06.01.2021
Морфологические и рентгенологические параметры фасеточных суставов в зависимости от степени дегенерации межпозвонкового диска
Изучение морфологических и рентгенологических параметров фасеточных суставов в зависимости от степени дегенерации межпозвонкового диска
ВВЕДЕНИЕ
Дегенеративные заболевания позвоночника, в том числе сопровождающиеся хроническим болевым синдромом, представляют сложную проблему, требующую многодисциплинарного и мультимодального лечения [1]. При данной патологии поражается трудоспособный контингент, что сопровождается высокими рисками первичной инвалидизации и значимыми Фининсовыми затратами [2].
Основные причины развития болевого синдрома в поясничном отделе позвоночника связаны с дегенерацией межпозвонковых дисков, дугоотростчатых суставов или их сочетанием [3].
При этом не всегда патологические процессы в них идут параллельно, в связи с чем необходимо детальное предоперационное выделение патоморфологического субстрата и оценка выраженности дегенеративных изменений в структурах позвоночно-двигательного сегмента (ПДС) для определения правильного способа и вида хирургического лечения [4].
Наибольшее распространение получили декомпрессивно-стабилизирующие вмешательства с использованием ригидных систем фиксации позвоночно-двигательного сегмента.
Неудовлетворительные результаты таких хирургических вмешательств, прежде всего связанные с развитием синдрома смежного сегмента, послеоперационной нестабильностью, стимулируют исследователей к поиску основных причин, определяющих развитие осложнений [5, 6, 7]. Формирование синдрома смежного диска связанно с увеличением нагрузки на фасеточные суставы (ФС) и межпозвонковые диски смежного уровня. Особое внимание уделяется состоянию фасеточных суставов при использовании различных вариантов динамической фиксации позвоночника, а именно, степени дегенерации суставов (по Fujiwara), «тропизма дугоо-тростчатых суставов» и показателя фасеточного угла, а также степени дегенерации диска (по Pfirrmann) [8, 9].
Одной из оптимальных методик оценки структур позвоночно-двигательного сегмента является компьютерная томография, особенно двухэнергетическая (ДЭКТ), получившая распространение в последние годы [10, 11].
В литературе отсутствуют научные публикации, посвящённые модулированию морфологических и рентгенологических параметров фасеточных суставов в зависимости от степени дегенерации межпозвонкового диска, кроме того, не освещены вопросы о влиянии фасеточного артроза на нестабильность сегмента и развитие синдрома смежного диска в условиях различных методов фиксации ПДС.
Цель исследования: изучить морфологические и рентгенологические параметры фасеточных суставов в зависимости от степени дегенерации межпозвонкового диска.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
С января 2017 по декабрь 2018 года в отделении травматологии № 2 (вертебрологии) БУЗОО «КМХЦ МЗОО» г. Омска выполнено 145 операций при дегенеративных заболеваниях поясничного отдела позвоночника. Исследование выполнено в соответствии с Хельсинской декларацией Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека» с поправками 2000 г. и «Правилами клинической практики в Российской Федерации», утвержденными Приказом Минздрава РФ от 19.06.2003 г. № 266. Исследование одобрено этическим комитетом Омского государственного медицинского университета. Все лица, участвующие в исследовании, или их законные представители подписали информированное согласие на участие и публикацию данных без идентификации личности. Исследование проведено в рамках государственного задания НИР № АААА-А18 118011190073-0 от 11.01.2018 г.
Критериями включения в группы исследования были:
- неэффективная консервативная терапия;
- длительный рецидивирующий болевой синдром;
- стойкий неврологический дефицит;
- отсутствие признаков сегментарной нестабильности;
- одноуровневая и двухуровневая дегенерация дисков II-V степени (Pfirrmann) по данным МРТ. Критериями исключения были:
- спондилолистез со спондилолизом;
- необходимость существенной коррекции сагиттального баланса;
- значимый остеопороз.
В исследование включено 145 пациентов, которым после комплексного клинико-инструментального исследования проведены декомпрессивно-стабилизирующие вмешательства на поясничном отделе позвоночника. В процессе оперативного пособия проводилась транспедикулярная фиксация ПДС, полная и частичная фасетэктомия на уровне поражения, а также задний межтеловой спондилодез кейджем - технология (TLIF). Полученный материал во время операции подвергался морфологическому анализу.
На основе МРТ-визуализации все морфологически исследуемые фасеточные суставы были разделены на 4 группы в зависимости от степени дегенерации диска по Pfirrmann: к группе Pfirrmann II степени дегенерации диска отнесено 31 наблюдение, к группе Pfirrmann Ill степени - 36, к группе Pfirrmann VI степени - 46 и к группе Pfirrmann V степени - 32 наблюдения.
Морфологическое исследование проводилось на базе кафедры судебной медицины ОмГМУ. Фиксацию полученного в процессе оперативного доступа материала выполняли в 10 % нейтральном формалине. В дальнейшем материал подвергался декальцинации в 0,1 н. растворе соляной кислоты на физиологическом растворе. После декальцинации осуществлялась стационарная проводка материала по спиртам восходящей плотности с заливкой в парафин. Парафиновые среды окрашивались гематоксилином и эозином, пикрофуксином по Ван Гизон. Препараты просматривались в световом микроскопе, а в необходимых случаях осуществлялось исследование и цифровое микрофотографирование в микроскопе NuLife Sciencts. При стандартной морфометрии выявлялись счетные и мерные признаки.
Рентгенологическое исследование проводилось на базе БУЗОО «Клинический диагностический центр» и на базе кафедры лучевой диагностики ОмГМУ. МСКТ-исследование проводилось всем пациентам на этапе предоперационного планирования. МСКТ поясничного отдела позвоночника выполнялась в двухэнергетическом режиме на аппарате GE Discovery 750HD до оперативного вмешательства в режиме субмиллисекундного переключения напряжения 80 и 120 кВ при постоянной силе тока 450 мА. Сканирование выполнялось срезами 0,625 мм с последующей мультипланарной реконструкцией. Оценка показателей дегенеративно-дистрофических изменений проводилась исходя из классических рентгенологических проявлений данного процесса в позвоночно-двигательном сегменте на фоне двухэнергетического сканирования. Количественная рентгено-морфометрическая оценка состояния ФС выполнялась в зоне поражения, измерялась плотность субхондральной области (плотность наружной и внутренней фасетки) и области хрящевой пластинки ФС в единицах Хаунсфилда (HU) и по уровню кальция (Са) на см кубический (рис. 1)
Статистическая обработка полученных данных проводилась методами вариационной статистики с использованием стандартных пакетов Microsoft Excel 2008, Statistica 12,0, Biostat.
При создании базы данных использовался редактор электронных таблиц MS Excel, 1С. В случае отличного от нормального типа распределения использовались непараметрические критерии. Статистическое измерение связи (силы и направления) между признаками проводилось с помощью вычисления коэффициента корреляции рангов Спирмена (rs) с последующей оценкой диагностической значимости (критерии информативности: чувствительность (Se) и специфичность (Sp)).
Расчет объема выборки проводился по формуле Лера для мощности 80 % и двухстороннего уровня значимости 0,05 результаты.
РЕЗУЛЬТАТЫ
При рентгенологическом исследовании (ДЭКТ) у пациентов этой группы плотность хрящевой пластинки составляла 154,8 ± 14,3 HU, наружной фасетки - 713,65 ± 83,65 HU и внутренней фасетки -582,1 ± 65,1 HU (рис. 2, б).
В 31 наблюдении в группе Pfirrmann III, вследствие увеличения нагрузки на исследуемые суставы, выявляли морфологические признаки увеличения трабекулярных костных врастаний (патологическая регенерация) как по количеству, так и по глубине, что приводило к изменению топографической архитектоники на границе хряща и кости (рис. 3, а).
Регенерация хондроцитов была одинаковой во всех слоях хрящевой пластинки и имела тенденцию к снижению (табл. 1). В костных структурах ФС выявили достоверное увеличение диаметра гаверсовых каналов, а также число прорастаний сосудов, что свидетельствовало о компенсаторном повышенном питании сустава.
По результатам ДЭКТ в этой группе было выявлено достоверное увеличение показателей плотности всех элементов ФС: плотность хрящевой пластинки увеличивалась до 237 ± 43,5 HU, наружной фасетки - до 828,55 ± 100 HU, внутренней фасетки - до 716,4 ± 140,8 HU (рис. 3, б).
При морфологическом анализе операционного материала в группе Pfirrmann IV был отмечен активный рост костных трабекул (патологическая костная регенерация), которые замещали хрящевую пластинку на всем протяжении. Морфометрически установлено существенное увеличение объемного содержания хон-дроцитов в промежуточной зоне за счет увеличения числа двух- и трехклеточных лакун (табл. 1) и уменьшение объемной плотности клеток в хрящевой пластине, что свидетельствовало о ее истончении.
Одновременно отмечали продолжающееся увеличение числа сосудов и диаметра гаверсовых каналов в костных структурах ФС, а также признаки прорастания соединительной ткани в хрящевые и костные структуры фасеточного сустава, что свидетельствовало о стойком нарушении питания хряща, склеротизации суставных поверхностей и, как следствие, меняющейся плотности элементов ФС (рис. 4, а). Данные результаты коррелировали с результатами определения плотности элементов ФС при ДЭКТ: плотность хрящевой пластинки несколько снижалась в сравнении с группой Pfirrmann Ill и составляла 208,1 ± 22,1 HU, а плотность наружной и внутренней фасетки увеличивалась до 903,1 ± 96,9 HU и 808,7 ± 91 HU соответственно (табл. 1).
Морфологический анализ в группе Pfirrmann V выявил глубокие патологические разрастания костных трабекул с формированием полноценных костных элементов на всем протяжении хрящевой пластинки. В межтрабекулярных пространствах сохранялись единичные неполноценные хрящевые зоны, в которых определяли скопление двух- и трехклеточных лакун. В хрящевые и костные структуры ФС, как и в предыдущей группе, прорастала соединительная ткань, что не позволяло визуализировать четкие границы между костной и хрящевой тканью (рис. 5, а). По данным морфометрии в костных элементах ФС установлен достоверный рост сосудов и увеличение диаметра гаверсовых каналов (табл. 1).
При ДЭКТ-исследовании в группе пациентов Pfirrmann V получены следящие результаты: плотность хрящевой пластинки - 0 HU, что соответствовало вакуум-эффекту, наружной фасетки - 962,2 ± 12,6 HU, внутренней фасетки - 867,6 ± 49 HU.
Таким образом, проведенные морфологические исследования показали существенное увеличение объемного содержания хондроцитов при начальных проявлениях дегенерации при сохранении функциональности сустава. Установлено, что с увеличением степени дегенерации диска объемное содержание хондроцитов существенно снижалось, происходила перестройка микроархитектоники, в том числе, за счет прорастания соединительной ткани в структурные элементы ФС.
Это приводило к изменению толщины суставного хряща, склерозированию и нарушению взаимоотношений между хрящевыми и костными структурами фасеточного сустава, направленными в сторону анкилозирования и, соответственно, к нарушению функции сустава, что коррелировало с результатами ДЭКТ. Показатели плотности хрящевой пластинки по данным КТ в группе Pfirrmann II составили 154,8 ± 14,2 HU, а в группе Pfirrmann V увеличивались до 208,1 ± 22,1 HU. Такая же закономерность отмечалась при исследовании уровня Са в см3 в хрящевой пластинке. В зависимости от степени дегенерации диска по Pfirrmann уровень Са возрастал с 76,8 ± 12,2 до 117 ± 38,1 в см3, что подтверждает результаты морфологических исследований (табл. 1)
ОБСУЖДЕНИЕ
Несмотря на то, что различные варианты динамической фиксации ПДС активно используются в спинальной хирургии на протяжении многих лет, операции с применением ригидных систем фиксации (TLIF или PLIF) по-прежнему остаются «золотым стандартом» хирургического лечения пациентов с дегенеративными заболеваниями поясничного отдела позвоночника [12].Для определения тактики хирургического лечения существующие методы нейровизуализации дегенеративных заболеваний поясничного отдела позвоночника, по литературным данным [3], основаны на методе диффузно-взвешенной МРТ-диагностики, позволяющем на основе патоморфологического анализа отчетливо определить степень дегенерации межпозвоночного диска. Параллельно, на основе МРТ-диагностики существует классификация степени дегенерации фасеточных суставов A. Fujiwara et al., которая коррелирует со стадиями дегенерации суставов по классификации OARSI [13, 14]. На наш взгляд, данный подход к интерпретации патологии не полностью отображает весь характер патоморфологических изменений и архитектоники в структуре ФС.
В настоящее время остается дискуссионной проблема клинической эффективности и безопасности применения ригидных и динамических систем фиксации пораженного ПДС при дегенеративных заболеваниях позвоночника [15, 16]. Известные рандомизированные клинические исследования прооперированных пациентов с дегенеративными заболеваниями поясничного отдела позвоночника опираются на краткосрочные периоды послеоперационного наблюдения [17]. Проводимый поиск патогенетических концепций возникновения синдрома смежного диска в отдаленном после операционном периоде основан только на инструментальных стандартных методах нейровизуализации [3, 13, 14], что не позволяет получить объективную картину течения патологического процесса.
Детальное изучение патоморфологического субстрата в сочетании с данными инструментальных методов нейровизуализации пораженного дегенеративным процессом ПДС и смежных дисков является базовой основой как для выбора эффективной хирургической методики, так и оценки результатов лечения таких пациентов в отдаленном периоде.
На основании комплексного морфологического и инструментального исследования установлено, что при Pfirrmann II было визуализировано увеличение объемного содержания хондроцитов, плотности хрящевой пластинки в единицах HU и уровня Са в ФС, что свидетельствует о сохранении функциональности сустава и позволяет использовать в качестве хирургического пособия динамическую фиксацию.
При тяжёлой степени дегенерации диска при Pfirrmann V в ФС происходили глубокие патологические изменения с нарушением архитектоники всех элементов сустава: образование неполноценных хрящевых зон, формирование костных элементов и прорастаний соединительной ткани в хрящевые и костные структуры сустава, что коррелировало с результатами ДЭКТ. В этих случаях методом выбора является ригидная фиксация пораженного ПДС. Полученные критерии ДЭКТ по состоянию ФС могут быть использованы в комплексе исследований пациентов для оценки степени дегенерации ПДС в зоне поражения и смежных сегментах, что дает возможность проводить предоперационное планирование и прогнозирование результатов лечения.
Заключение
Результаты исследования свидетельствуют о выявленной тесной взаимосвязи между морфологическими и рентгенологическими изменениями ФС. Корреляция данных позволяет получить объективные критерии оценки степени патологических процессов ФС и использовать их как диагностическую составляющую при планировании декомпрессивно-стабилизирующих пособий у пациентов с дегенеративными заболеваниями поясничного отдела ригидных, динамических или комбинированных систем фиксации ПДС.
Литература
1. Сравнение эффективности применения стержней из нитинола и титановых стержней при хирургическом лечении дегенеративных заболеваний позвоночника с фиксацией пояснично-крестцового отдела / С.В. Колесов, А.И. Казьмин, В.В. Швец, А.О. Гуща, Е.Н. Полто-рако, И.В. Басанкин, А.Е. Кривошеин, К.М. Бухтин, А.А. Пантелеев, М.Л. Сажнев, В.С. Переверзев // Травматология и ортопедия России. 2019. Т. 25, № 2. С. 59-70. DOI: 10.21823/2311-2905-2019-25-2-59-70
2. Дегенеративные заболевания дугоотростчатых суставов поясничного отдела позвоночника: диагностика и хирургическое лечение / В.А. Бывальцев, А.А. Калинин, И.А. Степанов, А.К. Оконешникова. Новосибирск : Наука, 2018. 208 с.
3. Диффузионно-взвешенная магнитно-резонансная томография в диагностике дегенерации межпозвонковых дисков пояснично-крестцового отдела позвоночника / В.А. Бывальцев, И.А. Степанов, А.А. Калинин, Е.Г. Белых // Вестник рентгенологии и радиологии. 2016. Т. 97, № 6. С. 357-364.
4. Дифференцированная хирургическая тактика при дегенеративных заболеваниях поясничного отдела позвоночника с использованием пункционных методик / В.А. Бывальцев, А.А. Калинин, А.К. Оконешникова, А.А. Иринцеев // Сибирское медицинское обозрение. 2018. № 5. С. 54-65.
5. The fate of facet joint and adjacent level disc degeneration following total lumbar disc replacement: a prospective clinical, X-ray, and magnetic resonance imaging investigation / C.J. Siepe, P. Zelenkov, J.C. Sauri-Barraza, U. Szeimies, T. Grubinger, A. Tepass, A. Stabler, M.H. Mayer // Spine. 2010. VoI. 35, No 22. P. 1991-2003. DOI: 10.1097/ BRS.0b013e3181d6f878
6. Симонович А.Е. Применение инструментария DYNESYS для динамической фиксации поясничного отдела позвоночника при его дегенеративных поражениях // Хирургия позвоночника. 2004. № 1. С. 60-66.
7. Способ профилактики переломов смежных позвонков при транспедикулярной фиксации на фоне остеопороза / И.В. Басанкин, К.К. Тахмазян, А.А. Афаунов, Д.А. Пташников, О.Н. Понкина, Н.С. Гаврюшенко, С.Б. Малахов, В.К. Шаповалов // Хирургия позвоночника. 2016. Т. 13, № 3. С. 8-14.
8. Взаимосвязь тропизма и ангуляции дугоотростчатых суставов и результатов стабилизирующих операций при дегенеративных заболеваниях поясничного отдела позвоночника / В.А. Бывальцев, А.К. Оконешникова, А.А. Калинин, С.С. Рабинович // Хирургия позвоночника. 2018. Т. 15, № 4. С. 70-79.
9. Современные возможности задней динамической стабилизации позвоночника в профилактике синдрома смежного уровня: обзор литературы / С.К. Макиров, А.А. Юз, М.Т. Джахаф, С.С. Гусев // Хирургия позвоночника. 2015. Т. 12, № 1. С. 46-62.
10. Dual-energy multidetector СТ: How does it work, what can it tell us, and when can we use it in abdominopelvic imaging? / C.A. Coursey, R.C. Nelson, D.T. Boll, E.K. Paulson, L.M. Ho, A.M. Neville, D. Marin, R.T. Gupta, S.T. Schindera // Radiographics. 2010. VoI. 30, No 4. P. 10371055. DOI: 10.1148/rg.304095l75
11. Renal stone assessment with dual-energy multidetector СТ and advanced postprocessing techniques: improved characterization of renal stone composition - pilot study / D.T. Boll, N.A. Patil, E.K. Paulson, E.M. Merkle, W.N. Simmons, S.A. Pierre, G.M. Preminger // Radiology. 2009. VoI. 250, No 3. P. 813-820. DOI: l0.ll48/radiol.2503080545
12. Алексанян М.М., Аганесов А.Г. Хирургическое лечение дегенеративных стенозов поясничного отдела позвоночника с применением динамических имплантов // Инновационная медицина Кубани. 2017. № 3. С. 34-37.
13. Мовшович И.А., Шотемор Ш.Ш. К вопросу о нестабильности позвоночника (классификация, диагностика) // Ортопедия, травматология и протезирование. 1979. № 5. С. 24-29.
14. Осложнения хирургического лечения поясничного спинального стеноза / А.И. Продан, О.А. Перепечай, В.А. Колесниченко, С.И. Балан, А.Г. Чернышев // Хирургия позвоночника. 2009. № 1. С. 31-37.
15. Фасеточная фиксация в комбинации с межтеловым спондилодезом: сравнительный анализ и клинический опыт нового способа хирургического лечения пациентов с дегенеративными заболеваниями поясничного отдела позвоночника / В.А. Бывальцев, А.А. Калинин, А.К. Оконешникова, Т.Т. Керимбаев, Е.Г. Белых // Вестник Российской академии медицинских наук. 2016. Т. 71, № 5. С. 375-384.
16. Ревизионные операции в хирургическом лечении повреждений грудного и поясничного отделов позвоночника / А.А. Афаунов, И.В. Басанкин, А.В. Мишагин, А.В. Кузьменко, К.К. Тахмазян // Хирургия позвоночника. 2015. Т. 12, № 4. С. 8-16.
17. Сравнение отдаленных результатов применения тотальной артропластики и переднего спондилодеза в лечении дегенеративного заболевания шейных межпозвонковых дисков: метаанализ / В.А. Бывальцев, И.А. Степанов, М.А. Алиев, Б.М. Аглаков, Б.Р. Юсупов, Н.А. Коновалов // Вопросы нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко. 2019. Т. 83, № 6. С. 100-110.
Сведения об авторах:
1. Кривошеин Артем Евгеньевич, к. м. н., ФГБОУ ВО ОмГМУ Минздрава России, г. Омск, Россия, БУЗОО КМХЦ Минздрава Омской области, г. Омск, Россия
2. Конев Владимир Павлович, д. м. н., профессор, ФГБОУ ВО ОмГМУ Минздрава России, г. Омск, Россия
3. Колесов Сергей Васильевич, д. м. н., профессор, ФГБУ «НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова» Минздрава России, г. Москва, Россия
4. Московский Сергей Николаевич, к. м. н., ФГБОУ ВО ОмГМУ Минздрава России, г. Омск, Россия
5. Игнатьев Юрий Тимофеевич, д. м. н., профессор, ФГБОУ ВО ОмГМУ Минздрава России, г. Омск, Россия
6. Никитенко Сергей Александрович, ФГБОУ ВО ОмГМУ Минздрава России, г. Омск, Россия
7. Ерофеев Сергей Александрович, д. м. н., профессор, ФГБОУ ВО ОмГМУ Минздрава России, г. Омск, Россия, БУЗОО КМХЦ Минздрава Омской области, г. Омск, Россия
Теги: межпозвонковый диск
234567 Начало активности (дата): 06.01.2021 21:13:00
234567 Кем создан (ID): 989
234567 Ключевые слова: дегенерация диска, фасеточный сустав, смежный диск, МСКТ, морфология
12354567899
Похожие статьи
Реконструкция тазобедренного сустава у пациентов с ишемическими деформациями проксимального отдела бедра, сочетающимися с ацетабулярной дисплазиейРентген на дому 8 495 22 555 6 8
Органосохранное хирургическое лечение некроза головки бедренной кости нетравматического генеза
Замещение дефекта большеберцовой кости фрагментом малоберцовой кости в условиях остеоиндуктивной мембраны
Комплексное лечение пациента с осложненной травмой грудного отдела позвоночника с использованием методики чрескожной электрической стимуляции спинного мозга
