Revision and complex primary total hip arthroplasty with impaction bone grafting for acetabular defects: medium-term results

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. Impaction bone grafting remains an alternative method for managing bone deficiency. Cyclic loads on the allograft may cause its further compaction and deformation, leading to migration of the acetabular component.

The aim of this study — to evaluate the effectiveness and refine the indications for the use of impaction bone grafting for acetabular defects in revision and complex primary total hip arthroplasty by assessing the mid-term survival of implanted cemented acetabular components.

Methods. We performed a retrospective analysis of the results of impaction bone grafting in 48 patients whose data were available for the assessment of acetabular component survival. Radiographic data were analyzed in 42 cases, clinical outcomes were assessed in 44 cases. Structure of operations was represented by 37 revisions and 5 cases of complex primary hip arthroplasty. The average follow-up period was 60 months. We assessed radiographic signs of cup migration, loosening and bone allograft remodeling. Kaplan-Meier survival analysis with 95% confidence intervals was performed.

Results. The general survival of acetabular components was 97.9% (95% CI: 97.86-97.94) for 60 months and 84.3% (95% CI: 84.15-84.43) for 90 months. In 4 (7.4%) cases, we recorded an unsatisfactory result. In 7 cases, radiolucent lines without clinical signs of loosening were detected. In 22 (52.3%) cases a simultaneous change in inclination and cranial displacement of the rotation center were noted. In isolated assessment of inclination, changes were noted in 24 (57.1%) cases. We found a direct correlation between the acetabular component migration, defect severity and the use of a containment device (p = 0.006), as well as between the displacement of the rotation center by more than 5 mm and the inclination by more than 10° in 91.7% of cases (p < 0.0001). The median functional assessment according to the Hip Harris Score showed 85.50 [70.5; 95.0] points and 6.5 [2.0; 21.0] points according to the WOMAC questionnaire.

Conclusions. Impaction bone grafting is a method of choice for limited bone defects replacement. Migration of the cup, displacement of the rotation center by more than 5 mm and an increase in its inclination by more than 10° can be regarded as a conditional norm due to natural biomechanical processes, which is confirmed by high medium-term survival rates of the implant according to clinical data.

About the authors

Vadim N. Golnik

Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty

Author for correspondence.
Email: vgolnik@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5047-2060
Russian Federation, Barnaul

Alexey M. Ivanyuk

Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty

Email: alexei.ivanuk@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0007-6287-8811
Russian Federation, Barnaul

Denis A. Dzhukhaev

Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty

Email: dzhukhaeov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2920-2346
Russian Federation, Barnaul

Anna G. Zolovkina

Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty

Email: zolovkinaag@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2923-6511

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Barnaul

Nina A. Korenyak

Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty

Email: ninakorenyak@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-1328-8223

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Barnaul

Yuriy M. Batrak

Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty

Email: 297501@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0489-1480

Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Barnaul

Vladimir A. Peleganchuk

Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Arthroplasty

Email: 297501@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2386-4421

Dr. Sci. (Med.)

Russian Federation, Barnaul

Vitaliy V. Pavlov

Tsivyan Novosibirsk Research Institute of Traumatology and Orthopedics

Email: pavlovdoc@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8997-7330

Dr. Sci. (Med.), Associate Professor

Russian Federation, Novosibirsk

References

  1. Тихилов Р.М., Шубняков И.И., Денисов А.О. Классификации дефектов вертлужной впадины: дают ли они объективную картину сложности ревизионного эндопротезирования тазобедренного сустава? (критический обзор литературы и собственных наблюдений). Травматология и ортопедия России. 2019;25(1):122-141. https:// doi.org/10.21823/2311-2905-2019-25-1-122-141. Tikhilov R.M., Shubnyakov I.I., Denisov A.O. Classifications of Acetabular Defects: Do They Provide an Objective Evidence for Complexity of Revision Hip Joint Arthroplasty? (Critical Literature Review and Own Cases). Traumatology and orthopedics of Russia. 2019;25(1):122-141. (In Russian). https:// doi.org/10.21823/2311-2905-2019-25-1-122-141.
  2. Удинцева М.Ю., Волокитина Е.А., Колотыгин Д.А., Кутепов С.М. Первичное и ревизионное эндопротезирование тазобедренного сустава с восполнением дефектов вертлужной впадины. Гений ортопедии. 2024;30(6):797-810. https:// doi.org/10.18019/1028-4427-2024-30-6-797-810. Udintseva M.Yu., Volokitina E.A., Kolotygin D.A., Kutepov S.M. Compensation of acetabular defects in primary and revision hip arthroplasty. Genij Ortopedii. 2024;30(6):797-810. (In Russian). https:// doi.org/10.18019/1028-4427-2024-30-6-797-810.
  3. Sanghavi S.A., Paprosky W.G., Sheth N.P. Evaluation and Management of Acetabular Bone Loss in Revision Total Hip Arthroplasty: A 10-year Update. J Am Acad Orthop Surg. 2024;32(10):e466-e475. https:// doi.org/10.5435/JAAOS-D-23-00645.
  4. Whitehouse M.R., Masri B.A., Duncan C.P., Garbuz D.S. Continued good results with modular trabecular metal augments for acetabular defects in hip arthroplasty at 7 to 11 years. Clin Orthop Relat Res. 2015;473:521-527. https://doi.org/10.1007/s11999-014-3861-x.
  5. Hooten J.P., Engh C.A., Heekin R.D., Vinh T.N. Structural bulk allografts in acetabular reconstruction. Analysis of two grafts retrieved at post-mortem. J Bone Jt Surg Br. 1996;78:270-275. https:// doi.org/10.1302/0301-620X.78B2.0780270.
  6. D’Apolito R., Zagra L. Uncemented Cups and Impaction Bone Grafting for Acetabular Bone Loss in Revision Hip Arthroplasty: A Review of Rationale, Indications, and Outcomes. Materials (Basel). 2022;15(10):3728. https://doi.org/10.3390/ma15103728.
  7. Teh H.L., Selvaratnam V., Low W.J., Kassim A.F., Ganapathy S.S., Chopra S. Outcomes of Impaction Bone Grafting in the Management of Acetabular Defects with the Use of Uncemented Acetabular Cups: Do Autografts and Irradiated Femoral Head Allografts Integrate? Indian J Orthop. 2023;57(11):1842-1849. https:// doi.org/10.1007/s43465-023-00983-7.
  8. Borland W.S., Bhattacharya R., Holland J.P., Brewster N.T. Use of porous trabecular metal augments with impaction bone grafting in management of acetabular bone loss. Acta Orthop. 2012;83(4):347-352. https://doi.org/10.3109/17453674.2012.718518.
  9. Gill K., Wilson M.J., Whitehouse S.L., Timperley A.J. Results using Trabecular Metal™ augments in combination with acetabular impaction bone grafting in deficient acetabula. Hip Int. 2013;23(6):522-528. https://doi.org/10.5301/hipint.5000053.
  10. Torre-Escuredo B., Gómez-García E., Álvarez-Villar S., Bujan J., Ortega M.A. Bone impaction grafting with trabecular metal augments in large defects in young patients: Unravelling a new perspective in surgical technique. BMC Musculoskelet Disord. 2020;21:1-8. https://doi.org/10.1186/s12891-019-3017-y.
  11. Marx A., Beier A., Richter A., Lohmann C.H., Halder A.M. Major acetabular defects treated with the Burch-Schneider antiprotrusion cage and impaction bone allograft in a large series: a 5- to 7- year follow-up study. Hip Int. 2016;26(6):585-590. https:// doi.org/10.5301/hipint.5000388.
  12. Rohe S., Dörr N., Böhle S., Matziolis G., Brodt S., Röhner E. Mid-term results in revision hip arthroplasty with impaction bone grafted cup reconstruction for acetabular defects. Sci Rep. 2022;12(1):13322. https://doi.org/10.1038/s41598-022-17526-z.
  13. Welten M.L., Schreurs B.W., Buma P., Verdonschot N., Slooff T.J. Acetabular reconstruction with impacted morcellized cancellous bone autograft and cemented primary total hip arthroplasty: a 10- to 17-year follow-up study. J Arthroplasty. 2000;15(7):819-824. https:// doi.org/10.1054/arth.2000.7110.
  14. Гольник В.Н., Пелеганчук В.А., Батрак Ю.М., Павлов В.В., Кирилова И.А. Замещение дефектов вертлужной впадины и бедренной кости с использованием импакционной костной пластики при ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава: клинический случай. Травматология и ортопедия России. 2023;29(3):102-109. https:// doi.org/10.17816/2311-2905-8008. Golnik V.N., Peleganchuk V.A., Batrak Y.M., Pavlov V.V., Kirilova I.A. Reconstruction of Acetabular and Femoral Bone Defects With Impaction Bone Grafting in Revision Hip Arthroplasty: A Case Report. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2023;29(3):102-109. (In Russian). https://doi.org/10.17816/2311-2905-8008.
  15. Xiong L., Li H., Huang X., Jie S., Zhu W., Pan J. et al. Both Acetabular and Femoral Reconstructions with Impaction Bone Grafting in Revision Total Hip Arthroplasty: Case Series and Literature Review. Arthroplast Today. 2023;24:101160. https:// doi.org/10.1016/j.artd.2023.101160.
  16. Li X., Pan B.Q., Wu X.Y., Fu M., Liao W.M., Wu C.H. et al. Impaction Bone Grafting Combined with Titanium Mesh for Acetabular Bone Defects Reconstruction in Total Hip Arthroplasty Revision: A Retrospective and Mini-Review Study. Orthop Surg. 2022;14(5):902-910. https://doi.org/10.1111/os.13262.
  17. Li H., Tan K.G., Li Z., Wu X., Cai G., Zhu W. et al. Impaction Bone Grafting with Low Dose Irradiated Freeze-Dried Allograft Bone for Acetabular Reconstruction. Orthop Surg. 2022;14(10):2519-2526. https:// doi.org/10.1111/os.13471.
  18. Гольник В.Н., Федорова Н.В., Ларичкин А.Ю., Бойко С.В., Панченко А.А., Косинов А.М. и др. Замещение дефектов вертлужной впадины методом импакционной костной пластики при ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава: биомеханические аспекты. Травматология и ортопедия России. 2024;30(4):101-113. https:// doi.org/10.17816/2311-2905-17564. Golnik V.N., Fedorova N.V., Larichkin A.Yu., Boyko S.V., Panchenko A.A., Kosinov A.M. et al. Impaction Bone Grafting for Acetabular Bone Defects Replacement in Revision Hip Arthroplasty: Biomechanical Aspects. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2024;30(4):101-113. (In Russian). https:// doi.org/10.17816/2311-2905-17564.
  19. García-Rey E., Madero R., García-Cimbrelo E. THA revisions using impaction allografting with mesh is durable for medial but not lateral acetabular defects. Clin Orthop Relat Res. 2015;473(12):3882-3891. https://doi.org/10.1007/s11999-015-4483-7.
  20. Mohaddes M., Herberts P., Malchau H., Johanson P.E., Kärrholm J. High proximal migration in cemented acetabular revisions operated with bone impaction grafting; 47 revision cups followed with RSA for 17 years. Hip Int. 2017;27(3):251-258. https:// doi.org/10.5301/hipint.5000452.
  21. Abdelnasser M.K., Khalifa A.A., Mahran M.A., Mosa M., Bakr H.M., Khalifa Y.E. et al. Post-operative hip centre restoration and migration after impaction bone grafting in revision and complex primary hip arthroplasty. Eur J Orthop Surg Traumatol. 2019;29(7):1411-1417. https://doi.org/10.1007/s00590-019-02458-8.
  22. Nilsdotter A., Bremander A. Measures of hip function and symptoms: Harris Hip Score (HHS), Hip Disability and Osteoarthritis Outcome Score (HOOS), Oxford Hip Score (OHS), Lequesne Index of Severity for Osteoarthritis of the Hip (LISOH), and American Academy of Orthopedic Surgeons (AAOS) Hip and Knee Questionnaire. Arthritis Care Res (Hoboken). 2011;63 Suppl 11:S200-207. https://doi.org/10.1002/acr.20549.
  23. Pollard B., Johnston M., Dixon D. Exploring differential item functioning in the Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index (WOMAC). BMC Musculoskelet Disord. 2012;13:265. https:// doi.org/10.1186/1471-2474-13-265.
  24. D’Antonio J.A., Capello W.N., Borden L.S., Bargar W.L., Bierbaum B.F., Boettcher W.G. et al. Classification and management of acetabular abnormalities in total hip arthroplasty. Clin Orthop Relat Res. 1989;(243):126-137.
  25. Paprosky W.G., Perona P.G., Lawrence J.M. Acetabular defect classification and surgical reconstruction in revision arthroplasty: a 6-year follow-up evaluation. J Arthroplasty. 1994;9(1):33-44. https:// doi.org/10.1016/0883-5403(94)90135-x.
  26. Nunn D., Freeman M.A., Hill P.F., Evans S.J. The measurement of migration of the acetabular component of hip prostheses. J Bone Joint Surg Br. 1989;71(4):629-631. https://doi.org/10.1302/0301-620X.71B4.2768311.
  27. Slooff T.J., Schimmel J.W., Buma P. Cemented fixation with bone grafts. Orthop Clin North Am. 1993;24(4):667-677.
  28. DeLee J.G., Charnley J. Radiological demarcation of cemented sockets in total hip replacement. Clin Orthop Relat Res. 1976;(121):20-32.
  29. Гольник В.Н., Пелеганчук В.А., Джухаев Д.А., Батрак Ю.М., Павлов В.В. Импакционная костная пластика как метод выбора в замещении дефектов вертлужной впадины при ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава: серия клинических случаев. Гений ортопедии. 2024;30(2):245-254. https://doi.org/10.18019/1028-4427-2024-30-2-245-254. Golnik V.N., Peleganchuk V.A., Dzhukhaev D.A., Batrak Yu.M., Pavlov V.V. Impaction bone grafting as a method of choice in bone defect management in the revision hip arthroplasty: a cases series. Genij Ortopedii. 2024;30(2):245-254. (In Russian). https:// doi.org/10.18019/1028-4427-2024-30-2-245-254.
  30. Schreurs B.W., Rijnen W. Acetabular Revision with Impaction Bone Grafting. In: García-Rey E., García-Cimbrelo E. (eds) Acetabular Revision Surgery in Major Bone Defects. Springer, Cham. 2019. https:// doi.org/10.1007/978-3-319-98596-1_5.
  31. Garcia-Rey E., Saldaña L., Garcia-Cimbrelo E. Impaction bone grafting in hip re-revision surgery. Bone Joint J. 2021;103-B(3):492-499. https:// doi.org/10.1302/0301-620X.103B3.BJJ-2020-1228.R1.
  32. Rahmansyah N., Santoso A., Anwar I.B., Sibarani T.S.M.H.S., Mariyanto I. New acetabulum bone formation after 10-years impaction bone graft and cemented acetabular cup lead to simple revision-THA with cementless acetabular cup: A case report. Int J Surg Case Rep. 2022;95:107230. https:// doi.org/10.1016/j.ijscr.2022.107230.
  33. Buttaro M.A., Comba F., Pusso R., Piccaluga F. Acetabular revision with metal mesh, impaction bone grafting, and a cemented cup. Clin Orthop Relat Res. 2008;466(10): 2482-2490. https://doi.org/10.1007/s11999-008-0442-x.
  34. Schreurs B.W., Bolder S.B., Gardeniers J.W., Verdonschot N., Slooff T.J., Veth R.P. Acetabular revision with impacted morsellised cancellous bone grafting and a cemented cup. A 15- to 20-year follow-up. J Bone Joint Surg Br. 2004;86(4):492-497.
  35. Abu-Zeid M.Y., Habib M.E., Marei S.M., Elbarbary A.N., Ebied A.A., Mesregah M.K. Impaction bone grafting for contained acetabular defects in total hip arthroplasty. J Orthop Surg Res. 2023;18(1):671. https:// doi.org/10.1186/s13018-023-04154-0.
  36. Gehrke T., Gebauer M., Kendoff D. Femoral stem impaction grafting: extending the role of cement. Bone Joint J. 2013;95-B(11 Suppl A):92-94. https:// doi.org/10.1302/0301-620X.95B11.32762.
  37. García-Cimbrelo E., García-Rey E. Impaction bone grafting with reinforcement metallic mesh and cemented cup for the treatment of Paprosky 3B acetabular defects. Ann Joint. 2017;2:42. Available from: https:// aoj.amegroups.org/article/view/3743.
  38. Putzer D., Pallua J., Degenhardt G., Dammerer D., Nogler M., Arora R. Microarchitectural properties of compacted cancellous bone allografts: A morphology micro-computed tomography analysis. J Mech Behav Biomed Mater. 2024;160:106781. https:// doi.org/10.1016/j.jmbbm.2024.106781.
  39. Yang C., Zhu K., Dai H., Zhang X., Wang Q., Wang Q. Mid- to Long-term Follow-up of Severe Acetabular Bone Defect after Revision Total Hip Arthroplasty Using Impaction Bone Grafting and Metal Mesh. Orthop Surg. 2023;15(3):750-757. https://doi.org/10.1111/os.13651.
  40. Ornstein E., Franzén H., Johnsson R., Sandquist P., Stefánsdóttir A., Sundberg M. Migration of the acetabular component after revision with impacted morselized allografts: a radiostereometric 2-year follow-up analysis of 21 cases. Acta Orthop Scand. 1999;70(4):338-342. https://doi.org/10.3109/17453679908997821.
  41. Waddell B.S., Della Valle A.G. Reconstruction of noncontained acetabular defects with impaction grafting, a reinforcement mesh and a cemented polyethylene acetabular component. Bone Joint J. 2017;99-B(1 Supple A):25-30. https:// doi.org/10.1302/0301-620X.99B1.BJJ-2016-0322.R1.
  42. Phillips A.T., Pankaj, Brown D.T., Oram T.Z., Howie C.R., Usmani A.S. The elastic properties of morsellised cortico-cancellous bone graft are dependent on its prior loading. J Biomech. 2006;39(8):1517-1526. https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2005.03.032.
  43. Wilson M.J., Whitehouse S.L., Howell J.R., Hubble M.J.W., Timperley A.J., Gie G.A. The results of acetabular impaction grafting in 129 primary cemented total hip arthroplasties. J Arthroplast. 2013;28(8):1394-1400.
  44. Malahias M.A., Mancino F., Gu A., Adriani M., De Martino I., Boettner F. et al. Acetabular impaction grafting with mesh for acetabular bone defects: a systematic review. Hip Int. 2022;32(2):185-196. https://doi.org/10.1177/1120700020971851.
  45. Cimatti P., Del Piccolo N., Dallari B., Mazzotta A., Dallari D. Use of morselized bone allograft in revision hip arthroplasty for massive acetabular defect: A systematic review and meta-analysis. J Exp Orthop. 2024;11(4):e70091. https://doi.org/10.1002/jeo2.70091.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 4. Clinical example of IBG without augmentation: a — aseptic loosening of the acetabular component with contained acetabular bone defect AAOS type II, Paprosky type 2A, femoral component malposition; b — right hip X-ray after acetabular and femoral IBG with Stryker Exeter/Contemporary cemented fixation; c — control X-ray after 68 months with clear signs of allograft remodeling without component migration

Download (161KB)
Indexing metadata
3. Figure 1. Scheme of acetabular component displacement measurements

Download (50KB)
Indexing metadata
4. Figure 2. Kaplan-Meier curve for overall cup survival

Download (52KB)
Indexing metadata
5. Figure 3. Kaplan-Meier curve for cup survival with revision aseptic loosening as the endpoint

Download (52KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».