Хирургическое лечение заболеваний позвоночника и спинного мозга является важной проблемой современной нейрохирургии. В настоящее время в арсенале вертебрологов (спинальных нейрохирургов и ортопедов-травматологов) имеется множество методов хирургического лечения заболеваний всех отделов позвоночника и спинного мозга, но успешное применение большинства из них невозможно без использования средств интраоперационной визуализации и навигации.

При проведении хирургических вмешательств безопасность пациента остается приоритетной задачей. Из-за близкого расположения спинного мозга и нервных корешков к позвоночному столбу и окружающим сосудам некорректное положение транспедикулярных винтов может приводить к существенным осложнениям [1]. Особенно это выражено в шейном и верхнем грудном отделах позвоночника, где морфометрические параметры корней тел позвонков и их близость к важным нервным и сосудистым структурам затрудняют корректную установку имплантатов [1].

Традиционно установку стабилизирующих конструкций проводили на открытом позвоночнике с использованием анатомических ориентиров методом «свободной руки» (free hand). По данным послеоперационной компьютерной томографии (КТ), эта техника приводила к неправильному положению транспедикулярных винтов почти в 40% случаев [2, 3].

Идея имплантации транспедикулярных винтов под рентгеновским контролем впервые высказана L. Nolte и соавт. в 1995 г. и в настоящее время активно используется в рутинной практике хирургии позвоночника и спинного мозга [4]. Интраоперационная визуализация и навигация позволяет эффективно и безопасно выполнять предоперационную разметку, оценивать объем выполненной декомпрессии и правильность установки имплантатов, улучшая качество хирургического лечения [1, 4].

Выбор имеющихся визуализационных и хирургических навигационных систем достаточно широк. Наибольшее распространение получили мобильные рентгенохирургические системы с С-образным штативом (С-дуги), позволяющие выполнять рентгеноскопию в условиях операционной. Преимуществами данной системы являются ее компактность, мобильность и простота использования. С-дуги рутинно используются в ортопедических и нейрохирургических операционных уже несколько десятилетий. К недостаткам С-дуги следует отнести невозможность получения аксиальных снимков, высокую лучевую нагрузку на пациента и операционную бригаду. При необходимости можно использовать две С-дуги для одновременной бипланарной флюороскопии, как, например, при установке одонтоидных винтов [2, 5]. По данным литературы, с внедрением 2D флюороскопического контроля точность позиционирования имплантатов в среднем составляет 86,6—94,9% [2].

Использование С-дуги совместно с навигационной станцией позволило выполнять флюороскоп-зависимую навигацию (fluoroscopy-based navigation), еще известную как «виртуальная флюороскопия» (virtual fluoroscopy). Главный недостаток данной технологии — сложность синхронизации С-дуги с навигационной системой. Кроме того, качество навигации напрямую зависит от разрешения полученных снимков, что усложняет использование этой технологии у пациентов с высоким индексом массы тела, остеопенией или деформацией позвоночника [5].

Более современные навигационные станции работают в двух модальностях — изображение-зависимой навигации (image-based navigation) и модель-зависимой навигации (model-based navigation). В хирургическом лечении заболеваний позвоночника и спинного мозга наибольшее распространение получила изображение-зависимая навигация, использующая данные КТ пациента [5, 6]. Хирургическая навигация с использованием таких систем позволяет визуализировать интересующие анатомические образования в трех проекциях, также она использовалась в качестве измерительного и информационного инструмента, обеспечивая хирурга нужными данными в режиме реального времени [2, 6]. Основное ограничение этих систем — использование данных предоперационной спиральной компьютерной томографии (СКТ), так как СКТ выполняли по специальному протоколу, что существенно удлиняло предоперационную подготовку. Учитывая, что позиции пациента, в которых выполнялись СКТ и хирургическое вмешательство, отличались, предоперационные изображения должны были быть сопоставлены с текущей позицией пациента посредством процесса регистрации. Некорректное выполнение этой задачи приводило к неточной навигации.

Следующим шагом в развитии технологий визуализации стало внедрение в практику интраоперационной конусно-лучевой компьютерной томографии (КЛКТ). Данный метод подразумевает использование конического рентгеновского луча, направленного на двухмерный детектор, который совершает один оборот вокруг объекта съемки, создавая серию двухмерных изображений с последующей реконструкцией объемного изображения. Преимущества использования КЛКТ — это трехмерная визуализация зоны хирургического интереса и возможность автоматической интеграции с системами интраоперационной хирургической навигации. Это существенно снизило дозы лучевой нагрузки на хирургическую бригаду, значительно упростило регистрацию пациента и увеличило точность навигации [2, 4, 5, 7].

На рис. 1 показаны основные этапы использования изображение-зависимой хирургической навигации с применением КТ-изображений, полученных до операции и интраоперационно [5].

Рис. 1. Основные этапы использования хирургической навигации.

Последним словом в развитии технологий стало внедрение в практику интраоперационного спирального компьютерного томографа (иСКТ). Это устройство нашло применение в хирургии позвоночника и спинного мозга, хирургии головного мозга, эндоваскулярной хирургии, кардиологии, онкологии, ургентной медицине и других областях. В отличие от других средств визуализации СКТ обладает преимуществом при исследовании низкоконтрастных органов, при котором требуется дифференциация близких по рентгеновской плотности тканей (по шкале Хаунсфилда). Это делает возможным применение иСКТ при сложных хирургических вмешательствах, таких как удаление опухолей, гематом, кист, грыж и т.д. Наличие указанного оборудования в структуре одной операционной позволило нам оценить его эффективность и описать особенности использования при лечении заболеваний позвоночника.

Цель исследования — оценить эффективность применения иСКТ, совмещенного с системой навигации, и описать особенности интраоперационной СКТ-визуализации и навигации в хирургическом лечении заболеваний позвоночника.

Материал и методы

В период с сентября 2017 г. по октябрь 2019 г. на базе спинального отделения ФГАУ «НМИЦ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России выполнено более 300 хирургических вмешательств (табл. 1) пациентам с дегенеративными заболеваниями позвоночника и опухолями позвоночника и спинного мозга с использованием иСКТ Siemens SOMATOM Definition Edge (Siemens, Германия) (рис. 2а) и системы навигации StealthStation S7 (Medtronic, США) (рис. 2б). Существуют определенные требования к операционной для установки СКТ SOMATOM Definition Edge, которые представлены в табл. 2.

Таблица 1. Распределение пациентов по видам хирургического вмешательства

Рис. 2. Оборудование для хирургической навигации.

а — интраоперационный спиральный компьютерный томограф SOMATOM Definition Edge (Siemens, Германия); б — система хирургической навигации StealthStation S7 (Medtronic, США).

Таблица 2. Требования к операционной для установки системы SOMATOM Definition Edge

В ФГАУ «НМИЦ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России иСКТ для интраоперационной визуализации может использоваться в двух операционных благодаря особенностям проектирования операционного блока и системе рельсового перемещения — для нужд спинальной и функциональной нейрохирургии (рис. 3). Ниже представлена схема примерного расположения оборудования и персонала во время хирургического вмешательства на позвоночнике или спинном мозге (рис. 4). Обязательным условием для работы с СКТ является наличие рентгенопрозрачного операционного стола и рентгенопрозрачной рамы Wilson или ее аналога.

Рис. 3. План размещения оборудования в двух операционных, оснащенных интраоперационным компьютерным томографом с рельсовым гентри.

Рис. 4. План размещения оборудования в спинальной операционной.

На рис. 5 представлены алгоритмы применения СКТ и системы навигации при открытой операции с установкой стабилизирующей системы и операции, выполненной минимально инвазивным доступом.

Рис. 5. Алгоритмы применения спиральной компьютерной томографии и системы навигации при открытой операции с установкой стабилизирующей системы и операции, выполненной с минимально инвазивным доступом.

Перед хирургическим вмешательством в условиях наркоза выполнялось интраоперационное СКТ-исследование в режимах 2D и/или 3D сканирования для определения зоны хирургического вмешательства. В случае открытого вмешательства после завершения хирургического доступа устанавливалась навигационная рамка. Далее выполнялась СКТ в режимах 2D и 3D сканирования и данные передавались на навигационную станцию для осуществления основного хирургического этапа.

При выполнении минимально инвазивных хирургических вмешательств алгоритм применения СКТ и системы навигации отличается. Перед вмешательством производилась установка референсной рамки навигационной станции в зоне хирургического доступа, которая фиксируется к пациенту с помощью самоклеящейся стерильной пленки (рис. 6). На следующем этапе выполнялась СКТ в режимах 2D и 3D сканирования, производилась передача данных СКТ на навигационную станцию и осуществлялось перкутанное или минимально инвазивное вмешательство. Следует отметить, что в обоих случаях основной этап выполняется с использованием специальных навигационных инструментов, без дополнительной СКТ. После завершения основного этапа операции выполнялось контрольное СКТ-исследование с 3D реконстукцией.

Рис. 6. Этап фиксации референсной рамки с помощью самоклеящейся стерильной пленки.

Приводим описание клинических наблюдений.

Наблюдение 1

Пациентка Ш., 41 год, диагноз: гемангиома тела Th_IV позвонка. Пациентке проведено хирургическое вмешательство: перкутанная вертебропластика тела Th_IV позвонка с применением иСКТ и навигационной станции (рис. 7). В условиях медикаментозной седации на коже пациентки зафиксирована референсная рамка навигационной системы и выполнена интраоперационная КТ в режимах 2D и 3D сканирования для определения зоны хирургического вмешательства. Данные переданы на навигационную станцию, выполнена регистрация хирургических инструментов. Дальнейшие этапы хирургического вмешательства отражены на рис. 8, 9.

Рис. 7. Наблюдение 1. Предоперационные снимки грудного отдела позвоночника.

а — магнитно-резонансные томограммы; б — спиральные компьютерные томограммы.

Рис. 8. Наблюдение 1. Этапы хирургического вмешательства.

а — фиксация референсной рамки и маркеров (Feducial Markers); б — перкутанная транспедикулярная установка иглы Джамшиди под контролем навигационной системы; в — положение иглы; г — этап введения костного цемента.

Рис. 9. Наблюдение 1. Интраоперационная спиральная компьютерная томограмма в режиме 3D реконструкции после выполнения вертебропластики.

Наблюдение 2

Пациентка Ф., 68 лет, диагноз: спондилолистез L_IV позвонка, дегенеративный стеноз позвоночного канала на уровне L_IV—L_V позвонков и нестабильность сегмента L_IV—L_V (рис. 10). Проведено хирургическое вмешательство: микрохирургическая декомпрессия позвоночного канала на уровне L_IV—L_V позвонков, межтеловая и транспедикулярная стабилизация на уровне L_IV—L_V позвонков с применением иСКТ и навигационной станции (рис. 11). Хирургическое вмешательство проводилось в соответствии с указанным выше алгоритмом. Пациентке выполнен линейный кожный разрез по задней срединной линии в проекции L_III—S_I позвонков, субпериостальный доступ к задней опорной колонне на уровне L_III—L_V позвонков. За остистый отросток L_III позвонка фиксирована референсная рамка навигационной системы и выполнено интраоперационное КТ исследование в режиме 2D и 3D сканирования. Данные переданы на станцию и выполнена навигация хирургических инструментов. Под контролем навигационной системы проведена микрохирургическая декомпрессия позвоночного канала на уровне L_IV—L_V позвонков, выполнены межтеловая стабилизация кейджем из материала PEEK, заполненного аутокостью, и транспедикулярная стабилизация сегмента (рис. 12, 13).

Рис. 10. Наблюдение 2. Предоперационные магнитно-резонансные томограммы пояснично-крестцового отдела — признаки спондилолистеза и дегенеративного стеноза на уровне L_IV—L_V позвонков.

Рис. 11. Наблюдение 2. Положение пациентки на операционном столе и предоперационная разметка кожного разреза.

Рис. 12 (а). Наблюдение 2. Интраоперационный поэтапный контроль установки транспедикулярных винтов на уровне L_IV—L_V позвонков с применением системы навигации.

а — выбор оптимальной траектории введения транспедикулярного винта.

Рис. 12 (б—г). Наблюдение 2. Интраоперационный поэтапный контроль установки транспедикулярных винтов на уровне L_IV—L_V позвонков с применением системы навигации.

б, в — формирование костного канала для установки винта; г — установка транспедикулярного винта под навигационным контролем.

Рис. 13. Наблюдение 2.

а, б, в, г — контрольные интраоперационные спиральные компьютерные томограммы правильности установки межтелового имплантата и транспедикулярных винтов в различных проекциях.

Наблюдение 3

Пациентка М., 53 года, диагноз: метастаз рака молочной железы в тело Th_VII позвонка (рис. 14). Проведено открытое хирургическое вмешательство: микрохирургическое удаление объемного образования тела Th_VII позвонка, транспедикулярная стабилизация на уровне Th_V—Th_VI—Th_VII—Th_IX позвонков с применением иСКТ и навигационной станции (рис. 15).

Рис. 14. Наблюдение 3. Предоперационные спиральные компьютерные томограммы и магнитно-резонансные томограммы грудного отдела позвоночника с рентгенологическими признаками метастаза рака молочной железы в тело Th_VII позвонка.

Рис. 15. Наблюдение 3.

а, б, в — послеоперационные спиральные компьютерные томограммы с удаленным объемным образованием и установленной стабилизирующей системой на уровне Th_V—Th_VI—Th_VII—Th_IX позвонков.

Наблюдение 4

Пациентка М., 65 лет, диагноз: дегенеративный стеноз позвоночного канала на уровне L_IV—L_V позвонков (рис. 16). Проведено хирургическое вмешательство: микрохирургическая двусторонняя декомпрессия позвоночного канала над дуральным мешком на уровне L_IV—L_V позвонков с интраоперационной оценкой объема выполненной декомпрессии с применением СКТ (рис. 17, 18).

Рис. 16. Наблюдение 4.

а, б — предоперационные магнитно-резонансные томограммы пояснично-крестцового отдела позвоночника — магнитно-резонансные признаки дегенеративного стеноза позвоночного канала на уровне L_IV—L_V позвонков (красные стрелки).

Рис. 17. Наблюдение 4.

а, б — микрохирургическая двухсторонняя декомпрессия позвоночного канала над дуральным мешком на уровне L_IV—L_V позвонков. Интраоперационный контроль декомпрессии.

Рис. 18. Наблюдение 4.

а, б — послеоперационные контрольные магнитно-резонансные томограммы. Область декомпрессии указана красными стрелками.

Результаты и обсуждение

Рентгеноскопический контроль широко используется во всем мире для установки стабилизирующих конструкций, но этот метод визуализации не обеспечивает достаточной точности и является причиной значительной лучевой нагрузки на пациентов и операционную бригаду. Полученные с помощью С-дуги изображения не всегда могут обеспечить адекватную визуализацию нижнего шейного и верхнего грудного отделов позвоночника. Интерпретация изображений осложнена у пациентов с высоким индексом массы тела, остеопенией или деформацией позвоночника [1, 5].

Частота мальпозиции транспедикулярных винтов при использовании флюороскопического контроля может варьировать и, по данным ряда авторов, достигает 14,8%, 14,5—27,4% и 5—41% [8—11].

Хирургическая навигация с использованием интраоперационной КЛКТ широко используется в хирургии позвоночника. H. Liu и соавт. в метаанализе показали, что точность установки стабилизирующих конструкций была выше у пациентов группы, в которой использовалась интраоперационная КТ, по сравнению с группой, в которой навигация выполнялась по предоперационным КТ-изображениям [1, 4]. Интраоперационная СКТ обладает большой протяженностью сканирования, что удобно для коррекции деформаций позвоночного столба и позволяет визуализировать шейно-грудное сочленение у пациентов с высоким индексом массы тела [12].

Неоспоримым плюсом использования СКТ с навигационной системой стала возможность контроля радикальности удаления костных опухолей и опухолей с оссифицированным компонентом «в реальном времени», а также возможность максимально прицельной установки межтеловых имплантатов и транспедикулярных винтов как через классический срединный доступ, так и с использованием минимально инвазивных хирургических методов. Комбинация СКТ и навигационной системы существенно упрощает хирургическое лечение в условиях сложных анатомических ориентиров (тонкий корень дуги позвонка, сколиотическая или посттравматическая деформации позвоночника, остеопения), когда использование двухмерных снимков не позволяет адекватно визуализировать зону хирургического интереса.

Выводы

Использование интраоперационного спирального компьютерного томографа в комбинации с системой навигации представляет собой актуальное техническое решение при хирургическом лечении всех видов патологии позвоночника и спинного мозга.

Применение интраоперационного спирального компьютерного томографа повышает эффективность и безопасность хирургических вмешательств, позволяет оценить качество выполненных хирургических манипуляций и объема декомпрессии непосредственно во время операции, повышает точность установки стабилизирующих систем, дает возможность максимально упростить проведение минимально инвазивных операций. Использование данной технологии снижает операционное время и минимизирует лучевую нагрузку на хирургическую бригаду и пациента.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Коновалов Н.А., Назаренко А.Г., Асютин Д.С.

Сбор и обработка материала — Коновалов Н.А., Назаренко А.Г., Асютин Д.С., Шульц М.А., Оноприенко Р.А., Капровой С.В., Бринюк Е.С., Соленкова А.В.

Статистический анализ данных — Бринюк Е.С.

Написание текста — Капровой С.В., Бринюк Е.С.

Редактирование — Коновалов Н.А., Назаренко А.Г., Асютин Д.С., Шульц М.А., Капровой С.В.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.

Комментарий

Показания к применению в спинальной нейрохирургии интраоперационного КТ-устройства, как и систем навигации, достаточно противоречивы. Безусловная необходимость применения навигации при хирургии подкорковых новообразований головного мозга, которая позволяет минимизировать функциональные повреждения коры при хирургическом доступе, в случае спинальных операций базируется на двусмысленных доводах о снижении лучевой нагрузки на хирургическую бригаду и пациента. При этом понимается, что проведение КТ-сканирования предполагает покидание операционной хирургической бригадой, включая анестезиологов. Страшные цифры мальпозиции винтов для меня как человека, более 20 лет осуществляющего различные инструментальные пособия при спинальных операциях, всегда остаются удивительными (15—40% ???). Проводя более 200 спинальных имплантаций в год, я помню все ревизионные операции в связи со смещением стабилизирующей системы (лишь ¹/₃ в результате хирургической ошибки), и количество этих ревизионных операций в специализированной клинике не превышает 2—5 в год! Наши коллеги травматологи-ортопеды, выполняющие операции при деформациях позвоночника, контролируют флюороскопически одним снимком в одной проекции сразу все установленные грудопоясничные системы, таким образом, процесс контроля установленных систем занимает считаные минуты. Удивительно то, что даже в краниальной хирургии технологии интраоперационной визуализации (например, магнитно-резонансная томография) имеют скорее больше противников, чем сторонников (M.D. Jenkinson, D.G. Barone, A. Bryant, L. Vale, H. Bulbeck, T.A. Lawrie, M.G. Hart, C. Watts. Intraoperative Imaging Technology to Maximise Extent of Resection for Glioma. Department of Neurosurgery, The Walton Centre NHS Foundation Trust, Lower Lane, Liverpool, Merseyside, UK. Cochrane Database Syst Rev. 2018 Jan 22;1(1):CD012788. https://doi.org/10.1002/14651858.CD012788.pub2). Сомнения хирургов по поводу излишнего усложнения процесса контроля исходно несложных элементов вмешательства понятны, наличие дорогостоящего устройства в операционной и персонала обязывает проводить нейровизуализацию даже в ситуации без необходимости в ней. На мой взгляд, проведение КТ-контроля при установке транспедикулярных винтов, выполнении стандартной вертебропластики, удалении негигантских опухолей позвонков нецелесообразно. Эти операции, безусловно, требуют флюороскопического контроля с использованием С-дуги, что, наверное, является обязательным условием проведения спинальных вмешательств. Авторы статьи демонстрируют схему операционной, в которой используются сразу интраоперационный компьютерный томограф и С-дуга. Наличие значительного количества оборудования осложняет работу операционной в целом и требует привлечения большого числа персонала. Думаю, что использование любого нового метода в лечении пациентов должно происходить на основе аргументированного просчета и статистического анализа преимуществ при его внедрении в клиническую практику, особенно хирургическую. Бездумное тиражирование дорогостоящих устройств приводит к тому, что существующие схемы оборудования операционных внедряются в учреждениях, где они не могут быть использованы и лишь оседают на балансе. Представленный в статье опыт является, безусловно, интересным с точки зрения возможностей современных технологий. Клинические примеры ярко иллюстрируют уровень развития спинальной хирургии.

А.О. Гуща (Москва)