Перелом позвонка над металлоконструкцией у пациентов с остеопорозом. Можем ли мы предупреждать эти повреждения? 18.11.2019

Перелом позвонка над металлоконструкцией у пациентов с остеопорозом. Можем ли мы предупреждать эти повреждения?

Компрессионные переломы позвоночника на верхней границе с металлоконструкцией представляют серьезную проблему. Особенно это актуально при протяженных стабилизациях и у больных с остеопорозом.


ВВЕДЕНИЕ


Количество больных с повреждениями грудного и поясничного отделов позвоночника на фоне остеопороза неуклонно растет [1].
Основным методом лечения пациентов с данной патологией при значительной компрессии тел позвонков и деформации является транспедикулярная фиксация (ТПФ) с цементной имплантацией винтов, которая по прочности существенно превосходит стандартную бесцементную [2, 3].

Этот способ предотвращает дестабилизацию имплантированных винтов и фиксированных позвоночно-двигательных сегментов (ПДС). Однако активное использование двух и более сегментарной фиксации при хирургическом лечении переломов позвоночника на фоне остеопороза показало, что после подобного лечения усиливается нагрузка на смежные ПДС, приводят к
переломам позвонков, смежных с зафиксированными [4].

Кроме того, известно, что проблема состояния смежного с транспедикулярной системой позвонка существует даже в условиях
отсутствия остеопороза [5].

Проводимые экспериментальные работы и клинические исследования у пациентов с выполненной протяженной ТПФ показали уязвимость краниально расположенных от транспедикулярной системы позвонков в отношении возникновения стресс-перелома [6–8].


Поиск оптимальных путей профилактики подобных осложнений является актуальной проблемой современной вертебрологии.


МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ


Для проведения эксперимента мы использовали кадаверный материал,полученный от 15 пациенток в возрасте 66-81 года,
скончавшихся от различных соматических заболеваний. Проводилось изъятие блоков протяженностью от Th10 до L4 (7 позвонков).

При этом обязательным условием было сохранение целостности позвонков с межпозвонковыми дисками, а так же капсульно-связочного аппарата.

Пара вертебральные мышцы отсекали и полностью удаляли. Все блоки после их изъятия и обработки были исследованы: выполнялись рентгеновские снимки в двух взаимно-перпендикулярных проекциях, а так же компьютерная томография с денситометрией.

КТ и КТ-денситометрию блоков проводили на 128 срезовом компьютерном томографе «СТSOMATOMSENSATION 24 OPEN».

Критериями включения в исследование было отсутствие выраженных фронтальных или сагиттальных деформаций, отсутствие
деструктивных изменений позвоночника, отсутствие признаков анкилозирующего спондилоартрита, а также наличие рентгено-логических и денситометрических признаков остеопороза (Т-критерий ниже чем –2,5).

Во всех блоках была проведена имитация нестабильного перелома L1 типа А (по классификации AO/ASIF 1996 года) с разрушением до 45-60% костного массива тела позвонка вегокраниальной части.

Это достигали путем резекции верхне-передней части тела L1 с межпозвонковым диском Th12 L1. Таким образом, создавались условия, приближенные к действительности, когда при потере опороспособности вентральных отделов позвонка возникают условия для появления кифотической деформации.

Выбор L1 был неслучайным, так как по статистике чаще всего повреждается именно этот позвонок[9]. После повреждения L1 на всех блоках имплантировали 4-хвинтовую транспедикулярную систему Th12–L2 с цементным укреплением винтов.

Количество вводимого костного цемента для укрепления винтов составляло 7-8 мл на каждый позвонок. Корректность положения винтов контролировали во время имплантации С-дугой с электронно оптическим преобразователем «Siemens Arcadis» и после завершения фиксации–на стационарном рентгеновском аппарате «Philips Duo Diagnost».

Таким образом, в каждом блоке анатомических препаратов по два позвонка выше и ниже транспедикулярной системы оставались интактными.

Далее все анатомические блоки были разделены методом слепого выбора на 3 группы по 5 в каждой.

Группа1–контрольная–блокисимитированным переломом L1, ТПФ4-х винтовой системой Th12–L2 на прямых штангах с цементной имплантацией винтов. По два позвонка выше и ниже фиксированных ПДСинтактны.

Группа 2–блоки, аналогичные группе 1, но с ламинарной двусторонней фиксацией системой «UniversalClamp» за дугу выше лежащего позвонка (Th11).

Группа 3–блоки, так же аналогичные группе 1, но с дополнительной вертебропластикой тел Th11 и L3. Вертебропластику
выполняли стандартным транспедикулярным способом с введением 7-8 мл костного цемента в каждый позвонок через 2 иглы 13G с двух сторон. Указанный объем цемента примерно составляет 25 % объема тела позвонка [10]. Степень заполнения позвонка контролировалась рентгенологически.

Подготовленные таким образом анатомические блоки позвоночных сегментов основной и контрольной группп одвергли тестирующему вертикально направленному механическому воздействию для определения их общей прочности.

Нагрузочные тесты проводили в испытательной лаборатории ГУНЦИТО им.Н.Н.Приорова (Москва )на универсальной серво-гидравлической испытательной машине «Walter+bayag»LFV-10 T50(Швейцария).

Исследуемые блоки позвоночных сегментов закрепляли в специальных платформах между сближаемыми траверсами испытательной машины.

Проксимальный узел платформы ,фиксирующей краниальный позвонок тестируемого препарата, закрепляли на датчике сдавления, который был жёстко связан с подвижной траверсой испытательной машины.

Дистальный узел платформы, фиксирующей каудальный позвонок тестируемого препарата, закрепляли в трёх кулачковом захвате, который фиксировали на оси мотора, жёстко закреплённого на не подвижной траверсе.

Расстояние между траверсами предварительно устанавливали в соответствии с вертикальными размерами тестируемых препаратов (рис. 1). Перед началом испытаний устанавливали нулевое положение датчика. Машина включалась в режим
сдавления.


После этого давали нарастающую вертикально направленную тестирующую нагрузку со скоростью сближения траверс 5мм/мин.

Сжатие блоков проводили с усилием от 0 до 3-5 кN. Под действием возрастающей нагрузки при визуальном наблюдении первоначально отмечали появление незначительной кифотической деформации краниальнее уровня ТПФ. Далее происходило этапное разрушение тестируемых блоков, сопровождающееся характерным звуком и дальнейшим нарастанием деформации без пропорционального увеличения нагрузки. Полученные данные обрабатывались на вычислительном блоке универсальной испытательной машины.

Запись параметров измерения деформации тестируемых препаратов в зависимости от прилагаемой нагрузки осуществлялась в
виде диаграмм в координатах «вертикальная нагрузка (N) –компрессионная деформация (мм)».

Во время тестов определяли силу вертикального воздействия на подготовленные анатомические блоки позвоночных сегментов,
вызывающую первоначальные локальные разрушения (переломы), которые отображались на диаграммах в виде «колебаний»
графической линии зависимости деформации сжатия от прилагаемой нагрузки. Именно эти параметры характеризуют общую
прочность исследуемых анатомических блоков позвоночных сегментов.

Угловые деформации исследуемых позвоночных сегментов, возникающие под действием вертикально направленной нагрузки,
регистрировали цифровой фото и видеосъёмкой. По полученным диаграммам составлялись таблицы зависимости деформации
тестируемых препаратов от прилагаемой нагрузки для последующего анализа.

Дискретность нагрузки в таблицах составляла 20 N. Количественные характеристики результатов проведённых экспериментов
подвергались статистической обработке с определением стандартной ошибки средних значений.

После завершения нагрузочного тестирования все блоки подвергались контрольному рентгенологическому и КТ исследованию для визуализации переломов.

Контролировали состояние транспедикулярной системы для выявления признаков ее дестабилизации. Выполняли поиск зон локальных разрушений (переломов) в костных массивах позвонков с имплантированными винтами, а также расположенных краниально и каудально от ПДС, зафиксированных транспедикулярными системами.

Данные лучевого исследования сопоставлялись с графическими диаграммами, отображающими перелом.

РЕЗУЛЬТАТЫ


Рентгенография и компьютерная томография блоков позвоночных сегментов ни в одном из 15 исследуемых анатомических
препаратов всех групп не выявили признаков дестабилизации транспедикулярных винтов, имплантированных в тела Th12 и L2 позвонков с использованием костного цемента. Кроме того, ни в одном случае не были диагностированы переломы позвонков, в которые были имплантированы винты с костным цементом. Также не отмечено ни одного случая перелома составляющих транспедикулярной системы (винт, балка) или разблокирования ее элементов.

В группе 1 (контрольной) блоков позвоночных сегментов(без методов профилактики уровней, смежных с фиксированными ПДС транспедикулярной системой) первые графические колебания, соответствующие возникновению перелома, были выявлены в диапазоне 0,78-0,94 (в среднем  0,86 ± 0,13784) кN (рис.2).

Дальнейшее увеличение нагрузки на испытательной машине приводило к грубому разрушению анатомических препаратов и
появлению визуально наблюдаемой кифотической деформации. Графические признаки тяжелой компрессии позвонков
отмечены в пределах 1,24–1,6 (в среднем 1,426 ± 0,292438) кN.

Рентгенологическое обследование анатомических препаратов после проведенного эксперимента выявило перелом вышележащего над транспедикулярной системой позвонка (Th11) во всех блоках контрольной группы. Остальные позвонки в блоках оставались интактными. Рентгенологических признаков перелома в них не обнаружено.

На рисунке 3 представлены рентгенограммы до и после проведения испытаний в анатомическом препарате контрольной группы без методов профилактики перелома позвонка вблизи транспедикулярной системы.


В группе 2 с двусторонней ламинарной фиксацией системой «Universal Clamp» за дугу выше лежащего позвонка (Th11) над транспедикулярной системой в экспериментах с анатомическими блоками позвоночных сегментов при соблюдении аналогичной методики нагрузочного тестирования были получены данные, отличающиеся от контрольной группы.

Первые графические колебания,соответствующие появлению перелома, выявлены в диапазоне 0,96-1,48 (в среднем 1,21 ± 0,385227) kN. Признаки более грубого разрушения позвонка были выявлены в пределах 2,06-2,61 (в среднем 2,44 ± 0,69685) кN.

На рисунке 4 представлен график, отображающий появление переломов в анатомическом препарате данной группы в зависимости от прилагаемой вертикальной нагрузки.

Анализ графика указывает на то, что постепенное нарастание нагрузки до величины 1,20 kN не приводит к возникновению каких-либо колебаний. При достижении уровня нагрузки величиной в 1,20 kN отмечается первое графическое колебание, соответствующее возникновению первого микроперелома в теле позвонка в пределах 1,20–1,01 kN. После продолжения усиления нагрузки отмечается еще одно незначительное колебание в пределах 1,51–1,42 kN.


Более серьезный графический провал выявлен на уровне 2,06 kN. Резкое падение сопротивления (2,06–1,70 kN) указывает на более глубокое разрушение трабекул позвонка. Аналогичная ситуация отмечена в каждом блоке этой группы.

Рентгенологическое исследование и постэкспериментальная компьютерная томография выявили переломы в вышележащих над металлоконструкцией позвонках (Th10 и Th11). В двух случаях диагностирован перелом в теле Th10, в одном случае в теле Th11 и еще в двух случаях в обоих позвонках. При этом наибольшие разрушения наблюдались в позвонке, находящемся в непосредственной близости к металлоконструкции (Th11).

На рисунке 5 представлены рентгенограммы и данные КТ до и после проведения эксперимента на анатомическом препарате из группы с профилактической ламинарной фиксацией за дугу вышележащего позвонка Th11.