Correlation bettween Individual Anthropometric Characteristics and Anterior Cruciate Ligament Tibial Fovea Measurements.

Objective  To evaluate possible connections between the weight and height of patients submitted to total knee arthroplasty (TKA), with the length, width and area of the anterior cruciate ligament (ACL) fovea, as verified during surgery. Methods  A total of 33 proximal tibial joint surfaces, obtained from TKA tibial sections of 33 patients, were used in the present study. The ACL was resected with a delicate scalpel to expose the ACL tibial fovea. Then the periphery of this fovea was delimited with a marker pen by means of small dots. Each piece was photographed, and the ACL tibial fovea length, width, and area were measured with the ImageJ (National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA) software. Statistical analysis studied the correlation between anthropometrics data of the patients and the measurements of the ACL tibial fovea. Results  The ACL tibial fovea length, width, and area were, respectively, 11.7 ± 2.0 mm, 7.1 ± 1.4 mm and 151.3 ± 22.2 mm 2 . There was a statistically significant relationship between the height of the patients and the width of the ACL tibial fovea. The width of the ACL fovea could be predicted by the formula: width = 107.294-(133.179 × height) + (44.009 × squared height). Conclusion  The height of the patients may predict the width of the ACL tibial fovea, and therefore, may allow surgeons to choose the more adequate graft for each patient in ACL reconstruction.

Introduction

The number of anterior cruciate ligament (ACL) reconstructions in the period between 1994 and 2006 increased by 50%, especially among women and people < 20 and > 40 years old. 1 The outcome of ACL reconstruction depends on the biological response of the patient, the surgical technique, and rehabilitation. The current trend is to perform anatomical reconstructions, defined as those with the intention of seeking the functional restoration of the ACL to its native dimensions, collagen orientation and insertion sites in order to try to reproduce normal anatomy, restore kinematics and provide long-term joint health. 2

A more recent conception is that reconstructions need to be individualized. Since no two ACLs are the same, the graft must be shaped for each individual. 3 Since ACL reconstruction can be considered a graft transplant, its size should be especially evaluated. However, in most reconstructive surgeries using autologous grafts, the size of the ACL is mainly determined by the size of the graft obtained and not by the measurement of the ACL insertion. If the surgeon could predict the size of the ACL tibial insertion before surgery, he could also choose the most appropriate autograft size. 4

Therefore, anticipating the dimensions of the ACL insertion can be valuable for better surgical planning. This can be done by CT scan 5 6 or magnetic resonance imaging (MRI), 7 8 9 10 11 but it can also be predicted by the individual physical characteristics. 3 4

In this decade, some authors sought to correlate the weight and height of patients with the size of their tibial ACL insertion. These studies were conducted in the United States 3 and in South Korea. 11 12 13 Therefore, a study is important to evaluate if there is any correlation between the weight and height of the patients and the ACL tibial foveal dimensions in the Brazilian population, composed of a mixture of ethnicities, particularly African descendant, Portuguese, Italian, South-American Native, Spanish, German, Japanese, Polish, Arab or Semite. 14

The objective of this study was to evaluate possible correlations between the weight and height of patients undergoing total knee arthroplasty (TKA) and the length, width and area of the ACL tibial fovea found in TKA. Our hypothesis was that the preoperative evaluation of the anthropometric characteristics of our patients could anticipate the ACL tibial fovea dimensions.

Methods

We have obtained the approval of the Ethics Committee of our institution for the present study (CAAE: 21220013.6.0000.5373, opinion: 509.126). Information on the weight and height of the patients was obtained from the medical records of the Hospital of the Institution where the study was performed.

From September 2014 to June 2017, 74 TKAs were performed in our service. Only knees whose ACLs had normal macroscopic appearance were included in our study. Exclusion factors were history of previous joint trauma, infectious or inflammatory diseases that could alter the ACL tibial insertion, macroscopic morphological alterations of the ACL and presence of osteophytes around the tibial insertion of the ACL at the time of evaluation. In cases of bilateral surgery, only one knee (right or left) was chosen by lot (head or tails). Thus, 41 knees were excluded from our investigation, 7 (9.4%) because they were from patients who had bilateral arthroplasty, and 34 due to macroscopic changes in the normal anatomy of the ACL or the presence of osteophytes that altered ACL insertion (45.9%).

Thus, our final sample consisted of 33 knees from 33 patients. Nineteen were women (57.6%) and 14 were men (42.4%). Eighteen knees were right (54.5%) and 15 were left (45.5%). The average age of the subjects was 69.5 years old ( ± 7.3), the median weight was 78.4 kg ( ± 12.3) and the average height was 1.58 m ( ± 0.08).

Each piece, corresponding to the proximal tibial portion, taken at the tibial section of the TKA, was evaluated by the same surgeon, senior of the team, after surgery, with a four-times magnifying lens. After thorough ACL dissection, it was resected with a delicate scalpel to expose its tibial fovea, a depression between the intercondylar eminences corresponding to the tibial insertion of the ACL. 5 The fovea was delimited, in its periphery, by means of small dots, with a marker pen. A millimeter ruler was placed next to the pieces to serve as a parameter for measurements, and each of them was photographed with a Nikon D3100 (Nikon, Tokyo, Japan) digital camera, which was positioned parallel to the plane of the examination table of the pieces.

All of the measurements were made subsequently, using the ImageJ (National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA) software, by another member of the staff. The length of the ACL tibial fovea was defined as its largest axis in the anteroposterior direction, and its width as its largest axis in the lateromedial direction, perpendicular to the anteroposterior axis. To measure the area, the previously demarcated dots were joined in the computer ( Figure 1 ). We also obtained the ratio between the length and width of the ACL tibial fovea. The measurements were made twice, and the average of the values obtained was used.

Fig. 1

Superior view of the tibial superior articular face, removed at arthroplasty, with the delimitation of the ACL fovea and the definition of its length and width. Source: File provided by the institution.

Statistical Analysis

We used multivariate analysis of variance (MANOVA) to interpret the results, since the sample can be considered small, and has three interrelated variables (width, length and area). Thus, we adopted as a strategy the application of a one-factor MANOVA (gender) and two covariates (height and weight) and, simultaneously with the MANOVA, we performed the confidence interval calculations and multiple comparisons adjusted by bootstrap ( n  = 1.000; with bias correction) to pinpoint where the significant differences were.

To examine the normality of each of the variables, the Shapiro-Wilk test was used, with a 5% significance level, and we rejected univariate normality in all dependent variables except length. The Levene test was used for genders and sides and, in all variables, we do not reject the hypothesis of homogeneity of variances ( Table 1 ).

Table 1

Sample Homogeneity and Normality

	Levene *			Shapiro-Wilk
	Statistic	DF	Sig.	Statistic	DF	Sig.
Age	0.686	31	0.414	0.957	33	0.208
Weight	0.173	31	0.68	0.973	33	0.554
Height	2.337	31	0.136	0.928	33	0.030
Width	0.929	31	0.343	0.850	33	0.000
Length	0.437	31	0.514	0.977	33	0.680
Area	1.967	31	0.171	0.831	33	0.000

Abbreviation: DF, degrees of freedom (sample size - the number of estimated parameters).

Source: File provided by the institution.

Grouping variable: Gender.

Results

The mean length, width and area of the ACL tibial fovea were, respectively, 11.7 ± 2.0 mm; 7.1 ± 1.4 mm and 151.3 ± 22.2 mm 2 . On average, the ACL fovea length was 1.64 times the width. In 27 knees (81.8%) the length of the ACL tibial fovea was < 14 mm and in 28 patients (84.8%) the fovea width was < 8 mm. The full results are described in Table 2 .

Table 2

Distribution of patients and all outcomes

PATIENT	AGE	GENDER	WEIGHT	HEIGHT	SIDE	WIDTH	LENGTH	AREA
			Kg	m		mm	mm	mm 2
1	69	F	51	1.48	R	5.96	10.27	50.4
2	72	M	73	1.62	L	6.29	10.10	52.8
3	60	M	79	1.65	L	7.55	14.27	78.9
4	67	F	80	1.58	R	7.03	12.16	61.8
5	66	F	77	1.53	L	7.92	11.92	67.1
6	72	M	108	1.64	L	6.48	9.70	49.4
7	75	F	80	1.50	R	5.09	9.56	35.8
8	68	F	85	1.57	R	6.76	9.52	49.2
9	81	M	70	1.70	R	7.22	10.97	52.3
10	79	F	69	1.50	L	6.99	11.38	51.2
11	81	M	70	1.70	L	6.11	9.44	51.3
12	62	F	77	1.56	L	7.87	14.62	88.2
13	62	M	76	1.78	R	8.75	15.86	90.8
14	58	F	72	1.50	R	6.96	10.13	47.7
15	74	M	81	1.60	R	8.33	12.98	76.6
16	64	M	71	1.62	R	7.52	11.68	68.0
17	70	F	94	1.58	L	7.60	12.65	70.4
18	83	F	89	1.55	L	7.13	10.85	51.0
19	62	F	84	1.60	R	7.00	10.75	52.9
20	58	M	88	1.64	L	8.46	12.20	66.5
21	72	F	63	1.50	L	5.13	8.62	33.4
22	62	F	62	1.49	R	6.96	13.26	68.9
23	60	M	92	1.64	R	7.32	11.89	61.9
24	68	M	66	1.58	R	8.16	14.10	96.6
25	73	F	60	1.50	L	4.87	10.69	40.0
26	71	M	84	1.58	R	6.56	11.54	56.2
27	65	F	90	1.55	R	4.98	13.11	54.0
28	66	F	73	1.45	L	7.13	11.84	66.0
29	77	M	76	1.64	R	6.23	13.13	60.1
30	64	F	108	1.60	L	7.34	10.00	53.7
31	73	F	77	1.55	R	5.90	8.06	37.3
32	83	F	75	1.53	R	7.74	14.51	84.1
33	79	M	88	1.85	L	12.80	16.69	151.3
MINIMUM	58.00	H 14	51.00	1.45	R 18	4.87	8.06	33.40
MAXIMUM	83.00	M 19	108.00	1.85	L 15	12.80	16.69	151.30
MEAN	69.58		78.42	1.59		7.10	11.77	62.90
STANDARD DEVIATION	7.391001		12.36434	0.086446		1.430719	2.052747789	22.29646111

Source: File provided by the institution.

All of the individual correlations were significant, but none of the coefficients exceeded 0.90, the limit of multicollinearity. We found a statistically significant relationship only between patient height and ACL tibial foveal width. The relationship between these two variables is displayed in Figure 2 . In this figure, there is a value that stands out, but which did not seem to us to be an extreme value ( outlier ), given that a height of 1.85 m is perfectly plausible. There was a quadratic relationship between height and width, which fit much better than a linear relationship ( Figure 3 ).

Fig. 2

Relationship between the variables of height and width of the patients and the tibial insertion of the ACL. Source: File provided by the institution.

Fig. 3

Quadratic relationship between the variables of height and width of the patients and the ACL tibial insertion. Source: File provided by the institution.

The adjustment of this chart straight line by Ordinary Least Squares (OLS) returned an adjusted R2 of 0.369, while the quadratic curve adjustment returned an adjusted R2 value of 0.471. The R2 value of this model was 0.71, indicating that 71% of the ACL tibial foveal width variations can be explained by the height variation of the patients. The coefficient values of the quadratic model, all significant at the 5% confidence level, were: Width = 107.294–(133.179 × height) + (44.009 × height squared).

Discussion

The main finding of our study was that the width of the ACL tibial fovea found in knees of individuals undergoing TKA was related to the height of the patient. In 45.9% of our initial series, there were macroscopic changes in the normal ACL anatomy or osteophytes around the ligament insertion. Douglas et al, 15 in 95 patients undergoing TKA, found no ACL in 12% of the patients and macroscopic abnormalities in 45.2% of the subjects. Lee et al 16 evaluated the integrity of the ACL in 107 knees submitted to TKA. In 41 patients (39%) the ligament was deficient at the time of surgery, and 31% of these could remember an episode consistent with an ACL injury or a history of previous instability. To Mullaji et al, 17 40% of arthritic knees at the time of arthroplasty showed severely degenerated ACLs.

In 27 knees (81.8%) of our sample, the length of the ACL fovea was < 14 mm, and in 28 patients (84.8%) its width was < 8 mm. In our methodology, we resected the tibial portion of the ACL and measured its fovea. This assessment method differed from most studies found in the literature, in which the tibial insertion area of the ACL was measured outlining its periphery, which also includes expansions of its fixation. That is why our measurements are very similar to those obtained by Purnell et al, 5 and smaller than those of the other authors. Another possible explanation for our measurements being smaller than those of other authors was that the height of our patients was relatively low (1.59 ± 0.08m) and, as the ACL fovea width was related to the height of the patients, its measures were also smaller. The comparison between our results and those of other authors, by the various modes of evaluation, is found in Table 3 . 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 18 19 20 21 22 23 24

Table 3

Description of the various ACL tibial insertion measures, authors, year of publication, reference and method of evaluation

Reference	Length (mm)	Width (mm)	Ratio L/W	Area (mm 2 )
Morgan et al. 18 (1995) a	18	10	1.8	NE
Park et al. 12 (2015) a	13.8	9.8	1.4	NE
Park et al. 13 (2017) a	14.3	10.2	1.4	NE
Tállay et aI. 19 (2008) a	19.5 ± 2.6	10.3 ± 1.9	1.89	NE
Kim et aI. 11 (2018) a	13.8	7.2	1.91	NE
Kopf et aI. 3 (2011) b	17,0 ± 2,0	AM 9,2 ± 1,1	–	NE
		PL 7,0 ± 1,0	–
Guenther et al. 8 (2017) b	16.3 ± 1.6	9.7 ± 1.4	1.65	123.8 ± 21.5
Guenther et al. 20 (2017) b	16.1 ± 2.6	9.6 ± 1.5	1.67	NE
Edwards et al. 21 (2007) c	18 ± 2	9 ± 2	2.0	NE
Purnell et al. 5 (2008) c	10.7 ± 1.3	7.4 ± 1.2	1.44	NE
Ferretti et al. 22 (2012) c	18.1 ± 2.8	9 ± 2	2.0	NE
Siebold et al. 23 (2015) c	12.6 ± 2.3	NE	–	110.9 ± 14.7
Fujimaki et al. 24 (2016) c	NE	NE	–	175.8 ± 64.3
Tampere et al. 6 (2017) c	NE	NE	–	159.2
Iriuchishima et aI. 4 (2015) c	NE	NE	–	133.8 ± 31.3
Guenther et al. 8 (2017) d *	16.6 ± 1.3	10.2 ± 1.0	1.62	132.8 ± 15.7
Guenther et al. 8 (2017) d **	16.7 ± 1.3	10.4 ± 0.9	1.60	136.7 ± 15.4
Tashiro et al. 9 (2017) d	15.6 ± 1,8	14.5 ± 2.2	1.07	182.7 ± 41.1
Ichiba et al. 7 (2014) d	15.2 ± 1.9	NE	–	NA
Araki et al. 10 (2017) d	NE	NE	–	134.7 ± 22.9
Kim et aI. 11 (2018) a	12.4	8.8	1.40	NA
Araki et al. 10 (2017) e	NE	NE	–	135.2 ± 15.1
Our results a	11.7 ± 2.0	7.1 ± 1.4	1.64	151.3 ± 22.29

Abbreviations: AM, anteromedial; NE, not evaluated; PL, posterolateral.

Source: File provided by the institution.

in arthroplasties.

in arthroscopies.

in the dissection of corpses.

by magnetic resonance.

by laser scan.

observer 1.

observer 2.

In fact, Lord et al 25 published a study of the function of the ACL tibial insertion fibers in the resistance of anterior and rotational displacements, with robotics, in six degrees of freedom of movement. They concluded that the central, posterior and lateral fibers of the ACL tibial insertion play a secondary role in the restriction of tibial displacements and that the most important fibers are the anterior and the anteromedial peripheral portion. However, we cannot be sure that this happens in vivo, given the array of interactions of static and dynamic restrictors responsible for knee stabilization in the various simultaneous three-dimensional movements that happen during the daily activities of the human being.

In our view, the graft is different from the original ligament, so it does not necessarily have to reproduce the same measurements of this ligament, but rather have similar failure force and stiffness to the primary ligament. In our study, the ACL insertion length was 1.64 times the width size, so the latter is the limiting factor in determining the graft diameter to be used.

Hamada et al 26 reported that the graft should not cover the entire ligament insertion area, as they have greater mechanical properties than the native ACL and become hypertrophic after implantation. In contrast, LaPrade et al 27 believe that the prediction of the width of the ACL tibial insertion has been neglected, and large grafts can damage the roots of the anterior or posterior lateral meniscus.

Our measurements were made on knees of patients during TKA. There was a positive correlation between patient height and ACL tibial foveal width. Kopf et al 3 quantified ACL insertion measurements in 137 patients during ACL reconstructions. The mean length of the tibial insertion of the ACL was between 16 and 18 mm in 66.4% of the subjects. There was a significant positive correlation between the weight and height of the patients and the length of the ACL tibial insertion ( p  < 0.05). However, the delimitation of the tibial insertion, in arthroscopy, was made with electrocautery, and measurements were made with a ruler, which can generate a subjectivity bias.

Ichiba et al 7 evaluated ACL tibial insertion measurements in 100 MRIs of 100 patients, 50 men and 50 women. For these authors, the average length of this insertion in men was 16.1 mm and, in women, 14.3 mm (mean 15.2 ± 1.9 mm). There was a significant correlation between insertion length and weight and height of the patients ( p  < 0.05). The width and tibial insertion area of the ACL were not evaluated by the authors.

Park et al 12 published the results of ACL tibial insertion measurements made in 127 patients during TKA. Measurements were made at the peripheral margin of the ligament insertion. The average length of the ACL tibial insertion was 13.8 mm (10.0–18.0 mm), and the average width was 9.8 mm (6.3–13.5 mm). Tibial length < 14 mm was found in 53.5% of the patients. There was a significant correlation between ACL insertion length and weight and height of the patients. Width was significantly related to weight, but correlation was poor.

In a most recent article, Park et al 13 reported prospective data on ACL tibial insertion measurements performed in 209 patients, during TKA, in which the peripheral margins of the ACL insertion were also marked. In this study, the average length of the ACL tibial insertion was 14.3 mm (10.0–19.7 mm), and the average width was 10.2 mm (6.3–13.7 mm). The insertion length was < 14mm in 46.5% of the studied population. The width of the ACL insertion in the tibia was associated with weight by multivariable linear regression.

Our study has some limitations. Although we excluded the knees with macroscopic morphological ligament changes and those with osteophytes around the tibial insertion of the ACL, the mean age of our population (69.5 years old) is higher than that of individuals who undergo ACL surgical reconstruction. Our sample may be considered small, but it is larger than several previously published studies. 5 6 22 23 24 In addition, MANOVA was specifically chosen to interpret the results because we considered the sample small. Finally, all of the measurements were made by a single member of our group, which may be a bias generator, although they were performed twice, and the mean results were used.

Conclusions

The width of the ACL tibial fovea could be predicted by the height of the patients, providing a means to help the surgeon in the choice of the most suitable graft for each patient in ACL reconstructions.

Introdução

O número de reconstruções do ligamento cruzado anterior (LCA), no período compreendido entre 1994 e 2006, teve um aumento de 50%, especialmente em mulheres e em pessoas com < 20 anos e > 40 anos de idade. 1 O resultado da reconstrução do LCA depende da resposta biológica do paciente, da técnica cirúrgica e da reabilitação. A tendência atual é realizar de reconstruções anatômicas, definidas como aquelas com a intenção de buscar a restauração funcional do LCA às suas dimensões nativas, orientação do colágeno e sítios de inserção, a fim de tentar reproduzir a anatomia normal, restabelecer a cinemática e proporcionar saúde articular em longo prazo. 2

Uma concepção mais recente é de que as reconstruções necessitam ser individualizadas. Como não existem dois LCAs iguais, o enxerto deve ser moldado para cada indivíduo. 3 Uma vez que a reconstrução do LCA pode ser considerada um transplante de enxerto, o tamanho deste deve ser especialmente avaliado. Entretanto, na maioria das cirurgias reconstrutivas que usam enxertos autólogos, o tamanho do LCA é determinado principalmente pelas dimensões do enxerto obtido e não pela medida da inserção do LCA. Se o cirurgião puder prever o tamanho da inserção tibial do LCA antes da cirurgia, também poderá escolher o tamanho mais adequado do autoenxerto. 4

Portanto, antecipar as dimensões da inserção do LCA pode ser valoroso para melhor planejamento cirúrgico. Isso pode ser feito por tomografia computadorizada (TC) 5 6 ou ressonância magnética (RM), 7 8 9 10 11 mas também pode ser previsto pelas características físicas individuais. 3 4

Nesta década, alguns autores procuraram correlacionar o peso e altura dos pacientes com o tamanho de sua inserção tibial do LCA. Esses estudos foram feitos nos Estados Unidos 3 e na Coreia do Sul. 11 12 13 Portanto, é importante um estudo para avaliar se existe alguma relação entre o peso e a altura dos pacientes e as dimensões da fóvea tibial do LCA na população brasileira, composta de uma miscigenação de etnias, particularmente a africana, portuguesa, italiana, indígena nativa, espanhola, alemã, japonesa, polonesa, árabe e judaica. 14

O objetivo do presente trabalho foi avaliar possíveis relações entre o peso e a altura de pacientes submetidos à artroplastia total do joelho (ATJ) com o comprimento, largura e área de fóvea tibial do LCA verificadas na ATJ. Nossa hipótese foi que a avaliação pré-operatória das características antropométricas de nosso pacientes poderia antecipar as dimensões da fóvea tibial do LCA.

Métodos

Obtivemos a aprovação do Comitê de Ética de nossa instituição para a realização deste estudo (CAAE: 21220013.6.0000.5373, Parecer: 509.126). As informações do peso e altura dos pacientes foram conseguidas nos prontuários do Hospital da Instituição onde o trabalho foi realizado.

De setembro de 2014 a junho de 2017, foram realizadas 74 ATJs em nosso serviço. Somente foram incluídos em nossa pesquisa os joelhos cujos LCAs apresentavam aspecto macroscópico normal. Foram considerados fatores de exclusão: história de trauma articular pregresso, doenças infecciosas ou inflamatórias que pudessem alterar a inserção tibial do LCA, alterações morfológicas macroscópicas do LCA e presença de osteófitos ao redor da inserção tibial do LCA, no momento da avaliação. Nos casos de cirurgias bilaterais, apenas um joelho (direito ou esquerdo) foi escolhido, por sorteio (cara ou coroa). Assim, 41 joelhos foram excluídos de nossa investigação, 7 (9,4%) por serem de pacientes que tiveram artroplastia bilateral e 34 por alterações macroscópicas da anatomia normal do LCA ou pela presença de osteófitos que alteraram a inserção do LCA (45,9%).

Deste modo, nossa amostra final foi constituída por 33 joelhos de 33 pacientes. Dezenove eram mulheres (57,6%) e 14, homens (42,4%). Dezoito joelhos eram direitos (54,5%) e 15, esquerdos (45,5%). A idade média dos indivíduos foi de 69,5 anos ( ± 7,3), o peso mediano foi de 78,4 kg ( ± 12,3) e altura média foi de 1,58 m ( ± 0,08).

Cada peça, correspondente à porção tibial proximal, retirada no corte tibial das ATJ, foi avaliada pelo mesmo cirurgião, sênior da equipe, após a cirurgia, com lente magnificadora de quatro vezes. Após dissecação minuciosa do LCA, este foi ressecado, com bisturi delicado, para expor sua fóvea tibial, uma depressão entre as eminências intercondilares correspondente à inserção tibial do LCA. 5 A fóvea foi delimitada, em sua periferia, através de pequenos pontos, com caneta marcadora. Uma régua milimetrada foi colocada ao lado das peças, para servir de parâmetro das medições e, em seguida, cada peça foi fotografada, com uma máquina fotográfica digital Nikon D3100 (Nikon, Tóquio, Japão), que foi posicionada paralela ao plano da mesa de exame das peças.

Todas as medições foram feitas posteriormente, utilizando-se o programa ImageJ (National Institutes of Health, Bethesda, MD, EUA), por outro membro da equipe. O comprimento da fóvea tibial do LCA foi definido como seu maior eixo na direção anteroposterior e, sua largura, como seu maior eixo na direção lateromedial, perpendicular ao eixo anteroposterior. Para se medir a área, foi feita, no computador, a união dos pontos previamente demarcados ( Figura 1 ). Obtivemos, também, a razão entre o comprimento e a largura da fóvea tibial do LCA. As medidas foram feitas duas vezes e foi utilizada a média dos valores obtidos.

Fig. 1

Visão superior da face articular superior tibial, retirada na artroplastia, com a delimitação da fóvea do LCA e a definição de seu comprimento e largura. Fonte: Arquivo cedido pela instituição.

Análise Estatística

Utilizamos a análise multivariada de variância (MANOVA, na sigla em inglês) para a interpretação dos resultados, tendo em vista que a amostra pode ser considerada pequena e tem três variáveis dependentes (largura, comprimento e área). Dessa forma, adotamos como estratégia a aplicação de uma MANOVA de um fator (gênero) e duas covariáveis (altura e peso) e, simultaneamente com a MANOVA, executamos os cálculos dos intervalos de confiança e comparações múltiplas ajustadas por bootstrap ( n  = 1.000; com correção de viés) para apontar com precisão onde estavam as diferenças significantes.

Para exame da normalidade de cada uma das variáveis foi usado o teste Shapiro-Wilk, com nível de 5% de significância, e rejeitamos a normalidade univariada em todas as variáveis dependentes, exceto comprimento. O teste de Levene foi feito para os gêneros e lados e, em todas as variáveis, não rejeitamos a hipótese de homogeneidade das variâncias ( Tabela 1 ).

Tabela 1

Homogeneidade e Normalidade da Amostra

	Levene *			Shapiro-Wilk
	Estatistica	gl	Sig.	Estatistica	gl	Sig.
Idade	0,686	31	0,414	0,957	33	0,208
Peso	0,173	31	0,68	0,973	33	0,554
Altura	2,337	31	0,136	0,928	33	0,030
Largura	0,929	31	0,343	0,850	33	0,000
Comprimento	0,437	31	0,514	0,977	33	0,680
Área	1,967	31	0,171	0,831	33	0,000

Abbreviation: GL, graus de liberdade (tamanho da amostra- o número de parãmetros estimados).

Fonte: Arquivo cedido pela instituição.

Variável de agrupamento: gênero.

Resultados

O comprimento, largura e área médios da fóvea tibial do LCA foram, respectivamente, 11,7 ± 2,0 mm; 7,1 ± 1,4 mm e 151,3 ± 22,2 mm 2 . Na média, o comprimento da fóvea do LCA foi 1,64 vezes o tamanho da largura. Em 27 joelhos (81,8%) o comprimento da fóvea tibial do LCA foi < 14 mm e, em 28 pacientes (84,8%), a largura da fóvea foi < 8 mm. A íntegra dos resultados encontra-se descrita na Tabela 2 .

Tabela 2

Distribuição dos pacientes e de todos os resultados

PACIENTE	IDADE	GÊNERO	PESO	ALTURA	LADO	LARGURA	COMPRIMENTO	ÁREA
			Kg	m		mm	mm	mm 2
1	69	F	51	1,48	D	5,96	10,27	50,4
2	72	M	73	1,62	E	6,29	10,10	52,8
3	60	M	79	1,65	E	7,55	14,27	78,9
4	67	F	80	1,58	D	7,03	12,16	61,8
5	66	F	77	1,53	E	7,92	11,92	67,1
6	72	M	108	1,64	E	6,48	9,70	49,4
7	75	F	80	1,50	D	5,09	9,56	35,8
8	68	F	85	1,57	D	6,76	9,52	49,2
9	81	M	70	1,70	D	7,22	10,97	52,3
10	79	F	69	1,50	E	6,99	11,38	51,2
11	81	M	70	1,70	E	6,11	9,44	51,3
12	62	F	77	1,56	E	7,87	14,62	88,2
13	62	M	76	1,78	D	8,75	15,86	90,8
14	58	F	72	1,50	D	6,96	10,13	47,7
15	74	M	81	1,60	D	8,33	12,98	76,6
16	64	M	71	1,62	D	7,52	11,68	68,0
17	70	F	94	1,58	E	7,60	12,65	70,4
18	83	F	89	1,55	E	7,13	10,85	51,0
19	62	F	84	1,60	D	7,00	10,75	52,9
20	58	M	88	1,64	E	8,46	12,20	66,5
21	72	F	63	1,50	E	5,13	8,62	33,4
22	62	F	62	1,49	D	6,96	13,26	68,9
23	60	M	92	1,64	D	7,32	11,89	61,9
24	68	M	66	1,58	D	8,16	14,10	96,6
25	73	F	60	1,50	E	4,87	10,69	40,0
26	71	M	84	1,58	D	6,56	11,54	56,2
27	65	F	90	1,55	D	4,98	13,11	54,0
28	66	F	73	1,45	E	7,13	11,84	66,0
29	77	M	76	1,64	D	6,23	13,13	60,1
30	64	F	108	1,60	E	7,34	10,00	53,7
31	73	F	77	1,55	D	5,90	8,06	37,3
32	83	F	75	1,53	D	7,74	14,51	84,1
33	79	M	88	1,85	E	12,80	16,69	151,3
MÍNIMO	58,00	H 14	51,00	1,45	D 18	4,87	8,06	33,40
MÁXIMO	83,00	M 19	108,00	1,85	E 15	12,80	16,69	151,30
MÉDIA	69,58		78,42	1,59		7,10	11,77	62,90
DESVIO PADRÃO	7,391001		12,36434	0,086446		1,430719	2,052747789	22,29646111

Fonte: Arquivo cedido pela instituição.

A totalidade das correlações individuais foram significativas; entretanto, nenhum dos coeficientes superou o valor de 0,90, limite da multicolinearidade. Encontramos relação estatisticamente significante apenas entre a altura dos pacientes e a largura da fóvea tibial do LCA. A relação entre essas duas variáveis encontra-se na Figura 2 . Nesta, existe um valor sobressalente que, no entanto, não nos pareceu ser um valor extremo ( outlier ), tendo em vista que uma altura de 1,85m é perfeitamente factível. Existiu uma relação quadrática entre altura e largura, a qual se ajustou muito melhor do que uma relação linear ( Figura 3 ).

Fig. 2

Relação entre as variáveis altura dos pacientes e a largura da inserção tibial do LCA. Fonte: Arquivo cedido pela instituição.

Fig. 3

Relação quadrática entre as variáveis altura dos pacientes e a largura da inserção tibial do LCA. Fonte: Arquivo cedido pela instituição.

O ajuste da reta desta tabela por Mínimos Quadrados Ordinários (MQO) retornou um R 2 ajustado de 0,369, enquanto que o ajuste da curva quadrática retornou um valor de R 2 ajustado igual a 0,471. O valor do R 2 desse modelo foi de 0,71, indicando que 71% da variação da largura da fóvea tibial do LCA pode ser explicada pela variação da altura do paciente. Os valores dos coeficientes do modelo quadrático, todos significativos ao nível de 5% de confiança, foram: Largura = 107,294–(133,179 × altura) + (44,009 × altura ao quadrado).

Discussão

O principal achado de nosso estudo foi que a largura da fóvea tibial do LCA, verificada em joelhos de indivíduos submetidos a ATJ, foi relacionada com a altura do paciente. Em 45,9% da nossa casuística inicial, havia alterações macroscópicas da anatomia normal do LCA ou presença de osteófitos ao redor da inserção desse ligamento. Douglas et al, 15 em 95 pacientes submetidos a ATJ, constataram ausência do LCA em 12% dos pacientes e anormalidades macroscópicas em 45,2% dos indivíduos. Lee et al 16 avaliaram a integridade do LCA em 107 joelhos submetidos à ATJ. Em 41 pacientes (39%) o ligamento estava deficiente no momento da cirurgia, sendo que 31% destes podiam se lembrar de episódio consistente com uma lesão do LCA ou história de instabilidade pregressa. Para Mullaji et al, 17 40% dos joelhos com artrite, no momento da artroplastia, mostraram o LCA severamente degenerado.

Em 27 joelhos (81,8%) de nossa casuística, o comprimento da fóvea do LCA foi < 14 mm e, em 28 pacientes (84,8%) sua largura foi < 8 mm. Em nossa metodologia, ressecamos a porção tibial do LCA e medimos sua fóvea. Esse método de avaliação diferiu da maioria das pesquisas encontradas na literatura, onde a área de inserção tibial do LCA foi medida delineando sua periferia, o que engloba também expansões de sua fixação. Por isso mesmo nossas medidas são muito semelhantes àquelas obtidas por Purnell et al 5 e menor que as dos demais autores. Outra possível explicação para nossas medidas serem menores que as de outros autores foi que a altura de nossos pacientes foi relativamente baixa (1,59 ± 0,08m) e, como a largura da fóvea do LCA foi relacionada à altura do pacientes, sua medida também foi menor. A comparação entre nossos resultados e de outros autores, pelos vários modos de avaliação, encontra-se na Tabela 3 . 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 18 19 20 21 22 23 24

Tabela 3

Descrição das diversas medidas da inserção tibial do LCA, autores, ano de publicação, referência e o método de avaliação

Referência	Comprimento (mm)	Largura (mm)	Razão C/L	Área (mm 2 )
Morgan et al 18 (1995) a	18	10	1,8	NA
Park et al 12 (2015) a	13,8	9,8	1,4	NA
Park et al 13 (2017) a	14,3	10,2	1,4	NA
Tállay et aI 19 (2008) a	19,5 ± 2,6	10,3 ± 1,9	1,89	NA
Kim et aI 11 (2018) a	13,8	7,2	1,91	NA
Kopf et al 3 (2011) b	17,0 ± 2,0	AM 9,2 ± 1,1	–	NA
		PL 7,0 ± 1,0	–
Guenther et al 8 (2017) b	16,3 ± 1,6	9,7 ± 1,4	1,65	123,8 ± 21,5
Guenther et al 20 (2017) b	16,1 ± 2,6	9,6 ± 1,5	1,67	NA
Edwards et al 21 (2007) c	18 ± 2	9 ± 2	2,0	NA
Purnell et al 5 (2008) c	10,7 ± 1,3	7,4 ± 1,2	1,44	NA
Ferretti et al 22 (2012) c	18,1 ± 2,8	9 ± 2	2,0	NA
Siebold et al 23 (2015) c	12,6 ± 2,3	NA	–	110,9 ± 14,7
Fujimaki et al 24 (2016) c	NA	NA	–	175,8 ± 64,3
Tampere et al 6 (2017) c	NA	NA	–	159,2
Iriuchishima et aI 4 (2015) c	NA	NA	–	133,8 ± 31,3
Guenther et al 8 (2017) d *	16,6 ± 1,3	10,2 ± 1,0	1,62	132,8 ± 15,7
Guenther et al 8 (2017) d **	16,7 ± 1,3	10,4 ± 0,9	1,60	136,7 ± 15,4
Tashiro et al 9 (2017) d	15,6 ± 1,8	14,5 ± 2,2	1,07	182,7 ± 41,1
Ichiba et al 7 (2014) d	15,2 ± 1,9	NA	–	NA
Araki et al 10 (2017) d	NA	NA	–	134,7 ± 22,9
Kim et aI 11 (2018) a	12,4	8,8	1,40	NA
Araki et al 10 (2017) e	NA	NA	–	135,2 ± 15,1
Nossos resultados a	11,7 ± 2,0	7,1 ± 1,4	1,64	151,3 ± 22,29

Abbreviatlons: AM, anteromedial; NA, não avaliado; PL, posterolateral.

Fonte: Arquivo cedido pela instituição.

em artroplastias.

em artroscopias.

na dissecção de cadáveres.

por ressonância magnética.

por varredura a laser.

observador 1.

observador 2.

De fato, Lord et al 25 publicaram um estudo da função das fibras insercionais tibiais do LCA na resistência dos deslocamentos anterior e rotacional, com robótica, em seis graus de liberdade de movimento. Concluíram que as fibras centrais, posteriores e laterais da inserção tibial do LCA têm um papel secundário na restrição dos deslocamentos tibiais e que as fibras mais importantes são as anteriores e a porção periférica anteromedial. Entretanto, não podemos ter certeza de que isso aconteça in vivo, dada ao conjunto de interações dos restritores estáticos e dinâmicos responsáveis pela estabilização do joelho nos diversos movimentos tridimensionais simultâneos que acontecem durante as atividades diárias do ser humano.

A nosso ver, o enxerto é diferente do ligamento original, portanto não precisa, necessariamente, reproduzir as mesmas medidas desse ligamento mas, sim, apresentar força para falha e rigidez semelhantes ao ligamento primário. Em nosso estudo, o comprimento da inserção do LCA foi 1,64 vezes o tamanho da largura, portanto esta última é o fator limitante na determinação do diâmetro do enxerto a ser utilizado.

Hamada et al 26 reportaram que o enxerto não deve cobrir toda a área de inserção ligamentar, tendo em vista que estes apresentam propriedades mecânicas maiores que o LCA nativo e que se tornam hipertróficos após o implante. Por outro lado LaPrade et al 27 acreditam que a previsão da largura da inserção tibial do LCA tem sido negligenciada e que enxertos grandes podem lesar as raízes anterior ou posterior do menisco lateral.

Nossas medidas foram feitas em joelhos de pacientes, durante ATJ. Houve correlação positiva entre a altura do paciente e a largura da fóvea tibial do LCA. Kopf et al 3 quantificaram as medidas das inserções do LCA em 137 pacientes durante reconstruções do LCA. O comprimento médio da inserção tibial do LCA foi entre 16 e 18 mm em 66,4% dos indivíduos. Houve correlação positiva significante entre o peso e altura dos pacientes e o comprimento da inserção tibial do LCA ( p  < 0.05). No entanto, a delimitação da inserção do tibial, na artroscopia, foi feita com eletrocautério e as medidas feitas com uma régua, o que pode gerar um viés de subjetividade.

Ichiba et al 7 avaliaram as medidas da inserção tibial do LCA em 100 RMs de 100 pacientes, 50 homens e 50 mulheres. Para esses autores, o comprimento médio dessa inserção, nos homens, foi de 16,1 mm e, nas mulheres, 14,3 mm (média de 15,2 ± 1,9 mm). Houve correlação significante entre o comprimento da inserção e o peso e altura dos pacientes ( p  < 0.05). A largura e a área de inserção tibial do LCA não foram avaliadas pelos autores.

Park et al 12 publicaram os resultados das medidas da inserção tibial do LCA feitas em 127 pacientes, durante ATJ. As mensurações foram feitas na margem periférica da inserção ligamentar. O comprimento médio da inserção tibial do LCA foi 13,8 mm (10,0–18,0 mm), e a largura média foi de 9,8 mm (6,3–13,5 mm). O comprimento tibial < 14 mm foi encontrado em 53,5% dos pacientes. Houve correlação significante entre o comprimento da inserção do LCA com o peso e altura dos pacientes. A largura foi significantemente relacionada ao peso, mas a correlação foi fraca.

Em artigo mais recente, Park et al 13 reportaram os dados prospectivos das mensurações da inserção tibial do LCA realizadas em 209 pacientes, no momento da ATJ, onde também foram demarcadas as margens periféricas da inserção do LCA. Neste estudo, o comprimento médio da inserção tibial do LCA foi de 14,3 mm (10,0–19,7 mm), e a largura média foi de 10,2 mm (6,3–13,7 mm). O comprimento insercional foi < 14 mm em 46,5% da população estudada. A largura da inserção do LCA na tíbia foi associada ao peso, pela regressão linear multivariável.

Nosso estudo apresenta algumas limitações. Embora tenhamos excluído os joelhos com alterações ligamentares morfológicas macroscópicas e aqueles com osteófitos ao redor da inserção tibial do LCA, a idade média de nossa população (69,5 anos) é superior à dos indivíduos que são submetidos à reconstrução cirúrgica do LCA. Nossa amostra pode ser considerada pequena, mas é maior do que as de vários estudos previamente publicados. 5 6 22 23 24 Também, a MANOVA foi escolhida para interpretação dos resultados exatamente por considerarmos a amostra pequena. Finalmente, todas as mensurações foram feitas por um único membro do nosso grupo, o que pode ser um fator gerador de viés, apesar de terem sido realizadas duas vezes e usados os resultados médios.

Conclusões

A largura da fóvea tibial do LCA pôde ser prevista pela altura dos pacientes, constituindo um meio de ajudar o cirurgião a escolher o enxerto mais adequado para cada paciente nas reconstruções do LCA.