Uma equipe de pesquisa colaborativa da Universidade Rice e do Centro de Câncer MD Anderson da Universidade do Texas desenvolveu um novo método baseado em modelagem computacional para planejamento pré-operatório, visando auxiliar em cirurgias reconstrutivas após ressecções complexas de tumores pélvicos. A pesquisa foi publicada no Journal of Biomedical Materials Mechanics and Behaviour.

Em cirurgias que envolvem ressecção hemipélvica para remoção de tumores ósseos invasivos, a reconstrução das estruturas da coluna vertebral e da articulação do quadril para restaurar a capacidade do paciente de sentar, ficar em pé e andar é um grande desafio na oncologia ortopédica. Anteriormente, havia uma carência de diretrizes de engenharia claras para orientar as decisões sobre a seleção do enxerto ósseo e o posicionamento do implante.

"Esses casos são notoriamente complexos", observou Laudel Avila, professor assistente do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Rice e autor correspondente do estudo. "Uma grande lacuna permanece após uma ressecção hemipélvica. Os cirurgiões precisam decidir qual osso enxertar, qual implante usar e como montar todos os componentes para garantir que a pelve reconstruída suporte as cargas diárias."

A equipe de pesquisa utilizou dados anonimizados de imagens médicas de um paciente jovem adulto para construir um modelo computacional tridimensional de alta precisão e empregou análise de elementos finitos para simular as cargas mecânicas sofridas pela pelve reconstruída durante a fase inicial de recuperação. Isso permite que os cirurgiões testem as propriedades mecânicas de diferentes materiais de enxerto ósseo e implantes em modelos computacionais antes da cirurgia.

"Isso nos permite testar diferentes materiais de enxerto ósseo e implantes usando modelos computacionais, o que, por sua vez, pode orientar as decisões cirúrgicas e, com sorte, melhorar os resultados biomecânicos da reconstrução pélvica", disse Ritika Mengani, primeira autora e pesquisadora de pós-doutorado na Universidade Rice.

A análise de simulação mostrou que enxertos femorais ou tibiais maiores sofreram menos estresse mecânico e menos deformação do que enxertos de fíbula mais finos. Em relação aos materiais de implante, metais como titânio ou aço inoxidável oferecem maior estabilidade imediata, enquanto polímeros como o polieteretercetona (PEEK) são mais propícios à remodelação e cicatrização óssea a longo prazo.

"Isso nos permite testar diferentes materiais de enxerto ósseo e implantes usando modelos computacionais, o que, por sua vez, pode orientar as decisões cirúrgicas e, com sorte, melhorar os resultados biomecânicos da reconstrução pélvica", disse Ritika Mengani, primeira autora e pesquisadora de pós-doutorado na Universidade Rice. "As decisões que tomo na sala de cirurgia afetarão a mobilidade do paciente pelo resto da vida", disse Justin Bird, oncologista ortopédico do MD Anderson Cancer Center. "Ter um modelo específico para cada paciente que mostre o desempenho de diferentes materiais de enxerto e implantes sob cargas reais nos dá uma enorme vantagem na escolha da opção de reconstrução mais segura e duradoura."

Para melhorar a aplicabilidade clínica, a equipe também desenvolveu um modelo bidimensional simplificado que pode avaliar rapidamente diferentes opções de enxerto. Embora este estudo tenha se concentrado em casos complexos de ressecção hemipélvica, o processo de imagem para modelagem é flexível e pode ser estendido a outros tipos de cirurgia de reconstrução espinhal-pélvica.

Avila concluiu: "Ao combinar engenharia e medicina, fornecemos às equipes cirúrgicas uma nova maneira de prever o que acontecerá após o fechamento da incisão — o que tem o potencial de melhorar os resultados para os pacientes."