Introduzione: L’impiego di viti transpeduncolari rapprestenta il gold standard negli interventi chirurgici di artrodesi vertebrale per via postaeriore. Tuttavia, come riportato in letteratura, il loro esatto posizionamento soprattutto a livello del rachide cervicale e dorsale può presentare delle elevate difficoltà con un alte percentuali di malposizionamento (10%-40%). L’utilizzo di sistemi di navigazione consente una drastica riduzione del tasso di malposizionamento delle viti (<10%) tuttavia tali sistemi presentano una diffusione limiatata a causa degli alti costi, della necessità di sistemi di registrazione e dell’incremento della complessità dell’atto chirurgico. Un approccio computer-assistito per guidare il posizionamento di viti transpeduncolari meno costoso e meno complesso è rappresemntato dall’utilizzo di guide chirurgiche paziente specifiche, simili a quelle utilizzate per gli impianti dentali o per le protesi di ginocchio. Materiali e Metodi: Dopo un’attenta revisione della letteratura abbiamo sviluppato un nuovo design di guida chirurgica paziente specifica basata sulla rielaborazioni delle immagini TC del paziente (spessore di strato di 2,0 mm). Ciascuna guida chirurgica è stata progettata per appoggiarsi specificatamente su una singola vertebra (single level template) utilizzando una versione modificata del software open source ITK-SNAP 1.5. Questo software consente di eseguire sia il planning operatorio sul modello virtuale sia la progettazione della guida attorno alle traiettore prescelte. Ciascuna guida presenta 5 punti di contatto sull’osso (processo spinoso, lamine vertebrali e processi articolari) e viene realizzata in ABS con una stampante 3D (prototipazione rapida). Dapprima sono stati eseguiti test in-vitro utilizzando una colonna vertebrale sintetica al fine di ottimizzare il design della guida in termini di stabilità e facilità di posizionamento da parte del chirurgo. Allo studio in vitro è seguita una valutazione ex-vivo su 2 campioni di colonna vertebrale al fine di valutare le prestazioni della guida in presenza di tessuti molli. Il test è stato condotto su 14 corpi vertebrali con l’inserimento di un totale 28 fili di Kirschner. I risultati sono stati valutati mediante l’eseguzione di una TC post-operatoria. Risultati: La valutazione CT postoperatoria ha evidenziato un corretto posizionamento dei fili di Kirschner nel 96,5% dei casi in un caso vi è stata una violazione della corticale pwnduncolare di grado 2. Discussione: I primi tentativi di realizzazione di guide chirurgiche per guidare il posizionamento di guide transpediuncolari risalgono alla fine degli anni ’90. Dopo queste pionieristiche esperienze altri autori hanno proposto vari tipi di design di guide chirurgiche essenzialmente classificabili in due grandi gruppi in base al contatto con la superfice ossea: guide a basso contatto e guide a contatto totale. I design a basso contatto, fino ad ora proposti, se da un lato presentano il vantaggio di una bassa invasività ed un maggior rispetto dei tessuti molii sono tuttavia gravati da una scarsa stabilità della guida, legata principalmente al basso numero di punti appoggio, che ne riduce l’accuratezza e la riproducibilità di utilizzo. I design a contatto totale invece pur assicurando una grande stabilità della guida, che viene costruita come l’inverso della superfice ossea, sono gravati dalla necessità di eseguire una completa rimozione dei tessuti molli, la cui presenza determina il malposizionamento della guida, con un conseguente incremento dell’invasività dell’atto chirurgico. Il design da noi proposto basandosi sull’utilizzo di un numero ridondante di punti di appoggio (processo spinoso, lamine vertebrali e processi articolari) consente di ottenere un bilanciamento ottimale tra stabilità della guida ed invasività su I tessuti molli che non devono essere completamente rimossi da tutto l’arco posteriore della vertebra ma solo a livello dei punti di appoggio. La guida presenta infatti un’unica posizione stabile in cui tutti i punti sono a contatto con la superfice vertebrale situazione facilmente verificabile dal chirurgo durante l’intervento, se uno degli appoggi rimane sollevato la guida, anche se apparentemente stabile, non è correttamente posizionata. Conclusioni: Riteniamo che l’utilizzo di guide chirurgiche paziente specifiche per guidare il posizionamento di viti transpeduncolari rappresenti un approccio computer-assistito valido e gravato da costi e complessità chirurgica inferiore rispetto agli altri sistemi di guida proposti in letteratura. L’ottimizzazione del design proposta consente di ottenere un ottimo compromesso tra stabilità della guida e rispetto dei tessuti molli. I risultati ottenuti durante i test preliminari in vitro ed ex-vivo sono molto incoraggianti ed hanno messo le basi per lo studio sull’uomo che recentemente ha ottenuto l’approvazione del comitato etico locale.
GUIDE CHIRURGICHE PAZIENTE SPECIFICHE PER IL POSIZIONEMENTO DI VITI TRANS-PEDUNCOLARI: REVISIONE DELLA LETTERATURA E PROPOSTA DI UN NUOVO DESIGN
PARCHI, PAOLO DOMENICO;ANDREANI, LORENZO;NOVI, MICHELE;CONDINO, SARA;CARBONE, MARINA;FERRARI, VINCENZO;LISANTI, MICHELE
2015-01-01
Abstract
Introduzione: L’impiego di viti transpeduncolari rapprestenta il gold standard negli interventi chirurgici di artrodesi vertebrale per via postaeriore. Tuttavia, come riportato in letteratura, il loro esatto posizionamento soprattutto a livello del rachide cervicale e dorsale può presentare delle elevate difficoltà con un alte percentuali di malposizionamento (10%-40%). L’utilizzo di sistemi di navigazione consente una drastica riduzione del tasso di malposizionamento delle viti (<10%) tuttavia tali sistemi presentano una diffusione limiatata a causa degli alti costi, della necessità di sistemi di registrazione e dell’incremento della complessità dell’atto chirurgico. Un approccio computer-assistito per guidare il posizionamento di viti transpeduncolari meno costoso e meno complesso è rappresemntato dall’utilizzo di guide chirurgiche paziente specifiche, simili a quelle utilizzate per gli impianti dentali o per le protesi di ginocchio. Materiali e Metodi: Dopo un’attenta revisione della letteratura abbiamo sviluppato un nuovo design di guida chirurgica paziente specifica basata sulla rielaborazioni delle immagini TC del paziente (spessore di strato di 2,0 mm). Ciascuna guida chirurgica è stata progettata per appoggiarsi specificatamente su una singola vertebra (single level template) utilizzando una versione modificata del software open source ITK-SNAP 1.5. Questo software consente di eseguire sia il planning operatorio sul modello virtuale sia la progettazione della guida attorno alle traiettore prescelte. Ciascuna guida presenta 5 punti di contatto sull’osso (processo spinoso, lamine vertebrali e processi articolari) e viene realizzata in ABS con una stampante 3D (prototipazione rapida). Dapprima sono stati eseguiti test in-vitro utilizzando una colonna vertebrale sintetica al fine di ottimizzare il design della guida in termini di stabilità e facilità di posizionamento da parte del chirurgo. Allo studio in vitro è seguita una valutazione ex-vivo su 2 campioni di colonna vertebrale al fine di valutare le prestazioni della guida in presenza di tessuti molli. Il test è stato condotto su 14 corpi vertebrali con l’inserimento di un totale 28 fili di Kirschner. I risultati sono stati valutati mediante l’eseguzione di una TC post-operatoria. Risultati: La valutazione CT postoperatoria ha evidenziato un corretto posizionamento dei fili di Kirschner nel 96,5% dei casi in un caso vi è stata una violazione della corticale pwnduncolare di grado 2. Discussione: I primi tentativi di realizzazione di guide chirurgiche per guidare il posizionamento di guide transpediuncolari risalgono alla fine degli anni ’90. Dopo queste pionieristiche esperienze altri autori hanno proposto vari tipi di design di guide chirurgiche essenzialmente classificabili in due grandi gruppi in base al contatto con la superfice ossea: guide a basso contatto e guide a contatto totale. I design a basso contatto, fino ad ora proposti, se da un lato presentano il vantaggio di una bassa invasività ed un maggior rispetto dei tessuti molii sono tuttavia gravati da una scarsa stabilità della guida, legata principalmente al basso numero di punti appoggio, che ne riduce l’accuratezza e la riproducibilità di utilizzo. I design a contatto totale invece pur assicurando una grande stabilità della guida, che viene costruita come l’inverso della superfice ossea, sono gravati dalla necessità di eseguire una completa rimozione dei tessuti molli, la cui presenza determina il malposizionamento della guida, con un conseguente incremento dell’invasività dell’atto chirurgico. Il design da noi proposto basandosi sull’utilizzo di un numero ridondante di punti di appoggio (processo spinoso, lamine vertebrali e processi articolari) consente di ottenere un bilanciamento ottimale tra stabilità della guida ed invasività su I tessuti molli che non devono essere completamente rimossi da tutto l’arco posteriore della vertebra ma solo a livello dei punti di appoggio. La guida presenta infatti un’unica posizione stabile in cui tutti i punti sono a contatto con la superfice vertebrale situazione facilmente verificabile dal chirurgo durante l’intervento, se uno degli appoggi rimane sollevato la guida, anche se apparentemente stabile, non è correttamente posizionata. Conclusioni: Riteniamo che l’utilizzo di guide chirurgiche paziente specifiche per guidare il posizionamento di viti transpeduncolari rappresenti un approccio computer-assistito valido e gravato da costi e complessità chirurgica inferiore rispetto agli altri sistemi di guida proposti in letteratura. L’ottimizzazione del design proposta consente di ottenere un ottimo compromesso tra stabilità della guida e rispetto dei tessuti molli. I risultati ottenuti durante i test preliminari in vitro ed ex-vivo sono molto incoraggianti ed hanno messo le basi per lo studio sull’uomo che recentemente ha ottenuto l’approvazione del comitato etico locale.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
