Longevità non significa soltanto vivere più a lungo. Significa mantenere nel tempo la capacità di muoversi, camminare, restare autonomi e preservare la propria funzione fisica.
È qui che ortopedia, imaging tridimensionale, wearable technology e intelligenza artificiale iniziano a incontrarsi.
INDICE
- Il Codice del Piede: leggere la longevity from the ground up
- Restore Movement: dove ortopedia e longevità si incontrano
- TAC in carico: dalla radiografia alla tridimensionalità
- La prossima frontiera: l'intero arto inferiore sotto carico
- Angoli non bastano più: assi, vettori, rotazioni e nuovi indici
- Distance mapping: non solo dove sono le ossa, ma come interagiscono
- Ogni nuovo hardware richiede un nuovo software
- AI e piede e caviglia: dai dati alla comprensione
- Il vero problema dell'AI: trovare il giusto harness
- Ma anche la migliore TAC rimane una fotografia
- Wearable technology: misurare senza modificare il gesto
- Il plantare non è più soltanto un plantare
- WBCT + smart insoles + AI: struttura, funzione e tempo
- Dal trattamento alla predizione
- La tridimensionalità non basta: serve il tempo
- Dal paziente di oggi al paziente di domani
- Dal 3D allo spazio-tempo del movimento
- Conclusioni
- Bibliografia scientifica selezionata
Il Codice del Piede: leggere la longevity from the ground up
Piede e caviglia rappresentano il punto in cui il corpo incontra il terreno. Ricevono il carico, lo distribuiscono, si adattano, compensano e trasferiscono forze a tutto l’arto inferiore.
Per questo credo che una parte importante della longevity possa essere letta from the ground up. È ciò che mi piace chiamare il Codice del Piede: provare a comprendere la relazione tra struttura, carico, movimento e tempo.
Oggi abbiamo strumenti che fino a pochi anni fa non avevamo: TAC in carico, imaging tridimensionale, wearable technology, plantari sensorizzati e Artificial Intelligence. Il punto non è semplicemente utilizzare tecnologie più sofisticate. È utilizzarle per cambiare la domanda: non soltanto “Come curo questo paziente?”, ma “Posso capire prima chi è destinato a perdere movimento?”
Restore Movement: dove ortopedia e longevità si incontrano
Il lavoro dell’ortopedico è sempre stato profondamente legato alla funzione: ridurre il dolore, correggere una deformità, restituire la possibilità di camminare. Restore Movement.
Ma oggi credo che dobbiamo aggiungere un secondo obiettivo: Preserve Movement. Intervenire prima che la funzione venga persa. La capacità di camminare, praticare attività fisica, salire una scala, viaggiare o semplicemente vivere autonomamente non rappresenta soltanto un outcome ortopedico. È una componente essenziale dell’invecchiamento sano.
TAC in carico: dalla radiografia alla tridimensionalità
Uno dei cambiamenti più importanti nella chirurgia di piede e caviglia è stato l’arrivo della Weight-Bearing CT (WBCT), o TAC in carico. Per decenni abbiamo studiato una struttura tridimensionale attraverso immagini prevalentemente bidimensionali. La radiografia ci ha permesso di misurare angoli e allineamenti fondamentali, ma con inevitabili limiti legati a proiezioni, sovrapposizioni e posizionamento.
Con la TAC in carico è cambiato il paradigma: possiamo osservare piede e caviglia in tre dimensioni mentre sostengono il peso del corpo. Nel nostro gruppo abbiamo progressivamente utilizzato la WBCT per esplorare questa possibilità, dalla rotazione assiale delle componenti dopo protesi totale di caviglia mediante modellazione 3D [1], fino alla valutazione dell’affidabilità dei modelli tridimensionali nel confronto dell’allineamento pre- e post-operatorio [6].
Il concetto è importante: non stiamo semplicemente producendo immagini migliori. Stiamo iniziando a costruire nuovi modi di descrivere geometricamente il paziente.
La prossima frontiera: l’intero arto inferiore sotto carico
La vera sfida oggi va oltre il piede. Il calcagno dialoga con la tibia, la tibia con il ginocchio, il ginocchio con il femore e il femore con l’anca. Una deformità osservata distalmente può essere parte di un adattamento o di una compensazione dell’intero arto inferiore.
Per questo credo che la prossima evoluzione della TAC in carico sarà la capacità di studiare l’intero arto inferiore sotto carico. È una sfida che interessa non soltanto i chirurghi di piede e caviglia, ma tutti gli stakeholder che stanno sviluppando la prossima generazione di sistemi WBCT.
Quali acquisition windows dobbiamo creare?
- Piede e caviglia?
- Piede, caviglia e ginocchio?
- Ginocchio e anca?
- L’intero arto inferiore in un’unica acquisizione tridimensionale sotto carico?
La questione non è semplicemente quanto grande debba essere il campo di acquisizione. È decidere quali relazioni anatomiche vogliamo osservare simultaneamente e quali dati abbiano un reale significato clinico.
Angoli non bastano più: assi, vettori, rotazioni e nuovi indici
Una volta ottenuta questa enorme quantità di informazioni emerge un problema ancora più interessante: che cosa dobbiamo misurare? Per anni l’ortopedia ha ragionato prevalentemente attraverso angoli. La tridimensionalità richiede un linguaggio differente.
- assi anatomici e meccanici;
- vettori di carico;
- rotazioni e traslazioni;
- orientamento delle superfici articolari;
- relazioni tridimensionali tra segmenti;
- linee di carico e centri articolari;
- allineamento globale di piede, tibia, ginocchio, femore e anca.
Il nostro lavoro sulla rotazione assiale dopo total ankle arthroplasty [1] è un esempio di come un parametro difficilmente rappresentabile in 2D possa diventare misurabile con WBCT e modellazione 3D. Più recentemente abbiamo utilizzato la WBCT per studiare variazioni di lunghezza del perone e larghezza della sindesmosi nelle deformità coronali dell’artrosi di caviglia [9].
Sono tasselli di un problema più grande: quali saranno gli indici realmente utili per descrivere l’arto inferiore tridimensionalmente e, soprattutto, per prevederne l’evoluzione?
Distance mapping: non solo dove sono le ossa, ma come interagiscono
Un’altra evoluzione importante è rappresentata dal distance mapping. La domanda non è più soltanto dove si trovi un osso rispetto a un altro, ma come le superfici articolari interagiscano nello spazio.
Nel nostro lavoro sul piede piatto pediatrico abbiamo utilizzato WBCT e distance mapping per classificare la morfologia dell’articolazione sottoastragalica [2]. In un altro studio il distance mapping è stato applicato alla quantificazione di superficie, profondità e volume delle lesioni osteocondrali dell’astragalo, migliorando anche l’accordo tra chirurghi nella scelta del trattamento [4].
Più recentemente abbiamo proposto la Battleship technique, un metodo per sintetizzare i pattern delle distance maps articolari e metterli in relazione con l’allineamento del retropiede [7]. Questi studi indicano una direzione precisa: la TAC in carico non deve semplicemente mostrarci meglio l’anatomia. Deve iniziare a raccontarci la relazione tra anatomia, carico e funzione articolare.
Ogni nuovo hardware richiede un nuovo software
Ogni nuova capacità dell’hardware apre una nuova domanda: come interpreteremo ciò che finalmente possiamo vedere? Una WBCT capace di acquisire una porzione sempre più ampia dell’arto inferiore produrrà quantità crescenti di informazioni. Ma senza strumenti adeguati, più dati non significano necessariamente più conoscenza.
Avremo bisogno di segmentazione automatica, riconoscimento dei landmark, nuovi sistemi di riferimento, assi tridimensionali, vettori, distance maps, nuovi indici, ricostruzioni automatiche e confronti longitudinali. A un nuovo hardware dovrà corrispondere un nuovo ecosistema software.
AI e piede e caviglia: dai dati alla comprensione
L’intelligenza artificiale può già aiutare nella segmentazione, nel riconoscimento anatomico e nell’automazione delle misurazioni. Ma penso che questa sia soltanto la prima fase.
La vera trasformazione arriverà quando l’AI saprà integrare imaging, biomeccanica, movimento, età, attività, outcome e progressione temporale. I modelli generalisti potranno essere utili per organizzare conoscenza e complessità; una parte fondamentale del valore clinico, però, potrà venire da Vertical AI Models costruiti per problemi specifici: protesi di caviglia, Progressive Collapsing Foot Deformity, microinstabilità, cartilagine, previsione della progressione di una deformità.
Nel nostro gruppo abbiamo utilizzato la WBCT anche per studiare la rotazione assiale dell’astragalo nei pazienti con microinstabilità di caviglia [8]. Il messaggio metodologico è più ampio del singolo risultato: stiamo imparando a quantificare fenomeni tridimensionali che fino a poco tempo fa erano difficili da descrivere in modo riproducibile.
Il vero problema dell’AI: trovare il giusto harness
Un algoritmo non basta. E neppure milioni di dati bastano. Servirà il giusto harness: un’architettura capace di mettere in comunicazione WBCT, segmentazione, assi, vettori, distance mapping, dati clinici, PROMs, wearable technology, attività fisica, outcome e tempo.
Il valore dell’AI non sarà semplicemente “trovare una correlazione”. Sarà riuscire a formulare una domanda clinicamente utile. Quale combinazione di hardware, software e AI ci permetterà di estrarre l’informazione giusta per quel singolo paziente?
Probabilmente hardware, software e AI non potranno più essere sviluppati come mondi indipendenti. Dovranno nascere sempre più insieme.
Ma anche la migliore TAC rimane una fotografia
C’è però un limite fondamentale. Una TAC in carico, per quanto sofisticata, rimane una fotografia. Descrive una struttura in un determinato istante. Il piede invece si muove. E se vogliamo comprendere la funzione, dobbiamo misurare anche il movimento.
Per anni abbiamo lavorato con sistemi di gait analysis. Sono strumenti straordinari, ma ogni sistema di misurazione porta con sé un problema: può interferire con ciò che misura. Portare un paziente in laboratorio, applicare marker, posizionarlo su una piattaforma e dirgli di camminare mentre viene osservato significa inevitabilmente creare un contesto artificiale.
Wearable technology: misurare senza modificare il gesto
È per questo che trovo particolarmente interessante la wearable technology applicata al piede. Nel nostro gruppo utilizziamo già plantari sensorizzati - smart insoles - capaci di raccogliere informazioni durante il cammino e le attività quotidiane.
Questo rappresenta, a mio parere, un passaggio fondamentale: finalmente possiamo ottenere misurazioni nelle quali l’interferenza dello strumento sul gesto è minimizzata. Il paziente non deve necessariamente essere osservato in laboratorio. Può camminare, vivere, allenarsi, affaticarsi, mentre il sistema continua a misurare.
La migliore misurazione potrebbe essere quella che il paziente dimentica di stare effettuando.
Il plantare non è più soltanto un plantare
Per molti anni abbiamo pensato al plantare prevalentemente come a uno strumento terapeutico: supporto, comfort, redistribuzione dei carichi, correzione. Oggi può diventare qualcosa di completamente diverso: un wearable sensor.
- pressioni e distribuzione del carico;
- tempi di appoggio;
- simmetrie;
- sequenza del passo;
- variabilità;
- cambiamenti durante l’attività;
- risposta alla fatica.
Il punto non è avere più numeri. È descrivere come un determinato paziente utilizza realmente il proprio arto nel tempo.
WBCT + smart insoles + AI: struttura, funzione e tempo
È qui che le due grandi rivoluzioni possono incontrarsi. La Weight-Bearing CT ci dice come l’arto è costruito. La wearable technology ci dice come quell’arto viene realmente utilizzato. L’intelligenza artificiale può aiutarci a correlare questi mondi: struttura, funzione, movimento e tempo.
Immaginiamo un paziente per cui disponiamo contemporaneamente di una ricostruzione tridimensionale di piede e arto inferiore sotto carico, assi e vettori, distance mapping articolare, dati continui da smart insoles, attività fisica, parametri clinici, outcome, età ed evoluzione nel tempo.
La domanda non sarà più semplicemente “Qual è la diagnosi?”. Potremo iniziare a chiedere: “Dove sta andando questo paziente?”
Dal trattamento alla predizione
Il Progressive Collapsing Foot Deformity rappresenta un esempio perfetto. Quando il piede è già deformato, la domanda del chirurgo è: “Come posso correggerlo?”. Ma la domanda più interessante potrebbe essere: “Quale piede è destinato a collassare?”
Perché alcuni piedi piatti rimangono stabili per tutta la vita e altri progrediscono? Quale combinazione di morfologia tridimensionale, carico, pattern del passo, funzione muscolare, età e attività determina questa differenza? E possiamo riconoscerla prima?
Se riuscissimo a farlo, potremmo intervenire quando il problema è ancora piccolo: esercizio, forza, controllo del peso, modifica dell’attività, plantari, correzione dei fattori di rischio o, quando necessario, procedure meno invasive. L’obiettivo ideale sarebbe arrivare abbastanza presto da non dover operare affatto.
Questo è il passaggio dalla correzione alla predizione. Da Restore Movement a Preserve Movement.
La tridimensionalità non basta: serve il tempo
La WBCT ci ha fatto conquistare la terza dimensione. Ma la terza dimensione non è sufficiente. Dobbiamo aggiungerne una quarta: il tempo.
La stessa anatomia può significare cose completamente diverse a 25, 50 o 75 anni. Dipende dal livello di attività, dalla massa muscolare, dal peso, dalla capacità di compensazione, dalla qualità del movimento, dal metabolismo, dalla storia della persona e dalla velocità con cui quella struttura sta cambiando.
Persino i PROMs, considerati isolatamente, rimangono una fotografia: importante, ma incompleta.
Dal paziente di oggi al paziente di domani
Questo è forse il vero obiettivo dell’AI applicata a piede, caviglia e longevity: non descrivere soltanto il paziente che abbiamo davanti oggi, ma provare a comprendere il paziente che avremo davanti domani.
La Evidence-Based Medicine continuerà a essere fondamentale. Ma verrà probabilmente affiancata da modelli predittivi sempre più individualizzati. Non soltanto “in media, i pazienti come questo hanno un certo outcome”, ma “considerando struttura, movimento, età, carico, attività ed evoluzione, qual è la traiettoria più probabile di questa persona?”
Non sarà una verità definitiva. Sarà un modello, valido fino a quando uno migliore, alimentato da dati migliori, riuscirà a descrivere meglio la realtà. È così che procede la scienza.
Dal 3D allo spazio-tempo del movimento
Anche la fisica può offrirci una metafora. Per molto tempo abbiamo immaginato la realtà attraverso tre dimensioni spaziali. Poi la Relatività ci ha insegnato che spazio e tempo devono essere considerati insieme. Altre teorie hanno successivamente ipotizzato strutture ancora più complesse, dalle stringhe alle brane.
Ogni nuova dimensione non ha chiuso il problema. Ha aperto nuove domande. In ortopedia abbiamo appena conquistato una rappresentazione tridimensionale molto più potente dell’arto inferiore. Ora dobbiamo capire quali finestre acquisire, quali assi misurare, quali vettori seguire, quali relazioni interpretare, come integrare il movimento e come aggiungere il tempo.
Longevity from the ground up: conclusioni
Alla fine, tutta questa tecnologia deve servire a un obiettivo molto semplice: permettere alle persone di continuare a muoversi.
Camminare. Allenarsi. Viaggiare. Salire una scala. Rimanere indipendenti. Continuare a utilizzare il proprio corpo nel tempo.
Restore Movement quando il movimento viene perso. Preserve Movement prima che venga perso.
È questo, per me, il punto di incontro tra ortopedia e longevity. Forse la longevità comincia davvero dal terreno. E TAC in carico, smart insoles, wearable technology e AI possono aiutarci a leggere sempre meglio il Codice del Piede.
Bibliografia scientifica selezionata
Pubblicazioni di Federico G. Usuelli e collaboratori pertinenti a Weight-Bearing CT, imaging tridimensionale e distance mapping.
- Efrima B, Barbero A, Ovadia JE, Indino C, Maccario C, Usuelli FG. Axial rotation analysis in total ankle arthroplasty using weight-bearing computer tomography and three-dimensional modeling. Foot Ankle Surg. 2023;29(7):506-510. doi:10.1016/j.fas.2023.05.001. PMID: 37193615. PubMed
- Efrima B, Barbero A, Ovadia JE, Indino C, Maccario C, Usuelli FG. Classification of the Os Calcis Subtalar Morphology in Symptomatic Flexible Pediatric Pes Planus Deformity Using Weightbearing CT and Distance Mapping. Foot Ankle Int. 2023;44(4):322-329. doi:10.1177/10711007231156605. PMID: 36920029. PubMed
- Efrima B, Barbero A, Ovadia JE, Indino C, Maccario C, Usuelli FG. Reliability of Cone Beam Weightbearing Computed Tomography Analysis of Total Ankle Arthroplasty Positioning and Comparison to Weightbearing X-Ray Measurements. Foot Ankle Int. 2023. PMID: 37231710. PubMed
- Efrima B, Dahmen J, Barbero A, Benady A, Maccario C, Indino C, Kerkhoffs G, Usuelli FG. Enhancing precision in osteochondral lesions of the talus measurements and improving agreement in surgical decision-making using weight-bearing computed tomography and distance mapping. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2024;32(7):1871-1879. doi:10.1002/ksa.12172. PMID: 38591657. PubMed
- Efrima B, Barbero A, Benady A, Green Halimi Y, Lichtenstein A, Indino C, Maccario C, Usuelli FG. Total Ankle Arthroplasty as a Correction Tool for Foot Deformities: Analyzing the Impact on Medial Column Alignment Adaptation Through Weightbearing Computed Tomography. Foot Ankle Int. 2024;45(11):1247-1257. doi:10.1177/10711007241274739. PMID: 39257061. PubMed
- Usuelli FG, Barbero A, Benady A, Green Halimi Y, Kahimov N, Indino C, Maccario C, Efrima B. Reliability analysis of WBCT-derived 3D models for comparing preoperative and postoperative alignment in total ankle arthroplasty. Foot Ankle Surg. 2025;31(3):199-207. doi:10.1016/j.fas.2024.09.007. PMID: 39419731. PubMed
- Efrima B, Barbero A, Benady A, Green Halimi Y, Dahmen J, Kerkhoffs GMMJ, Karlsson J, Indino C, Maccario C, Usuelli FG. The Battleship technique: A reliable method to quantify intraarticular distance maps patterns and correlate hindfoot alignment. J Exp Orthop. 2025;12(1):e70190. doi:10.1002/jeo2.70190. PMID: 40059955. PubMed
- Efrima B, Barbero A, Albsagly A, Benady A, Indino C, Maccario C, Usuelli FG. Abnormal axial rotation of the Talus on weight-bearing computed tomography in patients with micro-instability of the ankle. Foot Ankle Surg. 2026;32(2):139-144. doi:10.1016/j.fas.2025.07.006. PMID: 40796476. PubMed
- Barbero A, Efrima B, Carfi C, Constantinescu SA, Indino C, Maccario C, Crippaorlandi N, Benady A, Usuelli FG. Fibular Length and Syndesmotic Width Variations in Ankle Osteoarthritis: A Weightbearing CT Analysis of Coronal Plane Deformities. Foot Ankle Int. 2025;46(12):1415-1424. doi:10.1177/10711007251372938. PMID: 41104515. PubMed