Prevedere il rischio di frattura delle ossa metastatiche
Le metastasi ossee sono correlate a numerose gravi complicanze, tra cui le fratture. Le nuove terapie antitumorali mirate e l’immunoterapia hanno migliorato sensibilmente le aspettative di vita, persino per i pazienti in cui il cancro si è diffuso in parti distanti del corpo; tuttavia, le metastasi ossee alterano la modellazione ossea e ciò aumenta il rischio di frattura. Per la valutazione del rischio di frattura dei pazienti vengono impiegati i punteggi di fragilità, che si basano sulla valutazione qualitativa fornita dalle scansioni della tomografia computerizzata quantitativa. Questo approccio, tuttavia, manca di sensibilità e specificità. Lo sviluppo di modelli a elementi finiti paziente-specifici rappresenta un approccio alternativo per misurare la resistenza delle ossa metastatiche. Questi modelli si basano su immagini cliniche e vengono utilizzati per fornire una distribuzione dettagliata delle sollecitazioni e delle deformazioni dell’osso metastatico. Ancora una volta, la scarsa conoscenza delle proprietà meccaniche dell’osso metastatico ne ostacola l’applicazione diffusa.
Previsione del rischio di frattura
Intrapreso con il supporto del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie (MSCA), il progetto METABONE ha sviluppato una metodologia inedita per una migliore previsione del rischio di frattura dei femori metastatici. L’ipotesi di lavoro è stata che la resistenza dell’osso metastatico dipenda dalle caratteristiche dell’osso e della lesione cancerosa, oltre che dalle forze applicate. Inoltre, nelle ossa metastatiche le fratture si verificano in genere spontaneamente durante le attività della vita quotidiana, indicando chiaramente che la simulazione dovrebbe tenere conto anche delle diverse condizioni di carico. «Abbiamo sviluppato un protocollo sperimentale dedicato per caratterizzare le proprietà meccaniche del tessuto osseo metastatico nei pazienti», spiega la borsista MSCA Aurélie Levillain. METABONE ha seguito il paradigma dell’osteoporosi per prevedere le fratture, avvalendosi della simulazione numerica e dell’analisi agli elementi finiti. Per prevedere il carico di rottura del femore metastatico è stato sviluppato un elemento finito soggetto-specifico. Inoltre, è stato condotto uno studio di sensibilità per valutare l’influenza delle proprietà meccaniche del tumore sul carico di rottura previsto, in base alla dimensione e alla sede delle metastasi.
Caratterizzazione delle proprietà meccaniche del tumore
La metodologia di METABONE può essere utilizzata anche per fornire informazioni sulle caratteristiche biofisiche dei tumori primari e del tessuto osseo normale. Grazie a questa strategia, i ricercatori hanno osservato che le proprietà meccaniche dei tumori dipendevano dall’organo/tessuto di origine. «Abbiamo scoperto che le modifiche della composizione tra aree normali e aree ossee metastatiche dipendono dal tipo di lesione e dall’origine del cancro primario», sottolinea Levillain.
Un nuovo strumento di oncologia clinica?
L’approccio di METABONE è volto a fornire ai medici uno strumento decisionale personalizzato per prevedere il rischio di frattura, tenendo conto della geometria e della resistenza del femore. Offre la possibilità di modificare parametri quali le proprietà meccaniche e la dimensione delle metastasi, per il follow-up del paziente. Ciò consentirà ai medici di prevedere l’evoluzione del rischio di frattura durante la progressione della malattia. Inoltre, può essere utilizzato per valutare l’efficacia del trattamento sulla dimensione delle metastasi e sul rischio di frattura. Attualmente, il team di METABONE sta convalidando il modello su femori ex vivo. Il prossimo passo sarà introdurre lo strumento in ambito clinico per prevedere il rischio di frattura dei pazienti con metastasi ossee e migliorare la loro qualità della vita.
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