Confronto tra stabilizzazioni posteriori a segmento corto per le fratture vertebrali lombari mediante modellazione multi-body con flessibilità integrata = Comparison of Short-Segment Posterior Stabilizations for lumbar vertebral fractures through multibody modeling with integrated flexibility

Le fratture vertebrali rappresentano una parte significativa alle lesioni spinali complessive; l’area più colpita è la regione toraco-lombare e rappresenta il 50-60% di tutte le fratture della colonna vertebrale toracica e lombare. La fissazione chirurgica è il trattamento consigliato per fornire stabilità e recupero funzionale nei casi in cui l'approccio conservativo non sia efficace. Negli ultimi anni, la stabilizzazione posteriore a segmento corto si è affermata come approccio convenzionale, collegando i due livelli adiacenti alla frattura con una fissazione a quattro viti (4SF). Recentemente, l'aggiunta di viti peduncolari intermedie nel livello fratturato è stata proposta come fissazione più rigida: si ha a una fissazione a sei viti (6SF) in caso di viti peduncolari bilaterali o a cinque viti (5SF) nel caso in cui possa essere inserita una sola vite. Questo studio si propone di sviluppare un modello di colonna vertebrale paziente-specifico per analizzare l'influenza dell'inserimento di una vite intermedia nella fissazione posteriore a segmento corto in termini di cinematica vertebrale e di carichi scambiati alle viti peduncolari. È stato ricostruito un segmento spinale T11-Sacro da immagini TC paziente-specifico ed è stato implementato un modello multi-body corrispondente: le articolazioni intervertebrali sono state modellate con bushings traslazionali e rigidità rotazionali cubiche non lineari, posizionate nei rispettivi centri di rotazione istantanea. Sotto l’ipotesi di una frattura di L3, sono stati progettati in ambiente CAD (Solidworks2023) due tipi di fissazioni a segmento corto, la convenzionale 4SF, che coinvolge L2 e L4, e la 6SF. Per tenere conto della deformabilità dell'impianto, le barre sono state modellate come corpi flessibili utilizzando la teoria modale, mentre la rigidità delle viti peduncolari è stata ricavata attraverso la teoria della trave cantilever. Le simulazioni sono state eseguite in MSCAdams2022 per valutare il comportamento dei costrutti in flessione e lateral bending applicando un momento puro di 7,5 Nm sulla vertebra più craniale del segmento multi-vertebrale. Nel lateral bending, entrambe le configurazioni 4SF e 6SF hanno raggiunto un ROM totale di 19° osservando una distribuzione similare sopra e sotto la fissazione (craniale: 58,3%; caudale: 40,8%). Le forze di taglio si sono rivelate il carico più critico (155,5 N) mentre le forze di ‘pullout’ sono rimaste sempre inferiori a 10 N. Le forze di taglio a livello delle viti peduncolari L2 e L4 sono risultate uniformi nella 4SF (145 N), mentre nelle 6SF sono risultate pari a 155,4 N a livello L2 e 137,9 N in L4. È interessante notare che le forze di taglio al livello intermedio L3 sono risultate quasi trascurabili (-89% rispetto al livello superiore). Lo schema di distribuzione di carico descritto è emerso anche durante la flessione. In conclusione, lo studio ha permesso di fornire approfondimenti biomeccanici sugli effetti cinematici e cinetici delle viti peduncolari intermedie nella fissazione spinale dopo una frattura vertebrale.