Vertebre lombari 3D da radiografie 2D

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Negli ultimi anni gli interventi ortopedici percutanei vengono spesso svolti con il supporto di un sistema guidato da immagine e, in particolare, sfruttando modelli ottenuti da TC: questi permettono di effettuare una attenta analisi preoperatoria, oltre che di realizzare la guida computerizzata per l’intervento. Sebbene questo sia un metodo utile per minimizzare i rischi associati alla chirurgia, soprattutto se affiancato anche dalla chirurgia robotica, rischia di esporre il paziente a un’eccessiva radiazione ionizzante.
Un team di ricerca afferente al Dipartimento di Ingengeria Medica e al Dipartimento di Ortopedia della National Cheng Kung University di Tainan, a Taiwan, ha quindi sviluppato un metodo per costruire un modello tridimensionale delle vertebre lombari partendo da semplici radiografie scattate durante l’intervento, un metodo assimilabile a un sistema stereo. Questo strumento potrebbe essere utile per interventi su pazienti scoliotici, per esempio, ma anche in altre patologie della colonna vertebrale.

L’assunto è che questo metodo riduca la quantitĂ  di radiazioni emesse al paziente, mettendolo in protezione. Gli autori hanno quindi individuato i punti di repere sulle vertebre delle radiografie antero-posteriori (10) e laterali (6) della zona di interesse, nello specifico la parte lombare della colonna, e li hanno trasferiti al programma appositamente sviluppato per calibrarle e correggerle. Infine, i punti di repere non adeguati a una situazione “stereo” sono stati identificati e sistemati.

In questo modo si è tenuto conto della deformazione dovuta alle varie proiezioni e al fatto di passare da un sistema planare a uno tridimensionale. Tutti i punti di repere sono stati quindi retro-proiettati su un sistema di coordinate 3D. In questo modo gli autori hanno sviluppato modelli di vertebre 3D: per essere certi della bonta del loro metodo hanno messo a confronto questi modelli con quelli ottenuti partendo da immagini di TC: l’errore medio è stato di 1,27mm per vertebre sane e di 1.5mm per vertebre patologiche. L’errore medio per il corpo vertebrale e il peduncolo è rispettivamente di 1,42mm e 1,15mm, errori accettabili perchĂ© rientrano nei 2mm di norma concessi al chirurgo.

Le fasi di sviluppo e validazione del metodo sono molto piĂą complesse di quanto qui raccontato, ma chiunque fosse interessato può scendere nel dettaglio dato che lo studio è pubblicato open sulla rivista “Biomedical Physics & Engineering Express”. Dal momento che questo metodo è stato sviluppato per essere utilizzato, come giĂ  accennato, in sala operatoria durante l’intervento è importante sottolineare che potrebbe allungare il tempo operatorio.

Inoltre, il sistema potrebbe essere integrato anche ai sistemi di navigazione basati su fluoroscopia. Il programma sviluppato dagli autori è in grado di svolgere la maggior parte dei passaggi necessari per realizzare il modello 3D di vertebra, ma non può, per esempio, capire se i punti di repere inseriti sono stati presi sulla vertebra giusta o meno: insomma, il chirurgo deve imparare a utilizzarlo al meglio e comunque porre attenzione.

(Lo studio: Su CW, Lin CL, Fang JJ. Reconstruction of three-dimensional lumbar vertebrae from biplanar X-rays. Biomed Phys Eng Express. 2021 Oct 26. doi: 10.1088/2057-1976/ac338c. Epub ahead of print. PMID: 34700306)

Stefania Somaré