preoperative, postoperative and late postoperative period classified per grade

LL	Preoperative period		Postoperative period		Late postoperative period
	n	%	n	%	n	%
Hyperlordosis a	47	65.3	40	55.6	18	64.3
Normolordosis b	23	31.9	30	41.7	10	35.7
Hypolordosis c	2	2.8	2	2.8	0	0
Total	72	100	72	100	28	100

Abbreviation: LL, Lumbar lordosis.

Women > 57°; Men > 52°.

Women 35° to 57°; Men 30° to 52°.

Women < 35°; Men < 30°.

Comparing measures obtained at the preoperative and immediate postoperative periods, none of the analyzed variables showed a statistically significant difference. Regarding SS, there was an average difference of 0.4°, which represents a small increase in SS after THA. The PT values decreased, on average, 1.4°, whereas PI showed a decrease of 1.1° ( Table 3 ).

Table 3

Comparison of values obtained at the pre- and postoperative periods, their difference and statistical analysis

	n	Mean	Median	Minimum	Maximum	Standard deviation	p-value a
Pelvic tilt
Preoperative	72	13,3	14,5	−1,3	36	10.1
Postoperative	72	11,9	11	−11	39	10.30
Difference (postoperative-preoperative)	72	−1,4	−1	−33	29	9.9	0.219
Pelvic incidence
Preoperative	72	55,9	53	25	100	13.0
Postoperative	72	54,8	52	20	100	13.5
Difference (postoperative-preoperative)	72	−1,1	0	−21	15	6.3	0.158
Sacral slope
Preoperative	72	42,4	42	−2	74	11.0
Postoperative	72	42,9	41	23	85	11.5
Difference (postoperative-preoperative)	72	0,4	0	−25	29	8.5	0.658
Lumbar lordosis
Preoperative	72	−57,3	−58	−96	-2	13.6
Postoperative	72	−56,8	−56	−116	-27	14.3
Difference (postoperative-preoperative)	72	0,5	0	−53	33	12.1	0.750

Student's t-test for paired samples ( p  < 0.05).

The analysis of results obtained at the preoperative and late postoperative evaluations considered 28 cases with complete data. The mean values of the analyzed variables showed no significant difference. However, PT and PI approached a p-value < 0.05. There was an average increase of 0.7° in SS. The PT and PI values decreased, on average, 2.5° and 2.6°, respectively ( Table 4 ).

Table 4

Comparison of values obtained at the pre- and late postoperative periods, their difference and statistical analysis

	n	Mean	Median	Minimum	Maximum	Standard deviation	p-value a
Pelvic tilt
Preoperative	28	16.0	16	0	34	7.8
Postoperative	28	13.5	13	−4	33	7.5
Difference (postoperative-preoperative)	28	−2.5	−2	−24	17	7.9	0.105
Pelvic incidence
Preoperative	28	57.1	57	32	100	12.8
Postoperative	28	54.5	52	31	87	14.9
Difference (postoperative-preoperative)	28	−2.6	−3.5	−17	14	7.6	0.085
Sacral slope
Preoperative	28	40.3	41	18	74	10.7
Postoperative	28	41.1	39	28	69	10.5
Difference (postoperative-preoperative)	28	0.7	−2	−13	26	8.2	0.632

Student's t-test for paired samples (p < 0.05).

At the evaluation of differences between late and immediate postoperative measurements, there was a smaller reduction in all parameters.

The ES evaluation patients < 50 years old did not reveal changes in the immediate or late postoperative values compared with the preoperative data. In the group > 50 years old, there were no statistically significant differences.

None of the measured variables showed statistically significant differences between genders at any time period.

There was statistical significance in the evaluation of some parameters when the population was divided according to PI ≥ 60° and < 60°. The LL, SS, and PT presented significantly higher values in patients with PI ≥ 60°. Moreover, in the comparison between the late postoperative and preoperative periods, the PT decrease was greater in patients with PI values < 60° (- 3.3 versus - 1; p < 0.05). At the same comparison, SS increased 2.3° in patients with PI ≥ 60°; however, in the group with PI < 60°, the SS remained practically unchanged (0.1°; p < 0.05) ( Table 5 ).

Table 5

Comparison of values obtained at the evaluated periods according to the pelvic incidence (PI) range (≥ 60∘ and < 60°), their difference and statistical evaluation

Variable	Evaluation	Preoperative PI	n	Mean	Minimum	Maximum	Standard deviation	p value a
Pelvic tilt	Preoperative	< 60	49	9,8	−13	34	9.0
		≥ 60	23	20,7	9	36	8.3	< 0.001
	Postoperative	< 60	49	9,1	−11	32	9.4
		≥ 60	23	17,8	−1	39	10.0	0.157
	Late postoperative	< 60	18	10,5	−4	23	6.4
		≥ 60	10	18,9	11	33	6.3	0.017
	Difference	< 60	49	−0,7	−33	29	9.8
	(postoperative–preoperative)	≥ 60	23	−3,0	−33	13	10.2	0.157
	Difference (late postoperative-	< 60	18	−3,3	−24	7	8.0
	preoperative)	≥ 60	10	−1,0	−10	17	7.8	0.017
	Difference (postoperative-	< 60	18	−0,1	−18	10	6.4
	late postoperative)	≥ 60	10	−0,6	−19	17	9.1	0.672
Sacral slope	Preoperative	< 60	49	39,3	−2	57	10.1
		≥ 60	23	49,2	31	74	9.9	< 0.001
	Postoperative	< 60	49	39,4	23	61	9.1
		≥ 60	23	50,4	31	85	12.6	0.050
	Late postoperative	< 60	18	35,7	28	48	6.1
		≥ 60	10	50,7	33	69	10.0	0.007
	Difference	< 60	49	1	−25	29	8.9
	(postoperative–preoperative)	≥ 60	23	1,2	−14	21	7.7	0.050
	Difference (late postoperative-	< 60	18	−0,1	−13	26	8.8
	preoperative)	≥ 60	10	2,3	−9	13	7.1	0.007
	Difference (late postoperative-	< 60	18	−1,1	-10	11	6.2
	postoperative	≥ 60	10	0,7	-16	16	8.6	0.112
Lordosis	Preoperative	< 60	49	−53,9	−77	−2	12.6
		≥ 60	23	−64,5	−96	−34	13.1	0.002
	Postoperative	< 60	49	−53,9	−71	−31	10.6
		≥ 60	23	−64,7	−116	−27	17.8	0.077
	Late postoperative	< 60	18	−55,2	−75	−39	9.5
		≥ 60	10	−65,3	−82	−40	11.9	0.402
	Difference	< 60	49	0,8	−32	33	10.9
	(postoperative–preoperative)	≥ 60	23	−0,2	−53	28	14.6	0.077
	Difference (late postoperative-	< 60	18	−4,2	−32	11	11.5
	preoperative)	≥ 60	10	−0,8	−14	14	8.6	0.402
	Difference (late postoperative-	< 60	18	−3,8	−20	11	7.7
	postoperative)	≥ 60	10	3,2	−9	39	14.9	0.263

Student's t-test for independent samples (preoperative evaluation); adjusted analysis of covariance (ANCOVA) for preoperative evaluation (for remaining assessments); p < 0.05.

Dividing the sample into patients with LL ≥ 40° and LL < 40°, it was noted that the first group had higher preoperative mean values, both in SS (44.1° versus 26.9°, respectively; p < 0.001) and PI (57° versus 46.1°, respectively; p < 0.05). The remaining variables were not statistically significant.

Discussion

Since Hippocrates described the spinal elements and curves, 2 thousand years ago, experts have been trying to elucidate the complex details shaping the SB and its influences on clinical presentations. 6

The mechanic behavior of the spine and pelvis is complex and synergistic with bony parts, intervertebral discs, muscles and tendons. 7 This set works cohesively and presents defensive features against disc degenerative or facet injuries, even in people with extreme sagittal measurements who tend to develop degenerative injuries. In general, if there is no good elastic and global functionality, the spine morphotypes will determine the mechanical and degenerative behavior of the spine. 1

A series of radiographic parameters has been proposed to describe an imbalance in sagittal alignment of the pelvic spine; a change in these values would lead to the development of compensatory mechanisms 8 , resulting in pain and decreased quality of life 9 .

The association between low back pain and osteoarthritis was described by Offierski et al 4 decades ago as hip-spine syndrome; 10 despite several studies performed since then, data are still scarce to understand the exact pathophysiological mechanisms of this condition. It is now believed that hip osteoarthritis may significantly decrease the ability of the hip to maintain postural balance; the decreased mobility and increased joint forces may increase energy expenditure, leading to muscle fatigue. This would result in a fixed hip flexion position, leading to pelvic anteversion, compensatory lumbar hyperlordosis and, consequently, to low back pain due to overload or dislocation of the posterior facets. 7 11

Duval-Beaupère et al 12 described the relationship between pelvic anatomy and lumbar lordosis, an important correlation between the PI angle and LL; this latter parameter is strongly related to the shape of the pelvis. In our study, considering LL values from the three evaluated periods, a variation with no statistical significance was noted when the lumbar curve was classified as hyperlordotic, hypolordotic or normolordotic. The group presenting values considered normal ranged from 31.9 to 35.7%, while the group with increased curves presented a 1% reduction ( Table 2 ).

Previous studies have shown that characteristic changes in sagittal balance occur with advancing age, resulting in symptoms of low back pain and spinal degeneration. 10 13 Vendantam et al 14 demonstrated that aging leads to a shift from sagittal to anterior alignment on the sacral axis. We attempted to evaluate the influence of variables such as gender and age on the alteration of sagittal balance parameters, but our study showed no correlation with such data. A study published by Kulcheski et al, 15 concluded that obese patients usually present sagittal parameters alterations resulting from compensatory mechanisms related to overweight.

The pelvic view was described by Legaye et al 16 as a morphological pattern varying according to the hip axis and sacral obliquity related to the ilium. It has an important correlation with the spinal-pelvic slope, SS and LL. Lower PI values are related to a decrease in LL and SS. The main statistically significant results consider the fact that patients with high, > 60°, preoperative IP values also presented higher values in the remaining variables ( Table 5 ). Vaz et al 17 emphasized that patients with low-grade PI would be less adaptable to changes in sagittal balance variables; on the other hand, in subjects with high-grade IP, SS would not cause this limitation, representing a better power of variation from other angles.

Previous studies showed that the most common PI in the asymptomatic population and, therefore, more mechanically adjusted, is, on average, 50°. 18 These patients present a lower amount of degenerative conditions due to the lower concentration of pressure points on spinal structures (better load distribution). 19 Low PI leads to disc conditions because the tendency to approach the gravity line near the lumbosacral junction generates a lesser dispersion of pressure on the intervertebral disc, increasing forces in the pulpous nucleus. In the high-PI morphotype (hyperlordotic patients), there is an overload on the posterior elements of the lumbar spine, increasing the possibility of lesions on facets and interarticular pars. However, not all patients with extreme PI values develop spinal conditions, just as not all patients with spinal conditions have extreme PI values. 19

In general, when evaluating the analyzed variables, there were no significant changes between time periods, as previously described in the literature by Ben-Galim et al 20 in a prospective study with 25 patients, which was ratified by Radcliff et al 21 in 2013.

Weng et al, 22 when comparing patients with or without coxarthrosis, found that the first group presented greater pelvic anteversion, greater hip joint flexion, and an anterior inclination of the spine. Eyvazov et al 7 and Ben-Galim et al 20 showed that functional alterations of the hip, such as coxarthrosis, generate sagittal alignment abnormalities, and that joint function correction in hips with advanced arthrosis by means of arthroplasty produces a significant reduction in the visual scale and Owestry score for low back pain. Total hip arthroplasty is increasingly seen as an improvement factor in low back pain, spinal biomechanical function and hip complaints. 23 24

Theoretically, THA would allow radiographic values compensation due to hip extension recovery, but this has not been demonstrated in the literature. In fact, the PT and the other variables changed slightly after arthroplasty, as previously described. 25 26

The limitation of the number of patients analyzed, the postoperative follow-up period, and the radiographic technical difficulty in uniformly measuring variables may have influenced the results of this study.

Although there is still controversy on which condition should be treated first, a follow-up with hip and spine specialists is indicated. More recent results have suggested that coxarthrosis should be treated earlier, as it has shown a greater influence on the postoperative improvement of low back pain. 20

The individualization of patients who are THA candidates is increasingly required, especially in those with low back pain. Sagittal balance assessment can prevent technical errors such as excessive anteversion of the acetabular component, posterior impingement, early component wear, and even major postoperative complications, such as instability and dislocations. 27 28

Conclusion

The study of SB has been an important orthopedic tool to elucidate the mechanics, pathophysiology and their relationships with spinal disorders. Their responses are directly responsible for better diagnosis, management, planning, therapeutic decision and outcomes.

The present work adds data to the literature, validating other studies already reported. The change in global SB variables was not significant postoperatively, which reinforces previous studies with the theory that there are more complex mechanisms not yet described that would be responsible for the clinical and symptomatic improvement of patients undergoing THA. However, the evaluation of sagittal balance in candidates to this procedure is important, and it should be performed during the surgical planning period. Further studies will elucidate the pathophysiology of a condition which is increasingly common in the current population, with great socioeconomic impact.

Introdução

Com o aumento da estimativa de vida em nossa população, cada vez mais pacientes apresentam alterações degenerativas que necessitam de cirurgia. A coluna e o quadril são fontes importantes de incapacidade no idoso, e sua sintomatologia está muitas vezes sobreposta. É difícil definir clinicamente qual alteração é mais relevante e deve ser tratada prioritariamente.

O equilíbrio sagital (ES) é um sistema mecânico composto por elementos osteoarticulares e neuromiofasciais da estrutura coluna-pelve dos membros inferiores, que é dependente da variação do eixo do centro de gravidade com o eixo bicoxofemoral. Isso torna possível relacionar diretamente o balanço postural como fator preditivo e prognóstico de algumas afecções da coluna, em particular nas doenças degenerativas lombares. 1

O conceito de que a pelve faz parte da coluna está bem estabelecido desde que Duval-Beauperre usou a definição de vértebra pélvica para enfatizar a influência que a posição da pelve tem sobre a postura e o alinhamento da coluna. 2

É muito difícil avaliar os valores normais do eixo espinopélvico devido a um extenso grupo de indivíduos assintomáticos, mesmo com extremos de valores para cada variável do ES. Diversos ângulos e medidas radiográficas auxiliam na compreensão dessa relação; os mais comuns são a lordose lombar (LL), rotação pélvica (PT), incidência pélvica (PI) e inclinação sacral (SS) – suas linhas e valores de referências estão demonstrados na Tabela 1 , de acordo com o estudo de Morvan et al, 3 e seus desenhos esquemáticos estão demonstrados na Figura 1 .

Tabela 1

Ângulos e valores normais referentes às variáveis do equilíbrio sagital

Variável ES	Linha 1	Linha 2	Valor normal
Lordose lombar (LL)	Placa superior de L1	Placa terminal de S1	41 ± 11°/46 ± 11°
Rotação pélvica (PT)	Linha vertical ao solo	Ponto médio placa sacral ao eixo cabeça femoral	10°–25°
Incidência pélvica (PI)	Perpendicular à placa do sacro	Ponto médio placa sacral ao eixo cabeça femoral	45°–65°
Inclinação sacral (SS)	Platô superior de S1	Linha horizontal ao solo	30°–50°

Fig. 1

Desenho esquemático das variáveis angulares do equilíbrio sagital (SS, inclinação sacral; PT, rotação).

Nas últimas 3 décadas, especialistas de cirurgia da coluna têm estudado cada vez mais a importância do ES, relacionando o desequilíbrio sagital com as consequências degenerativas da coluna.

Nos pacientes submetidos a artroplastia total de quadril (ATQ), a relação entre a pelve e a coluna é obrigatoriamente modificada, mas pouco se sabe sobre sua influência na postura dos pacientes. Em teoria, se o eixo vertical da coluna for deslocado anteriormente, haverá maior gasto energético e surgimento de sintomas na coluna lombar.

Objetiva-se com o presente estudo comparar de forma prospectiva os parâmetros radiográficos do ES lombopélvico que englobam a relação entre coluna e pelve no pré-operatório de ATQ, no pós-operatório imediato e tardio, levar em conta idade e gênero, e determinar a influência da artroplastia na alteração dessas variáveis.

Metodologia

Estudo aprovado pelo Comitê de Ética através do site da Plataforma Brasil.

Estudo prospectivo, observacional, comparativo, no qual pacientes submetidos a cirurgia eletiva de ATQ por coxartrose primária foram avaliados quanto aos parâmetros radiográficos lombopélvicos antes e após a cirurgia.

Foram feitas prospectivamente radiografias em 3 momentos definidos para avaliação das medições do ES: na avaliação pré-operatória (1 dia antes da cirurgia), pós-operatória imediata (2° ao 4° mês pós-operatório), e pós-operatória tardia (4° ao 6° mês pós-operatório).

Foram incluídos no estudo apenas os pacientes com indicação cirúrgica por coxartrose primária; assim, foram excluídos todos os pacientes que receberam prótese parcial ou após fratura de fêmur proximal ou aqueles cujas radiografias estavam inadequadas.

Entre abril de 2014 e março de 2017, foram feitas 120 cirurgias de ATQ por coxartrose. Foram excluídos 20 pacientes que não fizeram a radiografia pré-operatória adequada, 21 por não conformação da técnica radiográfica, e 8 com perda de seguimento. Portanto, foram incluídos 71 pacientes, ou 72 cirurgias (1 paciente fez artroplastia bilateral) com todos os requisitos de qualidade de imagem e conformação radiográfica. Dos pacientes incluídos, 28 fizeram radiografias adequadas no pós-operatório tardio e foram, portanto, incluídos na avaliação.

As radiografias no pré-operatório e pós-operatório imediato foram feitas durante o internamento, enquanto as referentes ao pós-operatório tardio foram feitas nos retornos ambulatoriais. Todos os exames radiográficos foram feitos como protocolo – raio-X em perfil lombossacral ortostático, inclusive fêmures proximais ( Fig. 2 ).

Fig. 2

Exemplo das medições: raio-X lombossacral ortostático perfil pré-operatório, pósoperatório imediato e pós-operatório.

Para avaliação do ES, usamos as medições da LL, do SS, do PT e da PI. Essas medidas foram avaliadas por um mesmo residente de cirurgia da coluna por meio do aplicativo Surgimap Spine (Surgimap, Nova York, NY, EUA) ( Fig. 3 ), software gratuito que faz medições radiográficas com maior precisão quando comparada à radiografia impressa e integra a medição com ferramentas para aferições da coluna e planejamento cirúrgico. 4 5

Fig. 3

Exemplo das medições com uso do software Surgimap: raio-X lombossacral ortostático perfil incluindo cabeças femorais.

Os resultados de variáveis quantitativas foram descritos por médias, medianas, valores mínimos, valores máximos e desvios padrões (DPs). Variáveis qualitativas foram descritas por frequências e percentuais. A comparação entre duas avaliações foi feita considerando-se o teste t de Student para amostras pareadas. A condição de normalidade das variáveis foi avaliada pelo teste de Kolmogorov-Smirnov. Valores de p < 0,05 indicaram significância estatística. Os dados foram analisados com o programa computacional IBM SPSS Statistics for Windows, Versão 20.0 (IBM Corp., Armonk, NY, EUA).

Resultados

Foram incluídos 71 pacientes, com um total de 72 ATQs (1 caso bilateral), dos quais 28 fizeram controle pós-operatório tardio. A média de idade da população encontrada foi de 57,9 anos (mínimo de 27 e máximo de 85 anos); há uma maior prevalência de pacientes com > 50 anos (71,8%). Houve também uma maior prevalência de mulheres (60,6%) do que homens (39,4%) e o lado direito foi o operado na sua maioria (55%).

Em relação à avaliação da lordose lombar, foi possível notar uma diminuição de modo geral dos seus valores conforme o sexo e a idade dos pacientes, no pós-operatório imediato, que em longo prazo manteve-se similar aos valores pré-operatórios ( Tabela 2 ).

Tabela 2

Variação da lordose lombar no pré-operatório, no pós-operatório e no pós-operatório tardio, classificados de acordo com o grau aferido

LL	Pré-operatório		Pós-operatório		Pós-operatório tardio
	n	%	n	%	n	%
Hiperlordose a	47	65,3	40	55,6	18	64,3
Normolordose b	23	31,9	30	41,7	10	35,7
Hipolordose c	2	2,8	2	2,8	0	0
Total	72	100	72	100	28	100

Abreviação: LL, lordose lombar.

Mulheres > 57°; Homens > 52°.

Mulheres 35° a 57°; Homens 30° a 52°.

Mulheres < 35°; Homens < 30°.

Ao comparar as medidas das variáveis em relação ao pré e pós-operatório imediato, nenhuma das variáveis analisadas apresentou diferença estatisticamente significativa. Em relação ao SS, houve uma diferença média de 0,4°, representando um pequeno aumento da SS após a ATQ. A variável PT teve, em média, uma diminuição de 1,4°; enquanto que a PI demonstrou uma diminuição de 1,1° ( Tabela 3 ).

Tabela 3

Comparação das variáveis no pré e pós-operatório, sua diferença e avaliação estatística

	n	Média	Mediana	Mínino	Máximo	Desvio padrão	valor-p a
Rotação pélvica
Pré	72	13,3	14,5	- 1,3	36	10,1
Pós	72	11,9	11	- 11	39	10,30
Diferença (pós-pré)	72	- 1,4	- 1	- 33	29	9,9	0,219
Incidência pélvica
Pré	72	55,9	53	25	100	13,0
Pós	72	54,8	52	20	100	13,5
Dif (pós-pré)	72	- 1,1	0	- 21	15	6,3	0,158
Inclinação sacral
Pré	72	42,4	42	- 2	74	11,0
Pós	72	42,9	41	23	85	11,5
Diferença (pós-pré)	72	0,4	0	- 25	29	8,5	0,658
Lordose lombar
Pré	72	- 57,3	- 58	- 96	- 2	13,6
Pós	72	- 56,8	- 56	- 116	- 27	14,3
Diferença (pós-pré)	72	0,5	0	- 53	33	12,1	0,750

Teste t de Student para amostras pareadas ( p  < 0,05).

Para a análise dos resultados das avaliações pré e pós-operatório tardio, foram considerados 28 casos com dados completos. As variáveis analisadas não demonstraram diferença significativa entre as médias. Entretanto, o PT e a PI se aproximaram de p < 0,05. Notou-se um aumento do SS de 0,7° na média. O PT e a PI apresentaram diminuição, em média, de 2,5° e 2,6°, respectivamente ( Tabela 4 ).

Tabela 4

Comparação das variáveis no pré e pós-operatório tardio, sua diferença e avaliação estatística

	n	Média	Mediana	Mínino	Máximo	Desvio padrão	valor-p a
Rotação pélvica
Pré	28	16,0	16	0	34	7,8
Pós	28	13,5	13	- 4	33	7,5
Diferença (pós-pré)	28	- 2,5	- 2	- 24	17	7,9	0,105
Incidência pélvica
Pré	28	57,1	57	32	100	12,8
Pós	28	54,5	52	31	87	14,9
Diferença (pós-pré)	28	- 2,6	- 3,5	- 17	14	7,6	0,085
Inclinação sacral
Pré	28	40,3	41	18	74	10,7
Pós	28	41,1	39	28	69	10,5
Diferença (pós-pré)	28	0,7	- 2	- 13	26	8,2	0,632

Teste t de Student para amostras pareadas (p < 0,05).

Em relação à avaliação das diferenças das medidas do pós-operatório tardio e imediato, houve diminuição menor do que no primeiro em todos os parâmetros.

A avaliação dos parâmetros do ES, levados em conta os pacientes com idade ≤ 50 anos, não apresentou alteração nos valores do pós-operatório tanto imediato como tardio, comparada ao pré-operatório. Em relação ao grupo com > 50 anos, as diferenças encontradas não apresentaram significância estatística.

Considerando a análise do gênero do paciente, nenhuma das variáveis aferidas apresentou diferença com significância estatística, em qualquer um dos momentos avaliados.

Houve significância estatística na avaliação de alguns dos parâmetros, quando dividida a população em indivíduos com PI ≥ 60° e < 60°. Aferiu-se que tanto a LL como o SS e o PT apresentaram maiores valores nos pacientes com PI ≥ 60°, um achado que foi significativo. Além disso, na comparação entre o pós-tardio com o pré-operatório, houve maior diminuição do PT nos pacientes com valor de PI < 60° (- 3,3 versus -1; p < 0,05). Na mesma comparação, notou-se um aumento de 2,3° no SS dos pacientes com PI ≥ 60°, enquanto que no grupo com PI < 60° esse valor praticamente não se alterou (0,1°; p < 0,05) ( Tabela 5 ).

Tabela 5

Comparação das variáveis entre os períodos avaliados de acordo com a variação da incidência pélvica (≥ 60∘ e < 60°), sua diferença e avaliação estatística

Variável	Avaliação	PI pré	n	Média	Mínino	Máximo	Desvio padrão	valor-p a
Rotação pélvica	Pré	< 60	49	9,8	- 13	34	9,0
		≥ 60	23	20,7	9	36	8,3	< 0,001
	Pós	< 60	49	9,1	- 11	32	9,4
		≥ 60	23	17,8	- 1	39	10,0	0,157
	Pós-tardio	< 60	18	10,5	- 4	23	6,4
		≥ 60	10	18,9	11	33	6,3	0,017
	Diferença	< 60	49	- 0,7	- 33	29	9,8
	(pós–pré)	≥ 60	23	- 3,0	- 33	13	10,2	0,157
	Diferença (pós-	< 60	18	- 3,3	- 24	7	8,0
	-tardio–pré	≥ 60	10	- 1,0	- 10	17	7,8	0,017
	Diferença (pós-	< 60	18	- 0,1	- 18	10	6,4
	-tardio–pós	≥ 60	10	- 0,6	- 19	17	9,1	0,672
Inclinação sacral	Pré	< 60	49	39,3	- 2	57	10,1
		≥ 60	23	49,2	31	74	9,9	< 0,001
	Pós	< 60	49	39,4	23	61	9,1
		≥ 60	23	50,4	31	85	12,6	0,050
	Pós tardio	< 60	18	35,7	28	48	6,1
		≥ 60	10	50,7	33	69	10,0	0,007
	Diferença	< 60	49	1	- 25	29	8,9
	(pós–pré)	≥ 60	23	1,2	- 14	21	7,7	0,050
	Diferença (pós-	< 60	18	- 0,1	- 13	26	8,8
	-tardio–pré	≥ 60	10	2,3	- 9	13	7,1	0,007
	Diferença (pós	< 60	18	- 1,1	-10	11	6,2
	tardio–pós	≥ 60	10	0,7	-16	16	8,6	0,112
Lordose	Pré	< 60	49	- 53,9	- 77	- 2	12,6
		≥ 60	23	- 64,5	- 96	- 34	13,1	0,002
	Pós	< 60	49	- 53,9	- 71	- 31	10,6
		≥ 60	23	- 64,7	- 116	- 27	17,8	0,077
	Pós tardio	< 60	18	- 55,2	- 75	- 39	9,5
		≥ 60	10	- 65,3	- 82	- 40	11,9	0,402
	Diferença	< 60	49	0,8	- 32	33	10,9
	(pós–pré)	≥ 60	23	- 0,2	- 53	28	14,6	0,077
	Diferença (pós-	< 60	18	- 4,2	- 32	11	11,5
	-tardio–pré	≥ 60	10	- 0,8	- 14	14	8,6	0,402
	Diferença (pós	< 60	18	- 3,8	- 20	11	7,7
	tardio–pós	≥ 60	10	3,2	- 9	39	14,9	0,263

Abreviação: PI, incidência pélvica.

Teste t de Student para amostras independentes (avaliação pré); Ancova ajustada para avaliação pré (para as demais avaliações); p < 0,05.

Ao dividir a amostra em pacientes com LL ≥ 40° e LL < 40°, notou-se que o primeiro grupo apresentou maiores valores médios pré-operatórios, tanto em relação ao SS (44,1° versus 26,9°, respectivamente; p < 0,001) quanto à PI (57° versus 46,1° respectivamente; p < 0,05). As demais variáveis não apresentaram significância estatística.

Discussão

Desde que Hipócrates descreveu os elementos e as curvas da coluna há 2 mil anos, especialistas têm tentado elucidar os complexos detalhes que moldam o ES e as suas influências na clínica dos pacientes. 6

A coluna e a pelve se comportam mecanicamente de forma complexa e sinérgica com partes ósseas, disco intervertebral, musculatura e tendões. 7 Esse conjunto trabalha com coesão e tem características de defesa contra lesões degenerativas discais ou facetárias, mesmo naquelas pessoas com medições sagitais extremas que têm tendência a lesão degenerativa. No geral, se não houver boa funcionalidade elástica e global, os morfotipos da coluna serão determinantes no comportamento mecânico e degenerativo da coluna. 1

Uma série de parâmetros radiográficos foi proposta para descrever um desequilíbrio no alinhamento sagital espinopélvico, e a alteração desses valores estaria relacionada com dor e diminuição na qualidade de vida 8 pelo desenvolvimento de mecanismos compensatórios. 9

A associação entre lombalgia e osteoartrose foi descrita por Offierski et al há 4 décadas como a síndrome quadril-coluna 10 e, apesar dos vários estudos feitos desde então, ainda faltam dados que permitam a compreensão dos mecanismos fisiopatológicos exatos dessa patologia. Hoje, acredita-se que a osteoartrose coxofemoral pode diminuir de forma importante a capacidade do quadril de manter o equilíbrio postural, de forma que a diminuição da mobilidade e o aumento das forças na articulação podem aumentar o gasto energético e gerar uma fadiga da musculatura. Isso acarretaria em uma posição de flexão fixa do quadril, levaria a uma anteversão da pelve, a uma hiperlordose lombar compensatória e, consequentemente, a uma lombalgia devido à sobrecarga ou ao deslocamento das facetas posteriores. 7 11

Duval-Beaupère et al 12 descreveram em seu estudo a relação entre a anatomia pélvica e LL, uma correlação importante entre o ângulo da PI e da LL; há grande relação desse último parâmetro com o formato da pelve. Em nosso estudo, ao se considerar a variação da LL nos três períodos avaliados, notou-se uma variação sem significância estatística quando classificada a curva lombar em hiperlordótica, hipolordótica ou normolordótica. O grupo em que os valores permaneceram dentro do intervalo tido como normal nesse estudo variou de 31,9% para 35,7%, enquanto que o grupo com curva aumentada apresentou uma diminuição de 1% ( Tabela 2 ).

Estudos prévios demonstraram que existem mudanças características no equilíbrio sagital que ocorrem com o avançar da idade, no desenvolvimento de sintomas de dor lombar e de degeneração da coluna. 10 13 Vendantam et al 14 demonstraram haver um deslocamento do alinhamento sagital para anterior no eixo sacral com o envelhecimento. Buscamos avaliar a influência de variáveis como o gênero e a idade na alteração dos parâmetros do equilíbrio sagital, porém nosso estudo demonstrou não haver correlação com tais dados. Em um estudo publicado por Kulcheski et al, 15 concluiu-se que pacientes obesos tendem a apresentar alterações dos parâmetros sagitais por mecanismos compensatórios do sobrepeso.

A incidência pélvica foi descrita por Legaye et al 16 como um padrão morfológico que varia conforme o eixo do quadril e a obliquidade do sacro em relação ao íleo, e demonstra ter uma importante correlação com a inclinação espino pélvica, a SS e a LL. Uma diminuição dos valores da PI tem relação com uma LL e uma SS diminuídas. Os principais resultados estatisticamente significantes levam em consideração o fato de que pacientes com valores elevados de PI > 60 no pré-operatório apresentavam simultaneamente maiores valores nas demais variáveis ( Tabela 5 ). Vaz et al 17 destacaram que pacientes com PI consideradas de baixo grau teriam menor capacidade de adaptação às mudanças das variáveis do equilíbrio sagital, enquanto que na PI de alto grau a SS não causaria essa limitação e representaria melhor poder de variação dos demais ângulos.

Aferiu-se, em trabalhos prévios, que a PI mais comum na população assintomática e, portanto, mais ajustada mecanicamente, está numa média de 50°. 18 Nesses pacientes, encontra-se menor quantidade de patologias degenerativas, devido à menor concentração de pontos de pressão sobre as estruturas da coluna vertebral (melhor distribuição das cargas). 19 Quando existe baixa PI, ocorrem condições para surgimento de patologias discais, pois a tendência da aproximação da linha de gravidade junto à junção lombosssacra gera uma menor dispersão da pressão sobre o disco intervertebral e gera aumento da força no núcleo pulposo. No morfotipo com PI alto (pacientes com hiperlordose) existe uma sobrecarga nos elementos posteriores da coluna lombar, que aumentam a possibilidade de aparecimento de lesões das facetas e pars interarticulares. No entanto, nem todos os pacientes com extremos de PI desenvolvem alguma patologia na coluna, assim como nem todos os pacientes com alguma patologia precisam ter valores extremos. 19

De maneira geral, ao avaliarmos os resultados das variáveis analisadas, não houve mudanças significativas entre os seus períodos de avaliação, conforme previamente descrito na literatura por Ben-Galim et al, 20 em um estudo prospectivo com 25 pacientes e ratificado pelo estudo de Radcliff et al, 21 publicado em 2013.

Weng et al, 22 na comparação entre pacientes com coxartrose e pacientes sem alterações, encontraram que o primeiro grupo apresentou uma maior anteversão da pelve, maior flexão da articulação coxofemoral e uma inclinação anterior da coluna. Estudos de Eyvazov et al 7 e de Ben-Galim et al 20 mostraram que alterações funcionais dos quadris, como a coxartrose, geram anormalidades do alinhamento sagital, e que a correção da função articular em quadris artrósicos avançados com a feitura de artroplastias produz uma redução significativa na escala visual e no escore de Owestry para a dor lombar. A ATQ é tida cada vez mais como fator de melhoria na lombalgia, na função biomecânica da coluna e em queixas do quadril. 23 24

Em teoria, a ATQ permitiria uma compensação dos valores radiográficos pela recuperação da extensão do quadril, porém isso não foi demonstrado na literatura. De fato, a PT e as demais variáveis sofreram pequenas alterações após a artroplastia, assim como previamente descrito. 25 26

A limitação do número de pacientes analisados, o período de acompanhamento pós-operatório e a dificuldade técnica radiográfica para uniformidade da aferição das variáveis são fatores que possivelmente podem ter influenciado nos resultados deste trabalho.

Estudos ainda divergem sobre qual patologia deve ser tratada inicialmente; é indicado um acompanhamento em conjunto com especialistas em quadril e coluna. Resultados mais atuais têm sugerido que a coxartrose deve ser tratada previamente, por ter demonstrado maior influência na melhoria pós-operatória de um quadro de lombalgia prévia. 20

A individualização dos casos de pacientes candidatos à ATQ torna-se cada vez mais necessária, principalmente em indivíduos com quadro de lombalgia. A avaliação do equilíbrio sagital nesses pacientes pode prevenir erros técnicos como uma anteversão excessiva do componente acetabular, impacto posterior, desgaste precoce dos componentes, e até complicações pós-operatórias importantes, como instabilidade e luxações. 27 28

Conclusão

O estudo do ES tem sido uma importante ferramenta ortopédica para elucidar a mecânica, a fisiopatologia e suas relações com as afecções da coluna vertebral. Suas respostas impactam diretamente em melhor diagnóstico, conduta, planejamento, decisão terapêutica e resultados.

O presente trabalho acrescenta dados à literatura e valida outros já relatados. A mudança das variáveis do equilíbrio sagital global não se mostrou significativa no pós-operatório, o que reforça estudos pregressos com a teoria de que existam mecanismos mais complexos ainda não descritos que seriam responsáveis pela melhoria clínica e sintomática dos pacientes submetidos à ATQ. Entretanto, a avaliação do equilíbrio sagital nos candidatos a esse procedimento se mostra importante e deve ser feita no período de planejamento cirúrgico. Novos estudos devem ser feitos, com vistas à elucidação da fisiopatologia de algo que se mostra cada vez mais frequente na população atual, com grande impacto socioeconômico.