La Navigazione nella Protesi Totale di Ginocchio

La Navigazione nella Protesi Totale di Ginocchio

Perché parlare di chirurgia computer-assistita nelle protesi di ginocchio?

Innanzittutto è fondamentale capire che questa tecnologia è molto più usufruibile  da "chirurghi "giovani" risopettoa ai veterani. Alle nuove generazioni, avvezze al computer, piuttosto che ai Primari, allergici persino al “planning” pre-operatorio e allo strumentario invadente. Le aziende interessate avrebbero dovuto regalare un sistema computerizzato a tutte le scuole di specializzazione in ortopedia. Avrebbero creato una generazione di chirurghi fidelizzati che, negli anni, avrebbero richiesto, o portato, la tecnologia in tutti gli ospedali. Inoltre la moderna chirurgia ortopedica protesica, in questi ultimi anni, ha raggiunto percentuali di successo (inteso come curva di sopravivenza) ben superiori al 90% a medio termine, sia per l’anca sia per il ginocchio [1]. Ciò è stato possibile grazie alla continua evoluzione degli impianti e delle tecniche chirurgiche, frutto di una ricerca verso una ricostruzione il più possibile “anatomica” della nuova articolazione. Tuttavia, se in termini di “survivorship” i risultati sono stati buoni, altrettanto non si può dire per la ricostruzione di una biomeccanica articolare “naturale”. Infatti le attuali protesi, soprattutto per quanto riguarda il ginocchio, non sono ancora in grado di ripristinare una biomeccanica articolare sovrapponibile a quella normale, pre-patologia, ma ne producono una nuova, frutto del design protesico [2].

In questi ultimi anni grande attenzione da parte del mondo ortopedico è stata posta a carico di tutte quelle possibili innovazioni tecnologiche in grado di migliorare ulteriormente le “performance” dei nostri impianti articolari. In tempi in cui internet ha rappresentato una rivoluzione epocale, anche la chirurgia ha posto la sua attenzione nei confronti di queste tecnologie, sperando di riuscire a ottenere un ulteriore sviluppo dei propri risultati.

La chirurgia computer-assistita (CAS), in ambito ricostruttivo-ortopedico, è stata definita come la possibilità di utilizzare sofisticati algoritmi matematici, elaborati da un computer, per consentire al chirurgo di determinare tridimensionalmente le componenti protesiche di un impianto articolare [3].

Razionale della CAS nella chirurgia protesica di ginocchio

È fondamentale sapere che l’articolazione del ginocchio è un ginglimo angolare, suddiviso in tre compartimenti anatomicamente diversi, con lo loro specifica biomeccanica. La chirurgia protesica del ginocchio necessita di una visione del complesso articolare, considerando non solo le strutture anatomiche ma anche le forze muscolari e i vincoli legamentosi. È stato infatti sottolineato come l’utilizzo di strumentari-guide intra- o extra-articolari che non considerino correttamente le premesse sopracitate possa portare a significativi errori nella ricostruzione dell’asse meccanico degli arti inferiori e a scorretti bilanciamenti legamentosi articolari, in grado di inficiare la funzionalità dell’impianto, nonché la sua sopravvivenza. Mediamente la sopravvivenza descritta in letteratura delle attuali protesi di ginocchio si aggira tra l’80 e il 95% a 10 anni [4]. Tuttavia diversi autori hanno sottolineato come questa percentuale scenda significativamente qualora vi sia un eccesso di malallineamento o uno sbilancio legamentoso. Rand e Coventry hanno dimostrato una riduzione della “survivorship” di circa il 20% a 10 anni, in casi di posizionamento delle componenti con un asse meccanico superiore a 4° di deviazione da quello ottimale [5]. Jeffery e coll. hanno dimostrato che la percentuale di mobilizzazione delle protesi di ginocchio dopo 12 anni saliva dal 3% al 24%, anche qui in casi di allineamento peggiore di 4° [6]. Altri autori hanno dimostrato come le instabilità legamentose possano aumentare la percentuale di revisioni per insuccesso, fino al 27% [7].

Alla luce di queste premesse, quali sono i principali obiettivi della navigazione nella chirurgia protesica di ginocchio? Il primo, più ovvio, è la determinazione precisa dell’asse meccanico corretto di quell’arto, in relazione al quale vengono eseguiti tutti i tagli delle superfici articolari per correggere la deformazione artrosica con l’impianto delle componenti protesiche. Grazie al riferimento del computer, il chirurgo è in grado, infatti, di sapere, durante tutte le fasi dell’intervento, come rapportarsi a un allineamento ideale, in relazione al “range of motion” e con un continuo “feedback” di verifica sul monitor del computer (Fig. 1). Tale allineamento ideale è identificato dal computer, ma non vincolante per il chirurgo, con un asse meccanico dell’arto di 0° (o 180°), uno “slope” femorale di 90°, uno “slope” tibiale di 0° (se postero-stabilizzata), un taglio tibiale a 90° e uno simile femorale distale. La rotazione della componente femorale, fissa a 3° di extra rispetto all’asse trans-epicondilare e alla linea di Whiteside, oppure variabile in relazione allo spazio articolare, in flessione, del comparto mediale e laterale (Figg. 2-7).

Il secondo obiettivo, solo con i più moderni software, è il bilancio legamentoso dei tessuti molli: acquisiti gli spazi articolari dei comparti, in flessione e in estensione, per mezzo di distrattori dotati di sensori, si può ottenere con “release” dei legamenti o con i tagli ossei identificabili dal computer (Figg. 8,9). Il terzo obiettivo è la valutazione del “tracking” rotuleo: un’opportunità offerta dalla navigazione, anche in questo caso tramite un sensore posto sulla rotula, in grado di valutare lo scorrimento della rotula durante tutte le fasi dell’intervento e in relazione all’impianto, nei vari gradi del ROM.

Risultati e nostra esperienza

La letteratura internazionale riguardo all’utilizzo della navigazione nella chirurgia protesica di ginocchio è, apparentemente, ancora controversa. Infatti, se da una parte è presente la maggioranza dei lavori che ne sottolinea i vantaggi, dall’altra una minoranza ne contraddice i risultati [8-12]. Paradossalmente, anche i lavori di metanalisi presenti in letteratura non sembrano aiutare il chirurgo ortopedico a capire la reale efficacia della navigazione. Infatti nel 2007 2 lavori hanno presentato risultati in completo contrasto tra loro (contro e a favore), riguardo a un ipotetico migliore allineamento delle componenti utilizzando la navigazione [11,12]. Ancora più clamorosamente, nel 2009, 2 lavori prospettici randomizzati, con gruppi di casi navigati e non, hanno evidenziato risultati in contrapposizione: Kim e coll. [13] non hanno riportato alcun vantaggio a favore del computer, mentre nel secondo studio, più recente, Pang e coll. [14] evidenziano vantaggi, non solo radiografici.

Premettendo, quindi, che in letteratura non esistono pareri uniformi riguardo alla chirurgia computer-assistita nella protesi di ginocchio, abbiamo voluto verificare personalmente i vantaggi descritti alla luce della nostra esperienza, iniziata nel 1999 e ormai frutto di oltre 600 impianti [8]. Fondamentalmente, in letteratura sono stati descritti vantaggi “articolari”, “extra-articolari”, “educazionali” ed “economici” nell’applicazione del grillo parlante.

Ovviamente, tra i vantaggi articolari, la possibilità di poter impiantare le componenti in maniera più corretta, con un continuo “feedback” da parte del computer. Questo rappresenta un ovvio vantaggio per una sopravvivenza dell’impianto più lunga. Dato, peraltro, confermato da un nostro studio che ha confrontato strumentari extramidollari, intramidollari e navigati [8]. Altro vantaggio “articolare” descritto da alcuni autori è la possibilità di ottenere bilanci legamentosi più accurati. Nel 2004 Swank ha infatti dimostrato che la percentuale di manipolazioni per rigidità post-operatorie si riduce significativamente grazie a una tecnica computer-assistita con spaziatori o tensionatori nell’esecuzione del bilancio legamentoso [15]. Può essere sempre definito un vantaggio “articolare” la possibilità di monitorare il “tracking” rotuleo attraverso i più moderni software in grado di valutare lo scorrimento e la centratura della rotula all’interno della troclea femorale, con un significativo miglioramento del “patellar tilt”, come dimostrato da Luring e coll. [16].

Tra i vantaggi extra-articolari, citiamo senz’altro la possibilità di impiantare correttamente protesi in deformità post-trauma del femore o della tibia, in cui non sarebbe possibile utilizzare alcuno strumentario intramidollare [17]. Altro vantaggio extra-articolari, definito in maniera più generica, è la riduzione dell’incidenza di emboli grazie alla possibilità di usare strumenti extramidollari in grado di ridurre le perdite ematiche, come ben descritto da Kalairajah e coll. [18,19].

I vantaggi “educazionali”,evidenziati da differenti autori, sono stati confermati da noi. Confrontando 3 gruppi omogenei di protesi computer-assistite, impiantate da 3 chirurghi con differenti esperienze sia nella chirurgia protesica sia nella navigazione, abbiamo riscontrato che, grazie appunto al computer, i principianti erano in grado di ottenere risultati sull’allineamento corretto tali da ipotizzare il sistema come il miglior insegnante per questo tipo di interventi [20].

E qui, entriamo nel cuore della discussione. Infatti i nostri interlocutori non sono i colleghi più esperti, ma i giovani chirurghi, che si approcciano timidamente alla protesica. Il grillo parlante è il migliore amico dei docenti e dei maestri. Il modo più veloce e didattico di spiegare i complessi meccanismi del bilancio legamentoso e della biomeccanica articolare, in relazione alle diverse soluzioni protesiche.

Sono stati ipotizzati, da alcuni autori, addirittura vantaggi economici. Novak e coll. hanno ipotizzato, attraverso il modello matematico di Markov, che la riduzione dei cattivi allineamenti porti a una parallela riduzione di revisioni. Ciò comporta un compenso economico e un guadagno, a lungo termine, rispetto ai costi immediati della chirurgia computer-assistita [21]. Cosa già validata nella nostra esperienza nella chirurgia protesica con mini-incisione, dove l’alto rischio di cattivi allineamenti, con complicanze costose, può essere evitato con la navigazione [22].

Ultimo vantaggio è rappresentato dalla possibilità di utilizzare la navigazione come “kinematic tool”, ossia la possibilità fornita dal computer di poter valutare e quantificare sul monitor la “performance” biomeccanica del ginocchio in tutto il suo arco di movimento, ottenendo una valutazione funzionale di ciò che il chirurgo ha realizzato [23,24].

Sviluppi futuri

Lo sviluppo della chirurgia computer-assistita nell’ambito della chirurgia protesica di ginocchio procede fondamentalmente in 2 direzioni, ovvero sia verso una semplificazione della tecnica di navigazione onde renderla di più facile accesso al chirurgo, sia verso un miglioramento tecnologico dei vari software in grado di fornire dati sempre più preziosi [25,26].

In ambito semplificativo numerose aziende si sono rese conto che un ostacolo alla diffusione di questa metodica è dovuto alla complessità del gesto tecnico, a volte associato a nuove complicanze e tempi chirurgici più lunghi. Perciò sono state rese disponibili migliorie negli attuali software, dove il tempo di acquisizione è stato ridotto grazie alla possibilità di acquisizione di un numero minore di punti di riferimento, senza però condizionare l’accuratezza del sistema, con allungamento complessivo dei tempi chirurgici che, nella nostra esperienza, si riduce a non più di 10 minuti. L’attenzione è rivolta anche allo sviluppo di nuovi “tool” in grado di semplificare la procedura. Sono stati proposti infatti, per esempio, “tracker” che non necessitano più di essere posizionati su “fiche” ancorate nell’osso, ma semplicemente incollate alla cute con pellicole trasparenti, con l’ovvio vantaggio di ridurre sia i tempi chirurgici sia le potenziali complicazioni [27].

Nell’ambito del miglioramento tecnologico notevole attenzione è attualmente posta alla creazione di nuovi software in grado di navigare protesi non solo totali ma anche parziali, come protesi di femoro-rotulea (utilizzando il software per il “tracking” rotuleo della protesi totale), protesi monocompartimentali e bi-monocompartimentali [26]. I lavori già presenti in letteratura sottolineano la buona affidabilità dei risultati con un trend sovrapponibile alle protesi totali, ossia ottimi allineamenti, spesso fondamentali nelle tecniche mini-invasive, riduzione degli “outlier”, ma non ancora effettivi vantaggi clinici [28,29].

Un capitolo a parte è rappresentato dalle protesi bi-monocompartimentali femoro-tibiali dove l’utilizzo della navigazione ha consentito, nella nostra esperienza, oltre a raggiungere ottimi allineamenti, la riduzione di complicanze intra-operatorie come l’avulsione delle spine tibiali, causa una eccessiva trazione del LCA [30].

La chirurgia degli “small implant” rappresenta, a ogni modo, l’interesse maggiore per lo sviluppo di nuove tecnologie legate alla chirurgia computer-assistita, come l’utilizzo di robot semiattivi nell’impianto di protesi monocompartimentali e di protesi bi-monocompartimentali, con i primi “report” già pubblicati in letteratura [31,32].

Un accenno finale deve essere dedicato allo sviluppo della navigazione nella chirurgia di revisione della protesi di ginocchio. A tutt’oggi, in generale, la revisione delle protesi di ginocchio rappresenta una procedura impegnativa a causa delle simultanee difficoltà da affrontare, quali la perdita di tessuto osseo, il bilanciamento legamentoso e il ripristino della normale linea articolare [29].

Nonostante i pochi dati in letteratura, la chirurgia computer-assistita teoricamente può offrire numerosi vantaggi nell’affrontare questi casi complessi, soprattutto se associata allo sviluppo di software dedicati. In letteratura già alcuni autori hanno analizzato i primi risultati del suo impiego nelle revisioni asettiche. Perlick e coll., nel 2005, hanno riportato come l’utilizzo della navigazione nella revisione delle TKR possa portare a ottenere un allineamento degli arti migliore rispetto alle tecniche convenzionali [33]. Nel 2008 Massin e coll. hanno sottolineato come, nella revisione della TKR, il computer sia molto più affidabile rispetto alle tecniche tradizionali, sia nella ricostruzione delle estremità ossee sia nel ripristino dell’articolarità [34]. Sul mercato sono prossimi all’introduzione sofware navigati, con i quali sarà possibile navigare fittoni e wedge, rendendo teoricamente il reimpianto una procedura standardizzata, obbiettivabile e con un continuo feedback da parte del sistema. Ovviamente a ciò dovranno seguire studi clinici, in grado di confermare questi vantaggi teorici. 

Dr Alfonso Manzotti, UO Ortopedia e Traumatologia,  AO-Polo Universitario Ospedale L. Sacco | Via GB Grassi 74, Milano | tel.0239043104
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