Un’innovativa protesi del femore, costruita su misura -
custom made, personalizzata sull’anatomia del paziente e realizzata parzialmente con una stampante 3D, è stata impiantata su Matteo paziente di 40 anni
in sostituzione di una megaprotesi settica, inserita
a seguito di una frattura complessa per un incidente motociclistico.
Il percorso di Matteo
"Quando Matteo si è rivolto a noi – racconta il dottor Tiziano Villa, Responsabile dell
'Ortopedia e Traumatologia di
G.B. Mangioni Hospital di Lecco, ospedale polispecialistico accreditato SSN specializzato in particolare nella chirurgia protesico-ricostruttiva di anca, ginocchio e spalla e da grandi resezioni – era stato già sottoposto, in altre strutture, a numerosi interventi chirurgici per
una frattura pluriframmentata ed esposta del femore destro a seguito di un politraumatismo da incidente motociclistico, complicato da infezione dei tessuti molli ed osteomielite, tardivamente diagnosticata."
"Questo ritardo diagnostico - ha spiegato nel dettaglio il dottore - ha provocato una severa estensione del processo infettivologico il cui trattamento ha richiesto dapprima plurimi interventi, con estese resezioni di segmenti ossei e di tessuti muscolari necrotici, che hanno causato un’eterometria (lunghezza differente degli arti) di circa 7 cm all’arto inferiore sinistro. Tutte le procedure effettuate sono state finalizzate a
prevenire l’amputazione dell’arto alla coscia.
Risolto il quadro infettivologico locale e verificata la stabilità degli indici di flogosi, associati a un imaging di diagnostica per immagini e a prelievi tissutali negativi per la persistenza di ceppi patogeni, si è proceduto all’impianto di una megaprotesi, ricostruente il terzo medio ed inferiore del femore ed il ginocchio, con parziale recupero dell’eterometria degli arti.
A distanza di 2 anni, il paziente ha riportato una vasta rottura del tendine quadricipitale con versamento articolare, probabilmente per la ripresa troppo intensa dell’attività sportiva, con recidiva settica locale e scollamento della protesi. Camminare, per Matteo, era diventato impossibile con un significativo impatto sulla qualità della vita oltre al dolore cronico che lo obbligava a letto o in sedia a rotelle.
Abbiamo eseguito tutti gli esami diagnostici come TC, radiografie, scintigrafia ossea, con leucociti marcati e RM dedicata per valutare l’entità del problema. Le immagini, purtroppo, hanno evidenziato una situazione piuttosto drammatica:
la protesi precedentemente impiantata era irrecuperabile e l’osso che rimaneva era talmente alterato nella struttura da non consentire una penetrazione efficace degli antibiotici per debellare l’infezione. È stata ancora ribadita l’indicazione prioritaria ad eseguire un intervento chirurgico di amputazione dell’arto, al terzo prossimale di coscia, procedura rifiutata ancora categoricamente. Si sarebbe potuto procedere all’espianto della protesi, posizionamento di uno spaziatore antibioticato e plurime pulizie, ma i vasti esiti cicatriziali conseguenti ai precedenti chirurgici, lasciavano supporre una scarsa, se non pessima ripresa della funzione articolare.
Consapevoli dei rischi e dei risultati parziali ottenibili da una chirurgia “estrema”, accogliendo le richieste del paziente, abbiamo formato un’équipe multidisciplinare straordinaria per poter progettare la ricostruzione di anca, tutto il femore ed il ginocchio, in un tempo chirurgico singolo. Il paziente, pertanto, è stato sottoposto a terapia antibiotica endovenosa mirata per circa 4 mesi prima dell’intervento chirurgico, proseguita anche nel post operatorio.
La buona riuscita di questo complesso intervento di chirurgia protesica, durato oltre 5 ore, è stata possibile attraverso la collaborazione di un’équipe multidisciplinare che ha visto impegnati due Ortopedici, un Chirurgo generale e vascolare, un Radiologo e due Tecnici radiologi di sala operatoria, un Anestesista, un Infettivologo, tre Fisioterapisti, tre Infermieri di sala operatoria, uno Specialista e due Ingegneri per la realizzazione della protesi. Il lavoro di squadra ha permesso di risolvere le problematiche tecnico-ortopediche, chirurgiche ed infettivologiche del paziente."
Stampante 3D: la tecnologia che permette di ricostruire precisamente le parti ossee in titanio
Dopo la terapia antibiotica e la negativizzazione degli indici di flogosi che è perdurata per mesi, per quanto non si potesse essere totalmente certi della scomparsa dell’infezione, è stato possibile eseguire un intervento complesso in singolo tempo di asportazione e sostituzione completa dell’anca, femore e ginocchio con una protesi modulare personalizzata sulle misure anatomiche del paziente appositamente disegnata dallo stesso dottor Villa sulla base degli studi radiologici e tomografici computerizzati del paziente, in comparazione con l’arto controlaterale (arto inferiore sinistro, sano). Tale protesi modulare non solo consentiva un allungamento selettivo del femore secondo il coefficiente elastico rilevabile in sala operatoria e condizionato dalla vasta fibrosi dei tessuti (per pregressi esiti chirurgici ed infettivi), ma era anche predisposta per una eventuale futura amputazione dell’arto, in caso di complicanze intra e post-operatorie, secondo il sistema
Osseointegration. La protesi, inoltre, è stata rivestita da uno speciale gel contenente una miscela antibiotica proprio per scongiurare il rischio di infezione.
"Con il supporto di una stampante 3D – ha evidenziato il dottore – è possibile realizzare in laboratorio una struttura in titanio che riproduce perfettamente alcune componenti anatomiche complesse, rendendo il lavoro di produzione non solo più veloce, ma anche estremamente affine all’anatomia rilevata agli studi TC, condizione difficilmente raggiungibile con le normali tecnologie produttive che richiedono l’intervento manuale di un operatore. Grazie alla stampante 3D, particolari protesici complessi hanno consentito la reinserzione della maggior parte delle strutture tendinee in maniera quasi anatomica."
Che tipologia di materiali sono stati utilizzati per la protesi?
La protesi impiantata è realizzata in titanio, la coppa acetabolare ha un rivestimento in titanio trabecolare di 1.8 mm a differenza dei pochi micron in idrossiapatite (componente calcarea dell’osso) dei rivestimenti tradizionali con conseguente importante incremento della stabilità primaria nonché dei processi di osteointegrazione.
L’accoppiamento delle superfici di scorrimento è in ceramica-polietilene additivato con vitamina E per una massima longevità, secondo quanto di meglio attualmente disponibile a livello tecnologico.
Tradotto in termini di vantaggi per il paziente,
il materiale protesico resiste più a lungo all’usura e all’ossidazione conservando le sue proprietà meccaniche più a lungo nel tempo. Queste tecnologie di biomateriali sono il
gold standard nella nostra Unità Operativa, perché garantiscono un ottimo risultato a breve, medio e lungo termine, riducendo pertanto il rischio di revisione grazie alla maggiore longevità dell’impianto stesso all’usura.
Si chiama Traser® (Trabecular Laser Melted Titanium) la tipologia di produzione che parte da polvere di titanio e tramite tecnologia laser, viene sinterizzata (fusa strato per strato) secondo una morfologia dettata da un modello STL (solido). Una delle caratteristiche principali di questa tecnologia è la possibilità di creare un componente morfologicamente complesso che - in caso di lavorazione da barra - sarebbe molto difficile da eseguire o addirittura impossibile.
Le caratteristiche meccaniche sono equiparabili a quelle delle componenti ricavate da barra.
È possibile creare strutture trabecolari (net) che permettono per esempio di alleggerire i componenti o fornire altre caratteristiche specifiche. Nel nostro caso la struttura Traser® trabecolare consente un ottimo press-fit iniziale e
un’ottima osteointegrazione imitando la natura dell’osso ed è caratterizzata da pori irregolari aperti e completamente interconnessi per
promuovere una veloce ricrescita dell’osso al suo interno.
La rete è costituita da “rod” con sezione molto piccola e da zone porose (cave) con diametri inferiori al millimetro.
Nel dettaglio il Traser® non è una tipologia di rivestimento dell’impianto, ma ne è parte integrante. Durante la fase di stampa viene realizzata in concomitanza alla parte solida. Il processo generalmente è il seguente:
- realizzazione impianto con CAD
- divisione del solido realizzato in 2 modelli, uno che corrisponde alla parte solida, l’altro che a seguito di trasformazioni diventerà il volume trabecolare
- la parte solida viene convertita in STL (formato di lettura della stampante)
- il secondo volume viene invece passato ad un software che, usando funzioni matematiche, converte il “pieno” in un “lattice” (termine inglese con cui si intende generalmente un solido composto da una maglia 3D che alterna spazi pieni e spazi cavi). Nello specifico il nostro sistema genera la struttura trabecolare con parametri specifici. Il Traser® viene poi convertito in formato STL e assemblato nuovamente con la parte piena.
Il tutto viene importato nel software della stampante che effettua il calcolo di come si deve muovere il laser per generare quello specifico modello composto da parte solida e parte trabecolata. E' possibile eventualmente associare specifiche potenze del laser e velocità di stampa a seconda del componente che viene stampato (associare una potenza alla parte solida e una differente per la parte trabecolata).
Dalla mobilizzazione rapida dopo l'intervento alla riabilitazione post-operatoria
Il giorno stesso dell’intervento, il paziente ha iniziato la mobilizzazione dell’arto destro con un limite di flessione 30° circa per l’anca e 50° per il ginocchio. Nelle successive 48/72 ore ha iniziato a deambulare con l’aiuto di un deambulatore ascellare con carico parziale sull’arto operato e dopo circa 25 giorni ha ripreso a camminare con le stampelle. Dopo un mese di degenza in G.B. Mangioni Hospital, dove Matteo ha iniziato la riabilitazione motoria e funzionale seguito da un team selezionato di Fisioterapisti con una frequenza di 2-3 sedute giornaliere sotto la guida del dottor Villa, è stato trasferito in un istituto riabilitativo, dove è rimasto per altre 3 settimane. Per ridurre l’eterometria residua degli arti, al giovane sono state consigliate calzature su misura con tomaie rialzate e opportunamente rinforzate. Il progressivo recupero funzionale ha permesso al paziente di tornare a svolgere le proprie attività quotidiane con l’ausilio di un supporto, con un rientro alla vita lavorativa e di relazione.
L'attività sportiva dopo la protesi
In questo caso il paziente può svolgere una leggera attività fisica, cyclette, nuoto, camminata ma con la massima cautela per evitare, nel lungo periodo, l’usura delle protesi e, pertanto, altri interventi chirurgici di revisione.
E’ importante ricordare che questo caso particolare tratta di una chirurgia estrema di salvataggio dell’arto: ogni paziente deve essere valutato nella specificità del proprio caso per definire se può essere candidato a procedure operative analoghe.