Il planning digitale

La pianificazione preoperatoria rappresenta un passaggio fondamentale nella protesi totale di ginocchio (TKA), poiché permette di anticipare la scelta delle componenti, definire l’allineamento dell’arto e prevedere eventuali criticità. Per decenni tale pianificazione è stata eseguita mediante radiografie bidimensionali (2D), utilizzando misure lineari per stimare la taglia protesica e verificare la congruità del posizionamento. Questo approccio, pur essendo semplice e ampiamente diffuso, presenta noti limiti: errori di proiezione, dipendenza dall’orientamento del paziente, impossibilità di valutare correttamente rotazioni e torsioni, e scarsa capacità di descrivere deformità complesse.

L’avvento della pianificazione tridimensionale (3D) basata su TC o RM ha introdotto un cambiamento concettuale importante. La ricostruzione volumetrica dell’anatomia consente una valutazione più accurata della morfologia femorale e tibiale, e una simulazione preoperatoria dettagliata del posizionamento protesico. I primi studi comparativi hanno documentato un chiaro vantaggio del 3D nella predizione delle dimensioni dei componenti. Ettinger et al. hanno mostrato che il templating 3D basato su RM predice con precisione la taglia dei componenti nel 100% dei casi, mentre la pianificazione 2D presenta una variabilità anche di una o due misure [1]. Risultati simili emergono da Kobayashi et al., che confermano l’accuratezza superiore del 3D rispetto alla pianificazione analogica tradizionale [2].

Sebbene tali studi si concentrino principalmente sulla predittività del sizing, quindi un endpoint tecnico, essi hanno contribuito a spingere la diffusione di strumenti operativi basati su modelli tridimensionali, tra cui le guide personalizzate (PSI) e la chirurgia robot-assistita. Entrambe le tecnologie utilizzano un modello 3D preoperatorio, sebbene con finalità diverse: il PSI fornisce guide su misura per orientare i tagli ossei, mentre la robotica utilizza il modello per eseguire i tagli e i posizionamenti con maggiore precisione.

Nel caso del PSI, diverse revisioni sistematiche e meta-analisi hanno analizzato gli esiti clinici rispetto alla strumentazione convenzionale. La meta-analisi di Rudran et al., comprendente oltre 2200 TKA, dimostra che i PROMs (Oxford Knee Score, WOMAC, KSS) non differiscono in modo significativo tra PSI e tecnica convenzionale [3]. Lo stesso vale per la revisione specifica sul sistema VISIONAIRE di Tibesku et al., che evidenzia outcome clinici sovrapponibili, pur riconoscendo un potenziale beneficio logistico (riduzione dei set chirurgici e talvolta del tempo operatorio) [4]. Uno studio multicentrico conferma inoltre l'assenza di benefici sul cammino e sulla funzione postoperatoria, nonostante una maggiore efficienza nella gestione della sala operatoria [5]. Nel complesso, il PSI — e quindi la pianificazione 3D che lo alimenta — sembra migliorare l’organizzazione e la predittività tecnica, ma non ha ancora dimostrato un chiaro vantaggio clinico per il paziente.

Una traiettoria simile emerge nel confronto tra TKA robot-assistita (CT-based 3D) e TKA convenzionale. Gli studi più recenti, inclusi trial randomizzati e meta-analisi, confermano che la robotica consente una maggiore accuratezza del posizionamento protesico, con una riduzione degli outlier e una migliore aderenza al piano preoperatorio. Tuttavia, tali benefici tecnici non si traducono ancora in un miglioramento misurabile degli esiti clinici nel breve e medio termine. Lo studio osservazionale di Dell’Aera et al., confrontando 178 TKA (robotiche e convenzionali), dimostra PROMs sovrapponibili a 3, 6 e 12 mesi, pur con un tempo operatorio maggiore nel gruppo robotico [6]. Un lavoro di Stoltz et al. conferma la stessa osservazione su parametri come KOOS e FJS, senza differenze clinicamente significative tra robotica e manuale [7]. Il trial randomizzato di Geng et al. rafforza ulteriormente questo concetto: maggiore precisione radiografica nel gruppo robotico ma assenza di differenze nei PROMs precoci [8]. Anche la meta-analisi pubblicata da Alrajeb et al. nel 2024 giunge alla stessa conclusione: vantaggi tecnici sì, ma outcome clinici non superiori [9].

Un ambito in cui la pianificazione 3D mostra invece un vantaggio più evidente è quello delle revisioni complesse del ginocchio, dove i difetti ossei, le deformità e l’anatomia alterata riducono l’affidabilità della pianificazione basata su radiografie 2D. Gli studi di Balato et al. dimostrano che la pianificazione 3D — anche mediante modelli stampati in 3D — consente una predizione significativamente più accurata della necessità di augment femorali e tibiali rispetto alla 2D, con implicazioni potenzialmente rilevanti per la strategia chirurgica [10,11]. Sebbene questi studi non analizzino direttamente i PROMs, la maggiore precisione nella gestione dei difetti suggerisce un impatto clinico indiretto, in particolare nella riduzione delle complicanze intraoperatorie o della variabilità dei materiali da impianto.

Nel complesso, la letteratura contemporanea presenta un quadro coerente: la pianificazione 3D offre un vantaggio tecnico netto rispetto alla 2D in termini di accuratezza del sizing, rappresentazione anatomica, e precisione del posizionamento. Tuttavia, nella TKA primaria standard tale vantaggio non si traduce ancora in un beneficio clinico misurabile nel breve e medio termine, come dimostrato dagli studi su PSI e robotica. Rimane però forte il potenziale del 3D nella gestione dei casi complessi, come le revisioni con difetti ossei maggiori, dove il limite della pianificazione 2D è più marcato. Come spesso accade nella tecnologia chirurgica emergente, è possibile che i benefici clinici diventino più evidenti con l’evoluzione delle tecniche e con lo sviluppo di approcci personalizzati all’allineamento del ginocchio.

Bibliografia

1. Ettinger M, Claassen L, Paes P, Calliess T. 2D versus 3D templating in total knee arthroplasty. Knee. 2016 Jan;23(1):149-51. doi: 10.1016/j.knee.2015.08.014. Epub 2016 Jan 5. PMID: 26765862.

2. Kobayashi A, Ishii Y, Takeda M, Noguchi H, Higuchi H, Toyabe S. Comparison of analog 2D and digital 3D preoperative templating for predicting implant size in total knee arthroplasty. Comput Aided Surg. 2012;17(2):96-101. doi: 10.3109/10929088.2011.651488. Epub 2012 Feb 6. PMID: 22309295.

3. Rudran B, Magill H, Ponugoti N, Williams A, Ball S. Functional outcomes in patient specific instrumentation vs. conventional instrumentation for total knee arthroplasty; a systematic review and meta-analysis of prospective studies. BMC Musculoskelet Disord. 2022 Jul 23;23(1):702. doi: 10.1186/s12891-022-05620-2. PMID: 35870913; PMCID: PMC9308296.

4. Tibesku CO, Haas SB, Saunders C, Harwood DA. Comparison of clinical outcomes of VISIONAIRE patient-specific instrumentation with conventional instrumentation in total knee arthroplasty: a systematic literature review and meta-analysis. Arch Orthop Trauma Surg. 2023 Jul;143(7):4379-4393. doi: 10.1007/s00402-022-04698-6. Epub 2022 Nov 30. PMID: 36449066; PMCID: PMC10293358.

5. Beyer F, Lützner C, Stalp M, Köster G, Lützner J. Does the use of patient-specific instrumentation improve resource use in the operating room and outcome after total knee arthroplasty?-A multicenter study. PLoS One. 2022 Nov 11;17(11):e0277464. doi: 10.1371/journal.pone.0277464. PMID: 36367891; PMCID: PMC9651589.

6. Dell’Aera LM et al. Robotic-assisted vs conventional TKA: clinical and functional outcomes. Lo Scalpello. 2025.

7. Stoltz MJ, Smith NS, Abhari S, Whitaker J, Baker JF, Smith LS, Bhimani R, Yakkanti MR, Malkani AL. Patient-Reported Outcomes in Robotic-Assisted vs Manual Cementless Total Knee Arthroplasty. Arthroplast Today. 2024 Oct 12;30:101488. doi: 10.1016/j.artd.2024.101488. PMID: 39822912; PMCID: PMC11735922.

8. Geng X, Zheng Y, Li Y, Zhao M, Liu Y, Li Z, Cai H, Zhang M, Yan X, Sun Z, Lv X, Guo F, Li F, Tian H. Early Radiographic and Clinical Outcomes of Robotic-arm-assisted versus Conventional Total Knee Arthroplasty: A Multicenter Randomized Controlled Trial. Orthop Surg. 2024 Nov;16(11):2732-2740. doi: 10.1111/os.14196. Epub 2024 Aug 12. PMID: 39135273; PMCID: PMC11541113.

9. Alrajeb R, Zarti M, Shuia Z, Alzobi O, Ahmed G, Elmhiregh A. Robotic-assisted versus conventional total knee arthroplasty: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Eur J Orthop Surg Traumatol. 2024 Apr;34(3):1333-1343. doi: 10.1007/s00590-023-03798-2. Epub 2023 Dec 22. PMID: 38133653; PMCID: PMC10980635.

10. Balato G et al. 3D planning in revision TKA following periprosthetic joint infection. Lo Scalpello. 2022.

11. Balato G, De Matteo V, Guarino A, De Mauro D, Baldi D, Cavaliere C, Salvatore M, Citak M, Mariconda M. A comparison between 3D printed models and standard 2D planning in the use of metal block augments in revision knee arthroplasty. Jt Dis Relat Surg. 2024 Aug 14;35(3):473-482. doi: 10.52312/jdrs.2024.1591. Epub 2024 Aug 14. PMID: 39189555; PMCID: PMC11411891.

Marco Minelli^1,2; Federico Della Rocca²

1 IRCCS Humanitas Research Hospital, Via Manzoni 56, 20089 Rozzano, Milano, Italia
2 Department of Biomedical Sciences, Humanitas University, Via Rita Levi Montalcini 4, 20072 Pieve Emanuele, Milan, Italy