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Fixation of the thoracolumbar spine with augmented reality-supported rod bending in multilevel pedicle screw instrumentation: First results of a prospective pilot study

Questo studio pilota prospettico dimostra che il modellamento della barra assistito dalla realtà aumentata tramite il sistema ADVISE è una tecnica fattibile e sicura per la strumentazione con viti peduncolari toracolombari multistrato, risultando in significativi miglioramenti clinici ed eliminando la necessità di manovre di riduzione forzata della barra senza complicazioni osservate relative agli impianti.

Autori originali: Bernardo Reyes Medina, Christoph Sippl, Fatemeh Khafaji, Shafie Ariai, Saffwan Saffour, Stefan Linsler

Pubblicato 2026-06-30

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CC BY 4.0

Autori originali: Bernardo Reyes Medina, Christoph Sippl, Fatemeh Khafaji, Shafie Ariai, Saffwan Saffour, Stefan Linsler

Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Questa è una spiegazione generata dall'IA dell'articolo qui sotto. Non è stata scritta né approvata dagli autori. Per precisione tecnica, consulta l'articolo originale. Leggi il disclaimer completo

Il quadro generale: riparare uno scaffale traballante

Immaginate che la vostra colonna vertebrale sia come uno scaffale alto e pesante. Quando gli scaffali (le vertebre) diventano deboli o traballanti a causa dell'età o dell'usura, i medici devono bullonarli per renderli di nuovo stabili. Lo fanno inserendo viti metalliche nel "legno" della colonna vertebrale e collegandole con una lunga asta metallica, un po' come far passare una barra metallica attraverso i fori dello scaffale per bloccarlo in posizione.

Per molto tempo, la parte più difficile di questo lavoro è stata piegare l'asta metallica. L'asta deve adattarsi perfettamente a ogni singola vite. Se l'asta è anche solo leggermente troppo dritta o troppo curva rispetto alla posizione delle viti, il medico deve usare molta forza bruta per incastrarla in posizione.

Il problema: Pensate di cercare di forzare un bastone dritto in un foro curvo. Se spingete troppo, potreste crepare il legno intorno al foro o allentare la vite stessa. Nella chirurgia della colonna vertebrale, questo "adattamento forzato" crea uno stress che può causare l'allentamento o l'estrazione delle viti in seguito, portando dolore e ulteriori interventi chirurgici.

Il nuovo strumento: un progetto "magico"

Questo studio ha testato una nuova tecnologia chiamata Realtà Aumentata (AR) per aiutare i medici a piegare l'asta perfettamente al primo colpo.

Immaginate di dover costruire una cornice personalizzata per un quadro. Invece di indovinare la forma, tenete in mano un tablet che vede la cornice e disegna un contorno perfetto e luminoso di come la cornice debba essere tagliata esattamente. Questo è ciò che il sistema ADVISE ha fatto per i chirurghi.

La Scansione: Dopo che le viti erano già state inserite nelle schiene dei pazienti, il chirurgo ha scansionato l'area utilizzando un tablet (protetto da un sacchetto di plastica sterile).
Il Progetto: La fotocamera del tablet ha visto le viti e, utilizzando la tecnologia 3D, ha calcolato la curva esatta necessaria affinché l'asta metallica scivoli via senza alcuna forza.
L'Adattamento: Il tablet ha mostrato al chirurgo un "fantasma" digitale dell'asta sullo schermo. Il chirurgo ha poi piegato l'asta metallica reale per farla corrispondere a quella forma digitale.

Cosa hanno fatto nello studio

I ricercatori del Centro Medico di Bayreuth, in Germania, hanno testato questa tecnica su 20 pazienti che necessitavano di un intervento alla parte bassa della schiena (colonna toracolombare). Si trattava principalmente di adulti anziani (età media 72 anni) con problemi degenerativi della colonna vertebrale.

L'obiettivo: Vedere se questo metodo del "progetto magico" fosse sicuro, facile da usare e se aiutasse i pazienti a stare meglio.
Il processo: Hanno utilizzato il sistema AR per guidare la piegatura dell'asta per ogni singolo paziente.

I risultati: un adattamento perfetto

Lo studio ha dimostato che il nuovo metodo ha funzionato molto bene:

Nessuna fatica: In ogni singolo caso, l'asta è scivolata nelle viti senza intoppi. I chirurghi non hanno dovuto utilizzare alcuna "manovra di riduzione forzata" (niente incastri o leve). È stato come far scorrere una chiave in una serratura che si adatta perfettamente, invece di forzare una chiave dalla forma sbagliata.
Nessuna rottura: Durante l'intervento e nei tre mesi successivi, zero viti si sono allentate, zero aste si sono rotte e zero viti si sono estratte. Questo è un dato importante perché, nella chirurgia tradizionale, queste complicazioni accadono piuttosto spesso, specialmente nei pazienti anziani con ossa più deboli.
Meno dolore: I punteggi del dolore dei pazienti sono diminuiti significativamente. Prima dell'intervento, valutavano il proprio dolore con un 8 su 10. Tre mesi dopo, era sceso a un 4 su 10. Anche la loro capacità di movimento e funzionalità (misurata tramite un indice di disabilità) è migliorata notevolmente.
Velocità: La tecnologia non ha rallentato i tempi. Sono bastati circa 3-5 minuti per scansionare le viti e generare il modello dell'asta.

La conclusione

Lo studio conclude che l'uso di questo sistema di Realtà Aumentata è sicuro e fattibile. Funge da GPS per l'asta metallica, assicurando che si adatti perfettamente alle viti senza bisogno di forzare.

Cosa lo studio non ha affermato:

Non ha detto che questa sia una cura per tutti i problemi della colonna vertebrale.
Non ha affermato che funzioni meglio dei metodi tradizionali (perché non hanno confrontato direttamente il gruppo con un gruppo di pazienti che non ha usato il robot).
Non sapevano se le viti sarebbero rimaste sicure per 5 o 10 anni, poiché hanno seguito i pazienti solo per tre mesi.

In breve: Questo studio pilota ha dimostato che fornire ai chirurghi un "progetto digitale" per piegare le aste metalliche ha aiutato a evitare l'uso della forza, garantendo un intervento fluido, senza fallimenti immediati delle viti e con pazienti soddisfatti. È uno strumento promettente che necessita di ulteriori test nel tempo per vedere se mantiene la colonna vertebrale stabile per anni a venire.

Sintesi Tecnica: Modellazione della Barra Supportata da AR nella Fissazione della Colonna Toracolombare

Problema
La fissazione con viti peduncolari è il gold standard per la stabilizzazione spinale toracolombare; tuttavia, è frequentemente associata a complicazioni legate all'impianto, in particolare l'allentamento e l'estrazione (pullout) delle viti. Questi fallimenti sono spesso attribuiti allo stress meccanico generato all'interfaccia osso-impianto durante la fase di inserimento della barra. Quando esiste una discrepanza tra la traiettoria delle viti peduncolari e il contorno della barra di connessione, i chirurghi devono ricorrere a manovre di riduzione forzate per posizionare la barra. Questo processo può indurre una tensione significativa, portando all'allentamento delle viti (tassi riportati fino al 27% in pazienti con buona qualità ossea e oltre il 50% in pazienti osteoporotici), fratture della barra e conseguenti interventi di revisione. La modellazione tradizionale della barra si basa sull'esperienza del chirurgo e sulla stima visiva, il che spesso richiede ripetuti aggiustamenti di curvatura ed eccessiva forza. Sebbene i sistemi assistiti dal computer abbiano mostrato potenziale nel ridurre le forze di pullout, manca evidenza clinica riguardo l'uso della Realtà Aumentata (AR) per la modellazione della barra nella fissazione spinale multistrato.

Metodologia
Questo studio è stato un trial pilota prospettico, condotto in un singolo centro presso il Bayreuth Medical Center tra agosto 2024 e febbraio 2026. Ha coinvolto 20 pazienti consecutivi (età media 71,6 anni) sottoposti a strumentazione toracolombare posteriore multistrato per patologie spinali degenerative (che coinvolgevano almeno tre segmenti contigui).

L'intervento principale ha comportato l'uso del sistema ADVISE (Neo Medical, Svizzera), un software di modellazione della barra basato su AR. Il flusso di lavoro tecnico è proceduto come segue:

Inserimento delle Viti: Sono state inserite nelle vertebre viti peduncolari con guide rimovibili.
Scansione 3D: Utilizzando un iPad racchiuso in una custodia sterile, il chirurgo ha scansionato il campo operatorio. Il software ha utilizzato LiDAR e computer vision per rilevare la posizione delle guide rimovibili attaccate alle teste delle viti.
Modellazione Virtuale: Il software ha sovrapposto modelli di guida virtuali alle guide fisiche per confermare l'allineamento. Ha poi calcolato le posizioni 3D precise delle teste delle viti e le distanze tra di esse sia nei piani sagittale che coronale.
Generazione del Template: Sulla base di queste misurazioni, il sistema ha generato un template della barra specifico per il paziente, visualizzato in scala 1:1 sull'iPad. Questo template ha dettato l'esatta lunghezza e curvatura richieste per la barra.
Modellazione e Inserimento della Barra: I chirurghi hanno tagliato e piegato le barre secondo il template digitale. Il sistema ha fornito un feedback visivo (tramite marcatori sul cacciavite per le viti di blocco) per confermare che la barra fosse posizionata in una posizione priva di stress senza la necessità di manovre di riduzione.

Contributi Chiave

Prima Evidenza Clinica: Questo studio fornisce i primi dati clinici prospettici sulla fattibilità e sicurezza della modellazione della barra assistita da AR specificamente per la strumentazione toracolombare multistrato.
Integrazione del Flusso di Lavoro: Dimostra un flusso di lavoro snello in cui la fase di scansione AR e generazione del template aggiunge solo 3 o 5 minuti alla procedura senza interrompere la sterilità o il flusso chirurgico.
Fissazione Senza Stress: Lo studio valida un metodo per ottenere una "fissazione controllata" in cui la barra si allinea perfettamente con le teste delle viti, eliminando teoricamente la necessità di manovre di riduzione forzate che causano sovraccarico meccanico.

Risultati

Fattibilità e Sicurezza: Tutti i 20 procedure sono state completate con successo utilizzando il flusso di lavoro assistito da AR. Non si sono verificati pullout di viti intraoperatori, fallimenti tecnici legati all'impianto o complicazioni attribuibili al sistema AR.
Integrità dell'Impianto: Un totale di 206 viti peduncolari e 40 barre sono stati impiantati. Al follow-up di tre mesi, non sono stati osservati casi di allentamento delle viti, frattura della barra, migrazione dell'impianto o disassemblaggio della costruzione. La valutazione radiografica (TC e fluoroscopia) ha confermato l'accurata posizione delle viti (tutte di Grado A o B secondo la classificazione Gertzbein–Robbins) e costrutti stabili.
Esiti Clinici: Sono stati registrati miglioramenti significativi nel dolore e nella disabilità funzionale:
- VAS (Visual Analogue Scale): Migliorata da una media di 8,0 preoperatoria a 4,0 a tre mesi ( $p < 0,001$ ).
- ODI (Oswestry Disability Index): Migliorata da 69,2 preoperatoria a 45,6 a tre mesi ( $p < 0,001$ ).
- Criteri MacNab: A tre mesi, il 60% dei pazienti ha ottenuto risultati "buoni" o "eccellenti".
Metriche Operative: Il tempo operativo medio è stato di circa 350 minuti, con una perdita di sangue media di 1170 ml. Il tempo specifico per generare il template della barra è stato trascurabile (media 3,5 minuti).

Significatività e Rivendicazioni
Gli autori affermano che il sistema AR ADVISE è uno strumento fattibile e sicuro per la strumentazione toracolombare multistrato che facilita un migliore allineamento barra-vite. Consentendo la creazione di barre specifiche per il paziente che corrispondono all'esatta traiettoria delle viti, la tecnologia permette la fissazione senza forze di riduzione esterne. Lo studio postula che questo approccio di "fissazione controllata" possa ridurre lo stress meccanico che tipicamente porta all'allentamento e al pullout delle viti.

Tuttavia, gli autori mantengono una posizione modesta riguardo alle implicazioni a lungo termine. Essi dichiarano esplicitamente che, sebbene i risultati a breve termine (3 mesi) mostrino l'assenza di complicazioni e un significativo miglioramento clinico, lo studio non era dimensionato per rilevare complicazioni rare o differenze a lungo termine rispetto ai metodi convenzionali. Gli autori concludono che sono necessari studi comparativi più ampi con un follow-up prolungato per determinare definitivamente l'impatto di questa tecnologia sulla sopravvivenza dell'impianto, la pseudartrosi e la degenerazione del segmento adiacente. La significatività attuale risiede nell'aver stabilito la fattibilità tecnica e la sicurezza dell'integrazione dell'AR nel flusso di lavoro di modellazione della barra.