Tecnologia e artrosi del ginocchio: a che punto siamo e quali sono gli obiettivi per il futuro?
Quali sono le ultime evoluzioni nell’ambito della chirurgia protesica del ginocchio? Ce ne parla il Dott. Alessandro Bistolfi, esperto in Ortopedia e Traumatologia a Torino
Protesi del ginocchio: l’importanza del design
Il successo di una Protesi Totale di Ginocchio (PTG), sia in termini di buon risultato a lungo tempo, ma soprattutto in termini di percezione soggettiva del paziente, dipende dall'allineamento del ginocchio, dal bilanciamento dei legamenti e dalla cinematica dello spazio articolare. Tutti e tre i fattori dipendono dalla posizione corretta dei componenti e la difficoltà in questo tipo di intervento è il raggiungimento contemporaneo di tutti e tre gli obiettivi: ginocchio stabile, allineato e con movimento fisiologico. Le prime protesi erano simili a cerniere, oggi la ricerca e la tecnologia forniscono protesi sempre più anatomiche e performanti, per la ricerca della sensazione di «ginocchio naturale.
La tecnologia attuale: strumenti su misura per ogni paziente
La strumentazione specifica per paziente (Patient Speciphic Intrument - PSI) è una tecnologia moderna per la PTG che mira a facilitare l'impianto della protesi. Utilizzando la tomografia computerizzata (CT) o la risonanza magnetica (MRI) viene elaborato un modello tridimensionale preoperatorio per la pianificazione dell’intervento su computer. Una volta stabilito virtualmente il posizionamento ideale, il sistema genera i blocchi che saranno utilizzati per i tagli ossei. I vantaggi di questa tecnologia sono che l'allineamento postoperatorio è riproducibile, il tempo chirurgico è ridotto e l'intera procedura risulta più efficiente.
CAS: per un posizionamento della protesi ancora più efficiente
La chirurgia computer-assistita (CAS) o navigatore è la possibilità di utilizzare sofisticati algoritmi matematici, elaborati da un computer, per guidare il chirurgo nel posizionamento delle componenti protesiche. I sistemi prevedono l’acquisizione intra-operatoria dei dati cinematico-geometrici del paziente, un hard-ware per l’elaborazione e un sistema di comunicazione tra sensori posizionati sul paziente e il navigatore composto da una telecamera ad infrarossi e da trasmettitori. Il sistema viene completato dai cosiddetti “strumenti navigati”: seghe e frese. Terminata la fase preliminare di acquisizione dei dati cinematico-geometrici del paziente, l’intervento prosegue con la fase dei tagli ossei guidati dal navigatore. Questi sistemi permettono una precisione millimetrica nell’impianto e nel posizionamento delle componenti protesiche.
Ricostruzione 3D: per correggere fratture e deformità
Un’altra tecnologia da noi molto utilizzata, soprattutto nei casi di deformità, esiti di fratture, impianti complessi o revisioni, è la ricostruzione 3D. L'Hyper Accuracy 3DTM è la ricostruzione in materiale plastico con stampante 3D dei segmenti ossei su dati TC acquisiti. Consente di interagire con la ricostruzione tridimensionale dell'anatomia del singolo paziente e di avere così una migliore percezione visuo-spaziale ancora prima di entrare in sala operatoria. I vantaggi sono: simulazione dell'intervento chirurgico, previsione delle difficoltà, pre-dimensionamento e selezione del nuovo impianto, riduzione del numero di sistemi protesici in sala e accorciamento dei tempi operatori, addestramento con lo strumentario reale dei medici in formazione e del personale infermieristico.
Il futuro “attuale”: la chirurgia robotica in Ortopedia
La sfida più recente in chirurgia protesica è l’utilizzo dei robot, che allo stato attuale sono dei supporti all’azione del chirurgo e non agiscono autonomamente. La tecnica robotica consente, con l’aiuto di una TAC, di creare un modello elettronico 3D del ginocchio il quale, insieme alle informazioni trasmesse dai sensori posizionati durante l’operazione, consente di elaborare istruzioni chirurgiche. In seguito, il chirurgo eseguirà con precisione, grazie ad un braccio robotico, i tagli e l’alloggiamento osseo in cui verrà posizionata la protesi. La chirurgia robotica in Ortopedia permette di: ridurre gli errori di posizionamento; essere certi del posizionamento della protesi mentre la si impianta e non dopo; correggere eventuali difetti perché visualizzabili sullo schermo prima dell’esecuzione dei tagli o dell’impianto delle componenti ed ottenere una perfetta corrispondenza con il piano pre-operatorio. Gli svantaggi più importanti della tecnologia robotica sono i costi elevati, l’allungamento notevole dei tempi chirurgici e la curva di apprendimento.
I nuovi obiettivi della chirurgia protesica: lo sviluppo di nuovi materiali
Gli obiettivi della ricerca in chirurgia protesica sono lo sviluppo di nuovi materiali più resistenti, meno abrasivi e più compatibili con l’osso (aumento dell’integrazione). In questo abbiamo diversi progetti in collaborazione con il Politecnico di Torino per studiare gli additivi o gli impianti antibatterici, i biovetri e le nanoparticelle:
Trasportatori locali antibatterici peri-operatori: offrono la possibilità di fornire protezione all'impianto tramite un vettore antibatterico biodegradabile o non biodegradabile applicato durante l'intervento chirurgico sull'impianto o intorno ad esso. Il corriere agisce fornendo alte concentrazioni locali di agenti antibatterici precaricati o può avere un'attività antibatterica diretta;- Finitura/modifiche superficiali passive: sono rivestimenti superficiali, o modifiche della superficie, volti ad evitare l'adesione batterica senza rilasciare agenti battericidi ai tessuti circostanti;
- Finitura/modifiche attive della superficie: i rivestimenti della superficie sono molecole attive, inclusi agenti antibatterici pre-incorporati farmacologicamente attivi, come antibiotici, antisettici, ioni metallici.
Medicina Rigenerativa e cellule staminali: il futuro prossimo
Le terapie biocellulari hanno lo scopo di evitare o ritardare l'impianto di una PTG in pazienti attivi e giovani. Il razionale di questi trattamenti è la patogenesi infiammatoria dell’artrosi che consente alle terapie biocellulari di essere efficace nel trattamento del dolore. Le iniezioni intra-articolari di plasma ricco di piastrine (PRP) hanno dimostrato effetti benefici, ma a breve termine. Recentemente, è stato proposto l’uso di tessuto adiposo autologo microframmentato (μFAT): studi hanno mostrato capacità del μFAT autologo nel promuovere la guarigione dei tessuti e nell'invertire gli effetti catabolici dell'infiammazione e dell'invecchiamento. La capacità di contrastare l'infiammazione delle cellule mesenchimali stromali (MSC) e dei mediatori paracrini presenti nel μFAT è stata riportata in diversi modelli che coinvolgono cellule e tessuti diversi, compresi condrociti, sinoviociti e sistema nervoso centrale. La capacità delle cellule staminali mesenchimali di differenziarsi su una linea mesodermica, inclusi osteoblasti e condrociti, ha suggerito il loro potenziale intrinseco nella riparazione e rigenerazione dei tessuti. È probabile che piuttosto che la differenziazione diretta siano la segnalazione paracrina e la conseguente manipolazione dell’ambiente articolare i meccanismi alla base dell’efficacia nell’artrosi (aumento dell'angiogenesi e della proliferazione cellulare, azione antinfiammatoria e immunomodulatoria, inibizione della maturazione dei monociti, espressione di citochine antinfiammatorie). Tra le fonti disponibili di cellule staminali adulte, il tessuto adiposo è facile da prelevare e ricco di cellularità. Dopo il prelievo tramite liposuzione addominale, il tessuto adiposo è processato tramite filtrazione meccanica intraoperatoria. Infine, il materiale ottenuto è infiltrato nel ginocchio. Nella nostra esperienza sono stati trattati circa 80 pazienti (età media 60 anni) con artrosi iniziale di grado I e II del ginocchio, con notevole riduzione del dolore e buona ripresa funzionale.