Les intervencions quirúrgiques per corregir deformitats de la columna vertebral adulta (ASD per les seves sigles en anglès) consisteixen en la fixació rígida de múltiples unions intervertebrals i comporten un elevat risc de complicacions mecàniques. Una de les més habituals afecta la unió proximal entre els segments vertebrals -tant els tractats com els no tractats per l’operació-, cosa que empitjora la curvatura que hauria de tenir la columna en relació a la pelvis per mantenir una postura corporal equilibrada. L’afectació de la unió proximal genera més dolor i discapacitat i motiva una segona operació en més d’un 20% dels casos. 

Per això, un grup de recerca, liderat per la UPF, ha investigat com millorar la precisió dels índexs clínics per mesurar el risc d’aparició de l’afectació de la unió proximal després d’una operació de columna. L’estudi ha comptat amb la col·laboració de l’Hospital del Mar, el Vall d’Hebron Institut de Recerca (VHIR), l’Institut Ortopèdic Galeazzi de Milà (IRCCS Galeazzi) i el Shulthess Klinik de Zúric (Suïssa).

La recerca ha aconseguit elevar el nivell de precisió d’aquests índexs per sobre del 95%, essencialment a partir de la incorporació de nous descriptors biomecànics, referents a les condicions mecàniques de l’aparell musculoesquelètic dels pacients. Fins ara, aquests índexs només tenien en compte descriptors geomètrics de l’alineació de les vèrtebres.

Les conclusions d’aquest estudi s’han publicat recentment a la revista Spine, en l’article titulat Proximal Junction Failure in Spine Surgery: Integrating Geometrical and Biomechanical Global Descriptors Improves GAP Score-Based Assessment. A la UPF, la investigació l’ha impulsada el grup d’investigació SIMBIOsys (Simulation, Imaging and Modelling for Biomedical Systemes) de la Unitat de Recerca BCN MedTech del Departament de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions (DTIC). L’article ha estat elaborat per Morteza Rasouligandomani (autor principal), que forma part del grup de recerca SIMBIOsys, juntament amb Alejandro del Arco, cirurgià de columna a l’Hospital del Mar (segon autor). També en són coautors Jérôme Noailly i Miguel Ángel González Ballester, dos dels codirectors del grup SIMBIOSys, Ferran Pellisé, cap de la Unitat de Raquis de l'Hospital Universitari Vall d'Hebron i de la Unitat de Recerca de la Columna Vertebral del VHIR; i Fabio Galbusera, del Shulthess klinik de Zúric (abans vinculat a l’IRCCS Galeazzi de Milà).

Entre el 36% i el 59% de les persones que s’operen per corregir deformitats de la columna adultes pateixen alguna complicació mecànica, sobretot durant el primer any posterior a la intervenció.

Els resultats d’aquesta recerca poden contribuir al perfeccionament de les tècniques quirúrgiques per operar les deformitats de la columna vertebral adulta, anomalies de diversa índole que poden provocar dolor crònic o disminució de la mobilitat entre els pacients. Un dels majors riscos d’aquestes operacions, especialment de la denominada instrumentació vertebral (una de les tècniques quirúrgiques més freqüents) són les complicacions mecàniques. En pateixen entre el 36% i el 59% de les persones que se sotmeten a aquesta intervenció. L’edat és un factor de risc que afavoreix l'aparició d’aquestes complicacions.

L’afectació de la unió proximal és una de les complicacions mecàniques més freqüents després de les operacions de columna.

D’entre aquestes complicacions mecàniques, la més habitual és precisament l’afectació de la unió proximal (o PJF, per les sigles en anglès de Proximal Junction Failure). La PJF afecta entre l’1,4 i el 35% de les persones operades per deformitats de la columna vertebral i, a més, la seva aparició és precoç (entre els primers tres i sis mesos després de l’operació). La PJF pot comportar alteracions, entre elles possibles disrupcions dels lligaments o de les articulacions de les vèrtebres. Pot provocar forts dolors i problemes de mobilitat i, en alguns casos extrems, la pèrdua total (paraplegia) o parcial (paraparèsia) de la mobilitat de les cames.

Tenint en compte el forts perjudicis que comporta la PJF per a la salut dels pacients i la complexitat de les cirurgies de revisió per corregir-la, la solució més òptima és la prevenció de l’afectació de la unió proximal, és a dir, adoptar mesures perquè les persones que s’operen per ASD no la desenvolupin. En aquest sentit, és fonamental millorar la precisió dels índexs clínics que prediuen les probabilitats que un pacient pateixi PJF després d’una intervenció quirúrgica. 

Aquest ha estat l’objectiu de l’equip de recerca liderat per la Unitat de Recerca BCNMedTech de la UPF, que ha identificat nous descriptors biomecànics per complementar els índexs actuals per mesurar el risc d’aparició de PJF. Fins ara, un dels índexs més avançats per fer-ho és el denominat GAP (Global Alignment and Proportion), que essencialment valora aquest risc a partir de l’alineació de la columna i el balanç sagital. En una situació d’equilibri sagital, hi ha una relació harmònica entre les curvatures de la columna i la pelvis. El problema és que el GAP no és prou precís per diferenciar el risc d’aparició de PJF d’altres complicacions mecàniques de columna i que l’eficiència d’aquest índex encara és discutida en la valoració d’alguns estudis clínics. 

Els descriptors biomecànics, sobre les condicions mecàniques dels pacients, poden millorar la precisió dels índexs d’avaluació de riscos. 

Per corregir aquestes mancances, l’equip de recerca proposa afegir descriptors biomecànics, referents a les característiques biològiques i fisiològiques dels pacients, als descriptors geomètrics (de l’alineació i l’equilibri sagital), utilitzats actualment pel GAP. Entre aquests descriptors biomecànics, hi trobem l’índex de massa corporal (BMI) o el moment flexor màxim (BM). Un moment flector és essencialment una força que provoca que alguna cosa es doblegui. Així doncs, en aquest cas, el moment flector màxim es refereix a la màxima força que podria suportar la columna per efectes de massa corporal o mal compensats per la musculatura.

A partir de l’estudi, “hem determinat que la combinació de descriptors geomètrics de l’alineació i de l’equilibri sagital de la columna amb descriptors biomecànics és la millor manera de predir el risc d’aparició de l’alteració de la unió proximal de la columna”, explica Morteza Rasouligandomani, autor principal de l’estudi (UPF).

El Dr. Alejandro del Arco, cirurgià de columna a l’Hospital del Mar i segon coautor de l’estudi, afegeix: “El més rellevant d’aquest treball és entendre la columna vertebral, el cos humà, que va més enllà d’una estructura estàtica i bidimensional que s’ha d'alinear i és una estructura dinàmica que s’ha d’equilibrar. Hem superat la mida d’angles i mesuraments geomètrics amb el càlcul de forces, tensions i deformitats, veritables responsables de l’estabilitat o fracàs d’una estructura. Paral·lelament, hem obert la possibilitat de crear una eina de simulació per millorar la planificació quirúrgica”.

Els resultats de la recerca permetran perfeccionar el GAP score, “l’eina de planificació quirúrgica més eficient en cirurgia d’escoliosi de l'adult i una de les més utilitzades a tot el món”, assegura el Dr. Ferran Pellisé, cap de la Unitat de Raquis de l'Hospital Universitari Vall d'Hebron i de la Unitat de Recerca de la Columna Vertebral al VHIR. “Els resultats d'aquesta nova publicació tornen a validar i reforcen encara més la proposta de planificació quirúrgica en deformitat vertebral de l’adult feta i publicada l’octubre del 2017, pel European Spine Study Group, amb seu a l’Hospital Universitari Vall d’Hebron”, afegeix Pellisé.  

Gràcies a les aportacions de la recerca, la precisió per calcular el risc d'afectació de la unió proximal pot superar el 95% 

En aquesta darrera recerca, els nous descriptors, que contribuiran a perfeccionar el GAP, s’han provat sobre una mostra de 112 pacients d’entre 50 i 75 anys d’edat, dels quals 57 patien d’afectació de la unió proximal i 55 eren pacients sans (grup de control). S’han pres imatges tridimensionals de la seva columna vertebral a partir de radiografies biplanars (amb dos fonts de raigs X). 
 
Els investigadors han demostrat que els descriptors biomecànics com el del moment flexor màxim (BM) poden incrementar per sobre del 90% la precisió mitjana dels índexs clínics per predir l’alteració de la unió proximal (amb una precisió mínima que no baixa del 83%). L’estudi conclou que un índex que parteixi només de descriptors biomecànics com el BM té més probabilitats (amb una predicció mitjana 92,16% i una predicció mínima 83%) de predir l’alteració de la unió proximal que el GAP basat únicament en descriptors geomètrics (predicció mitjana del 87,39% i predicció mínima del 77%). Això no obstant, l’estudi constata que la millor solució passa per combinar en un mateix índex clínic els descriptors geomètrics i biomecànics, ja que, en aquest cas, la precisió per calcular el risc de PJF arriba a un valor mitjà del 95,02%, amb una predicció mínima del 87%.