Aspetti clinici e biomeccanici delle tecniche di derivazione urinaria continenti e della realizzazione di neovesciche ortotopiche

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Introduzione 
 
 
La cistectomia radicale è oggi la tecnica di intervento indicata per formazioni tumorali nella vescica 
che, secondo la classificazione TNM, hanno almeno un grado di profondità T2, grado nel quale le 
cellule tumorali invadono lo strato muscolare della parete dell’organo colpito, in questo caso la 
vescica. La formazione di masse anomale è dovuta a diversi fattori, primi fra tutti il fumo e l’alcol. 
L’asportazione della vescica comporta ovviamente notevoli cambiamenti da un punto di vista della 
funzionalità escretrice dell’apparato urinario, venendo a mancare il serbatoio continente di raccolta 
delle sostanze di scarto dell’organismo. Pertanto è necessaria la costruzione di un nuovo percorso, o 
di un nuovo serbatoio, che possa ovviare a tale problema. Le tecniche di diversione urinaria sono la 
soluzione oggi più usata in chirurgia urologica per provvedere a un ripristino delle funzioni urinarie 
contemporaneameo a una buona qualità della vita, in attesa della progettazione di dispositivi in 
grado di sostituire in modo efficace ed efficiente la funzione vescicale, progettazione già avviata ma 
che ha prodotto, finora, risultati poco soddisfacenti, causati, il più delle volte, dalla mancanza di 
materiali perfettamente biocompatibili.  
Nel corso della trattazione saranno prese in esame le tecniche di derivazione urinaria più utilizzate, 
partendo da importanti premesse relative all’anatomia e alla fisiologia dell’apparato urinario, e agli  
aspetti biomeccanici delle possibili soluzioni di intervento. Obiettivo principale di tali tecniche è la 
costruzione di un reservoir a bassa pressione dotato di buona compliance e alta capacità, che tenga 
conto, naturalmente, dei rischi conseguenti alla sostituzione vescicale con segmenti intestinali non 
creati con la funzione di serbatoi continenti, rischi che riguardano, in primo luogo, infezioni delle 
alte vie urinarie causate da reflusso.  
Si noti che la realizzazione di molte delle tecniche di seguito analizzate risale a diverse decine di 
anni fa. Con un’adeguata collaborazione tra ingegneria e chirurgia, tali tecniche potrebbero essere 
largamente sviluppate fino alla realizzazione di sistemi in grado di essere usati in tutte le casistiche 
di intervento.
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Capitolo 1 
Cenni di anatomia dell’apparato urogenitale e del sistema gastrointestinale 
 
1.1 Apparato urogenitale 
L’apparato urogenitale è diviso in due parti: l’apparato urinario, composto da un insieme di organi 
finalizzati alla secrezione e all’escrezione dell’urina o di altri prodotti di rifiuto del metabolismo, e 
l’apparato genitale, formato dall’insieme degli organi responsabili della riproduzione. 
1.1.1 Apparato urinario 
L’apparato urinario è composto, nell’uomo, dai reni, dagli ureteri, dalla vescica urinaria e 
dall’uretra.  
La principale funzione dei reni è la regolazione omeostatica del contenuto di acqua e ioni nel 
sangue e, di conseguenza, essi rappresentano il sito di produzione dell’urina.    
I reni sono situati nella regione posteriore superiore dell'addome, ai lati della colonna vertebrale, 
nelle fosse lombari, tra l’undicesima e la dodicesima costola, esternamente al peritoneo, che 
tappezza la cavità addominale. Nell'uomo adulto ciascun rene pesa in media 150 g, nella donna 
adulta 135 g. Il margine mediale del rene presenta una profonda fessura verticale detta ilo renale. 
All'esame di una sezione frontale del rene si distinguono due zone: una profonda, detta zona 
midollare, ed una superficiale, detta zona corticale, che avvolge la precedente. Il polo superiore di 
ciascun rene è sormontato dalla rispettiva ghiandola surrenale, responsabile della regolazione della 
risposta allo stress. Il parenchima di ciascun rene è formato da un insieme di unità elementari, i 
nefroni, che hanno la funzione uropoietica, e da un sistema di dotti escretori, che collegano il rene 
alla pelvi, un bacinetto che separa il rene dall’uretere corrispondente. Lo stroma contiene i vasi 
sanguigni e linfatici e le terminazioni nervose del plesso renale. I reni sono vascolarizzati dalle 
arterie renali, rami dell’aorta addominale. Le vene renali trasportano il sangue refluo dalla 
circolazione renale alla vena cava inferiore.  
Nel processo di produzione dell’urina, l’acqua e i soluti passano dai reni agli ureteri, condotti che 
collegano la pelvi renale con la vescica urinaria. Nell’uomo esistono due ureteri, simmetrici tra loro, 
uno per ogni rene. Mediamente un uretere ha una lunghezza variabile tra i 28-29 cm. Durante tutto 
il suo tragitto, che va dalla zona lombare alla piccola pelvi, l’uretere può essere distinto in porzione 
addominale, pelvica e vescicale. L’uretere non ha un andamento rettilineo ma si dirige verso il 
basso e medialmente ed inoltre presenta due leggere curve. Nella sua prima parte, infatti, presenta 
una convessità anteriore che successivamente diventa posteriore. Ciò fa sì che l’uretere, passando
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dalla porzione addominale a quella pelvica, cambi direzione in maniera piuttosto brusca formando 
una flessura. Il lume è appiattito con un diametro compreso tra i 4 ed i 7 mm. La parete dell'uretere, 
dal lume interno verso l'esterno, è formata da tre strati: la tonaca mucosa, quella muscolare e quella 
avventizia. La prima è formata da da tessuto connettivo denso, ricco di fibre elastiche e molto 
vascolarizzato. La seconda è composta da fibrocellule muscolari inserite in abbondante tessuto 
connettivo. La tonaca mucosa, contraendosi, dà origine a movimenti peristaltici che permettono di 
sospingere l'urina verso la vescica. La tonaca avventizia è costituita da tessuto connettivo lasso 
ricco di fibre elastiche. Gli ureteri terminano con due orifizi, detti osti o meati ureterali, in 
corrispondenza dei quali comunicano con la vescica urinaria.   
La vescica urinaria è un organo muscolare cavo posto nel bacino, deputato alla raccolta dell'urina 
prodotta dai reni. Dalla vescica, l'urina viene periodicamente espulsa all'esterno attraverso l'uretra. 
Il muscolo che forma le pareti della vescica è detto muscolo detrusore, un muscolo liscio la cui 
attività è regolata da fibre nervose simpatiche e parasimpatiche in relazione alle variazioni 
volumetriche e pressorie percepite dai suoi recettori neuro-muscolari. L'ampolla vescicale è formata 
da due parti: il fondo e il collo. Il fondo costituisce il deposito dell'urina, il volume vescicale è 
estremamente variabile: la capacità normale in cui si giunge è normalmente compresa tra i 400 e i 
500 ml, ma, essendo molto elastica, in condizioni eccezionali puo' arrivare a 2 litri; il collo, lungo 2-
3 cm, si connette con l'uretra fino al meato uretrale esterno. Nelle femmine il collo coincide col 
punto di uscita delle urine (uretra posteriore), mentre nei maschi l'uretra posteriore si estende 
attraverso il pene ed è divisa in tratto prostatico, membranoso e cavernoso 
1.1.2 La minzione 
Quando il liquido esce dal rene, scorre nella pelvi renale e, tramite l’uretere, scende verso la 
vescica, spinto dalle contrazioni ritmiche della muscolatura liscia e coadiuvata dalla forza di 
gravità. L’urina viene accumulata nella vescica fino a quando verrà espulsa mediante il processo 
della minzione.  
Il punto di passaggio tra vescica e uretra viene chiuso da due muscoli circolari, gli sfinteri. Lo 
sfintere interno è una continuazione del muscolo detrusore della parete vescicale ed è costituito da 
muscolo liscio. Il suo tono normale lo mantiene contratto. Lo sfintere esterno è un anello di 
muscolatura scheletrica, controllato pertanto dal sistema nervoso somatico. La stimolazione tonica 
del sistema nervoso centrale mantiene lo sfintere esterno contratto tranne che durante la minzione. 
La minzione è un riflesso spinale soggetto al controllo conscio e inconscio dei centri cerebrali 
superiori. Quando la vescica si riempie di urina, la sua parete viene stirata e vengono attivati i 
recettori di stiramento che inviano segnali al midollo spinale. Lo stimolo della pienezza vescicale
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eccita i neuroni parasimpatici che si portano al muscolo detrusore della parete; questo si contrae 
aumentando la pressione sul contenuto. Allo stesso tempo i motoneuroni somatici che raggiungono 
lo sfintere esterno vengono inibiti. La contrazione della vescica si esplica come un’onda che spinge 
l’urina nell’uretra. La pressione esercitata dall’urina forza lo sfintere interno ad aprirsi mentre lo 
sfintere esterno si rilascia. Affinché la vescica si svuoti, è necessario che la pressione intravescicale 
aumenti fino a superare la pressione uretrale.   
1.1.3 L’apparato genitale 
L'apparato genitale è composto da tre organi distinti: le gonadi, rappresentate dai testicoli nei 
maschi e dalle ovaie nelle femmine, gli organi genitali esterni e i gonodotti. Descriviamo di seguito 
tale apparato differenziando tra quello maschile e quello femminile.  
Nel sistema riproduttivo maschile i genitali esterni sono rappresentati dal pene e dallo scroto, la 
struttura sacculare che li contiene. L’uretra costituisce la via di passaggio comune per urina e 
sperma. Essa è circondata, nell’asta peniena, da una colonna di tessuto spugnoso detta corpo 
spongioso. Il corpo spongioso, insieme alle due colonne di tessuto definite corpi cavernosi, 
costituisce il tessuto erettile del pene. La punta del pene si allarga in una regione chiamata glande, 
ricoperta da una piega cutanea nota come prepuzio. Le ghiandole e i dotti accessori comprendono la 
prostata, le vescicole seminali e le ghiandole bulbouretrali. Le ultime due riversano le loro 
secrezioni nell’uretra tramite dotti, mentre le singole ghiandole che costituiscono la prostata si 
aprono direttamente nel lume uretrale.  I testicoli possiedono una rigida capsula fibrosa esterna che 
racchiude masse di tubuli seminiferi, i quali, lasciando i testicoli, si riuniscono nell’epididimo, un 
singolo dotto disposto a gomito sulla superficie della capsula testicolare. L’epididimo si continua 
nel dotto deferente, che si svuota nell’uretra. 
I genitali femminili esterni sono complessivamente detti vulva. Partendo dall’esterno, troviamo le 
grandi labbra, all’interno delle quali si trovano le piccole labbra, che racchiudono il clitoride, una 
piccola protuberanza di tessuto erettile. L’uretra sbocca tra il clitoride e la vagina. Alla nascita, 
l’apertura esterna della vagina è parzialmente chiusa dall’imene, un sottile anello di tessuto. La 
vagina comunica con l’utero, dove si sviluppa la gravidanza. La vagina e l’utero comunicano grazie 
alla cervice, il collo dell’utero. Il canale cervicale è rivestito da ghiandole le cui secrezioni creano 
una barriera tra utero e vagina. Le gonadi femminili sono rappresentate dalle ovaie, in cui sono 
prodotti gli ovuli, che comunicano con l’utero attraverso canali detti tube di Falloppio.
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Fig.1.1 Anatomia dell’apparato urinario   Fig.1.2 Anatomia dell’apparato genitale         Fig. 1.3 Anatomia dell’apparato                                  
                                                                   femminile                                                         genitale maschile 
 
1.2 Anatomia dell’ intestino 
L'intestino è l'ultima parte dell'apparato digerente. Si presenta come un tubo di diametro variabile 
con pareti flessibili, ripiegato più volte su se stesso. È distinto i due parti principali, intestino tenue 
e intestino crasso. 
L'intestino tenue è il più lungo tratto del canale alimentare ed è costituito da tre parti: duodeno, 
digiuno e ileo. Il duodeno è il primo tratto; lungo circa 30 cm, presenta un calibro notevole (4 cm 
circa). Si collega direttamente con i tratti successivi dell'intestino tenue, in corrispondenza di una 
piega (flessura) del tubo stesso, nota come flessura duodenodigiunale. Gli altri due tratti 
dell'intestino tenue (digiuno e ileo) entrano a far parte della matassa intestinale vera e propria (tenue 
mesenteriale). Straordinariamente esteso, il tenue mesenteriale è altamente circonvoluto e ripiegato 
su sé stesso. Come si potrebbe pensare a prima vista, non è totalmente libero di muoversi; è 
presente infatti uno sdoppiamento del peritoneo parietale che accoglie in toto l'insieme dei visceri 
della matassa intestinale, fissandoli alla faccia posteriore della cavità addominale e accogliendo, 
inoltre, importanti vasi (mesenterici) e nervi destinati al tenue mesenteriale. Nell'intestino tenue si 
trovano numerose valvole che aumentano la superficie della mucosa, necessaria per l'assorbimento 
di sostanze nutritive. Queste sono a loro volta coperte da villi intestinali, della lunghezza di circa 1 
mm, che servono anch'essi ad aumentare la superficie della mucosa. Sui villi sono presenti 
microvilli, che hanno la medesima funzione. In questo modo la superficie dell'intestino tenue è di 
circa 300 metri quadrati.  
L'intestino crasso è lungo mediamente 170 cm.. Ha un calibro maggiore dell' intestino tenue, 
raggiungendo un diametro di circa 7-8 cm e  risulta suddiviso in 3 parti: cieco, colon (suddiviso in 
tratto ascendente, trasverso, discendente e sigmoide) e retto. Il cieco e il retto non possiedono
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mesentere. Tra il colon trasverso e il colon ascendente è presente la flessura epatica, mentre tra 
quello trasverso e quello discentente è situata la flessura splenica. Il punto di collegamento tra 
l'intestino crasso e quello tenue è la valvola ileociecale. In prossimità di tale valvola è presente 
l’appendice, nella superficie inferomediale del cieco. La mucosa dell'intestino crasso si differenzia 
da quella del tenue in quanto non sono presenti i villi intestinali. Al contrario, vi sono diverse 
ghiandole secernenti grandi quantità di muco, la cui funzione consiste nell'unire e lubrificare le 
varie sostanze di scarto per garantirne il passaggio nel retto e la successiva espulsione. Il retto è 
separato dall’ambiente esterno dall’ano, un’apertura chiusa da due sfinteri, di cui uno interno di 
muscolo liscio e uno esterno di muscolo scheletrico. Nell'intestino crasso vengono assorbiti sali e 
acqua; lo scarto solido forma le feci.  
 
1.3 Cenni di vascolarizzazione dell’intestino 
La vascolarizzazione arteriosa del colon è fornita da rami dell’arteria mesenterica superiore e, per il 
restante tratto, da rami dell’arteria mesenterica inferiore; fra le due arterie esiste un importante 
circolo anastomico. Dall’arteria mesenterica superiore nascono, di solito, tre rami: arteria colica 
media, arteria colica destra e arteria ileocolica. Dall’arteria mesenterica inferiore nascono la colica 
sinistra e le arterie sigmoidee (in numero di due o tre). A livello della piccola pelvi, l’arteria 
mesenterica inferiore assume il nome di arteria rettale e da essa nascono le arterie rettosigmoidee 
(da una a cinque); a livello dell’ estremità superiore del retto, l’arteria rettale si divide in un ramo 
destro ed uno sinistro, che si anastomizzano con le arterie rettali medie che nascono dall’arteria 
iliaca interna.  
Il drenaggio venoso del colon avviene attraverso la vena mesenterica superiore e la vena 
mesenterica inferiore. La prima è formata dalle vene ileo-colica, colica media e colica destra; la 
seconda è formata dalla vena colica sinistra e dalle vene sigmoidee. La vena mesenterica superiore 
si unisce alla vena splenica formando la vena porta. 
 
                                     Fig. 1.4 Anatomia dell’intestino                  Fig. 1.5 Vascolarizzazione intestinale
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1.4 Lo stomaco 
Lo stomaco è l’organo di maggior raggio del canale alimentare: la sua capacità varia con l’età, 
essendo di circa 30 ml alla nascita raggiungendo solitamente i 1500 ml nell’adulto. Normalmente si 
trova nell’addome alto, ma la sua posizione può variare in maniera considerevole. La porzione 
prossimale dello stomaco, che include il cardias, il fondo e il corpo, è deputata 
all’immagazzinamento e alla digestione. La porzione distale, che include l’antro e il piloro, è 
designata al mescolamento e all’evacuazione del contenuto. La piccola curvatura, che si estende tra 
il cardias e il piloro, forma il margine destro dello stomaco. La grande curvatura è diretta antero-
posteriormente ed è quattro o cinque volte più lunga della piccola curvatura.  
Lo stomaco possiede una vascolarizzazione ricca e anastomizzata . L’apporto alla piccola curvatura 
dipende principalmente dall’arteria gastrica sinistra, che si inoscula con l’arteria gastrica destra, la 
quale fornisce rami al piloro e alla prima porzione del duodeno. Le arterie gastro-epiploiche destra e 
sinistra nascono, rispettivamente, dall’arteria gastroduodenale e dall’arteria splenica. La destra 
fornisce sangue all’antro, mentre la sinistra al corpo e alla porzione più bassa del fondo. Le arterie 
brevi, che nascono dall’arteria splenica e dall’arteria epiploica sinistra, forniscono sangue al fondo e 
alla parte prossimale del corpo. 
 
 
 
 
                 Fig.1.6 Anatomia dello stomaco                      Fig 1.7 Anatomia dell’apparato gastrointestinale