Patient-specific rod planning is often too optimistic in hypokyphotic adolescent idiopathic scoliosis patients

De menselijke ruggengraat is geen rechte paal; het is een sierlijke, S-vormige curve die ons in staat stelt rechtop te staan terwijl we de schokken van lopen en rennen opvangen. In de bovenrug buigt de ruggengraat van nature naar buiten, wat een milde boog creëert die bekend staat als thoracale kyfose. Deze curve is essentieel voor de balans en voor het beschermen van het ruggenmerg. Echter, bij een aandoening genaamd adolescent idiopathische scoliose, draait en buigt de ruggengraat zijwaarts, waarbij deze natuurlijke naar buiten gerichte curve vaak afvlakt. Wanneer de bovenrug te recht wordt, kan dit leiden tot langetermijnproblemen met de houding en pijn. Chirurgen zoeken al lang naar een manier om de natuurlijke vorm te herstellen tijdens corrigerende chirurgie, maar het te herstellen is ongelooflijk moeilijk omdat de ruggengraat stijf is en de reactie van het lichaam op de operatie moeilijk te voorspellen is.

Jarenlang hebben chirurgen vertrouwd op patiëntspecifieke staven om dit puzzelstuk op te lossen. In plaats van een rechte metalen staaf met de hand te buigen tijdens de operatie — een proces dat per chirurg varieert — gebruiken ingenieurs nu computermodellen om op maat gemaakte staven te ontwerpen die vooraf gevormd zijn naar de exacte curve die de chirurg beoogt te bereiken. Het idee is dat als de staaf perfect gevormd is voordat deze de operatiekamer überhaupt binnenkomt, de ruggengraat van nature deze vorm zal volgen zodra de chirurg hem bevestigt. Deze technologie belooft een preciezer en harmonieuzer resultaat, wat potentieel kan voorkomen dat de ruggengraat na de operatie te plat of te gekromd wordt. Maar vertelt het computermodel het hele verhaal, of belooft het soms meer dan het menselijk lichaam kan leveren?

Een team van onderzoekers bij ziekenhuizen in Parijs zette zich in om de betrouwbaarheid van deze op maat gemaakte staven te testen, waarbij ze specifiek keken naar een groep patiënten die een unieke uitdaging vormden: patiënten wier ruggengraat vóór de operatie al gevaarlijk plat was. De studie omvatte 210 jonge patiënten, allen jonger dan 19 jaar, die een spinale fusieoperatie ondergingen om hun scoliose te corrigeren. De onderzoekers verdeelden deze patiënten in twee groepen op basis van de vorm van hun bovenrug vóór de operatie. De ene groep had een "hypokyfotische" ruggengraat, wat betekende dat hun natuurlijke naar buiten gerichte curve minder dan 20 graden was, waardoor hun bovenrug bijna plat was. De andere groep had een "normokyfotische" ruggengraat, met een natuurlijke curve tussen de 20 en 40 graden, wat als normaal en gezond wordt beschouwd.

De chirurgen gebruikten een geavanceerd softwaresysteem om de operatie voor elke patiënt te plannen. Ze uploadden röntgenfoto's van de ruggengraten van de patiënten en gebruikten een voorspellend model om een op maat gemaakte staaf te ontwerpen die de zijwaartse curve zou corrigeren en tegelijkertijd de natuurlijke naar buiten gerichte curve van de bovenrug zou herstellen. Het doel was om de platte ruggen te brengen naar een gezonde curve van 20 tot 40 graden. De computermodellen waren optimistisch en voorspelden dat de op maat gemaakte staven erin zouden slagen de vorm van de ruggengraten van de platrug-patiënten te corrigeren door ongeveer 20 graden van curve aan hun bovenrug toe te voegen. Het plan werd weken voor de operatie gevalideerd door de behandelend artsen, en de op maat gemaakte staven werden geproduceerd en naar de operatiekamer verzonden.

Toen de operaties voltooid waren en de patiënten na de operatie werden onderzocht, onthulden de resultaten een aanzienlijke kloof tussen het plan en de realiteit, met name voor de patiënten met de platste ruggen. Terwijl de op maat gemaakte staven goed werkten voor de groep die met een normale curve begon, waren de resultaten anders voor de hypokyfotische groep. In deze groep verbeterde de operatie de vorm van de ruggengraat wel, maar niet zoveel als de computer had beloofd. Gemiddeld slaagden de chirurgen erin om slechts 10 graden curve aan de bovenrug toe te voegen, waarmee ze tekortschoten voor de geplande 20 graden. Sterker nog, voor één op de vijf van deze patiënten was het verschil tussen wat gepland was en wat bereikt werd zo groot, dat het resultaat als onvoldoende werd beschouwd. Het computermodel ging ervan uit dat de ruggengraat flexibel genoeg zou zijn om in de nieuwe vorm te buigen, maar in werkelijkheid bood de stijfheid van deze specifieke ruggengraten weerstand tegen de volledige correctie.

Voor de patiënten die met een normale curve begonnen, presteerden de op maat gemaakte staven zoals verwacht, waarbij de uiteindelijke vorm van de ruggengraat zeer dicht bij het chirurgische plan bleef. De studie benadrukte echter dat de technologie geen wondermiddel is dat op dezelfde manier werkt voor elk lichaamstype. De onderzoekers ontdekten dat de computermodellen consequent overschatten hoeveel de platte ruggen gecorrigeerd konden worden. De op maat gemaakte staven waren effectief in het herstellen van een harmonieuze vorm van de ruggengraat in de meerderheid van de gevallen, en de overgrote meerderheid van de patiënten eindigde met een gezonde, natuurlijke curve na de operatie. Toch bleek de specifieke subgroep met de platste preoperatieve ruggen veel moeilijker te corrigeren dan de modellen suggereerden.

De studie concludeert dat hoewel patiëntspecifieke staven een krachtig hulpmiddel zijn voor spinale chirurgie, het planningsproces voorzichtiger moet zijn bij patiënten met zeer platte bovenruggen. De huidige computermodellen zijn te optimistisch en gaan uit van een mate van flexibiliteit die deze patiënten vaak niet bezitten. Om de beste resultaten te behalen, moeten chirurgen hun verwachtingen en plannen aanpassen om rekening te houden met de specifieke stijfheid van de ruggengraat van de patiënt en hun eigen persoonlijke chirurgische technieken. De technologie werkt, maar het vereist een menselijke toets om de voorspellingen van de computer te temperen met de realiteit van de unieke anatomie van de patiënt.