Las intervenciones quirúrgicas para corregir deformidades de la columna vertebral adulta (ASD por sus siglas en inglés) consisten en la fijación rígida de múltiples uniones intervertebrales y comportan un elevado riesgo de complicaciones mecánicas. Una de las más habituales afecta a la unión proximal entre los segmentos vertebrales -tanto los tratados como los no tratados por la operación-, cosa que empeora la curvatura que tendría que tener la columna en relación a la pelvis para mantener una postura corporal equilibrada. La afectación de la unión proximal genera más dolor y discapacidad y supone una segunda operación en más de un 20% de los casos.

Por eso, un grupo de investigación, liderado por la UPF, ha investigado cómo mejorar la precisión de los índices clínicos para medir el riesgo de aparición de la afectación de la unión proximal después de una operación de columna. El estudio ha contado con la colaboración del Hospital del Mar, el Vall d´Hebron Instituto de Investigación (VHIR), el Instituto Ortopédico Galeazzi de Milà (IRCCS Galeazzi) y el Schulthess Klinik de Zúrich (Suiza).

La investigación ha conseguido elevar el nivel de precisión de estos índices por encima del 95%, esencialmente a partir de la incorporación de nuevos descriptores biomecánicos, referentes a las condiciones mecánicas del aparato musculoesquelético de los pacientes. Hasta ahora, estos índices solo tenían en cuenta descriptores geométricos de la alineación de las vértebras.

Las conclusiones de este estudio se han publicado recientemente en la revista Spine, en el artículo titulado Proximal Junction Failure in Spine Surgery: Integrating Geometrical and Biomechanical Global Descriptors Improves GAP Score-Based Assessment. En la UPF, la investigación la ha impulsado el grupo de investigación SIMBIOsys (Simulation, Imaging and Modelling for Biomedical Systems) de la Unidad de Investigación BCN MedTech del Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (DTIC). El artículo ha sido elaborado por Morteza Rasouligandomani (autor principal), que forma parte del grupo de investigación SIMBIOsys, juntamente con Alejandro del Arco, cirujano de columna en el Hospital del Mar (segundo autor). També son coautores del mismo Jérôme Noailly y Miguel Ángel González Ballester, dos de los codirectores del grupo SIMBIOSys; Ferran Pellisé, jefe de la Unidad de Investigación de la Columna Vertebral del VHIR; y Fabio Galbusera, del Shulthess klinik de Zúric (antes vinculado al IRCCS Galeazzi de Milán).

Entre el 36% y el 59% de las personas que se operan para corregir deformidades de la columna adultas sufren alguna complicación mecánica, sobre todo durante el primer año posterior a la intervención

Los resultados de esta investigación pueden contribuir al perfeccionamiento de las técnicas quirúrgicas para operar las deformidades de la columna vertebral adulta, anomalías de diversa índole que pueden provocar dolor crónico o disminución de la movilidad entre los pacientes. Uno de los mayores riesgos de estas operaciones, especialmente de la denominada instrumentación vertebral (una de las técnicas quirúrgicas más frecuentes) son las complicaciones mecánicas. Las sufren entre el 36% y el 59% de las personas que se someten a esta intervención. La edad es un factor de riesgo que favorece la aparición de estas complicaciones.

La afectación de la unión proximal es una de las complicaciones mecánicas más frecuentes después de las operaciones de columna

De entre estas complicaciones mecánicas, la más habitual es precisamente la afectación de la unión proximal (o PJF, por las siglas en inglés de Proximal Junction Failure). La PJF afecta entre el 1,4 y el 35% de las personas operadas por deformidades de la columna vertebral y, además, su aparición es precoz (entre los primeros tres y seis meses después de la operación). La PJF puede comportar alteraciones, entre ellas posibles disrupciones de los ligamentos o de las articulaciones de las vértebras. Puede provocar fuertes dolores y problemas de movilidad y, en algunos casos extremos, la pérdida total (paraplejia) o parcial (paraparesia) de la movilidad de las piernas.

Teniendo en cuenta los fuertes perjuicios que comporta la PJF para la salud de los pacientes y la complejidad de las cirugías de revisión para corregirla, la solución más óptima es la prevención de la afectación de la unión proximal, es decir, adoptar medidas para que las personas que se operan por ASD no la desarrollen. En este sentido, es fundamental mejorar la precisión de los índices clínicos que predicen las probabilidades que un paciente sufra PJF después de una intervención quirúrgica.

Este ha sido el objetivo del equipo de investigación liderado por la Unidad de Investigación BCNMedTech de la UPF, que ha identificado nuevos descriptores biomecánicos para complementar los índices actuales para medir el riesgo de aparición de PJF. Hasta ahora, uno de los índices más avanzados para hacerlo es lo denominado GAP (Global Alignment and Proportion), que esencialmente valora este riesgo a partir de la alineación de la columna y el balance sagital. En una situación de equilibrio sagital, hay una relación armónica entre las curvaturas de la columna y la pelvis. El problema es que el GAP no es bastante preciso para diferenciar el riesgo de aparición de PJF de otras complicaciones mecánicas de columna y que la eficiencia de este índice todavía es discutida en la valoración de algunos estudios clínicos.

Los descriptores biomecánicos, sobre las condiciones mecánicas de los pacientes, pueden mejorar la precisión de los índices de evaluación de riesgos

Para corregir estas carencias, el equipo de investigación propone añadir descriptores biomecánicos, referentes a las características biológicas y fisiológicas de los pacientes, a los descriptores geométricos (de la alineación y el equilibrio sagital), utilizados actualmente por el GAP. Entre estos descriptores biomecánicos, encontramos el índice de masa corporal (BMI) o el momento flexor máximo (BM). Un momento flector es esencialmente una fuerza que provoca que algo se doble. Así pues, en este caso, el momento flector máximo se refiere a la máxima fuerza que podría soportar la columna por efecto de la masa corporal o por mala compensación de la musculatura.

A partir del estudio, "hemos determinado que la combinación de descriptores geométricos de la alineación y del equilibrio sagital de la columna con descriptores biomecánicos es la mejor manera de predecir el riesgo de aparición de la afectación de la unión proximal de la columna" -explica Morteza Rasouligandomani, autor principal del estudio (UPF).

El Dr. Alejandro del Arco, cirujano de columna en el Hospital del Mar y segundo coautor del estudio, añade: "Lo relevante de este trabajo es entender la columna vertebral, el cuerpo humano, que va más allá de una estructura estática y bidimensional que debe alinearse y es una estructura dinámica a equilibrar. Hemos superado el tamaño de ángulos y mediciones geométricas con el cálculo de fuerzas, tensiones y deformidades, verdaderos responsables de la estabilidad o fracaso de una estructura. Paralelamente, hemos abierto la posibilidad de crear una herramienta de simulación para mejorar la planificación quirúrgica".

Los resultados de la investigación permitirán perfeccionar el GAP score, "la herramienta de planificación quirúrgica más eficiente en cirugía de escoliosis del adulto y una de las más utilizadas en todo el mundo", asegura el Dr. Ferran Pellisé, jefe de la Unidad de Investigación de la Columna Vertebral al VHIR. "Los resultados de esta nueva publicación vuelven a validar y refuerzan todavía más la propuesta de planificación quirúrgica en deformidad vertebral del adulto hecha y publicada en octubre del 2017, por el European Spine Study Group, con sede en el Hospital Universitario Vall d´Hebron" - añade Pellisé.

En esta última investigación, los nuevos descriptores, que contribuirán a perfeccionar el GAP, se han probado sobre una muestra de 112 pacientes de entre 50 y 75 años de edad, de los cuales 57 sufrían de alteración de la unión proximal y 55 eran pacientes sanos (grupo de control). Se han tomado imágenes tridimensionales de su columna vertebral a partir de radiografías biplanares (con dos fuentes de rayos X).

Gracias a las aportaciones de la investigación, la precisión para calcular el riesgo de afectación de la unión proximal puede superar el 95 %

Los investigadores han demostrado que los descriptores biomecánicos como el del momento flexor máximo (BM) pueden incrementar por encima del 90% la precisión media de los índices clínicos para predecir la alteración de la unión proximal (con una precisión mínima que no baja del 83%). El estudio concluye que un índice que parta solo de descriptores biomecánicos como el BM tiene más probabilidades (con una predicción media del 92,16% y una predicción mínima del 83%) de predecir la alteración de la unión proximal que el GAP basado únicamente en descriptores geométricos (predicción media del 87,39% y predicción mínima del 77%). No obstante, el estudio constata que la mejor solución pasa para combinar en un mismo índice clínico los descriptores geométricos y biomecánicos, puesto que, en este caso, la precisión para calcular el riesgo de PJF llega a un valor medio del del 95,02%, con una predicción mínima del 87%.