Comparative characteristics of sagittal balance in normal children and with spondylolisthesis



Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Objective. To determine the parameters of the sagittal balance in normal children and in children with spondylolisthesis.

Material and methods. A retrospective analysis of postural radiographs of 68 children was performed. Patients were divided into 2 groups: group I - 43 patients from 8 to 17 years old without spinal pathology. Group II - 25 patients with spondylolisthesis from 8 to 17 years old. For each patient, the main spinal and pelvic parameters (PT; PI; SS; LL; PI-LL; TK) were measured and statistical analysis of the data was performed.

Results. The study proved that the main parameters of the sagittal balance (PI, PT, SS, LL, TK, PI-LL) in children and adults without pathological deformities of the spinal column are statistically significantly different. Also, there are statistically significant differences between the parameters of the sagittal balance in children and adolescents without spinal pathology and with spondylolisthesis (PI, PT, SS, LL, TK, SFD, PI-LL). In patients with high grade spondylolisthesis, the parameters of thoracic kyphosis and lumbar lordosis are significantly reduced, which should be assessed as a compensatory mechanism for maintaining the vertical position of the body. Children with spondylolisthesis are characterized by a significantly higher PI value.

Conclusion. The sagittal parameters of the spine in children and adults are different, therefore, for correct preoperative planning, it is necessary to establish the norm of sagittal parameters for children. It is also necessary to take into account the high value of PI in children and adolescents with spondylolisthesis, which may be the etiological factor of this disease. The existing formulas for measuring sagittal balance for children with spondylolisthesis should be used with caution, because a high PI can lead to unreliable theoretical values ​​of PT, SS, LL and TK. The cause of sagittal imbalance can be not only high degrees of spondylolisthesis, but also the tight hamstrings.

Full Text

 

Введение

Расчет сагиттальных параметров является неотъемлемой частью предоперационного планирования и используется для оценки результатов хирургического лечения.  При спондилолистезе, особенно при его высоких степенях, сагиттальные параметры позвоночника отличаются от параметров здоровых людей [1]. Также доказано различие позвоночно-тазовых параметров у детей и взрослых без ортопедической патологии [2]. Следовательно, для правильного предоперационного планирования необходимо знать норму сагиттальных параметров у детей. На сегодняшний день в мировой литературе существуют лишь единичные работы, посвященные норме сагиттального баланса у детей и подростков [2–8]. В ряде случаев нарушение сагиттального баланса развивается вследствие неврологических расстройств, болевого синдрома, синдрома пояснично-бедренной ригидности. Необходимость восстановления сагиттального профиля в результате оперативного лечения спондилолистеза очевидна, однако вопрос об оптимальной степени восстановления и целевых показателях сагиттальных параметров у детей остается открытым.

Материал и методы

Проведено ретроспективное исследование. В исследование были включены 68 детей и подростков в возрасте от 8 до 17 лет. Все пациенты были разделены на две группы:

Группа I – 43 пациента без патологии опорно-двигательного аппарата. В данную группу вошли пациенты, обратившиеся на амбулаторный прием в ФГБУ «ФЦТОЭ» Минздрава России (г. Смоленск) с жалобами на боли в спине и/или нарушение осанки. С целью исключения патологии опорно-двигательного аппарата данным пациентам были выполнены постуральные рентгенограммы. Критерием включения в группу являлось отсутствие деформаций позвоночника (сколиотических, кифотических, посттравматических, спондилолистеза) и другой ортопедической патологии.

Группа II - 25 пациентов, поступивших в ФГБУ «НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова» Минздрава России с диагнозом «спондилолистез L5 позвонка» для оперативного лечения. Критерием включения в данную группу являлось наличие спондилолистеза пятого поясничного позвонка и отсутствие другой ортопедической патологии.

Всем включенным в исследование пациентам выполнялась постуральная рентгенография.  Для минимизации изменения в сагиттальном контуре позвоночника и предотвращения компенсаторного изменения осанки исследование проводилось по стандарту, предложенному группой по изучению деформаций позвоночника «Spinal Deformity Study Group» (SDSG) [9] пациент находится в положении стоя, коленные и тазобедренные суставы в нейтральном, удобном для пациента положении. Руки согнуты в плечевых и локтевых суставах с расположением пальцев в области ключиц. Если имеется укорочение нижней конечности более 2 см, рентгеновский снимок выполняют с компенсацией для выравнивания таза.

По данным постуральной рентгенографии в боковой проекции всем пациентам проводили рентгенометрические расчёты следующих параметров: наклон таза (pelvic tilt, PT); тазовый индекс (pelvic incidence, PI); наклон крестца (sacral slope, SS); поясничный лордоз (lumbar lordosis, LL); разница между значениями показателей тазового индекса и поясничного лордоза (PI-LL); грудной кифоз (thoracic kyphosis, TK).

С помощью языка статистического программирования и среды R (версия 3.6.1) в IDE RStudio (версия 1.2.1335) проведен статистический анализ данных. Распределение непрерывных и дискретных количественных переменных в выборке описывали с помощью средних значений, стандартного отклонения, медианы и квартилей, категориальных величин – в процентном формате. Тестирование статистических гипотез о различии в распределении количественных переменных в независимых выборках проводили с помощью непараметрического критерия Манна-Уитни. Нулевую гипотезу в статистических тестах отклоняли при уровне значимости p<0,05.

Учитывая, что по данным литературы статистически значимых различий сагиттальных параметров между девочками и мальчиками нет (2), при проведении статистического анализа данных деление по полу не производилось.

Результаты

Для всех пациентов I группы - дети и подростки от 8 до 17 (средний возраст 12 лет) без ортопедической патологии (n = 43) были определены и описаны с помощью медианы и квартилей средние значения по каждому параметру (Таблица – 1)

Таблица – 1. Средние значения основных позвоночно-тазовых параметров у детей без ортопедической патологии.

 

 

По возрасту пациентов распределили в соответствии с группами, предложенными ВОЗ в педиатрии: 8-12 лет – 25 человек; 13-17 лет – 18 человек. Полученные нами параметры приняты за условную норму для детей и сопоставлены с нормальными параметрами для взрослых, которые были предложены в работе Schwab с соавт. [10] (Таблица - 2). При сопоставлении выявлено, что основные параметры сагиттального баланса у детей и взрослых без патологических деформаций позвоночного столба отличаются. У детей определяются меньшие средние значения по показателям PI, PT, TK, PI-LL. Показатели LL и SS отличаются незначительно.

Таблица 2. Средние значения основных позвоночно-тазовых параметров у детей (полученные в результате нашего исследования) и взрослых [10].

 

 

 

 

 

Группа II - 25 пациентов в возрасте от 8 до 17 лет (средний возраст – 14 лет). Пациенты данной группы также были разделены по возрасту (8-12 лет – 7 человек; 13-17 лет – 18 человек). По степени смещения позвонка, согласно классификации Meyerding, пациенты распределились следующим образом: I степень – 4 пациента; II степень – 9 пациентов; III степень – 8 пациентов; IV степень –  3 пациента; V степень (спондилоптоз) – 1 пациент. Согласно классификации спондилолистеза, разработанной SDSG, пациенты распределились следующим образом: 1 тип – 1 пациент; 2 тип – 3 пациента; 3 тип – 8 пациентов; 4 тип – 1 пациент; 5 тип – 6 пациентов; 6 тип – 6 пациентов. В зависимости от типа спондилолистеза по классификации SDSG пациенты были разделены на 2 подгруппы: «low grade» спондилолистез – 12 пациентов; «high grade» – 13 пациентов.

     Рассчитанные средние значения позвоночно-тазовых параметров для группы II представлены в таблице 3.

 

Таблица – 3. Средние значения позвоночно-тазовых параметров у детей со спондилолистезом.

 

Проведено сравнение параметров сагиттального баланса у пациентов группы I и группы II. Выявлено, что имеются статистически достоверные различия параметров сагиттального баланса у детей и подростков без патологии позвоночника и со спондилолистезом по всем параметрам: PI, PT, SS, LL, TK, PI-LL, что наглядно продемонстрировано на рис. 1.

 

Рис - 1. Сравнение средних значений по основным сагиттальным параметрам между группами норма и спондилолистез.

Необходимо отметить высокий PI у детей со спондилолистезом. Было проведено сравнение по показателю PI между группами норма и спондилолистез. В результате сравнения выявлено, что с возрастом значение PI достоверно увеличивается, а также то, что параметр PI у детей со спондилолистезом в среднем выше, чем у здоровых детей. (Таблица 3)

Таблица 4. Распределение показателя PI в группах норма и спондилолистез в зависимости от возраста.

*средние показатели описаны с помощью непараметрического метода медианы и квартилей.

Проведено сравнение групп норма, спондилолистез low grade и спондилолистез high grade. Выявлено, что при «high grade» спондилолистезе параметр PI значительно выше, чем в группе норма. Также установлено, что показатель PI достоверно выше  и в группе «low grade»  спондилолистеза, в отличие от параметров грудного кифоза и поясничного лордоза, которые меняются при нарастании тяжести деформации (Таблица 3).

Таблица 5. Показатели позвоночно-тазовых взаимоотношений у пациентов со спондилолистезом в зависимости от степени в сравнении с условной нормой.

 

Клинический пример. Пациентка 13 лет, Диагноз: Спондилолистез L5 позвонка II степени, SDSG 6 тип.  Клинические проявления: выраженный болевой синдром в поясничном отделе с иррадиацией по задней поверхности бедра и голени с двух сторон, нарушение походки, анталгическая установка туловища с наклоном туловища кпереди; синдром пояснично-бедренной ригидности;  очаговая неврологическая симптоматика отсутствовала. Исходные параметры сагиттального баланса: PT=33,4°; PI=70,6°; SS=37,2°; LL= -0,2°; TK= - 14,7°. (Рис. 2)

Пациентке было выполнено двухэтапное оперативное лечение. Первым этапом выполнялась ламинэктомия L5 c ревизией и декомпрессией невральных структур, дорсальная фиксация L4-S1 транспедикулярной системой с редукцией L5 позвонка. Вторым этапом был выполнен межтеловой спондилодез L5-S1 индивидуальным кейджем из переднего внебрюшинного доступа по оригинальной методике (11). Через 3 месяца после оперативного лечения отмечается восстановление походки и вертикального положения туловища, при постуральной рентгенографии отмечена нормализация сагиттальных параметров (PT=21,5°; PI=70,7°; SS=49,2°; LL= 54,7°; TK= 21,6°).

 

 

 

 

Рис. 2 Параметры сагиттального баланса у пациентки 13 лет со спондилолистезом L5, SDSG 6 тип до и после оперативного лечения, а также расчет теоретических параметров LL и TK на этапе предоперационного планирования.

 

Обсуждение

На сегодняшний день в отечественной литературе существует ряд публикаций, посвященных проблеме сагиттального баланса у детей. Однако во всех работах исследуемая группа имеет ту или иную патологию, а полученные данные сравниваются со средними значениями для детей, предложенными зарубежными авторами. Так, например в работе О.Г. Прудникова, А.М. Аранович [12] рассчитаны и проанализированы сагиттальные параметры у детей с ахонодроплазией, в качестве группы сравнения взяты данные J.M. Mac Thiong (2004) (2) для здоровых детей в возрасте 7,3 ± 1,8 года. В ряде работ П.И. Бортулёва с коллективом авторов [13, 14] проведен анализ позвоночно-тазовых взаимоотношений у детей с подвывихом бедра при болезни Легга–Кальве–Пертеса и с диспластичсеким подвывихом бедра. Полученные данные были сравнены со средними показателями для детей, предложенными Hesarikia H. et al. [15]

Анализ сагиттальных параметров у детей без патологии позвоночника в отечественной литературе ранее не проводился, что обусловлено этическими нормами. Однако, в нашем исследовании все пациенты группы норма обращались в клинико-диагностическое отделение с различными жалобами: боли в позвоночнике неясного генеза, а также вследствие предшествующих травм; нарушение осанки. Все рентгенографические исследования выполнялись строго по показаниям с целью исключения патологии позвоночника. Расчет эффективной дозы облучения выполнялся согласно методическим рекомендациям по обеспечению радиационной безопасности. При проведении исследования использовался высокочувствительный плоскопанельный детектор, в среднем эффективная доза облучения 0,3 мЗв, что равно дозе облучения при выполнении стандартных рентгенограмм грудной клетки.

В 1998 г. J. Legaye с соавторами [16] впервые выявили зависимость между тремя тазовыми индексами, выражающуюся в следующей формуле: PI = SS+PT. В ходе нашего исследования было установлено, что у детей со спондилолистезом средние показатели PI значительно выше, чем у детей без патологии позвоночника. В своей работе Labelle с соавторами [9] проанализировали рентгенограммы 214 пациентов со спондилолистезом от 10 до 40 лет. В результате анализа авторы также наблюдали более высокие значения PI по сравнению с контрольной группой бессимптомных волонтеров. Принимая во внимание данное наблюдение, можно расценивать высокие показатели PI как этиопатогенетический фактор развития спондилолистеза.  

Учитывая тот факт, что величина PI является ключевой для расчета всех остальных показателей сагиттального баланса (PI = SS + PT; LL=PI × 0,54 + 28) [17], не во всех случаях целесообразно использование общепризнанных формул. Так, например, в ходе предоперационного планирования для пациентки, представленной в разделе «клинический пример», были рассчитаны теоретические сагиттальные параметры: 1) LL= PI x 0,54 + 28 = 66.1° 2) TK = 0,75 x LL = 49,5°. Полученные теоретические значения LL и TK, по сути, означали гиперкифоз грудного отдела и гиперлордоз поясничного отдела. В качестве теоретических параметров были использованы средние значения для детей и подростков без патологии. В данном случае, общепринятые формулы, разработанные для взрослых, оказались неприменимы по отношению к детям. Также, у данной пациентки имелось грубое нарушение вертикального положения туловища с наклоном кпереди, выраженное нарушение походки, но степень спондилолистеза не была высокой (II по Meyerding). Нами был проанализирован исходный неврологический статус у пациентов группы II с сагиттальным дисбалансом           (n = 6). Все пациенты имели симптом пояснично-бедренной ригидности с выраженным болевым синдромом, нарушением походки и/или нарушением вертикального положения туловища. Важно отметить, что только у двух пациентов имел место спондилолистез высокой степени. Всем пациентам данной группы было выполнено двухэтапное оперативное лечение с декомпрессивной ламинэктомией и редукцией L5 позвонка. После выполнения декомпрессивно-стабилизирующих операций во всех случаях отмечался регресс неврологической симптоматики и восстановление сагиттального профиля позвоночника в течение 3 месяцев с момента операции.

В настоящее время механизм пояснично-бедренной ригидности до конца не изучен, однако существует ряд публикаций, описывающих специфическое нарушение походки и невозможность наклона туловища вперед, выраженное ограничение подъема прямых ног у детей и подростков со спондилолистезом. Авторы связывают его с раздражением конского хвоста и отмечают регрессию вышеуказанной симптоматики после выполнения ламинэктомии L5 позвонка. [18, 19]

Заключение

При хирургическом лечении спондилолистеза у детей важно учитывать параметры сагиттального баланса. Однако, позвоночно-тазовые параметры у детей отличаются от аналогичных параметров у взрослых, следовательно, для правильного предоперационного планирования необходимо установить норму сагиттальных параметров для детей. Необходимо также учитывать высокое значение PI у детей и подростков со спондилолистезом, которое может являться этиологическим фактором данного заболевания. Применять существующие формулы расчета сагиттального баланса для детей со спондилолистезом следует с осторожностью, так как высокий PI может привести к получению недостоверных теоретических показателей PT, SS, LL и TK. Причиной сагиттального дисбаланса могут являться не только высокие степени спондилолистеза, но и синдром пояснично-бедренной ригидности. При хирургическом лечении пациентов, имеющих данный синдром, а также нарушения походки и/или вертикального положения туловища, необходимо выполнять ламинэктомию L5 позвонка с целью декомпрессии невральных структур на данном уровне.

×

About the authors

Alexander A. Kuleshov

N.N. Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: cito-spine@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9526-8274
SPIN-code: 7052-0220

MD, PhD

Russian Federation, 10 Priorova str., Moscow, 127299

Marchel S. Vetrile

N.N. Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: vetrilams@cito-priorov.ru
ORCID iD: 0000-0001-6689-5220
SPIN-code: 9690-5117

traumatologist-orthopedist

Russian Federation, 10 Priorova str., Moscow, 127299

Vitaly R Zakharin

N.N. Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Author for correspondence.
Email: zakhvit@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1553-2782
SPIN-code: 2931-0703
Russian Federation, 10 Priorova str., Moscow, 127299

Anatoliy Vasilievich Ovsyankin

Federal center of traumatology, orthopedics and joint replacement, Smolensk, Russian Federation; Smolensk State Medical Academy, Smolensk

Email: ovsjankin@rambler.ru
SPIN-code: 4417-3617

MD, PhD, head doctor. Federal center of traumatology, orthopedics and endoprosthetics. Smolensk. Head of the Department of Orthopedics and Traumatology and military surgery of the Smolensk State Medical Academy

Russian Federation

Elena S Kuzminova

Federal center of traumatology, orthopedics and joint replacement, Smolensk, Russian Federation; Smolensk State Medical Academy, Smolensk

Email: muxuxo@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2876-6844
SPIN-code: 5992-6657

traumatologist-orthopedist

Igor N. Lisyansky

N.N. Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: lisigornik@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-2479-4381
SPIN-code: 9845-1251

traumatologist-orthopedist

Russian Federation, 10 Priorova str., Moscow, 127299

Sergey N. Makarov

N.N. Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: moscow.makarov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0406-1997
SPIN-code: 2767-2429

PhD, traumatologist-orthopedist

Russian Federation, 10 Priorova str., Moscow, 127299

Uliya V Strunina

Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery, Moscow, Russia

Email: ustrunina@nsi.ru
ORCID iD: 0000-0001-5010-6661
SPIN-code: 9799-5066

Lead Engineer

References

  1. Labelle H, Roussouly P, Ric Berthonnaud E´, Transfeldt E, O’brien M, Chopin D, et al. Spondylolisthesis, Pelvic Incidence, and Spinopelvic Balance A Correlation Study. Vol. 29, SPINE.
  2. Mac-Thiong J-M, Ric Berthonnaud E´, Dimar Ii JR, Betz RR, Labelle H. Sagittal Alignment of the Spine and Pelvis During Growth. Vol. 29, SPINE.
  3. Mac-Thiong JM, Labelle H, Berthonnaud E, Betz RR, Roussouly P. Sagittal spinopelvic balance in normal children and adolescents. European Spine Journal. 2007 Feb;16(2):227–34.
  4. Lee CS, Noh H, Lee D-H, Hwang CJ, Kim H, Cho SK. Analysis of Sagittal Spinal Alignment in 181 Asymptomatic Children [Internet]. 2012. Available from: www.jspinaldisorders.com
  5. Gutman G, Labelle H, Barchi S, Roussouly P, Berthonnaud É, Mac-Thiong JM. Normal sagittal parameters of global spinal balance in children and adolescents: a prospective study of 646 asymptomatic subjects. European Spine Journal. 2016 Nov 1;25(11):3650–7.
  6. Ghandhari H, Hesarikia H, Ameri E, Noori A. Assessment of normal sagittal alignment of the spine and pelvis in children and adolescents. BioMed Research International. 2013;2013.
  7. Zhou XY, Zhao J, Li B, Wang Z bin, Zhang ZC, Hu W, et al. Assessment of sagittal spinopelvic balance in a population of normal chinese children. Spine. 2020 Jul 1;45(13):E787–91.
  8. Cil A, Yazici M, Uzumcugil A, Kandemir U, Alanay A, Alanay Y, et al. The Evolution of Sagittal Segmental Alignment of the Spine During Childhood. Vol. 30, SPINE.
  9. Labelle H, Mac-Thiong JM, Roussouly P. Spino-pelvic sagittal balance of spondylolisthesis: a review and classification. Vol. 20 Suppl 5, European spine journal : official publication of the European Spine Society, the European Spinal Deformity Society, and the European Section of the Cervical Spine Research Society. 2011. p. 641–6.
  10. Schwab F, Lafage V, Boyce R, Skalli W, Farcy J-P. Gravity Line Analysis in Adult Volunteers Age-Related Correlation With Spinal Parameters, Pelvic Parameters, and Foot Position E959. Vol. 31, SPINE.
  11. Кулешов АА, Ветрилэ МС, Шкарубо АН, Доценко ВВ, Еськин НА, Лисянский ИН, et al. АДДИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ХИРУРГИИ ДЕФОРМАЦИЙ ПОЗВОНОЧНИКА. Вестник травматологии и ортопедии им НН Приорова [Internet]. 2018;3–4. Available from: https://doi.org/10.17116/vto201803-04119
  12. Prudnikova OG, Aranovich AM. Clinical and radiological aspects of the sagittal balance of the spine in children with achondroplasia. Pediatric Traumatology, Orthopaedics and Reconstructive Surgery. 2018;6(4):6–12.
  13. Bortulev PI, Vissarionov S v., Baskov VE, Ovechkina A v., Barsukov DB, Pozdnikin IY. CLINICAL AND ROENTGENOLOGICAL CRITERIA OF SPINE-PELVIS RATIOS IN CHILDREN WITH DYSPLASTIC FEMUR SUBLUXATION. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2018 Oct 7;24(3):74–82.
  14. Bortulev PI, Vissarionov S v., Barsukov DB, Pozdnikin IY, Baskov VE, Baskaeva T v., et al. Evaluation of Radiological Parameters of the Spino-Pelvic Complex in Children with Hip Subluxation in Legg-Calve-Perthes Disease. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2021 Oct 28;27(3):19–28.
  15. Hesarikia H, Rahimnia A, Emami Meybodi MK. Differences between male and female sagittal spinopelvic parameters and alignment in asymptomatic pediatric and young adults. Minerva Ortopedica e Traumatologica. 2018 Jun 1;69(2):44–8.
  16. Legaye J, Duval-Beaupère G, Hecquet J, Marty C, Duval-Beaupère · G, Hecquet · J, et al. Pelvic incidence: a fundamental pelvic parameter for three-dimensional regulation of spinal sagittal curves. Vol. 7, Eur Spine J. 1998.
  17. le Huec JC, Thompson W, Mohsinaly Y, Barrey C, Faundez A. Sagittal balance of the spine. Vol. 28, European Spine Journal. Springer Verlag; 2019. p. 1889–905.
  18. BARASH, HARVEY L.; GALANTE, JORGE O.; LAMBERT, CLAUDE N.; RAY, ROBERT D. Spondylolisthesis and Tight Hamstrings, The Journal of Bone & Joint Surgery: October 1970 - Volume 52 - Issue 7 - p 1319-1328.
  19. Phalen, George S.; Dickson, James A. Spondylolisthesis and Tight Hamstrings, The Journal of Bone & Joint Surgery: June 1961 - Volume 43 - Issue 4 - p 505-512

Supplementary files

There are no supplementary files to display.


Copyright (c) Eco-Vector



This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies