Avances Quirúrgicos en el Tratamiento del Sarcoma Pélvico
Un estudio sobre cómo la cirugía impacta la caminata después del tratamiento de sarcoma pélvico.
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Tabla de contenidos
Los sarcomas pélvicos son raros, pero representan una parte significativa de los tumores óseos primarios que se encuentran en personas jóvenes, especialmente en menores de 25 años. Este tipo de tumor presenta desafíos únicos para el tratamiento quirúrgico porque la zona pélvica tiene una estructura compleja y cada tumor puede comportarse de manera diferente en cada paciente. Por lo tanto, la cirugía para quitar estos tumores puede ser complicada.
Las mejoras recientes en la imagenología médica y las opciones de tratamiento han hecho que cirugías como la hemipelvectomía interna sean más comunes. Este tipo de cirugía implica remover el tumor junto con un poco de hueso y tejido blando alrededor, tratando de mantener la extremidad intacta. Sin embargo, si el tumor se propaga a la articulación de la cadera, se deben quitar el acetábulo (la cavidad de la cadera) y la cabeza femoral (la parte superior del fémur). Al principio, los pacientes no recibían reconstrucción de la articulación de la cadera después de la cirugía. Esto llevaba a alteraciones en su capacidad de caminar, incluyendo una marcha inusual y limitaciones funcionales. El tiempo de recuperación era largo, y los pacientes enfrentaban riesgos de desarrollar dolor de espalda o escoliosis debido a la diferencia en la longitud de las piernas.
En prácticas más recientes, los cirujanos han comenzado a usar implantes protésicos personalizados para reconstruir la articulación de la cadera. Este enfoque reduce las limitaciones en la movilidad y acelera la recuperación. También ayuda a mantener longitudes de piernas más iguales, lo que disminuye las posibilidades de dolor de espalda y escoliosis.
La Necesidad de Investigaciones
A pesar de estos avances en la reconstrucción, todavía hay pocos estudios que evalúen qué tan bien estas soluciones protésicas restauran la función de caminar y el control muscular después de la cirugía. Algunos estudios han investigado varios aspectos de la marcha post-cirugía, como medir las fuerzas de reacción del suelo o analizar los Movimientos de las articulaciones a lo largo del tiempo. Sin embargo, a menudo se basaron en comparar datos de los lados operados y no operados después de la cirugía, sin tener datos de referencia de los mismos pacientes antes de la cirugía.
Además, aunque algunos estudios han examinado los movimientos de las articulaciones, ninguno ha proporcionado una visión completa de todos los aspectos de las fuerzas de reacción del suelo o de cómo las estrategias de control muscular cambian después de la cirugía. Dado que la cirugía elimina múltiples músculos de la cadera, se espera que los pacientes necesiten adaptar sus estrategias de control muscular para caminar de manera efectiva después.
Combinar datos detallados de movimiento con modelos físicos personalizados ofrece una nueva forma de evaluar los cambios tanto en los movimientos físicos como en el control neural. Tales modelos pueden dar información que los datos en bruto no pueden proporcionar. Por ejemplo, los modelos pueden ayudar a analizar cómo los cambios en las cargas de las articulaciones o las fuerzas musculares afectan condiciones como la osteoartritis o la rehabilitación después de un accidente cerebrovascular.
Resumen del Estudio de Caso
Este estudio se centra en un paciente que se sometió a cirugía de hemipelvectomía interna debido a un sarcoma pélvico. Los objetivos eran doble: observar los cambios en la dinámica de la marcha y explorar cómo cambió el control muscular del paciente después de la cirugía. Se crearon modelos personalizados utilizando datos recolectados antes y después de la cirugía. Estos modelos nos ayudan a entender los efectos continuos de la cirugía en la movilidad y el control muscular.
El paciente era un hombre de 46 años que dio su consentimiento informado para el estudio. Tuvo cirugía para remover el tumor, la articulación de la cadera y los músculos circundantes. Se utilizó una prótesis personalizada, incluyendo un reemplazo total de cadera. Se recolectaron datos sobre la marcha y escaneos CT antes de la cirugía y nuevamente después utilizando los mismos métodos. El paciente caminó a su velocidad elegida, que fue más lenta después de la cirugía.
Métodos de Recolección de Datos
Para la recolección de datos, se utilizaron varias herramientas, incluyendo una cinta de correr equipada para medir las fuerzas del suelo y un sistema de captura de movimiento para analizar visualmente los movimientos. Se colocaron marcadores en el cuerpo del paciente para rastrear los movimientos de las articulaciones, y se monitorizó la actividad muscular usando electrodos. Esto permitió un perfil detallado de los patrones de marcha del paciente antes y después de la cirugía.
También se tomaron escaneos CT de la pelvis para crear modelos precisos de la anatomía del paciente. Estos escaneos ayudaron a diseñar una prótesis personalizada que se ajusta mejor al cuerpo del paciente que los modelos estándar.
Análisis de Cambios
Después de recolectar los datos, se realizaron análisis para identificar cómo la cirugía impactó la dinámica de la marcha del paciente. Emergieron varios cambios clave:
Fuerzas de Reacción del Suelo: Se midieron las fuerzas ejercidas sobre el suelo cuando el paciente caminaba. Se encontraron diferencias significativas entre las piernas operadas y no operadas después de la cirugía. El paciente ejerció menos fuerza al usar la pierna operada y más al depender de la pierna no operada. Este cambio indica una estrategia compensatoria en la marcha.
Movimientos de las Articulaciones: Los ángulos de las articulaciones en ambas piernas mostraron cambios importantes post-cirugía. Para la pierna operada, la cadera se ajustó a una posición más extendida, y la rodilla tuvo una flexión reducida. La pierna no operada mostró cambios diferentes, incluyendo una flexión aumentada en ciertos momentos del ciclo de marcha. Los movimientos de la pelvis y el tronco también se volvieron más asimétricos después de la cirugía.
Momentos de Articulación: Las fuerzas que causan que las articulaciones se muevan o resistan el movimiento también cambiaron. La pierna operada mostró una disminución en algunos momentos de la articulación durante fases específicas de la marcha, indicando un funcionamiento muscular alterado.
Cambios en la Función y Control Muscular
El análisis se extendió a las características músculo-tendinosas del paciente. Se notaron cambios en las longitudes de las fibras musculares y las longitudes de holgura de los tendones. Mientras que algunos músculos mostraron longitudes variables post-cirugía, los cambios generales fueron relativamente menores. Los valores medidos son importantes para determinar cómo de efectivamente el paciente puede generar fuerza con sus músculos.
Además, se estudiaron las estrategias de control muscular para ver cómo el paciente coordinaba la actividad muscular al caminar. Esto implicó examinar sinergias musculares, que son agrupaciones de músculos que trabajan juntos para un movimiento específico. El análisis mostró cambios significativos en cómo se coordinaban los músculos después de la cirugía.
Usando los datos previos a la cirugía, se probaron varios métodos para predecir los controles musculares post-cirugía. Los métodos más efectivos utilizaron datos de sinergia muscular previos a la cirugía mientras permitían ajustes para considerar cambios en los patrones de marcha.
Implicaciones Clínicas
Los resultados de este estudio indican que incluso cambios visibles menores en la marcha pueden ocultar diferencias subyacentes sustanciales en el movimiento y el control muscular. Este hallazgo enfatiza la necesidad de enfoques de rehabilitación específicos adaptados a pacientes individuales. Entender los cambios específicos que experimenta un paciente tras la cirugía puede ayudar a los fisioterapeutas a diseñar programas de recuperación más efectivos.
El trabajo realizado en este estudio también puede servir como base para futuras investigaciones sobre diferentes pacientes con sarcomas pélvicos. Al ampliar el alcance de esta investigación para incluir más sujetos, podemos entender mejor cómo mejorar la recuperación para aquellos que se someten a cirugías similares en el futuro.
Conclusión
A través de un estudio exhaustivo de un paciente, este trabajo proporcionó valiosos conocimientos sobre cómo la cirugía de hemipelvectomía interna afecta la función de caminar. Los cambios medidos fueron significativos, incluso si no siempre eran evidentes en cómo se movía el paciente. Al recopilar datos completos sobre el movimiento y el control muscular, los investigadores pueden planificar mejor la rehabilitación personalizada para individuos tras cirugías similares. Estos hallazgos pueden servir como guía para futuros estudios destinados a mejorar la vida de los pacientes que enfrentan sarcomas pélvicos.
En resumen, este estudio de caso no solo contribuye a la comprensión del tratamiento de sarcoma pélvico, sino que también destaca la importancia de enfoques personalizados en las estrategias de rehabilitación. Se necesita más investigación para continuar mejorando la atención para estos pacientes y para asegurarse de que puedan lograr los mejores resultados posibles después de la cirugía.
Título: Changes in Walking Function and Neural Control following Pelvic Cancer Surgery with Reconstruction
Resumen: Surgical planning and custom prosthesis design for pelvic cancer patients is challenging due to the unique clinical characteristics of each patient and the significant amount of pelvic bone and hip musculature often removed. Limb-sparing internal hemipelvectomy surgery with custom prosthesis reconstruction has become a viable option for this patient population. However, little is known about how post-surgery walking function and neural control change from pre-surgery conditions. This case study combined comprehensive human movement data collection with personalized neuromusculoskeletal computer modeling to provide a thorough assessment of pre-to post-surgery changes in walking function and neural control for a single pelvic sarcoma patient who received internal hemipelvectomy surgery with custom prosthesis reconstruction. Extensive walking data (video motion capture, ground reaction, and EMG) were collected from the patient before surgery and after plateau in recovery after surgery. Pre- and post-surgery personalized neuromusculoskeletal computer models of the patient were then constructed using the patients pre- and post-surgery walking data. These models were used to calculate the patients pre- and post-surgery joint motions, joint moments, and muscle synergies. The calculated muscle synergies were described by time-invariant synergy vectors and time-varying synergy activations, were consistent with the patients experimental EMG data, and produced the patients experimental joint moments found via inverse dynamics. The patients post-surgery walking function was marked by a slower self-selected walking speed coupled with several compensatory mechanisms necessitated by lost or impaired hip muscle function, while the patients post-surgery neural control demonstrated a dramatic change in coordination strategy (as evidenced by modified synergy vectors) with little change in recruitment timing (as evidenced by conserved synergy activations). Furthermore, the patients post-surgery muscle activations were fitted accurately using the patients pre-surgery synergy activations but poorly using the patients pre-surgery synergy vectors. These results provide valuable information about which aspects of post-surgery walking function could potentially be improved through modifications to surgical decisions, custom prosthesis design, or rehabilitation protocol, as well as how computational simulations could be formulated to predict post-surgery walking function reliably given a patients pre-surgery walking data and the planned surgical decisions and custom prosthesis design.
Autores: Benjamin J. Fregly, G. Li, D. Ao, M. M. Vega, P. Zandiyeh, S.-H. Chang, A. N. Penny, V. O. Lewis
Última actualización: 2024-03-03 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.27.582423
Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.27.582423.full.pdf
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