Biomeccanica

Biomeccanica

Maurizio A. Catagni

L’apparecchio di Ilizarov, come fissatore esterno, si distingue dai fissatori esterni assiali, in quanto, prima di essere applicato, deve essere “costruito” dal chirurgo per il tipo di trattamento desiderato, valutando non solo le dimensioni del segmento da trattare ma tenendo conto di numerose altre variabili.

Molti chirurghi considerano il fissatore di Ilizarov il solo fissatore “elastico”, “dinamico” mentre l’elasticità e la dinamicità sono una caratteristica intrinseca di tutti i fissatori e rispecchiano le caratteristiche della connessione tra ossa e fissatore. Per esempio, tutti i fissatori, ove la connessione osso-apparecchio giaccia su una medesima linea, come nei fissatori assiali, presentano dei movimenti “dinamici o elastici” che, data la configurazione, si riflettono sull’osso come movimenti di compressione ma anche di angolazione, movimento, quest’ultimo, che secondo numerosi studi, è stato definito come “parassita” e quindi influente in maniera negativa sulla guarigione dell’osso.

Il vantaggio reale dell’apparato di Ilizarov, come fissatore esterno, è quello di tutti i fissatori circolari che usano fili transossei, ovvero quello di minimizzare i movimenti “parassiti”, (angolazioni e rotazioni), senza eliminare quella “elasticità” che, pare, dagli studi di molti biomeccanici, favorisca la guarigione ossea.

Ma “elasticità” non significa “debolezza” del fissatore che, dunque, deve essere costruito “monolitico” come diceva Ilizarov e “dinamicità” non significa avere una connessione ridotta tra osso e apparato. Ilizarov, nei suoi lavori e conferenze, ha sempre parlato di “stabilità” dell’apparecchio, intendendo riferirsi alla connessione osso-fissatore.

Nella valutazione del “sistema” apparato di Ilizarov, ovvero della stabilità fissatore-connessione-osso, bisogna tenere in considerazione le seguenti variabili:

1) Rigidità del montaggio

2) Connessioni tra apparato e osso

3) Stabilità intrinseca (o interna) del segmento trattato

Vediamo ora, punto per punto, i vari elementi da tenere in considerazione allorchè dobbiamo “costruire” il nostro apparecchio.

Rigidità del montaggio

  • Materiale
  • Diametro anelli
  • Assemblaggio (numero anelli, mumero, lunghezza e stabilità delle connessione tra gli anelli)

Materiale

Il materiale, per prima cosa, con cui sono costruiti i semianelli, deve essere estremamente solido e presentare il minimo di torsione allorchè è sottoposto allo stress di carico e a quello della tensione dei fili.

L’acciaio attualmente impiegato, con spessore di 6 millimetri, è da considerarsi l’ideale per rapporto leggerezza-rigidità-costo. I semianelli di fibra di carbonio dello stesso diametro presentano una sufficiente rigidità al carico, ma presentano una certa tendenza alla torsione se sottoposti allo stress della tensione dei fili; comunque, con uno spessore aumentato a 7-8 millimetri, tale inconveniente scompare.

Diametro anelli

Il diametro degli anelli è inversamente proporzionale alla rigidità della costruzione, così che il chirurgo, nella sua scelta, deve favorire i diametri minori, tenedo però presente l’esigenza di avere, sempre, una distanza minima tra parti molli e apparecchio di almeno 2 cm., aumentati a 3 ove si supponga l’evenienza di formazione di edema.

Assemblaggio

Il numero degli anelli è direttamente proporzionale alla stabilità del sistema, pertanto si dovrà cercare di costruire apparecchi che abbiano 2 anelli per segmento stabilizzato così, per esempio, 4 anelli per un allungamento.

Il numero di connessioni tra i veri anelli è direttamente proporzionale alla stabilità del montaggio; d’altro canto più connessioni vengono applicate e meno fori sono utilizzabili per l’applicazione di altri elementi. Il numero congruo di connessioni viene, dunque, stabilito in almeno 4 elementi.

Una influenza sulla stabilità del montaggio viene data dal tipo di connessione tra i vari anelli; per esempio un blocco di due anelli connessi tra loro con boccole esagonali è molto più stabile di un blocco ove si usino astine filettate o astine filettate con rondelle coniche ove, oltre ai movimenti angolari parassiti degli anelli tra di loro, si può pure osservare un movimento di rotazione reciproca degli anelli.

La stabilità dell’apparato è poi, inversamente proporzionale alla lunghezza delle connessioni, così che, anche per montaggi per allungamento, fermo restando la necessità di eseguire una osteotomia in regione metafisaria, è vantaggioso avvicinare gli anelli intermedi del montaggio.

Connessione dell’apparato con l’osso

Il diametro dei fili è direttamente proporzionale alla stabilità del montaggio, ovvero, maggiore diametro, corrisponde a maggiore stabilità.

Normalmente, nelle persone adulte i fili sono del diametro di 1,8 mm., mentre nei bambini o negli avambracci di adulti, tale diametro si riduce a 1,5.

Anche il numero dei fili, per ogni elemento, ovvero anello, è direttamente proporzionale alla stabilità dell’apparato. L’elemento minimo, nella configurazione con fili, è di 2 fili per anello. La tensione dei fili è direttamente proporzionale alla stabilità e, normalmente, per fili di diametro 1,8 si aggira attorno ai 130 kg., mentre per i fili da 1,5 mm. è di 110 kg.; tensioni minori devono essere applicate a semianelli o ad anelli 5/8 (max. 50 kg.).

Per quanto riguarda l’incrocio dei fili, la configurazione migliore è di 90° tra un filo e l’altro.

Maggiore è l’angolo di incrocio, dunque, e maggiore è la stabilità dell’elemento di base (anello e 2 fili). La stabilità diminuisce con il diminuire dell’angolo di incrocio, ma è relativamente sufficiente sino ad un angolo di 45°, dopo di che decresce rapidamente nel piano dell’angolo ottuso di incrocio dei fili, restando invariata nell’altro piano.

Da circa 9 anni, l’apparecchio originale di Ilizarov (anelli e fili) è stato modificato nella configurazione del femore, con l’introduzione di archi di piccole dimensioni, fissati all’osso da fiches del diametro di 5 o 6 millimetri. Ovviamente, anche la considerazione di questa innovazione, influisce sulla stabilità totale del sistema, ovvero, materiale più rigido e diametro maggiore delle fiches incrementano la stabilità del sistema, così come la configurazione delle stesse, che, come è descritto da Catagni-Cattaneo, sono maggiormente stabili in una posizione di incrocio di 60-90°, cosiddetta a Delta. Tale configurazione è frutto di osservazioni di altri fissatori (Hoffman-Vidal) e di esperienza clinica degli Autori del montaggio.

Finalmente, bisogna considerare, per quanto riguarda la connessione fissatore-osso, la centralizzazione dell’asse rispetto al centro dell’apparato. Tanto più l’asse longitudinale dell’osso è vicino all’asse centrale dell’apparato, tanto più il montaggio sarà stabile; purtroppo per motivi anatomici (parti molli) tale ideale configurazione è difficile da raggiungere nella gamba, mentre è più facile ottenerla nel femore, nell’omero e nell’avambraccio.

APPROFONDIMENTI

Evoluzione del fissatore circolare-exapodus assistito dal computer (file PPT)

biomecanics (file PDF)

Visualizza il file Pdf sfogliabile on-line