Progressi Chirurgici nel Trattamento del Sarcoma Pelvico
Uno studio su come la chirurgia influisce sulla camminata dopo il trattamento del sarcoma pelvico.
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Indice
I sarcomi pelvici sono rari, ma rappresentano una parte significativa dei tumori ossei primari nei giovani, specialmente sotto i 25 anni. Questo tipo di tumore presenta sfide uniche per il trattamento chirurgico perché l'area pelvica ha una struttura complessa e ogni tumore può comportarsi in modo diverso. Di conseguenza, rimuovere questi tumori può essere difficile.
Recenti miglioramenti nella diagnostica medica e nelle opzioni di trattamento hanno reso interventi come l'emipelvectomia interna più comuni. Questo tipo di intervento prevede di rimuovere il tumore insieme ad alcune ossa e tessuti molli circostanti, cercando di mantenere l'arto intatto. Tuttavia, se il tumore si diffonde all'articolazione dell'anca, devono essere rimossi anche l'acetabolo (la cavità dell'anca) e la testa del femore (la parte superiore dell'osso della coscia). Inizialmente, i pazienti non ricevevano la ricostruzione dell'articolazione dell'anca dopo l'intervento. Questo portava a modifiche nella loro capacità di camminare, inclusi un'andatura anomala e limitazioni funzionali. Il tempo di recupero era lungo e i pazienti affrontavano rischi di sviluppare mal di schiena o scoliosi a causa di lunghezze delle gambe disuguali.
Nelle pratiche più recenti, i chirurghi hanno iniziato a utilizzare impianti protesici personalizzati per ricostruire l'articolazione dell'anca. Questo approccio riduce le limitazioni nella mobilità e accelera il recupero. Aiuta anche a mantenere lunghezze delle gambe più equivalenti, il che diminuisce le possibilità di mal di schiena e scoliosi.
La necessità di ricerca
Nonostante questi progressi nella ricostruzione, ci sono ancora pochi studi che valutano quanto bene queste soluzioni protesiche ripristinino la funzionalità del camminare e il controllo muscolare dopo l'intervento. Alcuni studi hanno esaminato diversi aspetti del camminare post-operatorio, come la misurazione delle forze di reazione del suolo o l'analisi dei Movimenti articolari nel tempo. Tuttavia, spesso si basavano sul confronto dei dati delle parti operate e non operate dopo l'intervento, senza avere dati di base dagli stessi pazienti prima dell'operazione.
Inoltre, mentre alcuni studi hanno esaminato i movimenti articolari, nessuno ha fornito una visione completa di tutti gli aspetti delle forze di reazione del suolo o di come le strategie di controllo muscolare cambiano dopo l'intervento. Poiché l'intervento rimuove diversi muscoli dell'anca, ci si aspetta che i pazienti debbano adattare le loro strategie di controllo muscolare per camminare in modo efficace dopo.
Combinare dati di movimento dettagliati con modelli fisici personali offre un modo nuovo per valutare i cambiamenti sia nei movimenti fisici che nel controllo neurale. Tali modelli possono fornire informazioni che i dati grezzi da soli non possono offrire. Ad esempio, i modelli possono aiutare ad analizzare come i cambiamenti nei carichi articolari o nelle forze muscolari influenzano condizioni come l'osteoartrite o la riabilitazione dopo un ictus.
Panoramica dello studio di caso
Questo studio si concentra su un paziente che ha subito un intervento di emipelvectomia interna a causa di un sarcoma pelvico. Gli obiettivi erano due: osservare i cambiamenti nella dinamica del camminare e esplorare come è cambiato il controllo muscolare del paziente dopo l'intervento. Sono stati creati modelli personalizzati utilizzando dati raccolti prima e dopo l'intervento. Questi modelli aiutano a capire gli effetti duraturi dell'intervento sulla mobilità e sul controllo muscolare.
Il paziente era un uomo di 46 anni che ha dato il consenso informato per lo studio. Ha subito un intervento per rimuovere il tumore, l'articolazione dell'anca e i muscoli circostanti. È stata utilizzata una protesi personalizzata, che includeva una sostituzione totale dell'anca. I dati sul camminare e le scansioni TC sono stati raccolti prima e dopo l'intervento utilizzando gli stessi metodi. Il paziente camminava alla sua velocità scelta, che era più lenta dopo l'intervento.
Metodi di raccolta dati
Per la raccolta dei dati, sono stati utilizzati vari strumenti, tra cui un tapis roulant attrezzato per misurare le forze di reazione del suolo e un sistema di cattura del movimento per analizzare visivamente i movimenti. Sono stati posizionati dei marker sul corpo del paziente per tracciare i movimenti articolari e l'attività muscolare è stata monitorata utilizzando elettrodi. Questo ha consentito di creare un profilo dettagliato dei modelli di camminata del paziente sia prima che dopo l'intervento.
Sono state effettuate anche scansioni TC del bacino per creare modelli accurati dell’anatomia del paziente. Queste scansioni hanno aiutato a progettare una protesi personalizzata che si adatta meglio al corpo del paziente rispetto ai modelli standard.
Analisi dei cambiamenti
Dopo aver raccolto i dati, sono state condotte analisi per identificare come l'intervento abbia impattato la dinamica del camminare del paziente. Sono emersi diversi cambiamenti chiave:
Forze di reazione del suolo: Le forze esercitate sul suolo quando il paziente camminava sono state misurate. Sono state riscontrate differenze significative tra le gambe operate e non operate dopo l'intervento. Il paziente esercitava meno forza utilizzando la gamba operata e di più quando si affidava a quella non operata. Questo spostamento indica una strategia compensativa nel camminare.
Movimenti articolari: Gli angoli delle articolazioni in entrambe le gambe hanno mostrato cambiamenti significativi dopo l'intervento. Per la gamba operata, l'anca è stata adattata a una posizione più estesa e il ginocchio ha mostrato una riduzione della flessione. La gamba non operata ha mostrato cambiamenti diversi, inclusa un’aumento della flessione in determinati momenti durante il ciclo del passo. I movimenti del bacino e del tronco sono diventati anche più asimmetrici dopo l'intervento.
Momenti articolari: Le forze che causano il movimento o resistono al movimento delle articolazioni sono anche cambiate. La gamba operata ha mostrato una diminuzione di alcuni momenti articolari durante specifiche fasi del camminare, indicando un funzionamento muscolare alterato.
Cambiamenti nella funzione e controllo muscolare
L'analisi si è estesa alle caratteristiche muscolo-tendinee del paziente. Sono stati notati cambiamenti nelle lunghezze delle fibre muscolari e nelle lunghezze di riposo dei tendini. Mentre alcuni muscoli hanno mostrato lunghezze variabili dopo l'intervento, i cambiamenti complessivi erano relativamente minori. I valori misurati sono importanti per capire quanto bene il paziente possa generare forza con i suoi muscoli.
Inoltre, sono state studiate le strategie di controllo muscolare per vedere come il paziente coordinasse l'attività muscolare durante il camminare. Questo ha comportato l'esame delle sinergie muscolari, che sono raggruppamenti di muscoli che lavorano insieme per un movimento specifico. L'analisi ha mostrato cambiamenti significativi nel modo in cui i muscoli erano coordinati dopo l’intervento.
Utilizzando i dati pre-operatori, sono stati testati diversi metodi per prevedere i controlli muscolari post-operatori. I metodi più efficaci utilizzavano i dati delle sinergie muscolari pre-operatorie, consentendo però aggiustamenti per tenere conto dei cambiamenti nei modelli di camminata.
Implicazioni cliniche
I risultati di questo studio indicano che anche piccoli cambiamenti visibili nel camminare possono mascherare differenze sostanziali nei movimenti e nel controllo muscolare. Questa scoperta sottolinea la necessità di approcci riabilitativi mirati, personalizzati per ogni paziente. Comprendere i cambiamenti specifici che un paziente vive dopo l'intervento può aiutare i fisioterapisti a progettare programmi di recupero più efficaci.
Il lavoro svolto in questo studio può anche servire da base per future ricerche su pazienti con sarcomi pelvici. Espandendo il campo di ricerca per includere più soggetti, possiamo capire meglio come migliorare il recupero per chi affronta interventi simili in futuro.
Conclusione
Attraverso uno studio approfondito di un paziente, questo lavoro ha fornito preziose informazioni su come l'intervento di emipelvectomia interna influisce sulla funzionalità del camminare. I cambiamenti misurati sono stati significativi, anche se non sempre evidenti nel modo in cui il paziente si muoveva. Raccogliendo dati completi sui movimenti e sul controllo muscolare, i ricercatori possono pianificare meglio riabilitazioni personalizzate per individui che hanno subito interventi simili. Questi risultati possono servire da guida per studi futuri volti a migliorare la vita dei pazienti con sarcomi pelvici.
In sintesi, questo studio di caso non solo contribuisce alla comprensione del trattamento del sarcoma pelvico, ma mette anche in evidenza l'importanza di approcci personalizzati nelle strategie di riabilitazione. È fondamentale continuare la ricerca per migliorare le cure per questi pazienti e garantire che possano ottenere i migliori risultati possibili dopo l'intervento.
Titolo: Changes in Walking Function and Neural Control following Pelvic Cancer Surgery with Reconstruction
Estratto: 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.
Autori: Benjamin J. Fregly, G. Li, D. Ao, M. M. Vega, P. Zandiyeh, S.-H. Chang, A. N. Penny, V. O. Lewis
Ultimo aggiornamento: 2024-03-03 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.27.582423
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.27.582423.full.pdf
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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