Valutazione dell'efficacia dell'intervento chirurgico di osteotomia tibiale valgizzante nella correzione della deformità da ginocchio varo e nella progressione della patologia artrosica da dati di imaging biomedico

L’osteotomia tibiale valgizzante (High Tibial Osteotomy HTO) è un intervento chirurgico correttivo che sta guadagnando nuova importanza nel trattamento dell’osteoartrosi monocompartimentale del ginocchio rispetto a soluzioni protesiche. Tuttavia, il grado di correzione ottimale è ancora dibattuto, così come il possibile effetto di tale tecnica chirurgica sulla riduzione della progressione della patologia artrosica. Dal rinnovato interesse per questo intervento, è stato finanziato dal Ministero della Salute un progetto di ricerca, che ha coinvolto tre unità operative dell’IRCCS Istituto Ortopedico Rizzoli di Bologna, tra cui il laboratorio di Bioingegneria Computazionale. Questa tesi si pone l’obiettivo di descrivere le metodologie sviluppate, il lavoro svolto e i risultati ottenuti durante l’esperienza di tirocinio formativo, svoltasi presso questo laboratorio, nell’ambito di questo progetto di ricerca, sotto la supervisione dell’Ing. Fulvia Taddei. L’ipotesi di partenza della ricerca è che una chirurgia accuratamente pianificata di HTO induca cambiamenti misurabili nella meccanica interna del ginocchio, che possono portare a miglioramenti clinici significativi a livello dell’articolazione. Per verificare tale ipotesi il progetto si è articolato in obiettivi distinti: quantificare attraverso imaging biomedicale e utilizzando modelli muscoloscheletrici personalizzati i cambiamenti biomeccanici indotti nell’articolazione del ginocchio dei pazienti operati, quantificare le modifiche accorse alla composizione e alla struttura dei tessuti articolari in relazione alla progressione della patologia artrosica, infine sviluppare e validare un nuovo software di pianificazione chirurgica dell’intervento. Il mio lavoro di tesi è stato focalizzato dapprima sull’estrazione di misure da radiografie per la quantificazione delle deformità agli arti inferiori dei pazienti dello studio alla baseline e al follow up, utilizzando il software sviluppato per la pianificazione dell’intervento. In seguito, si sono analizzate le differenze tra il gruppo chirurgico e il gruppo conservativo ed è stata valutata la reale correzione ottenuta chirurgicamente con la pianificazione originale. È stato così possibile dimostrare che nel gruppo dei pazienti sottoposti a chirurgia, l’angolo di varismo nel follow up è, in media, non distinguibile da zero (goal della pianificazione) e che l’angolo di correzione corrisponde a quanto pianificato, confermando quindi la validità dell’approccio di pianificazione. Successivamente, il mio lavoro si è esteso all'analisi quantitativa della cartilagine articolare mediante immagini MRI mappate in T2. Questo ha comportato un lavoro di segmentazione delle immagini e successiva quantificazione di valor medio e relativa statistica descrittiva del segnale T2 nelle regioni mediali e laterali del ginocchio. Il confronto dei risultati ha evidenziato come nei pazienti trattati con terapia conservativa vi sia un peggioramento, nella cartilagine tibiale, del compartimento mediale rispetto al laterale. Nei pazienti sottoposti a intervento chirurgico, invece, tale peggioramento non si registra, supportando quindi l’ipotesi che l’intervento di HTO induca effettivamente un rallentamento della progressione della patologia artrosica già riscontrabile ad un anno di follow up. I valori misurati di deformità degli arti inferiori e di segnale T2 saranno utilizzati, nel prossimo futuro, per analizzare la relazione tra deformità, qualità della cartilagine e carichi articolari, come predetti dai modelli muscoloscheletrici.