Notícies

14 de gener de 2026 - Informació General

Investigadors de la UPF i de l’Hospital del Mar desenvolupen models virtuals per simular cirurgies de columna i reduir els riscos de complicacions

La cirurgia correctora de deformitat de la columna vertebral crea uns punts de conflicte entre les vèrtebres instrumentades i les vèrtebres mòbils, i pot fer fracassar la intervenció, amb conseqüències greument invalidants per al malalt. Un equip de recerca liderat per la UPF i amb la col·laboració de l'Hospital del Mar han desenvolupat uns models virtuals, personalitzats per a diferents pacients, que mostren que reduir el nombre d'implants, col·locant menys cargols de manera estratègica, redueix el risc d'aquestes complicacions.

Investigadors de la Universitat Pompeu Fabra, en col·laboració amb l'Hospital del Mar, han desenvolupat models computacionals que permeten simular cirurgies de columna vertebral personalitzades per a cada pacient. Aquesta tecnologia facilita la detecció i la prevenció de riscos abans de l'operació, amb l'objectiu que la intervenció quirúrgica pugui fer-se de manera més segura.

Concretament, han desenvolupat models virtuals per simular cirurgies correctores de la deformitat de la columna en adults (Adult Spine Deformity, ASD), una patologia que altera l'alineació vertebral i l'equilibri postural del pacient, i que provoca dolor i limitació funcional. Per corregir aquesta deformitat, és necessari fer complexos muntatges, anomenats instrumentacions, que consisteixen en la col·locació de cargols dintre de les vèrtebres connectats per barres. Les vèrtebres que porten cargols i que formen part de la instrumentació s'anomenen vèrtebres instrumentades. Tot i els avenços mèdics, aquestes intervencions comporten riscos importants de complicacions mecàniques, com la fallada de la unió proximal (PJF, de l'anglès Proximal Junctional Failure), que vol dir l'afectació de la unió entre l'última vèrtebra superior instrumentada i la primera vèrtebra mòbil adjacent situada just per sobre. Aquest problema pot causar diferents lesions, des de fractures a les vèrtebres fins a la compressió de la medul·la espinal, amb conseqüències greus com dolor invalidant, incapacitat per mantenir-se dret o problemes de mobilitat a les cames. Aquest fet pot afectar, aproximadament, un 30% dels pacients, i la seva solució requereix una nova cirurgia. 

Per afrontar aquest repte i trobar un compromís entre el nivell de correcció de la columna i el risc de PJF, i reduir el risc de segona cirurgia, un equip d'investigadors de la Unitat de Recerca BCN MedTech del Departament d'Enginyeria de la UPF, en col·laboració amb l'Hospital del Mar, ha desenvolupat models computacionals sofisticats i específics per a cada pacient de la columna toracolumbar, la part de la columna vertebral que fa de transició entre la columna toràcica i la columna lumbar. Aquests models in silico permeten recrear, de manera virtual, diferents escenaris quirúrgics i forces biomecàniques, i ofereixen dades quantitatives que complementen les avaluacions clíniques existents.

Gràcies a la col·laboració amb l'Hospital del Mar, que ha proporcionat la hipòtesi clínica i els casos clínics reals per validar les simulacions, els investigadors han pogut centrar-se en els pacients més complexos i de major risc, aquells que presenten un desafiament especial per a la pràctica quirúrgica. Aquesta aproximació permet ajustar l'estratègia quirúrgica a les característiques de cada pacient abans d'entrar al quiròfan.

Els resultats d'aquesta recerca s'han publicat recentment en un article a The Spine Journal, revista científica de referència mundial en cirurgia de columna. L'estudi ha estat liderat per Jérôme Noailly, cap de l'àrea de recerca de Biomecànica i Mecanobiologia (BMMB) de la Unitat BCN MedTech del Departament d'Enginyeria de la UPF, amb Morteza Rasouligandomani, investigador del mateix grup, com a primer autor.

Cirurgia de columna més segura amb menys implants

L'estudi mostra que una estratègia quirúrgica concreta, anomenada reducció de la densitat d'implants (IDR, de l'anglès Implant Density Reduction) pot reduir de manera significativa les complicacions postoperatòries. La IDR consisteix a utilitzar menys cargols de manera estratègica per fixar la columna, i així disminuir la tensió sobre els discos i millorar l'estabilitat dels implants. En pacients amb ossos sans i implants de titani, l'estudi indica que aquesta tècnica pot reduir fins a un 70% la tensió sobre els discos i millorar més d'un 140% l'estabilitat dels cargols restants.

La distribució planificada i estratègica dels cargols per vèrtebra al llarg de la regió operada permet a la columna suportar millor les tensions naturals després de la cirurgia i reduir el risc de complicacions, tal com explica Rasouligandomani, "reduir de manera estratègica el nombre d'implants permet aconseguir una transició més progressiva de rigidesa entre les parts fusionades i no fusionades de la columna, la qual cosa ajuda a mitigar l'estrès que condueix a la fallada de la unió proximal".

Planificació quirúrgica personalitzada

Aquest estudi també representa un pas important cap a una planificació quirúrgica personalitzada per a pacients amb deformitat de columna en adult. Com afirma Noailly, "mitjançant simulacions per ordinador, podem provar diferents estratègies quirúrgiques en un pacient específic abans d'entrar al quiròfan. Això ens permet identificar l'enfocament òptim per minimitzar el risc de complicacions i millorar els resultats clínics".

En la mateixa línia, el Dr. Alex del Arco, metge adjunt del Servei de Cirurgia Ortopèdica i Traumatologia de l'Hospital del Mar i col·laborador de l'estudi, el qual ha proporcionat la hipòtesi clínica, destaca la importància d'aquest treball conjunt. "La col·laboració entre enginyers i cirurgians és clau per avançar en la cura dels pacients. Les simulacions per ordinador ens ofereixen una eina potent per anticipar i prevenir complicacions, especialment en els casos complexos i d'alt risc que veiem habitualment a la pràctica clínica".

Tot i els resultats prometedors, els investigadors subratllen que la reducció de la densitat d'implants (IDR) no és una solució universal. La seva eficàcia depèn de factors com la qualitat òssia del pacient, el material dels implants (titani o cobalt-crom) i la gravetat de la deformitat. En pacients amb osteoporosi o deformitats molt severes, la IDR pot no ser suficient per prevenir la PJF.

Aquest avenç obre la porta a una cirurgia de columna més segura i adaptada a cada pacient, amb el potencial de reduir reintervencions, millorar la qualitat de vida i optimitzar els recursos del sistema de salut. Aquest estudi ha sigut possible gràcies al suport del Consell Europeu de Recerca, a través del projecte O-Health (ERC-CoG-2021-101044828). L'equip ja està treballant per convertir aquesta tecnologia en un producte sanitari en un futur pròxim, perquè la població se'n pugui beneficiar. 

Article de referència

Rasouligandomani M.; Arco A.d.; Villa T.; La Barbera L.; Gonzalez Ballester M.A.; Galbusera F.; Noailly J. Implant density reduction to avoid proximal junctional failure in adult spine surgery: Computer models and simulations. North American Spine Society Journal 2025; 24
https://www.nassopenaccess.org/article/S2666-5484(25)00190-8/fulltext