Previsione della sindrome da impianto di cemento osseo utilizzando metodi di intelligenza artificiale

Poiché la prevalenza dell’artrosi dell’anca e del ginocchio aumenta con l’età, gli interventi di protesi ortopedica sono ampiamente eseguiti in tutto il mondo e nel nostro Paese. In questi interventi viene utilizzato il cemento osseo per garantire l’adesione della protesi all’osso. La sindrome da impianto di cemento osseo (BCIS) è una complicanza fatale della chirurgia dell'osso cementato caratterizzata da ipotensione sistemica, ipertensione polmonare, aritmie, perdita di coscienza e arresto cardiaco, che si verifica più comunemente durante la cementazione e il posizionamento della protesi ed è sempre più segnalata.

La sindrome è più comunemente osservata nell'emiartroplastica cementata dopo fratture scomposte del collo del femore, ma si verifica anche negli interventi di sostituzione totale dell'anca e del ginocchio. Nonostante la pubblicazione di linee guida di sicurezza per ridurre il BCIS, rimane una complicanza intraoperatoria comune con un'incidenza complessiva fino al 28% ed è una delle principali cause di morbilità e mortalità intraoperatoria e postoperatoria.

La fisiopatologia del BCIS non è chiara, inclusa l'instabilità emodinamica come risultato di cambiamenti nella resistenza vascolare polmonare e sistemica, aumento della pressione intramidollare con conseguente incorporazione di monomeri di polimetilmetacrilato nella circolazione causando vasodilatazione, rilascio di mediatori dal polimetilmetacrilato, rilascio di acidi grassi e rilascio di mediatori dal polimetilmetacrilato, insufficienza ventricolare destra acuta, anafilassi, infiammatoria ed esotermica e l'attivazione del complemento può includere una o una combinazione di insufficienza ventricolare destra acuta, anafilassi, reazione infiammatoria ed esotermica e attivazione del complemento, che si sviluppa quando particelle di cemento e coaguli causano emboli in molti organi del corpo, specialmente nel sistema polmonare, con aumento delle resistenze vascolari polmonari. Donaldson et al. sviluppato un sistema di classificazione per la gravità del BCIS. Grado 0: nessuna ipotensione/ipossia; Ipossia moderata di grado 1 (SpO2 < 94%) o ipotensione [pressione sanguigna sistolica (SBP) > diminuzione del 20% rispetto al basale]; Ipossia grave di grado 2 (SpO2 < 88%) o ipotensione (diminuzione della PAS > 40% rispetto al basale) o perdita inaspettata di coscienza; Collasso cardiovascolare di grado 3 che richiede rianimazione cardiopolmonare.

È stato dimostrato che i pazienti con BCIS di grado 2 e 3 hanno un aumento di 16 volte della mortalità postoperatoria a 30 giorni rispetto a quelli con BCIS di grado 1. La maggior parte dei rapporti sul BCIS si concentrano su decessi e problemi gravi, e la maggior parte dei casi di BCIS lieve non vengono segnalati. Il sospetto BCIS deve essere trattato con rianimazione aggressiva e terapia di supporto.

Questo rischio può spingere alcuni chirurghi a non utilizzare il cemento negli interventi di artroprotesi. Sebbene l’endoartroplastica non cementata elimini questo rischio e faccia risparmiare un tempo operatorio medio di 20 minuti, è associata a gravi complicazioni. I pazienti sottoposti a impianti di artroprotesi dell'anca non cementati hanno maggiori probabilità di subire fratture periprotesiche e revisioni precoci. L’artroplastica non cementata presenta un rischio 17 volte maggiore di revisione della frattura periprotesica o di revisione asettica dovuta all’allentamento rispetto all’artroplastica dell’anca cementata. Poiché un ulteriore intervento chirurgico comporta un ulteriore rischio di morte, saltare la fase di cementazione potrebbe non essere la scelta migliore in questi pazienti che hanno maggiori probabilità di cadere e sottoporsi a un intervento di revisione.

La diagnosi precoce di questa complicanza e l’intervento precoce sono cruciali poiché ridurranno la mortalità. La prevenzione del BCIS comprende l'identificazione dei pazienti ad alto rischio, l'ottimizzazione preoperatoria dei fattori di rischio e delle comorbidità del paziente e una buona comunicazione con l'équipe chirurgica. In questo modo è possibile aumentare il comfort e l'aspettativa di vita del paziente. Il numero crescente di pazienti che necessitano e attendono un’artroplastica rende difficile identificare i pazienti ad alto rischio, ottimizzare i fattori di rischio del paziente e le comorbidità prima dell’intervento per prevenire questa complicanza potenzialmente fatale.

La condizione in cui può verificarsi BCIS viene valutata in base ai risultati dell'analisi dei dati ottenuti da set di dati retrospettivi e prospettici con metodi biostatistici complessi. Per prevedere la complicanza, si tenta di determinare i fattori predittivi ad essa associati.

Spann et al. (2020) hanno affermato nel loro studio di revisione che l’apprendimento automatico può essere utilizzato in analisi che vanno oltre i complessi metodi biostatistici. A questo punto, un sistema di supporto decisionale creato con la modellazione dell’intelligenza artificiale aiuterà nella diagnosi precoce di questa complicanza e fungerà quindi da importante meccanismo di supporto decisionale per i medici aumentando il comfort e l’aspettativa di vita del paziente. Tuttavia, non è facile valutare a quale livello questa complicanza sarà prevista e ridotta senza l’implementazione del sistema.