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14 de enero de 2026 - Información general

Investigadores de la UPF y del Hospital del Mar desarrollan modelos virtuales para simular cirugías de columna y reducir los riesgos de complicaciones

La cirugía correctora de deformidad de la columna vertebral crea unos puntos de conflicto entre las vértebras instrumentadas y las vértebras móviles, que pueden hacer fracasar la intervención, con consecuencias gravemente invalidantes para el enfermo. Un equipo de investigación liderado por la UPF y con la colaboración del Hospital del Mar han desarrollado unos modelos virtuales, personalizados para diferentes pacientes, que muestran que reducir el número de implantes, colocando menos tornillos de forma estratégica, reduce el riesgo de estas complicaciones.

Investigadores de la Universidad Pompeu Fabra, en colaboración con el Hospital del Mar, han desarrollado modelos computacionales que permiten simular cirugías de columna vertebral personalizadas para cada paciente. Esta tecnología facilita la detección y prevención de riesgos antes de la operación, con el objetivo de que la intervención quirúrgica pueda realizarse de forma más segura.

Concretamente, han desarrollado modelos virtuales para simular cirugías correctoras de la deformidad de la columna en adultos (Adult Spine Deformity, ASD), una patología que altera la alineación vertebral y el equilibrio postural del paciente, y le provoca dolor y limitación funcional. Para corregir esta deformidad, es necesario realizar complejos montajes, llamados instrumentaciones, que consisten en la colocación de tornillos dentro de las vértebras conectados por barras. Las vértebras que llevan tornillos y que forman parte de la instrumentación se llaman vértebras instrumentadas. A pesar de los avances médicos, estas intervenciones conllevan importantes riesgos de complicaciones mecánicas, como el fallo de la unión proximal (PJF, del inglés Proximal Junctional Failure), que significa la afectación de la unión entre la última vértebra superior instrumentada y la primera vértebra móvil adyacente situada justo por encima. Este problema puede causar diferentes lesiones, desde fracturas en las vértebras hasta la compresión de la médula espinal, con consecuencias graves como dolor invalidante, incapacidad para mantenerse en pie o problemas de movilidad en las piernas. Este hecho puede afectar, aproximadamente, a un 30% de los pacientes, y su solución requiere una nueva cirugía. 

Para abordar este reto y encontrar un equilibrio entre el grado de corrección espinal y el riesgo de infección protésica, así como para reducir el riesgo de una segunda intervención quirúrgica, un equipo de investigadores de la Unidad de Investigación BCN MedTech del Departamento de Ingeniería de la UPF, en colaboración con el Hospital del Mar, ha desarrollado sofisticados modelos computacionales específicos para cada paciente para la columna toracolumbar, la parte de la columna vertebral que hace la transición entre las regiones torácica y lumbar. Estos modelos in silico permiten recrear virtualmente diferentes escenarios quirúrgicos y fuerzas biomecánicas, y proporcionan datos cuantitativos que complementan las evaluaciones clínicas existentes.

Gracias a la colaboración con el Hospital del Mar, que proporcionó la hipótesis clínica y los casos clínicos reales para validar las simulaciones, los investigadores han podido centrarse en los pacientes más complejos y de alto riesgo, aquellos que presentan un reto especial para la práctica quirúrgica. Este enfoque permite adaptar la estrategia quirúrgica a las características de cada paciente antes de entrar en el quirófano.

Los resultados de esta investigación se han publicado recientmente en un artículo a The Spine Journal, revista científica de referencia mundial en cirugía de columna. El estudio ha sido liderado per Jérôme Noailly, jefe del área de investigación de Biomecánica y Mecanobiología (BMMB) de la Unidad BCN MedTech del Departamento de Ingeniería de la UPF, con Morteza Rasouligandomani, investigador del mismo grupo, como primer autor.

Cirugía de columna más segura con menos implantes

El estudio demuestra que una estrategia quirúrgica específica, denominada reducción de la densidad de implantes (IDR), puede reducir significativamente las complicaciones posoperatorias. La IDR consiste en utilizar estratégicamente menos tornillos para fijar la columna vertebral, lo que reduce la tensión sobre los discos y mejora la estabilidad del implante. En pacientes con huesos sanos e implantes de titanio, el estudio indica que esta técnica puede reducir la tensión sobre los discos hasta en un 70% y mejorar la estabilidad del resto de tornillos en más de un
140%.

La distribución planificada y estratégica de los tornillos por vértebra a lo largo de la región operada permite que la columna vertebral resista mejor las tensiones naturales después de la cirugía y reduce el riesgo de complicaciones, como explica Rasouligandomani, "la reducción estratégica del número de implantes permite una transición más gradual en la rigidez entre las partes fusionadas y no fusionadas de la columna vertebral, lo que ayuda a mitigar la tensión que conduce al fracaso de la unión proximal".

Planificación quirúrgica personalizada

Este estudio también representa un paso importante hacia la planificación quirúrgica personalizada para pacientes con deformidad espinal en adultos. Como afirma Noailly, "mediante simulaciones por ordenador, podemos probar diferentes estrategias quirúrgicas en un paciente específico antes de entrar en el quirófano. Esto nos permite identificar el enfoque óptimo para minimizar el riesgo de complicaciones y mejorar los resultados clínicos".

En la misma línea, el Dr. Alex del Arco, medico adjunto del Servicio de Cirugía Ortopédica y Traumatología del Hospital del Mar y colaborador en el estudio, que aportó la hipótesis clínica, destaca la importancia de este trabajo conjunto. "La colaboración entre ingenieros y cirujanos es clave para avanzar en la atención al paciente. Las simulaciones por ordenador nos ofrecen una potente herramienta para anticipar y prevenir complicaciones, especialmente en los casos complejos y de alto riesgo que vemos habitualmente en la práctica clínica".

A pesar de los prometedores resultados, los investigadores subrayan que la reducción de la densidad de implantes (IDR) no es una solución universal. Su eficacia depende de factores como la calidad ósea del paciente, el material del implante (titanio o cobalto-cromo) y la gravedad de la deformidad. En pacientes con osteoporosis o deformidades muy graves, la IDR puede no ser suficiente para prevenir la PJF.

Este avance abre la puerta a una cirugía de columna más segura y específica para cada paciente, con el potencial de reducir las reintervenciones.

Artículo de referencia

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