Che cos'è la chirurgia ortopedica assistita da computer (CAOS)?

Che cos'è la chirurgia ortopedica assistita da computer (CAOS)?

La chirurgia ortopedica assistita da computer (CAOS) rappresenta un progresso significativo nel campo dell'ortopedia, integrando sofisticate tecnologie informatiche per migliorare la precisione e i risultati delle procedure chirurgiche. Questo campo interdisciplinare combina la pratica ortopedica con i principi dell’ingegneria, dell’informatica e della robotica, con l’obiettivo di migliorare vari aspetti dell’intervento chirurgico, tra cui la pianificazione preoperatoria, la guida intraoperatoria e la valutazione postoperatoria [2] [3]. Sebbene la sua implementazione risalga agli anni '90, CAOS rimane un'area dinamica di ricerca e sviluppo, in continua evoluzione per affrontare le complesse sfide delle malattie e degli infortuni muscoloscheletrici [4].

Obiettivi e risultati mirati del CAOS

Obiettivo fondamentale di CAOS è ottimizzare i risultati operativi attraverso l'applicazione strategica della tecnologia informatica. In procedure come la sostituzione articolare, dove l'accurata integrazione dei nuovi componenti nell'anatomia del paziente è fondamentale, le tecnologie CAOS consentono ai chirurghi di raggiungere diversi obiettivi critici [2] [4]:

• **Pianificazione preoperatoria:** facilita la pianificazione precisa del posizionamento dei componenti, inclusa la determinazione delle dimensioni appropriate dell'impianto su misura per l'anatomia del singolo paziente.
• **Guida intraoperatoria:** fornisce feedback in tempo reale durante l'operazione, garantendo la stretta aderenza al piano chirurgico predefinito e migliorando la precisione del posizionamento dei componenti.
• **Valutazione postoperatoria:** consente una valutazione completa del risultato chirurgico, consentendo una misurazione oggettiva dei risultati ottenuti.

Offrendo visualizzazione e controllo migliorati, CAOS mira a ridurre l'errore umano, migliorare la longevità dell'impianto e, in definitiva, portare a risultati funzionali migliori per i pazienti.

Approcci procedurali nel CAOS

Le metodologie CAOS sono progettate per potenziare, anziché sostituire, le tecniche chirurgiche tradizionali. I pazienti in genere vengono sottoposti a screening preoperatori standard, ma CAOS introduce strumenti aggiuntivi, come maschere specifiche per il paziente, modelli stampati in 3D della struttura scheletrica, per aiutare nella meticolosa pianificazione preoperatoria [4]. I sistemi CAOS sono generalmente classificati in due tipi [2]:

• **Sistemi attivi:** si tratta di sistemi robotici in grado di eseguire intere procedure chirurgiche con un intervento diretto minimo da parte del chirurgo.
• **Sistemi passivi:** in questi sistemi, un programma informatico o un dispositivo robotico assiste il chirurgo nell'esecuzione della procedura, fungendo da guida piuttosto che da operatore autonomo.

Indipendentemente dal tipo di sistema, una navigazione accurata è fondamentale. In CAOS [2] [4] vengono utilizzati tre metodi di navigazione principali:

• **Navigazione basata su TC:** questo metodo utilizza l'imaging della tomografia computerizzata (CT) per creare un modello 3D dettagliato dell'anatomia del paziente. Questo modello guida il chirurgo attraverso la procedura, tramite istruzioni passo passo o feedback in tempo reale, migliorando significativamente la visualizzazione dei punti di riferimento anatomici e la precisione del posizionamento dell'impianto protesico [2] [4].
• **Navigazione basata su fluoroscopia:** i chirurghi utilizzano più immagini fluoroscopiche, scattate da varie angolazioni, per stabilire punti di riferimento per il posizionamento di strumenti e protesi. Pur fornendo immagini statiche 2D o 3D e riducendo l'esposizione alle radiazioni rispetto all'imaging continuo, questo metodo non offre feedback video in tempo reale [2] [4].
• **Navigazione senza immagini:** questo approccio costruisce un modello anatomico digitalizzato senza imaging preoperatorio. Fa invece riferimento ai dati dei test ortopedici, come la rotazione articolare e gli angoli di flessione/estensione. Ciò elimina l'esposizione alle radiazioni e può ridurre i tempi operatori, sebbene la sua precisione dipenda fortemente dall'abilità del chirurgo nell'immettere valori precisi [2] [4].

Vantaggi della chirurgia ortopedica assistita da computer

Il vantaggio principale di CAOS risiede nella sua capacità di migliorare significativamente l'**accuratezza e la precisione** delle procedure ortopediche [6] [7] [8] [9]. Questa maggiore precisione può portare a numerosi vantaggi:

• **Posizionamento ottimale dell'impianto:** Posizionamento più accurato degli impianti protesici, che può contribuire a una migliore biomeccanica e potenzialmente prolungare la durata dell'impianto.
• **Complicanze ridotte:** riducendo al minimo gli errori nei tagli ossei e nell'allineamento dei componenti, CAOS può ridurre il rischio di complicanze postoperatorie.
• **Formazione avanzata:** CAOS costituisce uno strumento prezioso per la formazione di nuovi chirurghi, fornendo guida visiva e feedback in tempo reale che aiutano a comprendere punti di riferimento anatomici complessi e passaggi procedurali [12] [13].

Limitazioni e sfide

Nonostante i suoi vantaggi, CAOS deve affrontare diverse limitazioni che ne hanno ostacolato l'adozione diffusa all'interno della comunità ortopedica [5] [3]:

• **Aumento dei costi:** l'integrazione della tecnologia informatica e delle attrezzature specializzate porta a spese ospedaliere più elevate, che spesso vengono trasferite al paziente. Inoltre, la copertura assicurativa per le procedure CAOS può essere incoerente a causa del suo stato di ricerca in corso [3].
• **Esposizione alle radiazioni:** i sistemi di navigazione basati su TC comportano intrinsecamente una maggiore esposizione alle radiazioni per il paziente [2]. Sebbene i sistemi basati sulla fluoroscopia riducano questo problema, possono prolungare la durata della procedura poiché i chirurghi si fermano per acquisire le immagini [2].
• **Curva di apprendimento:** i chirurghi richiedono una formazione specializzata per utilizzare in modo efficace i sistemi CAOS, il che può rappresentare un ostacolo all'adozione.
• **Dati sui risultati a lungo termine:** sebbene gli studi indichino una maggiore accuratezza e precisione, stanno ancora emergendo prove conclusive riguardanti miglioramenti significativi a lungo termine nei risultati operatori o tassi di revisione costantemente inferiori a causa dello sviluppo relativamente recente di queste tecnologie [10] [11].

Stato di sviluppo attuale e prospettive future

CAOS viene applicato prevalentemente nella chirurgia implantare del ginocchio, dove i tagli precisi dell'osso femorale e tibiale sono fondamentali, e nel posizionamento della componente acetabolare nella chirurgia dell'anca, dove la corretta inclinazione della coppa è cruciale [3] [4]. La ricerca in corso si concentra sulla riduzione dei costi e dell’esposizione alle radiazioni, con sviluppi promettenti nell’imaging ecografico per la guida chirurgica [14]. Sebbene non sia ancora universalmente accettato, il CAOS è riconosciuto per il suo potenziale nel rivoluzionare la formazione ortopedica e migliorare gli standard chirurgici.

Conclusione

La chirurgia ortopedica computer assistita rappresenta una potente fusione tra competenza medica e innovazione tecnologica. Offrendo maggiore precisione, migliori capacità di pianificazione e guida in tempo reale, CAOS rappresenta un'enorme promessa per il progresso delle cure ortopediche. Affrontare le attuali sfide relative ai costi, alle radiazioni e ai dati sui risultati a lungo termine sarà cruciale per una sua più ampia integrazione nella pratica clinica. Con la continua evoluzione della tecnologia, CAOS è pronto a svolgere un ruolo sempre più vitale nel plasmare il futuro della chirurgia ortopedica, avvantaggiando in definitiva i pazienti attraverso trattamenti più accurati ed efficaci.

Riferimenti

[1] Nolte Lutz P., Beutler Thomas (2004). "Principi fondamentali del CAOS". Infortunio. 35: 6–16. doi:10.1016/j.injury.2004.05.005. PMID 15183698. [2] Mavrogenis, Andreas F.; Savvidou, Olga D.; Mimidis, George; Papanastasiou, Giovanni; Koulalis, Dimitrios; Demertzis, Nikolaos; Papagelopoulos, Panayiotis J. (2013-08-01). "Navigazione assistita da computer in chirurgia ortopedica". Ortopedia. 36 (8): 631–642. doi:10.3928/01477447-20130724-10. ISSN0147-7447. PMID 23937743. S2CID 15590221. [3] Joskowicz, Leo; Hazan, Eric J. (2016). "Chirurgia ortopedica assistita da computer: spostamento incrementale o cambio di paradigma?". Analisi delle immagini mediche. 33: 84–90. doi:10.1016/j.media.2016.06.036. PMID 27407004. [4] Zheng, Guoyan; Nolte, Lutz P. (2015). "Chirurgia ortopedica assistita da computer: stato attuale e prospettive future". Frontiere in chirurgia. 2: 66. doi:10.3389/fsurg.2015.00066. ISSN 2296-875X. PMC 4688391. PMID 26779486. [5] Gøthesen, Øystein; Slover, James; Havelin, Leif; Askildsen, Jan Erik; Malchau, Henrik; Furnes, Ove (06/07/2013). "Un modello economico per valutare il rapporto costo-efficacia della chirurgia di sostituzione del ginocchio assistita da computer in Norvegia". Disturbi muscoloscheletrici del BMC. 14 (1): 202. doi:10.1186/1471-2474-14-202. ISSN 1471-2474. PMC 3722089. PMID 23829478. [6] Sidone, Eli; Steinberg, Ely L. (2012). "Studio di precisione del nuovo software di chirurgia ortopedica assistita da computer". Giornale europeo di radiologia. 81 (12): 4029–4034. doi:10.1016/j.ejrad.2012.07.016. PMID 22883531. [7] Du, Hailong; Hu, Lei; Li, Changsheng; Wang, Tianmiao; Zhao, Lu; Li, Yang; Mao, Zhi; Liu, Daohong; Zhang, Fodera (01-09-2015). "Avanzamento della chirurgia ortopedica assistita da computer utilizzando un dispositivo esapode per la riduzione della frattura diafisaria chiusa". Il giornale internazionale di robotica medica e chirurgia assistita da computer. 11 (3): 348–359. doi:10.1002/rcs.1614. ISSN 1478-596X. PMID 25242630. S2CID 20076831. [8] Stiehl, James B.; Cavolo, David A. (01-01-2015). "Quanto è precisa la valutazione del gap navigata dal computer in TKA?". Ortopedia clinica e ricerca correlata. 473 (1): 115–118. doi:10.1007/s11999-014-3785-5. ISSN0009-921X. PMC 4390933. PMID 25034979. [9] Dubois-Ferrière, Victor; Gamulina, Axel; Chowdhary, Ashwin; Fasel, Jean; Stern, Riccardo; Assal, Mathieu (2016). "Riduzione della sindesmosi mediante chirurgia ortopedica assistita da computer con navigazione: fattibilità e accuratezza in uno studio su cadavere". Infortunio. 47 (12): 2694–2699. doi:10.1016/j.injury.2016.10.009. PMID 27810152. [10] Lüring, C.; Kauper, M.; Bäthis, H.; Perlick, L.; Beckmann, J.; Grifka, J.; Tingart, M.; Rath, B. (01-03-2012). "Un follow-up da cinque a sette anni che confronta la TKR assistita da computer rispetto a quella a mano libera per quanto riguarda i parametri clinici". Ortopedia Internazionale. 36 (3): 553–558. doi:10.1007/s00264-011-1297-4. ISSN0341-2695. PMC 3291781. PMID 21674288. [11] Burnett, R. Stephen J.; Barrack, Robert L. (01-01-2013). "L'artroplastica totale del ginocchio assistita da computer non presenta attualmente alcun beneficio clinico dimostrato: una revisione sistematica". Ortopedia clinica e ricerca correlata. 471 (1): 264–276. doi:10.1007/s11999-012-2528-8. ISSN0009-921X. PMC 3528921. PMID 22948522. [12] Cobb, J.P. et al.: Navigation Reduces the Learning Curve in Resurfacing Total Hip Arthroplasty, pagina 90, Clinical Orthopaedics & Related Research (463) [13] Picard, Frederic; Moholkar, Kirti; Gregori, Alberto; Profondo, Kamal; Kinninmonth, Andrew (2014). "(vii) Ruolo della chirurgia assistita da computer (CAS) nella formazione e nei risultati". Ortopedia e traumatologia. 28 (5): 322–326. doi:10.1016/j.mporth.2014.08.006. [14] Fatturazioni, Seth; Kang, Hyun Jae; Cheng, Alexis; Boctor, Emad; Kazanzide, Pietro; Taylor, Russell (01/06/2015). "Registrazione mininvasiva per la chirurgia ortopedica assistita da computer: combinazione di ultrasuoni tracciati e punti della superficie ossea tramite l'algoritmo P-IMLOP". Giornale internazionale di radiologia e chirurgia assistita da computer. 10 (6): 761–771. doi:10.1007/s11548-015-1188-z. ISSN 1861-6410. PMID 25895079. S2CID 20127344.

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