Повреждения позвоночника и спинного мозга.
Под ред. Н. Е. Полищука, Н. А. Коржа, В. Я. Фищенко.
Киев: "КНИГА плюс", 2001.
Часть II. Повреждения позвоночника и спинного мозга

Назад | Оглавление | Вперед

## Глава 7. Использование транспедикулярной системы стабилизации при травматических повреждениях грудного и поясничного отделов позвоночника

Е. И. СЛЫНЬКО, Н. Е. ПОЛИЩУК, А. В. МУРАВСКИЙ

ЗАДНИЕ системы инструментации позвоночника прошли долгий путь своего развития. Предложенная в 1948 г. пластиночная фиксация позвоночника за остистые отростки впоследствии была заменена на систему фиксации за дуги предложенную Харингтоном в 1964 г. Последнюю сменила система транспе-дикулярной фиксации Рой-Камилла. Биомеханическими исследованиями было установлено, что только фиксация за тела позвонков является надежной и обеспечивает стабильность позвоночника при высоких нагрузках. Однако транспедикулярные шурупы в системе Рой-Камилла не крепились жестко к пластинам, поэтому система не обеспечивала полной стабильности. С 80-х годов началась разработка транспедикуляр-ных систем в которых транспедику-лярный шуруп жестко крепится к пластине под прямым углом. Впоследствии пластина была заменена на задний стержень или штангу. Это позволило крепить шурупы в телах позвонков под разными углами, что обеспечило высокую гибкость системы применительно к разным уровням позвоночника при различной патологии. Наиболее общеизвестными системами такой фиксации в мире являются системы "Diapason" фирмы Stryker, система Cotrel-Dubousset, система TSRH, системы фирм MEDBIO-ТЕСН (Минск), Софамор-Денмак, Вальдерманг-Линк.

Мы провели разработку, адаптацию и применили транспедикукулярные систем отечественного производства при травматических повреждениях грудного, пояснично-крестцового отделов позвоночника. Разработаны пластиночные и два варианта стержневых систем траспедикулярной фиксации.

Показаниями к установке транспедикулярной фиксации позвоночника являются травматические повреждения переднего, среднего, заднего столбов позвоночного столба, их сочетание, дислокации позвонков, любое нестабильное повреждение грудопоясничного отдела позвоночника, стабильные переломы и переломовывихи при необходимости проведения декомпрессии нервных структур позвоночного столба. Показанием к установке такой системы являлись острая позвоночно-спинальная травма, а также травматические повреждения во времени до 4-6 месяцев. В отдаленном периоде позвоночно-спинальной травмы установка такой системы не целесообразна, за исключением оперативных вмешательств с ляминэктомией, фасетэктомией, резекцией задней части тел позвонков - т. е. при дестабилизации позвоночника в процессе оперативного вмешательства. Установка такой системы позволяет мобилизировать больного в течение первых двух недель после операции, а иногда на второй день, спо-собствовует более ранним реабилитационным мероприятиям. В большинстве случаев установка системы сопровождается резорбцией кости вокруг транс-педикулярных шурупов в течение 2-4 мес. после ее установки [18]. Это приводит к тому, что система теряет свое фиксирующее значение. Для обеспечения стабильности, как в ранний послеоперационный период, так и в отдаленном периоде эта система дополняется установкой костных имплантатов [19]. Костные имплантаты устанавливаются на дуги и суставные отростки, которые предварительно декортицированы. Длина костных имплантатов примерно соответствует длине транспедикулярной системы, имплантаты должны были вовлекать в остеосиндез те же позвоночные сегменты, что и транспедикулярная система. Т. о. в раннем послеоперационном периоде стабилизацию обеспечивает система, а начиная с 2-4 мес. начинает формироваться костная мозоль и стабилизирующую роль выполняют костные имплантаты.

Набор для транспедикулярной системы состоит из различной длины штанг толщиной 5-6мм и самонарезающихся шурупов с длиной резьбовой части для введения в тело позвонка от 30 до 70 мм в зависимости от позвонка, в который вводятся шурупы. Для соединения шурупов и штанг между собой используются различные виды крепления.

В ходе операции применяются механические контракторы и дистракторы, позволяющие корригировать травматические дислокации позвонков во всех плоскостях.

Технически проведение транспедикулярной фиксации проводилось следующим образом. Рентгенологически идентифицируется искомый уровень. Ввинчиваются транспедику лярные шурупы. Минимальное количество шурупов - один шуруп выше пораженного позвонка и один ниже. В последнее время оптимальным для грудного и верхнепоясничного отделов мы считали установку шурупов в два непораженные вышележащие и два непораженные нижележащие позвонка с каждой стороны. Стандартная входная точка для наложения транспедикулярного винта находится на пересечении двух линий. Первая линия соединяет два поперечных отростка горизонтально, вторая линия соединяет середину суставных поверхностей и идет вертикально. Педикулярный винт направляется через ножку дуги позвонка в тело позвонка под углом 10-15° медиально. Глубина введения 70-75% от передне-заднего диаметра тела позвонка. Обязательна контрольная передне-задняя и боковая рентгенография позвоночника. Впоследствии при удовлетворительном стоянии шурупов собирается задняя стержневая система которая крепится к транспедикуляр-ным шурупам. Особенности крепления шурупов к задним штангам значительно варьируют в зависимости от фирмы производителя. После этого необходимым является установка поперечных перемычек соединяющих между собой шурупы или штанги с каждой стороны позвонка.

Однако эта система не лишена своих недостатков. Одними из главных недостатков является возможность повреждения сегментарных корешков, дурального мешка и даже спинного мозга при неправильном положении шурупов [12]. При внедрении шурупов в межпозвонковые диски или в тонкий слой кости уменьшается ее биомеханическая прочность. Внедрение транспедикулярных шурупов под контролем ЭОП (флюороскопа) уменьшает частоту попадания шурупов в межпозвонковые диски, однако не значительно уменьшает опасность повреждения корешков и дураль-ного мешка [14].

С целью уменьшения повреждения сегментарных корешков и дурального мешка мы провели усовершенствование положения точек внедрения транспедикулярных шурупов и углов их наклона. Разработка новых точек внедрения транспедикулярных шурупов и их углов наклона проведена на трех анатомических препаратах позвоночника человека среднего возраста и роста. Впоследствии оптимизированные на анатомических препаратах точки и углы введения шурупов апробированы на виртуальной трехмерной модели компьютерной симуляции. Всего проведено 26 сеансов виртуального внедрения транспедикулярных шурупов.
Впоследствии оптимизированные точки и углы введения шурупов применены при установке систем транспедикулярной фиксации у 57 больных с травматическим повреждением грудного, пояснично-крестцового отделов позвоночника. У 21 из этих больных отсутствовала грубая проводниковая неврологическая симптоматика, что требовало высокой степени точности внедрения транспедикулярных шурупов и безопасности их введения.

При проведении транспедикулярной фиксации у больных с компрессионными переломами, отсутствием или незначительной дислокацией позвонков предпочтение отдавали олигосегментарной стабилизации [15,16]. Обычно, проводилась стабилизация с вовлечением одного непораженного позвонка выше и ниже уровня поражения. При раздробленных переломах, переломах 2 - 3 смежных позвонков, значительной дислокации (включая торсионную ротацию) предпочтение отдавали полисегментарной системе инструментации (в процесс стабилизации вовлекалось 5~6 позвонков) [16]. Транспедикулярные шурупы ввинчивались в непораженные позвонки с непораженными корнями дуг, суставными и поперечными отростками.

Общепринято считать, что входная точка для внедрения транспедикулярного винта должна находится на пересечении двух линий: первая линия соединяет два поперечных отростка горизонтально, вторая линия соединяет середину суставных поверхностей и идет вертикально. Транспедикулярный винт направляется через корень дуги позвонка в его тело под углом 30-45° направленным медиально. В грудном отделе позвоночника использовался угол в 30°, в поясничном - 45°. Глубина введения шурупов составляет 70-75% от передне-заднего размера тела позвонка. Обязательным является проведение контрольной передне-задней и боковой рентгенографии позвоночника. При удовлетворительном стоянии шурупов собирается задняя стержневая система которая крепится к транспедикулярным шурупам.

Однако в клинической практике мы обнаружили, что если положение точки внедрения шурупа на линии соединяющей два поперечных отростка горизонтально является удовлетворительным, то его положение на вертикальной линии которая соединяет середины суставных поверхностей вертикально может приводить медиальному расположению шурупа и повреждению дурального мешка или корешков. Особенно эта опасность возрастает при большом угле наклона шурупа медиально (45°). Кроме того, если шуруп вводится перпендикулярно к сагитальной оси позвоночника, это приводит к тому, что шуруп проходит по верхнему краю тела позвонка, практически под верхней замыкательной пластинкой, а иногда попадает в полость диска. Существует другая схема введения шурупа, по которой он вводится на месте стыка поперечного и суставного отростка. Эта система резко уменьшает опасность травматизации дурального мешка, однако имеет недостаток в виде необходимости более широкой диссекции мышц от позвоночника в стороны.

При оптимизации расположение точек для траспедикулярного внедрения шурупов на анатомических препаратах позвоночника установлено, что оптимальной точкой для внедрения является точка, которая находится на стыке 2 линий. Первая линия пересекает середины основания суставных отростков с 2-х сторон. Вторая линия проходит по боковому краю суставных отростков, фактически немного медиальнее места стыка поперечного и суставных отростков. Эта точка расположена на самой выступающей части латерального суставного отростка. Для уменьшения неудобств внедрения шурупа на выступающей части суставного отростка последняя немного уменьшалась кусачками или дрелью. Другими расчетными координатами этой точки являлись: точка находится на 4-5 мм ниже верхушки верхнего медиального суставного отростка и на 4-5 мм латеральнее от нее. Шуруп вводился под углом 35-40° к срединной плоскости. Однако он наклонялся под углом 10-20° в каудальном направлении. Это приводило к тому, что шуруп располагался в центнере тела позвонка, а не под верхней замыкательной пластинкой.

Следующим этапом было сопоставление стандартных точек и углов введения и предложенных нами точек и углов на программе виртуальной симуляции. Программа виртуальной симуляции транспедикулярного внедрения шурупов разработана Mark Riding, и Nigel W. John из Manchester Visualisation Centre. Модель симуляции расположена по Web адресу - http://synaptic.mvc.mcc.ac.uk/simulators.html.

Для запуска модели симуляции необходима программа моделирования Cosmo player 2.1 которая встраивается в Internet explorer 5 к системам базирующимся на OS Windows 98. По ftp протоколу она расположена за адресом - ftp://ftp.cai.com/pub/marketing/cosmosoftware/cosmo_win95nt_eng.exe.

Рис. 7.1. | Рис. 7.2.

На рис. 7.1 приведено начальное положение шурупов в общепринятых расчетных точках. На рис. 7.2 с помощью симуляционной модели убраны контуры тела больного, видны только ввинченные в тела позвонков 2 транспедикулярных шурупа расположенные в классических расчетных точках. На рис. 7.3 с помощью симуляционной модели убраны костные структуры. Визуализируется только розовый дуральный мешок, красные диски и серые транспедикулярные шурупы. С этого угла зрения кажется, что положение транспедикулярных шурупов идеальное. Однако на рис. 7.4 который представляет собой рис. 7.3 повернутый в пространстве видно, что транспедикулярные шурупы практически касаются края дурального мешка. Отсюда становится понятным, что незначительное смещение медиально расположения входных точек или увеличение наклона шурупа может привести к повреждению дурального мешка в случае если шуруп внедрен через классическую расчетную точку. На рис. 7.5 шурупы введены с ошибкой, один шуруп введен слишком медиально, другой - с углом наклона к средней линии приближающимся к 50°. На рис. 7.6 после нивелирования контуров тела видно положение этих шурупов. На рис. 7.7 убраны контуры кости и видно как оба шурупа повреждают дуральный мешок.

Рис. 7.3. | Рис. 7.6.
Рис. 7.4. | Рис. 7.7.
Рис. 7.5. | Рис. 7.8.

На рис. 7.8 приведена боковая костная проекция без контуров тела нашей модификации входных точек и углов наклона транспедикулярных шурупов. На рис. 7.9 приведено то же положение шурупов в косой проекции. На рис. 7.10 убраны контуры позвонков (красные - межпозвонковые диски, розовый - дуральный мешок). Шурупы не ввинчены в тела, видно их исходное положение. На рис. 7.11 в боковой проекции видно насколько латерально от дурального мешка располагаются транспедикулярные шурупы. На рис. 7.12 тоже визуализируется в косой проекции. На рис. 7.13 видны костные структуры, шурупы ввинчены в тела позвонков. На рис. 7.14 представлен полупрозрачный вид всех структур. Видно положение шурупов в телах позвонков их соотношение с дуральным мешком. На рис. 7.15 приведен полупрозрачный переднебоковой вид позвоночника, видно положение шурупов в телах позвонков. На рис. 7.16 приведен боковой полупрозрачный вид. Видно точное прохождение шурупов через корни дуг в тела позвонков.

Рис. 7.9. | Рис. 7.11.
Рис. 7.10. | Рис. 7.12.
Рис. 7.13. | Рис. 7.15.
Рис. 7.14. | Рис. 7.16.

Однако какими бы не были точки введение шурупов возможны осложнения. Так на рис. 7.17 приведено введение шурупов по предложенным нами точкам. Средний шуруп имеет угол наклона к средней линии более 50°. Это отчетливо видно на рис. 7.18. В результате при финальном ввинчивании шурупа на рис. 7.19 он повреждает мозг и дуральный мешок.

Рис. 7.17. | Рис. 7.18. | Рис. 7.19.

Компьютерная отработка техники внедрение шурупов при транспедикулярной фиксации позвоночника по новым разработанным точкам применена У 38 больных. После внедрения шурупов проводился интраоперационный рентгенконтроль. Второй раз контрольные рентгеновские снимки выполнялись в 2-х проекциях на 5-8 дни после операции.

У всех больных получена хорошая стабильность непосредственно в послеоперационном периоде, что позволило провести раннюю их активизацию. При проведении контрольных МРТ исследований обнаружены минимальные артефакты, вызываемые титаном, что позволило полностью визуализировать структуру спинного мозга, ликворных пространств, костных образований. При проведении контрольных исследований через 3,6 месяцев положение траспеди-кулярных систем являлось стабильным. Системы обеспечивали надежную иммобилизацию стабилизированного сегмента позвоночника.
Т. о. накопившиеся к настоящему времени данные [1-5], а также наши результаты свидетельствуют о надежности транспедикулярной системы фиксации позвоночника. Она позволяет: а) устранить не только переднезаднее и боковое смещение, но и устранить ротационную деформацию позвоночника; б) обеспечивает прочную фиксацию позвоночных сегментов, что позволяет рано активизировать больных; в) обеспечивает фиксацию как задних, так и передних элементов позвоночного столба; г) при ней отсутствует необходимость использования жесткой наружной иммобилизации; д) проводить как короткую, так и мультиуровневую фиксацию сегментов позвоночного столба; ж) немагнитный титановый сплав металлоконструкции позволяет проведение в послеоперационном периоде КТ и МРТ-графии [1,3, 5, 11].

Однако при наложении транспедикулярной системы фиксации позвоночника возможные следующие осложнения: а) разрыв дурального мешка, повреждения нервных корешков, травма спинного мозга; б) опасность прободения передней поверхности тел позвонков (возможность получения сосудистой или висцеральной травмы); в) инфекция [4, 5, 13]. В большинстве случаев эти осложнения связаны с неадекватными точками внедрения шурупов, неадекватными углами их внедрения, отсутствием интраоперационного рентгеновского контроля положения шурупов. Эти осложнения встречаются тем чаще, чем более медально расположены к дуральному мешку входные точки шурупов. При использовании классических точек внедрения шурупов, даже при правильном техническом применении конструкции такие осложнения встречаются как следствие анатомической вариации позвоночника. Их можно минимизировать только сместив точки внедрения шурупов латерально. Разработанные новые точки и углы введения шурупов позволили нам практически полностью избежать опасности повреждения дурального мешка. Примененная для этого компьютерная модель симуляции имеет ряд преимуществ по сравнению с анатомическими исследованиями. Во первых, на этой модели легко оценить положения шурупов в кости, по отношении к дуральному мешку, что не возможно сделать не разрушив анатомического препарата. Во вторых на компьютерной модели возможно произвести гораздо большее количество экспериментальных внедрений шурупов чем на анатомических препаратах.

Т. о. транспедикулярная система является гибкой системой фиксации позвоночника, применимой на различных уровнях, при разных видах патологии. Ее применение может сопровождаться осложнениями, которых возможно избежать при дооперационном и интраоперационном планировании ее установки. В настоящее время разработка виртуальных компьютерных моделей симуляции дает возможность хирургу провести предоперационное планирование и тренировку установки систем, что уменьшает количество осложнений и повышает ее точность установки во время операции. Дальнейшее развитие таких моделей приведет к тому, что их можно будет адаптировать к конкретному больному в зависимости от его анатомических и физиологических особенностей, провести виртуальную симуляцию внедрения системы до операции на модели позвоночника конкретного больного. Это сведет количество операционных осложнений к нулю.

ЛИТЕРАТУРА
1. COLAK A., KUTLAY M., DEMIRCAN N. et al. MR imaging for early complications of transpedicular screw fixation // Eur Spine J. - 1999. - Vol. 8, №2.-P. 151-155.
2.EGER W., KLUGER P., CLAES L., WILKE H. J. Characteristics of an extended internal fixation system for polysegmental transpedicular reduction and stabilization of the thoracic, lumbar, and lumbosacra! spine // Eur Spine J. - 1999. - Vol. 8, № 1. - P. 61-69.
3. JOHNSSON R., AXELSSON P., GUNNARSSON G., STROMQVIST B. Stability of lumbar fusion with transpedicular fixation determined by roentgen ste-reophotogrammetric analysis // Spine. - 1999. Apr. 1. - Vol. 24, № 7. - p. 687-690.
4. KANAYAMA M., CUNNINGHAM B. W., SEFTER J. С et al. Does spinal instrumentation influence the healing process of posterolateral spinal fusion? An in vivo animal model // Spine. - 1999, Jun. 1. - Vol. 24, №11.-P. 1058-1065.
5. KATONIS P. G, KONTAKIS G. M., LOUPASIS G. A. et al.Treatment of unstable thoracolumbar and lumbar spine injuries using Cotrel-Dubousset in strumentation // Spine. - 1999, Nov. 15. - Vol. 24, №22.- P. 2352-2357.
6. KIM N. H., LEE J. W. Anterior interbody fusion versus posterolateral fusion with transpedicular fixation for isthmic spondylolisthesis in adults. A comparison of clinical results // Spine. - 1999, Apr. 15. - Vol. 24, № 8. - P. 812-817.
7. MARCULIES J. Y., CARUSO S. A., CHATTAR-CORA D.et aL Substitution of transpedicular screws by hook claws in a vertebrectomy model // J. Spinal Disord. - 1998, Feb. - Vol. 11, 1. - P. 36-40.
8. MULLER U., BERLEMANN U., SLEDGE J., SCHWARZENBACH O. Treatment of thoracolumbar burst fractures without neurologic deficit by indirect reduction and posterior instrumentation: bisegmental stabilization with monosegmental fusion // Eur. Spine J. - 1999. - Vol. 8, 4. - P. 284-289.
9. STAMBOUGH J. L. Lumbosacral instrumented fusion: analysis of 124 consecutive cases // J. Spinal Disord. - 1999, Feb. - Vol. 12, 1. - P. 1-9.
10. TOHMEH A. G., MATHIS J. M., FENTON D. С et al. Biomechanical efficacy of unipedicular versus bipedicular vertebroplasty for the management of osteoporotic compression fractures // Spine. - 1999, Sep. 1. - Vol. 24, 17. - P. 1772-1776.
11. CHRISTENSEN F. В., DALSTRA M., SEJLING F. et al. Titanium-alloy enhances bone-pedicle screw fixation: mechanical and histomorphometrical results of titanium-alloy versus stainless steel // Eur. Spine J. - 2000, Apr. - Vol. 9, 2. - P. 97-103.
12. ACIKBAS S. C, TUNCER M. R. New method for intraoperative determination of proper screw in sertion or screw malposition // J. Neurosurg. - 2000, Jul. - Vol. 93 (1 Suppl). - P. 40-44.
13. COOK S. D., SALKELD S. L., WHITECLOUD T. S. 3-rd, BARBERA J. Biomechanical evaluation and preliminary clinical experience with an expansive pedicle screw design // J. Spinal Disord. - 2000, Jun. - Vol. 13, 3. - P. 230-236.
14. JONES D. P., ROBERTSON P. A., LUNT B. et al. Radiation exposure during fluoroscopically assisted pedicle screw insertion in the lumbar spine // Spine. - 2000, Jun. 15. - Vol. 25, 12. - P. 1538-1541.
15. VACCARO A. R., GARFIN S. R. Pedicle-Screw Fixation in the Lumbar Spine // J. Am. Acad. Orthop. Surg.- 1995, Oct. -Vol. 3, 5. - P. 263-274.
16. PARKER J. W., LANE J. R., KARAIKOVIC E. E., GAINES R. W. Successful short-segment instrumentation and fusion for thoracolumbar spine fractures: a consecutive 41/2-year series // Spine. -2000, May 1. - Vol. 25, 9. - P. 1157-1170.
17. WIESNER L., KOTHE R., SCHULITZ K. P., RUTHER W. Clinical evaluation and computed tomography scan analysis of screw tracts after percutaneous insertion of pedicle screws in the lumbar spine // Spine. - 2000, Mar. 1. - Vol. 25, 5. - P. 615-621.
18. ZHENG Y., LU W. W., ZHU Q. et al. Variation in bone mineral density of the sacrum in young adults and its significance for sacral fixation // Spine. - 2000, Feb. 1. - Vol. 25, 3. - P. 353-357.
19. SANDERSON P. L., FRASER R. D., HALL D. J. et al. Short segment fixation of thoracolumbar burst fractures without fusion // Eur. Spine J. - 1999. -Vol. 8, 6. - P. 495-500.

Назад | Оглавление | Вперед
Дата создания страницы: 12.08.06.
Дата последнего обновления: 12.08.06.