Biomechanical Comparison of Three Internal Fixation Techniques for Subaxial Cervical Spine Fractures in Ankylosing Spondylitis: A Finite Element Analysis
Questa analisi agli elementi finiti dimostra che la fissazione anteriore a segmento lungo offre una stabilità immediata e una sicurezza dell'impianto superiori per le fratture della colonna cervicale subassiale nella spondilite anchilosante, mentre la fissazione posteriore comporta un elevato rischio di fallimento correlato alla flessione e la fissazione combinata, pur essendo meccanicamente equilibrata, presenta un potenziale maggiore di microdanno osseo.
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Immaginate la vostra colonna vertebrale come un magnifico e flessibile ponte sospeso. Normalmente, questo ponte ha piccoli ammortizzatori (i dischi) e cavi flessibili (i legamenti) che le permettono di piegarsi, torcersi e oscillare senza rompersi, anche quando trasportate uno zaino pesante. Ma per alcune persone con una condizione chiamata Spondilite Anchilosante, la squadra di riparazione del corpo diventa un po' troppo entusiasta. Trasformano quegli ammortizzatori e quei cavi flessibili in cemento solido e inflessibile. La colonna vertebrale si fonde insieme diventando un bastone lungo e rigido, spesso chiamato "colonna di bambù".
Ecco la parte complicata: sebbene questa nuova colonna di cemento sia incredibilmente rigida, l'osso stesso è diventato fragile e debole, come un vecchio ramoscello secco. Se una colonna normale è un elastico flessibile che può allungarsi, questa "colonna di bambù" è un righello rigido. Se lasciate cadere un libro pesante su un elastico, questo rimbalza. Se lo lasciate cadere su un righello rigido, il righello si spezza. Ecco perché le persone con questa condizione possono subire gravi fratture spinali anche per piccoli urti o cadute. La grande domanda per i chirurghi è: una volta che quel bastone rigido si spezza, come lo incolliamo di nuovo in modo che non si rompa più? Mettiamo un forte supporto sul davanti, sul retro o su entrambi i lati? Questo è l'enigma che una squadra di ricercatori ha deciso di risolvere utilizzando un tipo speciale di magia digitale chiamata Analisi degli Elementi Finiti (FEA). Inveove di fare test su persone reali, hanno costruito un modello digitale perfetto in 3D di una colonna vertebrale per vedere quale metodo di "colla e supporto" regga meglio sotto pressione.
I ricercatori hanno creato un gemello digitale di un uomo di 56 anni con una "colonna di bambù" che aveva subito una frattura proprio nel mezzo del collo (specificamente tra le vertebre C5 e C 6). Hanno poi simulato tre diversi modi per riparare la rottura:
- Il fissaggio solo anteriore: una lunga piastra metallica e viti attaccate alla parte anteriore della colonna, che si estende da C4 a C7.
- Il fissaggio solo posteriore: un lungo sistema di barre e viti attaccato alla parte posteriore della colonna, anch'esso da C4 a C7.
- Il fissaggio "Double-Team": una piastra corta sul davanti (che copre solo il punto della rottura) combinata con il lungo sistema di barre sul retro.
Hanno applicato un peso pesante sulla parte superiore del modello e poi l'hanno fatta piegare in avanti, all'indietro, lateralmente e ruotare, proprio come fa la testa umana. Hanno misurato quanto la colonna oscillava, quanto stress percepivano le viti metalliche e quanto l'osso stesso veniva schiacciato o stirato.
Ecco cosa hanno rivelato le simulazioni al computer. Per quanto riguarda il mantenimento della stabilità contro l'oscillazione, il Fissaggio Solo Anteriore è stato il chiaro campione. Si è mosso meno (solo 0,280 mm durante la flessione in avanti) e ha subito la minore quantità di stress sulle sue viti (59,82 MPa). Era il più rigido e il più sicuro per l'hardware metallico.
Il Fissaggio Solo Posteriore, tuttavia, presentava un problema serio. Ha oscillato di più (0,378 mm durante la flessione in avanti) e lo stress sulle sue viti è schizzato a un livello pericoloso di 256,98 MPa quando la testa si piegava in avanti. I ricercatori suggeriscono che questo significa che le viti posteriori corrono un rischio molto elevato di spezzarsi o fallire se il paziente piega il collo in avanti, perché la colonna "di bambù" rigida concentra tutta quella forza di flessione sulle viti posteriori.
Il Fissaggio Double-Team è stato una via di mezzo. Era più rigido del fissaggio solo posteriore, ma non quanto quello solo anteriore. Interessante notare che l'aggiunta della piastra anteriore ha aiutato a distribuire il carico, riducendo lo stress sulle viti posteriori da un pericoloso 256,98 MPa a 138,70 MPa. Tuttavia, questo metodo aveva un lato negativo nascosto: ha esercitato la maggiore tensione sull'osso stesso. Le simulazioni hanno mostrato che l'approccio combinato ha causato la maggiore quantità di "micro-danni" o allungamento nell'osso vicino alla frattura, in particolare alla vertebra appena sotto il fissaggio (T1). Ciò suggerisce che, sebbene il metallo possa reggere, l'osso intorno ad esso potrebbe essere più soggetto a danni nel tempo.
Lo studio conclude che, per un paziente con questo tipo di frattura, il Fissaggio Solo Anteriore offre la migliore stabilità immediata e la maggiore sicurezza per l'hardware metallico, a patto che il chirurgo riesca a raggiungere la parte anteriore della colonna. Il Fissaggio Solo Posteriore è rischioso perché le viti sono soggette a rompersi sotto i carichi di flessione, quindi dovrebbe essere utilizzato solo se la parte anteriore è irraggiungibile o se il paziente necessita di una decompressione supplementare dalla parte posteriore. Il Fissaggio Double-Team è un'opzione valida per fratture molto complesse, ma i medici devono prestare attenzione perché esercita molta tensione sull'osso circostante, il che potrebbe portare a nuove fratture in futuro.
In definitiva, il documento suggerisce che non esiste una risposta "perfetta" per ogni paziente. La scelta migliore dipende dalla forma specifica della frattura, dalla qualità dell'osso e dalla possibilità per il chirurgo di raggiungere in sicurezza la parte anteriore del collo. Il modello al computer offre ai medici una mappa più chiara dei rischi, aiutandoli a scegliere lo strumento giusto per evitare che la "colonna di bambù" si spezzi di nuovo.
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