Mario Tangari ORTOPEDICO-TRAUMATOLOGO Struttura ossea e osteoporosi: la mia teoria della “CHIAVE DI VOLTA” per una corretta profilassi e trattamento delle fratture da fragilità. FUNZIONE TESSUTO OSSEO Sostegno Protezione Metabolica RESISTENZA OSSEA struttura e fisiologia Materiali del tessuto osseo cristalli di idrossiapatite fibre collagene acqua Cellule Hellmich, Ulm, Dormieux Biomechan Model Mechanobiol 2004 Osteone Materiali del tessuto osseo L’interazione di questi tre materiali determinano la caratteristica fondamentale dell’osso “continuum micromechanics”: per lo studio della deformazione di un solido bisogna individuare le unità elementari dei materiali costituenti Hellmich, Ulm, Dormieux Biomechan Model Mechanobiol 2004 Proprietà meccaniche Il livello basale o blocco base della costruzione ossea è lo strato minerale-collagene. È costante nei diversi tipi di tessuto osseo e tra le diverse specie. Particelle di fosfato di calcio con Molecole di collageno a tripla elica crosslinks After WJ Landis et al., Micr. Res. Tech., 1996 Microstruttura ossea: stretta relazione tra componente minerale e collagene Fibre ossee Collagene Minerale (idrossiapatite) Landis et al, 1996 Proprietà meccaniche dell’osso molla F modello solido standard smorzatore viscoso materiali solidi + fluidi = sistema visco-elastico Proprietà meccaniche del materiale osso risponde al modulo di Young fase elastica-plastica-snervamento e rottura Hellmich, Ulm, Dormieux Biomechan Model Mechanobiol 2004 Influenza della forma sulla resistenza ARCO “L’Arco è una costruzione nata da due debolezze dalla cui unione risulta una grande forza” Leonardo da Vinci FORMA E RESISTENZA arco Influenza della forma sulla resistenza Influenza della forma sulla resistenza CHIAVE DI VOLTA ARCO Teoria della “Chiave di volta” (Tangari 2003) Osso e archi Spalla : a tutto sesto Gomito: a sesto acuto Polso: a sesto acuto Testa femorale: a tutto sesto Ginocchio: a sesto acuto Tibia distale: a sesto acuto RESISTENZA OSSEA arco Circonferenziale a cupola RESISTENZA ELEVATA AI POLI RESISTENZA MINORE AI LATI RESISTENZA OSSEA CORTICALE •Spessore •Porosità RESISTENZA OSSEA CORTICALE RESISTENZA DELL’OSSO SPONGIOSO influenzata dalla microarchitettura Connettività trabecolare La resistenza alla compressione delle trabecole interconnesse e disconnesse 16kg 1 kg Modified after Felsenberg, with kind permission CONNETTIVITA’ TRA ARCHI RESISTENZA OSSEA SPONGIOSA Numero di trabecole Spessore e diametro trabecolare Connettività trabecolare Separazione trabecolare Resistenza ossea e vascolarizzazione Resistenza ossea e vascolarizzazione Resistenza ossea e vascolarizzazione TURNOVER OSSEO Gli Osteoclasti demoliscono l'osso Gli Osteoblasti ricostruiscono l'osso dinamica fisiologica di rigenerazione dell'osso (omeostasi calcica) RIMODELLAMENTO OSSEO L’osso si rimodella continuamente nel corso della vita e in particolare si sviluppa nelle zone soggette a sforzo e si dissolve nelle zone dove non vi è carico. (legge di Wolf 1892) L’effetto Piezoelettrico caratterizza la relazione tra sforzo e potenziale elettrico dei solidi (crescita o dissolvenza). Mantenimento dell’omeostasi calcica. Sotto l’influenza di fattori di origine endocrina e metabolica • • • • • • • • • • Il paratormone (PTH) La calcitonina L’ormone della crescita Gli ormoni tiroidei Gli ormoni sessuali La vitamina D La vitamina C La vitamina A L ossigeno L’ossido nitrico PERCHE’ LE OSSA SI ROMPONO? FRATTURA? La forza supera la resistenza o è diretta contro le linee di forza dell’arco o diminuisce la resistenza Carichi applicati all’osso FRATTURA? Resistenza ossea Bouxsein, 2001 ma cosa succede nell’osteoporosi? DISEQUILIBRIO: FORMAZIONE NON COMPENSATA Perforazione trabecolare: potrebbe ridurre la resistenza dell’osso spongioso Perforazioni trabecolari Dempster and Lindsay, 1993 In che modo il rimodellamento può predisporre alla fragilità ossea Riposo Sito di rimodellamento Le cavità di riassorbimento si configurano come punti deboli sulla superficie delle trabecole aumentando la probabilità di rottura Parfitt AM, 1991 L’osteoporosi produce modificazioni della massa ossea e dell’architettura trabecolare Normale Osteoporotico Disconnessioni orizzontali Dempster 2000 La perdita delle connessioni determina una perdita di resistenza cedimento strutturale INTERRUZIONE CHIAVE DI VOLTA INTERRUZIONE DELLA CHIAVE DI VOLTA FRATTURA FRATTURA apertura dei canali di Havers con emorraggia ed edema Riparazione Tissutale Lesione della parete vasale 1. Aggregazione di piastrine 2. Cascata coagulativa Coagulo di fibrina Liberazione di fattori di crescita? Sono proteine altamente specifiche essenziali per la crescita e la riparazione di tessuti umani Sono prodotte e secrete da cellule Agiscono attraverso recettori e cambiano il comportamento cellulare Le risposte cellulari ai fattori di crescita possono essere: migrazione, proliferazione, differenziazione, secrezione di molecole attive (es. fattori di crescita) FATTORI SISTEMICI DI CRESCITA •Glucocorticoidi e ormoni sessuali – alti livelli di glucocorticoidi inibiscono la trascrizione genica degli osteoblasti e provocano una perdita di tessuto osseo. Gli estrogeni, al contrario, riducono il riassorbimento osso •PTH – Regolazione della calcemia attraverso un meccanismo complesso che coinvolge anche il riassorbimento osseo. Oltre ad una azione sugli osteoclasti, alti livelli di PTH inibiscono gli osteoblasti, mentre dosi intermittenti possono stimolarli. EMATOMA 1° STADIO SOSTANZE MITOGENE E DIFFERENZIATIVE TESSUTO DI GRANULAZIONE 2° STADIO POI COMPARSA DI MACROFAGI ED OSTEOCLASTI 3° STADIO CALLO PROVVISORIO OSTEOBLASTI, CONDROBLASTI, TRABECOLE OSSEE A FIBRE INTRECCIATE ORIENTATE LUNGO I VASI, CALCIFICAZIONE 4° STADIO RIMANEGGIAMENTO FORMAZIONE DELL’ OSSO LAMELLARE MATURO E DELLA CORTICALE 5° STADIO RIMODELLAMENTO RECUPERO DELLA FORMA ORIGINALE DELL’OSSO Il processo di guarigione della frattura (fracture healing) 1. EMATOMA La frattura causa emorragia, con presenza di eritrociti nei tessuti adiacenti alla lesione. Dopo poche ore dall’ematoma si forma il coagulo. 2. INFIAMMAZIONE Dep. AIFA in data 16/04/2010 Le cellule infiammatorie (macrofagi e neutrofili) infiltrano il coagulo, fagocitando i tessuti vecchi o danneggiati e proteggendo i tessuti in riparazione dagli agenti patogeni. Il processo di guarigione della frattura (fracture healing) 3. FORMAZIONE DI CALLO MORBIDO Le cellule periostali prossimali alla frattura e i fibroblasti si trasformano in condroblasti, con formazione di cartilagine ialina. Le cellule periostali distali si sviluppano in osteoblasti e formano tessuto osseo immaturo (3°-4° settimana dopo la frattura). 4. RIMODELLAMENTO A OSSO MATURO Dep. AIFA in data 16/04/2010 Il callo morbido viene calcificato e successivamente rimodellato, sino a riacquisire la primitiva struttura e resistenza meccanica dell’osso normale. Questa fase può durare settimane o mesi. Colpiscono un soggetto anziano in genere con polipatologie: •CARDIOPATIE •BRONCOPATIE •VASCULOPATIE •NEOPLASIE •DIABETE EPIDEMIOLOGIA le fratture da osteoporosi sono più comuni dell’infarto miocardico,dell’ictus e del cancro della mammella. rischio 2-3 volte superiore nelle donne rispetto agli uomini; la presenza di una qualsiasi frattura dopo i 50 anni di età indica, un rischio quasi doppio di frattura del femore. SITI PRINCIPALI DI FRATTURA DA FRAGILITA’ Vertebrale 13% Non-Vertebrale 87% 8% (dati ISTAT 2001 sulla pop. italiana ) - fratture totali: 1.657.705 Influenza del carico sul rischio di frattura e’ evidente a livello vertebrale carico frattura vertebrale L’evento trauma ha un ruolo meno importante in questo tipo di frattura rispetto, ad esempio, alla frattura di femore. La caduta al suolo, infatti, è responsabile di circa 1/3 delle fratture vertebrali mentre il rimanente numero è dovuto ad un carico compressivo non tollerato dalla ridotta massa ossea nei sollevamento, torsione o piegamento movimenti di Esempio di frattura vertebrale bifocale EFFETTI DELL’OSTEOPOROSI SULLA COLONNA Cifosi dorsale dovuta ad osteoporosi con fratture vertebrali multiple Conseguenze delle fratture vertebrali (modificazioni fisiche) Riduzione di altezza Sproporzione troncoarti Ipercifosi dorsale Cifosi dorso-lombare Scomparsa lordosi lombare Sacro verticale Coste poggiate sul bacino Crollo vertebrale osteoporotico Esempio di frattura vertebrale ben evidenziabile radiograficamente. Notare la deformità a cuneo del corpo vertebrale. Evento acuto con dolore e limitazione funzionale;no deficit neurologici. La frattura di femore specie nella popolazione anziana è causa non trascurabile di mortalità e disabilità gli esiti di frattura femorale comportano 1. 2. 3. 4. Mortalità 5% in fase acuta Mortalità 15-20% entro un anno Disabilità deambulatoria permanente nel 20% dei casi 30-40% acquisisce autonomia compatibile con le precedenti attività della vita quotidiana AUMENTATI RISCHI INFETTIVOLOGICI Ulcere da decubito Cistiti da catetere Broncopolmoniti Exitus per scompenso emodinamico L’OSTEOSINTESI NELL’ANZIANO Rapida nell’esecuzione Poco aggressiva CHIRURGIA MININVASIVA RAZIONALE Non interferenza con la circolazione periostale ed endostale e con la formazione del callo. MININVASIVITA’ NELLE FRATTURE VERTEBRALI Vertebroplastica e cifoplastica Introduzione, per via percutanea, di metilmetacrilato (cemento) in un corpo vertebrale fratturato, con lo scopo di aumentarne la rigidità e la resistenza meccanica al carico in compressione Risultato radiografico FRATTURE DELL’ANCA mediali laterali La più grave e temibile frattura da fragilità Frattura mediale o sottocapitata Frattura laterale o pertrocanterica frattura extracapsulare (arto extraruotato) guarigione con callo osseo indicazione alla osteosintesi Osteosintesi con chiodo Altri siti di frattura da fragilità E’ UN SISTEMA DI FISSAZIONE POLIFUNZIONALE CARATTERIZZATO DALLA POSSIBILITA’ DI UTILIZZARE FILI IN ACCIAIO MODIFICATI PER LUNGHEZZA, APICE, FLESSIBILITA’, MONTATI IN DIVERSE CONFIGURAZIONI DI SINTESI E UNO STRUMENTARIO DEDICATO. DONNA 60 ANNI PSICOLOGA FRATTURA DI POLSO PERDITA DI RIDUZIONE IN GESSO SOLUZIONE Paziente classe 1909 Frattura di spalla ANZIANA 94 ANNI,CONDIZIONI SCADENTI CADUTA IN CASA FRATTURA OMOLATERALE SPALLA E POLSO TRATTAMENTO CON MIROS SOLUZIONE ADOTTATA RISULTATO CLINICO Strategie sistemiche Il PTH accelera il processo di guarigione della frattura : Promuovendo la condrogenesi Aumentando la dimensione del callo osseo Aumentando le proprietà meccaniche del callo Promuove l’osteointegrazione dei mezzi di sintesi GENISTEINA Sostanza naturale estratta dagli isoflavoni di soia dosata dai 40 ai 54 mg max come da letteratura ha dimostrato in pazienti osteoponiche di aumentare la mineralizzazione e la consistenza ossea agendo in modo simile al 17 beta estradiolo senza avere gli effetti collaterali di questi. FISIOTERAPIA Il paziente fratturato specie se anziano necessita di una rapida ed efficace fisoterapia atta alla precoce mobilizzazione che previene le complicanze quali le tromboembolie e le ulcere da decubito, la immediata ripresa della deambulazione e perchè nò dell’ occupazione. La fisioterapia del movimento è fondamentale nella profilassi dell’osteoporosi e della frattura. MOBILIZZAZIONE E LINFODRENAGGIO Prevengono i tromboembolismi, le broncopneumopatie e le ulcere da decubito. DEAMBULAZIONE ASSISTITA Va concordata con lo specialista, meglio con l’operatore ,unico in grado di indicare la modulazione del carico. TERAPIA VIBRANTE Ha effetto antiedema per azione sul sistema linfatico e sul ritorno venoso, stimola la osteoinduzione per effetto piezoelettrico (Legge di Wolff). Ultrasuoni Ha effetto antiedema per azione sul sistema linfatico , antiinfiammatorio ed accelera i processi di guarigione della frattura. TECARTERAPIA Ha effetto antiinfiammatorio e miorilassante deve essere coadiuvata a mio avviso da terapia manuale quale il massaggio ed il taping. MAGNETOTERAPIA Ha effetto osteondittivo e antiosteoporotico. Campi Magnetici di Biorisonanza a bassa intensità Campi Magnetici di Biorisonanza a bassa intensità Campi Magnetici di Biorisonanza a bassa intensità Vantaggi del trattamento combinato nella osteoporosi Riduzione della incidenza di fratture rapidità di esecuzione (sintesi a cielo chiuso senza esposizione del focolaio di frattura) Più rapida ripresa e guarigione con ridotta incidenza di complicanze (sanguinamento,ulcere da decubito,infezioni ecc.) Sicura efficacia dei farmaci osteotrofici E PER NON DIMENTICARE I CONCETTI SULLA CHIAVE DI VOLTA!
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