La protesi di ginocchio è una delle procedure chirurgiche più diffuse, oggi, si apre una nuova frontiera grazie ad un nuovo sistema protesico, basato sull’Intelligenza Artificiale, una tecnologia rivoluzionaria che integra i principi dell’allineamento cinematico e meccanico, offrendo soluzioni sempre più personalizzate. 

Approfondiamo l’argomento con il Professor Gennaro Pipino, riferimento in Italia per questa tecnica, Responsabile dell’Unità Operativa Ortopedia III presso Villa Erbosa di Bologna e Professore della Scuola di Specializzazione in Ortopedia e Traumatologia presso l'Università Vita - Salute San Raffaele di Milano.

 

Le tradizionali tipologie di intervento di protesi di ginocchio 

La protesi di ginocchio è uno degli interventi con cui si trattano artrosi avanzata, lesioni gravi o altre condizioni invalidanti. 

Negli ultimi decenni, questa procedura ha beneficiato di continue innovazioni tecnologiche che hanno reso gli interventi più sicuri, precisi e meno invasivi. Attualmente, esistono 2 tipologie di intervento con: 

• strumentazione meccanica tradizionale dove il chirurgo utilizza strumenti protesici per effettuare manualmente i tagli ossei necessari all’impianto della protesi; 
• chirurgia robotica, dove il robot assiste il chirurgo nel posizionamento della protesi, elaborando immagini bidimensionali dell’articolazione, rispettando angoli e misure predefinite. 

Tuttavia, questi due approcci presentano limiti legati all’equilibrio tra stabilità e naturalezza del movimento. L’allineamento meccanico garantisce una buona stabilità dell’impianto, ma spesso non rispetta la biomeccanica naturale del ginocchio. Al contrario, l’allineamento cinematico riproduce meglio il movimento fisiologico dell’articolazione, ma può compromettere la stabilità, aumentando il rischio di usura precoce o mobilizzazione della protesi. 

Questa difficoltà nel conciliare precisione tecnica e funzionalità naturale ha reso necessario lo sviluppo di soluzioni più avanzate e personalizzate.

 

A cosa serve l’AI nell’intervento di protesi di ginocchio

L’introduzione dell’intelligenza artificiale ha permesso di superare la difficoltà nel conciliare precisione tecnica e funzionalità naturale, introducendo un nuovo sistema protesico che combina analisi avanzate con dati personalizzati del paziente.

Attraverso l’elaborazione di immagini ottenute dalla risonanza magnetica e l’integrazione di parametri biomeccanici individuali, il sistema è in grado di: 

• individuare la configurazione protesica ideale per ogni paziente;
• bilanciare correttamente le forze articolari, garantendo stabilità e naturalezza;
• replicare in modo estremamente preciso la biomeccanica del ginocchio originario.

Dall’analisi alla pianificazione su misura fino alla sala operatoria

Per pianificare l’intervento, il paziente esegue una risonanza magnetica che consente di analizzare l’intera anatomia dell’arto, non limitandosi al ginocchio ma estendendosi fino alla caviglia. La risonanza magnetica fornisce dati dettagliati che vengono analizzati da un laboratorio specializzato negli Stati Uniti. 

Qui, algoritmi di Intelligenza Artificiale analizzano le immagini e identificano il baricentro esatto dell’arto, ovvero il punto di equilibrio fra femore, ginocchio e caviglia.  

Oltre alla struttura ossea, l’AI valuta anche la lunghezza e la tensione di muscoli, tendini e legamenti, in modo da garantire una protesi stabile lungo tutto l’arco di movimento, dalla flessione all’estensione.

Grazie a questa tecnologia, viene sviluppata digitalmente una mascherina chirurgica,  realizzata in plastica tramite una stampante 3D.
La mascherina rappresenta un calco esatto del ginocchio del paziente (vi aderisce perfettamente) che servirà da “linea guida” in sala operatoria per eseguire tagli precisi e impiantare, successivamente, la protesi. 

Una volta validato il progetto, il sistema personalizzato viene prodotto e utilizzato in sala operatoria per guidare l’impianto della protesi.

L’obiettivo è quello di ottenere un allineamento che combini la stabilità dell’allineamento meccanico con la naturalezza di quello cinematico. 

Questo allineamento “misto”, reso possibile dall’Intelligenza Artificiale:

•  riduce il rischio di usura precoce;
• distribuisce i carichi in modo equilibrato, evitando il deterioramento unilaterale dell’impianto, una delle principali cause del fallimento protesico.

 

Il ruolo imprescindibile del chirurgo

Nonostante la tecnologia avanzata, la professionalità e l’esperienza del chirurgo sono elementi imprescindibili. 

Grazie alle sue conoscenze professionali, spetta al chirurgo valutare e approvare il progetto creato dall’Intelligenza Artificiale, apportando eventuali modifiche, quando necessarie, per garantire la massima precisione e sicurezza dell’intervento.

 

Quali sono i benefici dell’impianto protesico di ginocchio realizzato con l’AI

L’adozione di questo sistema protesico apporta vantaggi concreti sia per il chirurgo sia per il paziente.

Grazie alle mascherine chirurgiche personalizzate, progettate in fase preoperatoria, il chirurgo sa già esattamente dove e quanto tagliare, rendendo l’intervento più rapido.

Questo approccio consente anche di:

• minimizzare il trauma ai tessuti;
• diminuire il rischio di sanguinamento e infezioni;
• ridurre la necessità di trasfusioni di sangue.

Per il paziente, invece, i vantaggi includono: 

• un impianto personalizzato che riproduce fedelmente l’anatomia del ginocchio, aumentando la stabilità, la mobilità e la sensazione di naturalezza;
• un recupero più rapido e meno doloroso, grazie alla precisione dell’intervento e alla minore invasività;
• maggiore durata dell’impianto, prevenendo l’usura precoce e riducendo il rischio di mobilizzazione nel tempo.