Список сокращений
ASIA - American Spinal Injury Association
IMSOP - International Medical Society of Paraplegia
ВАШ - визуально-аналоговая шкала
ПДС - позвоночный двигательный сегмент
ТЗИ - телескопический телозамещающий имплантат
ШОП - шейный отдел позвоночника
Передняя декомпрессия, восстановление сагиттального профиля и стабилизация представляют собой достаточно эффективный и широко распространенный метод хирургического лечения травматических, дегенеративно-дистрофических, онкологических и воспалительных поражений шейного отдела позвоночника (ШОП) [1, 2].
При травматических повреждениях в большинстве случаев страдают передняя и средняя опорные колонны ШОП ввиду их анатомо-физиологических, функциональных и биомеханических особенностей, а также механизма травмы [3-5]. Метастатические и воспалительные процессы ШОП зачастую локализованы в телах позвонков, обусловливая вентральную компрессию дурального мешка. Грыжевые выпячивания межпозвонковых дисков, остеофиты тел позвонков, развивающиеся на фоне деформирующего спондилеза, также в большинстве случаев вызывают компрессионное воздействие на передние отделы невральных структур позвоночного канала. Такая локализация компремирующего фактора определяет выполнение декомпрессивно-стабилизирующих операций из переднего хирургического доступа, как наиболее патогенетически обоснованного [1, 2, 6].
Анализ многолетнего опыта использования переднего спондилодеза аутотрансплантатом и отдаленные результаты операций свидетельствуют о том, что межтеловой спондилодез только аутокостью является недостаточно эффективным [7, 8]. Это связано с ограниченными стабилизирующими возможностями способа. При таких вмешательствах смещение трансплантата отмечается в 29-68% случаев. Потеря достигнутой во время операции коррекции за счет функциональной перестройки трансплантатов составляет 5-10%, консолидация не наступает у 33% больных, кифоз в позднем периоде травмы наблюдается в 38-64% случаев.
Для устранения этих недостатков, характерных для переднего межтелового спондилодеза аутотрансплантатом, улучшения качественных характеристик и оптимизации процесса его выполнения в клинической практике используются различные вертикальные моноблочные или телескопические телозамещающие имплантаты (ТЗИ), изготовленные из синтетических материалов, биоинертных металлов и их сплавов [6, 9].
Между тем передний межтеловой спондилодез металлическими ТЗИ имеет определенные особенности, которые обусловлены разницей модулей упругости костных структур тел позвонков и металла, конструктивными особенностями и функциональными возможностями имплантатов [10].
Процессы, происходящие в системе «металл - кость» в условиях компрессионного напряжения, могут приводить к резорбции костной ткани, миграции конструкций и нарушению сагиттального баланса, вызывать компрессию спинного мозга, его корешков и оболочек. Указанные осложнения могут развиваться как в ближайшем, так и отдаленном послеоперационном периоде [11, 12].
Вследствие этого эффективность переднего спондилодеза ТЗИ зависит от прочностных характеристик костного блока, обусловленных величиной объема полости конструкции для наполнителя в системе «имплантат - тело позвонка» [13].
ШОП по анатомо-функциональным особенностям подразделяют на атланто-аксиальный - СI-СII и субаксиальный - СIII-СVII уровни. Проблема оптимизации конфигурации ТЗИ, используемых при оперативных вмешательствах на субаксиальном уровне, актуальна в связи с малыми размерами костного дефекта для их размещения и большим объемом движений ШОП, что определяет весьма жесткие требования к техническим и функциональным характеристикам имплантируемых конструкций.
Цель настоящей работы - разработка и внедрение в клиническую практику нового способа переднего субаксиального цервикоспондилодеза и конструкции для его реализации.
Материал и методы
Проведен сравнительный анализ конструктивных характеристик различных ТЗИ, применяемых при переднем межтеловом спондилодезе на уровне ШОП [14, 15]. С целью определения особенностей напряженно-деформированного состояния ШОП при замещении тел позвонков искусственными имплантатами разных конструкций, в лаборатории биомеханики ДУ «Институт патологии позвоночника и суставов им. проф. М.И. Ситенко» НАМН Украины было выполнено соответствующее математическое моделирование.
Разработка вертикального цилиндрического телескопического сетчатого телозамещающего эндопротеза собственной конструкции также выполнялась на основании результатов компьютерного и математического моделирования. Оптимальная конфигурация имплантата определялась с учетом анатомических и биомеханических особенностей и характера повреждения ШОП, а также физических свойств костной ткани, наполнителя имплантата и материала, из которого выполнена конструкция, технических, функциональных и механических характеристик эндопротеза (патент Украины на полезную модель № 96368 Ендопротез хребця «LAS», 10.02.15. Существует Протокол комиссии по вопросам этики Луганского государственного медицинского университета № 2 от 14.03.13, разрешающий клиническое применение разработанного эндопротеза тела позвонка).
Проведен анализ результатов лечения 11 пациентов в нейрохирургическом отделении (10 мужчин и 1 женщина, средний возраст пациентов составил 32,7 года (от 18 лет до 61 года), которым в период с марта по ноябрь 2013 г. был выполнен вентральный субаксиальный цервикоспондилодез по поводу травматического повреждения ШОП с использованием разработанной нами конструкции (производитель ООО «Инмастерс - КБ им. проф. М.И. Ситенко», Харьков, Украина).
Всем им производилась рентгенография в двух проекциях и компьютерная томография до операции и после нее - в сроки 3-5 дней, а также через 3, 6 и 12 мес. Анализировались клинические результаты лечения по указанным ниже шкалам изменения шейного лордоза и состояние сагиттального профиля. С целью определения взаимоотношений в комплексе «имплантат - тела позвонков» измерялось межтеловое пространство в оперированном сегменте после операции и по прошествии 10-12 мес после операции. Степень лордоза соотносили с величиной угла аксиса, по методу, предложенному В.Т. Пустовойтенко и соавт. (угол аксиса состоит из двух линий: линии, соединяющей задненижние углы СII и СVII позвонков и осевой линии аксиса. Гиперлордозу соответствует угол в диапазоне 26-36°, нормальному лордозу - 19-25°, легкому (сглаженному) лордозу - 13-18°, выпрямленному шейному лордозу - 10-12°, кифозу - 1-9° и минус 1-12°) [16].
Ортопедический и неврологический статус, результаты хирургического лечения оценивали с помощью шкал ASIA/IMSOP, Odom, ВАШ [17-20].
Продуктивность достигнутого спондилодеза оценивалась по ряду качественных и количественных признаков.
Качественными признаками послужили:
• исключение риска компрессии нервных структур во время операции и в послеоперационном периоде за счет отсутствия возможности смещения ТЗИ в просвет позвоночного канала;
• отсутствие признаков разрушения и дислокации имплантированной системы и ее составляющих с утратой интраоперационной коррекции сагиттального профиля;
• отсутствие признаков повреждений и структурных изменений костных тканей тел позвонков, контактирующих с фиксирующими элементами системы.
К количественным критериям были отнесены такие показатели, как угол аксиса и высота оперированного позвоночного двигательного сегмента.
Результаты
Конструкция эндопротеза
Телескопический эндопротез тела позвонка представляет собой полый шток с идущей от центра разнонаправленной резьбой, на которою навинчены полукорпуса с зубцами на торцах, снабженные Г-образными пластинами с парными отверстиями под винты. Шток и полукорпуса имеют сквозные отверстия, расположенные ярусами. Под Г-образными пластинами на полукорпусах имеются функциональные отверстия, предназначенные для дополнения конструкции наполнителем после установки ее в костном дефекте.
Разработанная оригинальная конструкция отличается от своих аналогов по нескольким признакам (рис. 1):
• имеет минимальные размеры, необходимые для выполнения переднего спондилодеза на субаксиальном уровне;
• полость более значительных размеров, чем в других конструкциях, которая максимально заполняется костной аутокрошкой из крыла подвздошной кости, гранулами гидроксиапатитной или алюмооксидной керамики, что обеспечивает большую площадь контакта в системе «наполнитель - тело позвонка» с целью создания условий для формирования адекватного костного блока (согласно письму Государственного департамента М.З. Украины по контролю за качеством, безопасностью и производством лекарственных средств и изделий медицинского назначения № 18 МБ-3169 разрешается клиническое исследование указанных материалов);
• обладает достаточной прочностью, малой металлоемкостью и малым весом, поскольку представляет собой полый цилиндр с резьбовым соединением полукорпусов и внутренней муфты, т. е. относится к осесимметричным конструкциям. Компрессионные нагрузки в них распределяются по всему сечению имплантата, поэтому системы с относительно тонкими стенками могут выдерживать достаточно большие компрессионные нагрузки;
• исключает травмирование замыкательных пластин зубцами торцевых поверхностей на этапе установки в рабочую позицию;
• технологична в изготовлении и проста в эксплуатации.
Эндопротез фиксируется к телам позвонков, смежных с резецированным, монокортикальными винтами и не требует дополнительной фиксации вентральной пластиной.
Хирургическая техника
Оперативные вмешательства выполнялись через вентролатеральный доступ с частичной или полной резекцией тела поврежденного позвонка, удалением смежных межпозвонковых дисков и при необходимости задней продольной связки, ревизией эпидурального пространства.
Эндопротез, предварительно заполненный наполнителем (костной аутокрошкой либо смесью костной аутокрошки с гранулами других наполнителей), в исходном положении размещают в костном дефекте, возникшем после удаления тела пораженного позвонка. Путем вращения штока конструкцию раздвигают, чем достигается устранение сагиттальной деформации шейного отдела позвоночника и восстановление высоты позвоночного сегмента. В результате увеличения вертикального размера имплантата между телами смежных с резецированным позвонком и наполнителем эндопротеза образуются дефекты наполнения, которые устраняются добавлением гранул наполнителя через конструктивно предусмотренные функциональные отверстия. На Г-образных пластинах полукорпусов имеются отверстия, сквозь которые протез фиксируется к выше и ниже расположенным телам позвонков кортикальными винтами. Для исключения скручиваний имплантата, приводящих к уменьшению заданного вертикального размера, выполняется деформационная блокировка резьбы.
В послеоперационном периоде проводилась фиксация ШОП филадельфийским головодержателем сроком на 2,5-3,0 мес.
В табл. 1 отражена характеристика неврологических расстройств у пациентов, классифицированных по шкале ASIA/IMSOP на момент поступления в клинику, и виды повреждений костно-связочного аппарата позвоночника согласно классификации C. Argenson, 1994 [21].
При поступлении в стационар у пострадавших с клиновидными компрессионными переломами тел позвонков, согласно шкале ASIA/IMSOP, имела место неврологическая симптоматика, характерная для группы D (1 случай, 9,1%) и группы Е (1 случай, 9,1%). У больных со взрывными переломами тел позвонков степень тяжести неврологического дефицита в 1 (9,1%) случае соответствовала группе D и в 2 (18,2%) случаях группе Е. Больные с оскольчатыми переломами тел позвонков по типу «висячей капли» в 1 (9,1%) случае были отнесены к группе В и в 1 (9,1%) - к группе С. Пациенты с двусторонними переломо-вывихами входили в группу D (1 случай, 9,1%) и группу Е (2 случая, 18,2%). Неосложненный отрывной перелом суставной колонны (группа Е) имел место у 1 (9,1%) больного.
При анализе неврологического статуса больных в течение 12 мес после операции отмечалась положительная динамика, о чем свидетельствуют данные, приведенные в табл. 2, согласно которым 1 (9,1%) больной из группы В переместился в группу Е, и 2 (18,2%) - из группы D в группу Е, т. е. в 3 из 5 случаев наступил регресс неврологической симптоматики. В 2 случаях изменений не произошло, что, вероятно, связано с необратимыми травматическими поражениями структур спинного мозга и его корешков.
Угол аксиса в дооперационном периоде составлял в среднем –3° (от 4 до –10°), высота дефекта оперированного ПДС - в среднем 9,34 мм (диапазон 6-17 мм).
После выполнения оперативного вмешательства с применением предлагаемой конструкции эндопротеза угол аксиса колебался в пределах 20-23°, высота оперированного позвоночного сегмента сохранялась на уровне в среднем 17,4 мм после операции и 17,3 мм спустя 10-12 мес. При анализе томограмм и спондилограмм всех пациентов за весь период наблюдения признаков несостоятельности спондилодеза выявлено не было.
Согласно шкале ВАШ, к 3-му месяцу болевой синдром у оперированных больных уменьшился с 6-8 до 3-4 баллов. В 6 мес этот показатель составил 1-3 балла, а к 12-му месяцу достиг 0-1 балла.
Результаты клинической оценки переднего спондилодеза оценивались, согласно критериям Odom, которые учитывают субъективные ощущения изменения состояния, связанного с оперативным вмешательством, и уровень физической активности. В 2 случаях результаты были расценены как удовлетворительные, в 5 - хорошие и в 2 - отличные, еще в 2 случаях никаких изменений не произошло.
Осложнений как в раннем, так и отдаленном послеоперационном периоде не зарегистрировано.
Результаты клинических наблюдений, анализ томограмм и спондилограмм всех пациентов в сроках 3, 6 и 12 мес наглядно демонстрируют выраженную положительную неврологическую динамику, регресс функциональных нарушений у оперированных больных и сохранение интраоперационной коррекции сагиттального профиля ШОП.
Приводим клинические наблюдения выполнения бисегментарного (рис. 2) и мультисегментарного (рис. 3) межтелового спондилодеза с применением ТЗИ.
Обсуждение
В настоящее время одним из наиболее эффективных методов восстановления сагиттального баланса и стабилизации оперированного ПДС при декомпрессивно-стабилизирующих или реконструктивно-восстановительных оперативных вмешательствах на передних и средних опорных колоннах позвоночника является передний межтеловой спондилодез с применением ТЗИ.
В ассортименте спинальных хирургов имеется большое количество различных имплантатов, отличных по конструктивному решению. Применяемые в клинических условиях ТЗИ далеки от совершенства, поэтому, кроме положительных, обладают и отрицательными проблемными техническими характеристиками, что отражается на их функциональных возможностях.
Так, в настоящее время для выполнения переднего спондилодеза на уровне ШОП в основном используются конструкция Mesh и телескопические имплантаты типа ADD, ADDplus, BodyVertEx, TeCorp, Монолит, ECD, TPS.
Каждая из перечисленных телозамещающих систем имеет определенные конструктивные и функциональные особенности. Так, например, эндопротез Mesh обладает значительным объемом полости для наполнителя, предназначенного для формирования костного блока, и хорошо выполняет реконструктивную функцию. Однако он применяется в сочетании с вентральной пластиной [22].
Имплантаты ADD и TeCorp успешно выполняют функцию реконструктора. При их использовании стабилизация ПДС также достигается за счет дополнительной фиксации вентральной пластиной [23].
Кроме того, объем заполняемой наполнителем полости ограничен, поскольку раздвижной механизм этих ТЗИ расположен внутри конструкций и недостаточен для формирования опороспособного костного блока [24].
Стабилизирующие системы нового поколения - ADDplus, BodyVertEx и Монолит эффективны для реклинации и стабилизации ПДС, позволяют производить коррекцию сагиттального профиля и стабилизацию ПДС без использования вентральных пластин. При этом, как правило, они не обеспечивают условий для формирования эффективного костного блока, что крайне необходимо для сохранения интраоперационной коррекции позвоночного двигательного сегмента в отдаленном послеоперационном периоде [25].
Обращает на себя внимание имплантат TPS с рациональным сочетанием максимальной площади контакта в системах «металл - кость» и «материал - кость». Его конструкция делает возможным уплотнение материала в зоне контакта с телом позвонка после установки в костном дефекте и реклинации ПДС. Однако необходимо отметить некоторые недостатки конструкции, а именно:
1) нетехнологичность изготовления;
2) высокая себестоимость, связанная с конструктивными особенностями;
3) значительный вертикальный размер этого ТЗИ в собранном виде может затруднять его установку в межтеловом промежутке;
4) с точки зрения восприятия компрессионных нагрузок, осесимметричные конструкции в отличие от систем типа ТРS, эффективнее и надежнее за счет равномерного распределения напряжения;
5) осесимметричные конструкции менее металлоемкие, чем системы типа ТРS;
6) значительная величина отверстия на боковых поверхностях может создавать сложности в плотном заполнении фрагментами аутокости или гранулами гидроксиапатитной керамики внутренней полости до установки его в костном дефекте.
Перечисленные конструктивные особенности систем типа ТРS делают их малодоступными для пациентов в связи с высокой себестоимостью [26]. Их эффективность в сохранении достигнутой интраоперационной коррекции сагиттального профиля недостаточна за счет возможной деформации. Обеспечение условий для формирования костного блока путем уплотнения наполнителя после установки эндопротеза в костном дефекте и реклинации ПДС ограничено в связи с конструктивными особенностями ТЗИ.
Телескопические системы можно считать наиболее эффективными и совершенными при восстановлении передней опоры. Они оптимизируют процесс коррекции сагиттального профиля за счет возможности дозированного изменения расстояния между смежными с резецированным позвонками, что является главным преимуществом данных систем, позволяющим максимально реализовать поставленные перед хирургом задачи [27, 28].
Таким образом, перечисленные функциональные особенности и недостатки рассмотренных ТЗИ для переднего субаксиального цервикоспондилодеза делают актуальными работы по совершенствованию и оптимизации их конструкций.
Заключение
Первые наблюдения по замещению резецированного позвонка предложенной нами конструкцией свидетельствуют о целесообразности применения этого ТЗИ при восстановлении сагиттального профиля и стабилизации оперированного ПДС. Размер полости имплантата позволяет заполнить его значительным объемом аутокости или ее заменителей, а конструктивные особенности дают возможность дополнять и уплотнять наполнитель после установки и закрепления конструкции в целях инициации процессов остеогенеза и создания условий для формирования костного регенерата.
Наша собственная, пока еще небольшая, серия наблюдений показала хорошую эффективность новой конструкции для восстановления сагиттального профиля, стабилизации оперированного ПДС и создания условий для формирования адекватного, опороспособного костного блока.
Конфликт интересов отсутствует.
Комментарий
Передняя декомпрессия является необходимостью при нарушении опорных функций передней и средней колонны позвоночного столба, характерном для травматических и патологических переломов тел позвонков, связанных с опухолевым процессом, инфекцией либо остеопорозом. Применение имплантатов для создания оптимальных условий спондилодеза позволило расширить объем манипуляций и радикальность при лечении опухолей позвоночника. Множество исследований, посвященных данной тематике, демонстрируют преимущества корпорэктомии по сравнению с ламинэктомией в случае компрессии нервных структур или при нарастающей деформации позвоночника. Также многими авторами отмечается высокая эффективность реконструкции сагиттального баланса позвоночника и качества спондилодеза при имплантации полых протезов тел позвонков. В практике современных нейрохирургов использование полых сетчатых и раздвижных имплантатов стало рутинным, однако телескопические модели повышают общую стоимость стабилизирующей конструкции, а многие модификации, лишенные полости для заполнения материалом, сомнительны с точки зрения создания адекватного спондилодеза после циркулярной декомпрессии на уровне мобильного сегмента позвоночника. Поэтому наиболее популярной системой остается сетчатый полый имплантат системы Mesh, используемый вместе с вентральной пластиной.
Однако, обращая внимание на постоянное пополнение рынка имплантатов для стабилизации позвоночника новыми изобретениями, следует отметить особенную значимость представленной работы.
В данной статье подробно описывается множество имплантатов для реконструкции передней и средней опорных колонн позвоночника. Авторы разделили используемые современные имплантаты по опорным свойствам и механизму имплантации, отобразили объективные причины выбора имплантата в конкретных случаях. Таким образом, статья является обзорной, в целом включает необходимую информацию для нейрохирургов, травматологов-ортопедов и онкологов, которые чаще всего сталкиваются с необходимостью реконструкции позвоночника.
Помимо этого, авторы представили собственное изобретение - эндопротез для реконструкции передней и средней опорной колонны шейного отдела позвоночника. Особенностью данного имплантата, помимо полости, наполняемой материалом для создания спондилодеза, является свойство деформационной блокировки резьбы, что делает конструкцию уникальной и по-своему примечательной.
В то же время отсутствует подробное описание методики установки этого имплантата. Кроме того, патент на изобретение представлен на украинском языке без русскоязычного или англоязычного перевода, не сопровождается ссылкой, что затрудняет поиск в Интернете. Указанные недостатки делают публикацию несколько незаконченной.
Н.А. Коновалов, В.А. Королишин (Москва)