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. 2024 Apr 24;59(Suppl 2):e159–e162. doi: 10.1055/s-0044-1779307

Popliteal Artery Entrapment Syndrome as a Differential Diagnosis for Knee Pain: A Case Report

Antuny Rodrigues Rosa 1, Hamilton Santos Cé 1,2, Ana Clara Monteiro Marchini 3, Anna Katarina Menegon Lopetegui 3, Anna Luiza Lunardelli Padilha 3, Gustavo Rosa Bianchini 3,✉
PMCID: PMC11679624  PMID: 39735463

Abstract

Popliteal artery entrapment syndrome has congenital and functional causes. It mostly affects young people. There are six types of popliteal artery entrapment syndrome. Here, we report a case of type III popliteal artery entrapment syndrome, with an anatomical variation of the gastrocnemius muscle, with an accessory band laterally attached in the femoral condyle compressing the popliteal artery. The patient had characteristic symptoms, with intermittent claudication, paresthesia, absence of blood flow in the posterior tibial and dorsalis pedis arteries during dorsiflexion and plantar flexion of the right foot, and pain in the posterior knee at the physical examination. Imaging supplemented the diagnosis, and the method of choice was magnetic resonance imaging to identify vascular alterations in structures adjacent to the blood vessels in the popliteal fossa. The treatment was surgical for symptom relief and complication prevention. The condition improved with the resection of the accessory band of the gastrocnemius muscle. It is worth noting that the existing literature on the subject is scarce, but the approach adopted here is consistent with other publications. The present report is critical for understanding the popliteal artery entrapment syndrome as a differential diagnosis for knee pain.

Keywords: knee, pain, popliteal artery entrapment syndrome

Introduction

Popliteal artery entrapment syndrome (PAES) results from obliteration of the popliteal arterial flow by adjacent structures, causing pain and low blood perfusion in the affected limb. 1 Its etiology is both anatomical (congenital) and functional. In congenital PAES, there is a vascular malformation during the embryonic period or the abnormal development of structures surrounding the artery, reducing the blood flow in its lumen. In contrast, functional PAES results from the hypertrophy of the musculature around the artery and its consequent compression. 2 The present paper addresses PAES diagnosis and treatment based on a case of a patient who agreed with the report by signing an informed consent form (ICF).

Clinical Case

A 20-year-old Caucasian woman came to an orthopedic specialty outpatient clinic complaining of pain in her right knee for one year, which had worsened for one month. At that time, the most likely diagnostic hypothesis was patellofemoral pain syndrome. For diagnosis clarification, a magnetic resonance imaging (MRI) scan of the right knee was requested; it revealed an anatomical variation in the popliteal fossa of the accessory band at the attachment site of the lateral gastrocnemius, which caused entrapment of the popliteal artery and the symptoms presented by the patient. This piece of information led to the suspicion of PAES, and the patient was referred to a vascular surgeon for clinical tests and adequate treatment planning.

During consultation with the vascular surgeon, specifically during the physical examination, the patient presented intermittent claudication in the right lower limb. Palpation of posterior tibial and dorsalis pedis arterial pulses on the right and left sides revealed symmetrical, full, and rhythmic pulses at rest. However, dorsiflexion and plantar flexion of the right foot led to the disappearance of the posterior tibial and dorsalis pedis pulses at palpation and digital pallor, which did not occur in the contralateral limb. A physical examination of the knee showed no other particularities.

After the diagnosis, we decided on surgical treatment. With the patient in the prone position, we made an S-shaped incision in the popliteal fossa for a posterior approach to identify the popliteal artery and vein and the sural nerve ( Fig. 1 ). Then, we resected the accessory muscle band of the lateral gastrocnemius ( Fig. 2 ) and released the entrapment of the corresponding popliteal artery ( Fig. 3 ).

Fig. 1.

Fig. 1

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Posterior view of the knee. Popliteal fossa approach through an S-shaped incision. Popliteal artery entrapped by an accessory band of the lateral gastrocnemius.

Fig. 2.

Fig. 2

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Posterior view of the knee. Extrication of the popliteal artery with resection of the accessory band of the lateral gastrocnemius.

Fig. 3.

Fig. 3

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Posterior view of the knee. Resolution of the popliteal artery entrapment by resecting the accessory band of the lateral gastrocnemius.

The surgical treatment was uneventful. During the postoperative follow-up, a physical examination revealed no changes in the right dorsalis pedis and posterior tibial pulses during plantar dorsiflexion. Furthermore, 30 days after surgery, a Doppler ultrasonography of the popliteal vessels with plantar flexion forced against resistance showed satisfactory recovery and postsurgical follow-up. Therefore, these tests were repeated 6 and 12 months after surgery, and the prognosis was good, since treatment was successful. In summary, the patient had a satisfactory postoperative period, with symptom remission and return to daily activities, including sports, resulting in improved quality of life.

Discussion

Popliteal artery entrapment syndrome is the leading cause of intermittent claudication in young patients without atherosclerotic disease etiologies, 2 3 and one of the differential diagnoses of lower limb pain, along with tibial stress syndrome, stress fractures, arteritis, myopathies, popliteal artery cyst, and tendinopathies. 1 4

Popliteal artery entrapment results in significant symptoms in the lower limbs, including pain, paresthesia, and physical exertion-triggered pallor. 2 4 Lamônica et al. 5 demonstrated that semiological maneuvers of foot dorsiflexion or flexion caused reduced or absent posterior tibial and dorsalis pedis pulses due to compression of the popliteal artery from the contraction of the adjacent muscles, as shown in the physical examination of our patient.

Among the supplementary diagnostic tests available, MRI is more effective for the arteriographic study and the analysis of structures adjacent to vessels in the popliteal fossa compared with other imaging methods, such as computed tomography (CT). Magnetic resonance imaging revealed an anatomical variation in our patient, which enabled us to determine the diagnosis the diagnosis of PAES, classify it, and select the appropriate treatment. There are six types of PAES, 2 5 namely:

  • Type I: Popliteal artery with medial deviation but normal attachment of the gastrocnemius muscle in the internal condyle of the femur.

  • Type II: Popliteal artery with regular course, passing anteriorly to the internal tendon of the gastrocnemius muscle, which is attached more laterally into the internal condyle of the femur.

  • Type III: The gastrocnemius muscle has an anatomical variation, that is, an additional tendon attached laterally, compressing the artery.

  • Type IV: Arterial compression by the popliteus muscle, with no anatomical variations of the gastrocnemius muscle.

  • Type V: Concomitant compression of the popliteal artery and vein.

  • Type VI: Functional arterial compression by muscle hypertrophy with regular constitution.

The case herein reported is classified as type III since the MRI showed an anatomical variation, that is, an accessory band at the origin of the lateral gastrocnemius, which compresses the popliteal artery against the femoral condyle during muscle contraction. 4

It is worth noting that surgery is the treatment of choice for popliteal artery extrication even in asymptomatic patients 2 because of PAES complications, including arterial thrombosis from repeated vascular damage, thromboembolism, or vascular aneurysm. 1

Furthermore, the approach to the popliteal fossa occurs through an S-shaped incision to fold the popliteal face after surgery. 4 In type-III PAES, after identifying the accessory band, it is necessary to perform its resection to extricate the popliteal artery. 3

The present case report shows the significant role of surgical treatment in decompressing the popliteal artery to alleviate symptoms and prevent potential complications. Considering the scarce literature on the subject, the present case report can serve as a reference to guide professionals in the diagnosis and treatment of intermittent claudication and knee pain in young patients, since PAES is one of the differential diagnoses.

Conflito de Interesses Os autores declaram não haver conflito de interesses.

Suporte Financeiro

Os autores declaram que a presente pesquisa não recebeu nenhum financiamento específico de agências de financiamento dos setores público, comercial ou sem fins lucrativos.

Trabalho desenvolvido na Universidade do Planalto Catarinense, Lages, SC, Brasil.

Financial Support

The authors declare that the present research received no specific funding from public, commercial, or not-for-profit sector agencies.

Work carried out at the Universidade do Planalto Catarinense, Lages, SC, Brazil.

Referências

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  • 5.Lamônica A, Engelhorn C A, Balbino N B, Engelhorn A L. Identification of diagnostic maneuvers positive for arterial compression in symptomatic or asymptomatic individuals who engage in regular weight training. J Vasc Bras. 2015;14(01):68–77. [Google Scholar]
Rev Bras Ortop (Sao Paulo). 2024 Apr 24;59(Suppl 2):e159–e162. [Article in Portuguese]

Síndrome de aprisionamento da artéria poplítea como diagnóstico diferencial de dor no joelho: Um relato de caso

Resumo

A síndrome do aprisionamento da artéria poplítea possui causas congênitas e funcionais, acometendo, em grande parte, a população mais jovem. Existem seis tipos de síndrome, sendo o caso relatado classificado como tipo III, isto é, o músculo gastrocnêmio apresenta variação anatômica, com banda acessória que se insere lateralmente no côndilo femoral, comprimindo a artéria poplítea. A paciente apresentou sintomatologia característica, com claudicação intermitente, parestesia e ausência de fluxo sanguíneo nas artérias tibiais posteriores e pediosas quando submetida à dorsiflexão e flexão plantar do pé direito, além de dor em face posterior do joelho durante a realização do exame físico. O diagnóstico foi complementado por exames de imagem, sendo o método de escolha a ressonância magnética, capaz de identificar alterações vasculares nas estruturas adjacentes à vasculatura na fossa poplítea. O tratamento é cirúrgico e visa tanto o alívio dos sintomas quanto a prevenção de complicações, pois, a ressecção da banda acessória do músculo gastrocnêmio permitiu boa evolução do quadro da paciente. Há que se pontuar que a literatura existente sobre o tema é escassa, mas a conduta adotada no caso em questão converge com as demais publicações encontradas. O relato apresentado é importante para a compreensão da síndrome como diagnóstico diferencial da dor no joelho.

Palavras-chave: dor, joelho, síndrome de aprisionamento da artéria poplítea

Introdução

A síndrome de aprisionamento da artéria poplítea (SAAP) é caracterizada pela obliteração do fluxo arterial poplíteo por estruturas adjacentes a esse vaso sanguíneo, ocasionando dor e baixa perfusão sanguínea no membro acometido. 1 Sua etiologia é conhecida tanto por causas anatômicas (congênitas) quanto por causas funcionais. Dessa forma, quando a causa é congênita, há má-formação vascular durante o período embrionário ou ainda desenvolvimento anormal de estruturas que circundam a artéria, reduzindo o fluxo sanguíneo em sua luz. Por sua vez, a causa funcional é atribuída à hipertrofia da musculatura ao redor da artéria, comprimindo-a. 2 Primordialmente, no presente artigo, serão abordados o diagnóstico e o tratamento dessa síndrome a partir de um relato de caso consentido pela paciente, por meio da assinatura do Termo de Consentimento Livre e Esclarecido (TCLE).

Caso Clínico

Uma mulher branca de 20 anos de idade procurou um ambulatório de especialidades ortopédicas com queixa de dor no joelho direito há um ano, com agravamento há um mês. Nesse momento, a hipótese diagnóstica mais provável era a síndrome da dor patelofemoral. Para elucidar o diagnóstico, optou-se pela realização de uma ressonância magnética (RM) do joelho direito, que apontou variação anatômica na fossa poplítea de banda acessória na origem do gastrocnêmio lateral, levando ao aprisionamento da artéria poplítea e à sintomatologia apresentada pela paciente. Com base nessas informações, a hipótese diagnóstica de SAAP foi levantada e a paciente foi encaminhada para um cirurgião vascular para testes clínicos e planejamento do tratamento adequado.

Durante a consulta com o cirurgião vascular, mais especificamente no exame físico, a paciente apresentou claudicação intermitente no membro inferior direito durante a marcha. Ao realizar a palpação dos pulsos arteriais tibiais posteriores e pediosos, tanto do lado direito quanto do esquerdo, observou-se que os pulsos eram simétricos, cheios e rítmicos quando os membros estavam em repouso. No entanto, ao realizar a dorsiflexão e flexão plantar do pé direito, houve desaparecimento do pulso tibial posterior e pedioso à palpação, acompanhado de palidez nos pododáctilos, o que não foi observado no membro contralateral. O exame físico do joelho não apresentou outras particularidades.

Após o diagnóstico, optou-se pelo tratamento cirúrgico. Com a paciente em decúbito ventral, realizou-se uma incisão em forma de S na fossa poplítea para obter acesso posterior, identificando a artéria e a veia poplítea, bem como o nervo sural ( Fig. 1 ). Em seguida, foi feita a ressecção da banda muscular acessória do gastrocnêmio lateral ( Fig. 2 ) e o desencarceramento da artéria poplítea correspondente ( Fig. 3 ).

Fig. 1.

Fig. 1

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Vista posterior do joelho. Acesso da fossa poplítea por incisão em S. Artéria poplítea encarcerada por banda acessória do gastrocnêmio lateral.

Fig. 2.

Fig. 2

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Vista posterior do joelho. Desencarceramento da artéria poplítea com ressecção da banda acessória do gastrocnêmio lateral.

Fig. 3.

Fig. 3

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Vista posterior do joelho. Artéria poplítea desencarcerada após ressecção de banda acessória do gastrocnêmio lateral.

Após a realização do tratamento cirúrgico, que transcorreu sem intercorrências, iniciou-se o acompanhamento pós-operatório da paciente. E, no exame físico, observou-se que os pulsos pediosos e tibial posterior direitos estavam sem alterações à dorsiflexão plantar. Outrossim, após 30 dias da cirurgia, foi realizada ultrassonografia com Doppler dos vasos poplíteos com flexão plantar forçada contra resistência, constatando-se boa recuperação da paciente e bom segmento pós-cirúrgico. Por conseguinte, os exames foram repetidos após 6 e 12 meses da intervenção cirúrgica, e o prognóstico foi considerado bom, evidenciando sucesso no tratamento. Em resumo, a paciente teve um bom segmento pós-operatório, com remissão dos sintomas e retorno às atividades diárias, inclusive hábitos esportivos, resultando em melhora na qualidade de vida.

Discussão

Considerada a principal causa de claudicação intermitente em pacientes jovens sem outras etiologias de doenças ateroscleróticas, 2 3 a SAAP é um dos diagnósticos diferenciais da dor em membro inferior, juntamente com a síndrome do estresse tibial, fraturas por estresse, arterite, miopatias, doença cística da artéria poplítea e tendinopatias. 1 4

Por conseguinte, o encarceramento da artéria poplítea provoca sintomatologia importante nos membros inferiores, como dor, parestesia e palidez desencadeados após esforço físico. 2 4 Lamônica et al. 5 demonstram em seu estudo que, durante a realização de manobras semiológicas de dorsiflexão ou flexão plantar do pé, ocorre a redução ou ausência de pulso tibial posterior e pedioso por compressão da artéria poplítea a partir da contração dos músculos adjacentes a esta, o que ficou demonstrado no exame físico da paciente do presente caso.

Dentre os métodos diagnósticos complementares disponíveis, a RM tem se mostrado mais eficaz tanto no estudo arteriográfico quanto na análise das estruturas adjacentes aos vasos da fossa poplítea, em comparação com outros métodos de imagem, como a tomografia computadorizada (TC), por exemplo [1] . Por meio deste exame, foi possível determinar a variação anatômica que acometia a paciente em questão, permitindo o diagnóstico e a classificação da SAAP, bem como a definição do tratamento adequado. A SAAP é classificada em seis tipos, 2 5 a saber:

  • Tipo I: Artéria poplítea com desvio medial, mas com inserção normal do músculo gastrocnêmio em côndilo interno do fêmur.

  • Tipo II: Artéria poplítea com trajeto normal, passando anteriormente ao tendão interno do músculo gastrocnêmio, que se insere mais lateralmente ao côndilo interno do fêmur.

  • Tipo III: Músculo gastrocnêmio apresenta variação anatômica, com tendão adicional que se insere lateralmente, comprimindo a artéria.

  • Tipo IV: Compressão arterial pelo músculo poplíteo, sem alterações anatômicas do músculo gastrocnêmio.

  • Tipo V: Compressão concomitante da artéria e veia poplítea.

  • Tipo VI: compressão funcional das artérias pela hipertrofia muscular com constituição normal.

O caso relatado é classificado como tipo III, já que a RM demonstrou variação anatômica de banda acessória na origem do gastrocnêmio lateral, a qual comprime a artéria poplítea contra o côndilo femoral quando o músculo se contrai. 4

Há que se pontuar que a terapêutica cirúrgica é o tratamento de escolha para promover o desencarceramento da artéria poplítea, mesmo em pacientes assintomáticos, 2 dada as complicações da síndrome, como trombose arterial a partir do dano vascular repetido, tromboembolismo ou aneurisma vascular. 1

Ademais, o acesso à fossa poplítea é feito com uma incisão em “S” para permitir o pregueamento da face poplítea após a cirurgia. 4 Uma vez identificada a banda acessória, na SAAP tipo III, é necessário realizar a sua ressecção para desencarcerar a artéria poplítea. 3

A partir do presente caso, fica evidente a importância do tratamento cirúrgico para descomprimir a artéria poplítea, tanto para aliviar os sintomas quanto para prevenir possíveis complicações. Considerando a escassa literatura disponível sobre o assunto, o presente relato de caso pode servir como referência para orientar os profissionais no diagnóstico e tratamento da claudicação intermitente e dor no joelho em pacientes jovens, tendo em vista que a SAAP é um dos diagnósticos diferenciais a serem considerados.

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