Surgical treatment of L5 spondylolysis in an athlete using custom-made implant

Full Text

Оперативное лечение спондилолиза L5 позвонка у профессиональной гимнастки с использованием индивидуальной конструкции

    

Введение

Спондилолиз – дефект (щель) межсуставного сегмента дуги позвонка, который может наблюдаться с одной или двух сторон, является одной из частой причин боли в пояснице у детей и подростков, профессионально занимающихся спортом (1).

В большинстве случаев лечение спондилолиза, включая случаи его возникновения у профессиональных спортсменов – консервативное. В случаях, когда спондилолиз проявляется болевым синдромом рекомендуется ограничение физических нагрузок, ношение корсета в течении 6-12 недель, физиотерапевтическое лечение, курс нестероидных противовоспалительных препаратов (НПВП). По данным литературы до 98% случаев консервативное лечение приводит к купированию симптоматики и возвращению к спортивной активности (2).  Сращение зоны спондилолизного дефекта при консервативном лечении отмечают в 50-75% случаев (2, 3).

Оперативное лечение показано только при неэффективности консервативного лечения или при прогрессировании симптоматики. Одной из наиболее частых методик оперативного лечения спондилолиза является восстановление целостности дужки, называемое в англоязычной литературе direct repair (4).  Операция проводится с использованием транспедикулярных винтов, в водимых в L5 позвонков, и субламинарными крючками или «U»-образно изогнутым стержнем, проведенным под остистым отростком.   

Применение аддитивных методов для изготовления индивидуальных имплантатов в настоящее время позволяет изготавливать персонализированные импланты, обладающие рядом преимуществ.  В статье описывается первый опыт применения индивидуального импланта для оперативного лечения спондилолиза.

Описание клинического случая

Пациентка Т., 16 лет, была госпитализирована в 2021 году в ФГБУ «НМИЦ ТО им. Н. Н. Приорова» Минздрава России с жалобами на боль в пояснично-крестцовой области, значительно усиливающиеся при физической нагрузке.

Из анамнеза заболевания: пациентка занимается спортивной гимнастикой с 4-х летнего возраста, на момент госпитализации имела звание «Кандидат в мастера спорта», являлась членом сборной команды области, призёром Чемпионата России по спортивной гимнастики и др. После интенсивных тренировок и соревнований за полгода до госпитализации начала беспокоить боль в области пояснично-крестцового отдела позвоночника, усиливавшиеся при физических нагрузках. Выраженный болевой синдром вынудил пациентку остановить тренировочный процесс. Проводимая в течении 3 месяцев консервативная терапия (физиотерапевтическое лечение, лечебная гимнастика) и ограничение физических нагрузок привело к уменьшению интенсивности болевого синдрома. Тем не менее наклоны туловища вперед, назад, ротационные движения вызывали боль, что не позволило восстановить прежний уровень физической активности. Амбулаторно по месту жительства пациентке выполнено МРТ и КТ исследования, выставлен диагноз спондилолиз L5 позвонка. Пациентка спустя 3 месяца после дебюта заболевания обратилась с вышеуказанными жалобами в НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова. При осмотре выявлено, что сгибание и разгибание туловища сопровождается болевыми ощущениями в области поясницы, паравертебральные мышцы умеренно напряжены. При пальпации отмечается болезненность на уровне паравертебральных мышц в пояснично-крестцовом отделе.           В неврологическом статусе – без очаговой симптоматики, симптомы натяжения отрицательные, парезов, патологических рефлексов, нарушения чувствительности и функции тазовых органов нет. По данным опросников Ped`s QL - 76 баллов, ODI - 20%, VAS - 5 баллов.

Пациентке проведена лучевая диагностика. По данным рентгенографии позвоночника подтвержден спондилолиз L5 позвонка. Параметры сагиттального баланса туловища по данным постуральной рентгенографии без значимых отклонений от нормы (PI = 60°; PT = 14°; SS = 46°; LL = 65°; TK = 38,5°) (Рис. 1а).

По данным мультиспиральной компьютерной томографии (КТ) пояснично-крестцового отдела позвоночника определяется билатеральный спондилолизный дефект межсуставной части дужки L5 позвонка (Рис. 1б, в, г). По данным магниторезонансной томографии (МРТ) пояснично-крестцового отдела позвоночника - признаки стеноза позвоночного канала отсутствуют, гидрофильность межпозвонковых дисков не нарушена (Рис. 1д).

 

Рис. 1 Данные лучевой диагностики (1а – постуральная рентгенография позвоночника в боковой проекции; 1б,в,г – КТ; 1д – МРТ)

 

На основании данных клинического осмотра и дополнительных исследований установлен следующий клинический диагноз: Спондилолиз L5 позвонка (МКБ 10 – M43.0).

Учитывая сохраняющийся болевой синдром, ограничивающий физическую, в том числе спортивную, активность, неэффективность консервативной терапии и данные лучевой диагностики пациентке рекомендовано оперативное лечение. Принято решение выполнить восстановление целостности дужки L5 позвонка при помощи индивидуально изготовленной конструкции.

Совместно с инженерами ООО "Комет" выполнена компьютерная реконструкция сегмента L5-S1 на основании данных КТ. Изготовлена полноразмерная стереолитографическая модель сегмента L5-S1. На основании представленного проекта индивидуальной конструкции инженерами выполнено проектирование конструкции для восстановления целостности дужки L5 позвонка.  Конструкция состояла из фигурной пластины, соответствующей анатомическому рельефу дорсальной поверхности дужки L5 позвонка и нижней поверхности остистого отростка L5 позвонка. Также на пластине спроектировано два крючкообразных выступа     для субламинарной фиксации, по наружным краям пластины с обеих сторон спроектированы отверстия в проекции точек ввода транспедикулярных винтов. Также спроектировано два транспедикулярных винта с головкой под торцевой ключ (Рис. 2). Спроектированная конструкция изготовлена с использованием аддитивных технологий ООО «Конмет» из сплава Ti-6Al-4V ELI. (Рис. 3).

 

Рис. 2 Проект индивидуальной конструкции

 

Рис. 3 Полноразмерная 3D модель пояснично-крестцового сегмента и индивидуальная металлоконструкция. 

 

Ход операции: в положении пациентки на животе под интубационным наркозом выполнен разрез кожи и подкожно-жировой клетчатки по линии остистых отростков от L5 до S1. Выполнено скелетирование дуги L5 с сохранением надостистой связки. Выполнен гемостаз. С помощью высокооборотистой дрели и костных ложек произведен кюрретаж зоны спондилолиза с обеих сторон (Рис. 4 а,б). С помощью ламинотомов удалена межостистая связка L5-S1. Изогнутым распатором осуществлено скелетирование дужки в месте осуществления субламинарной фиксации. Установлена индивидуальная пластина на скелетированную дужку L5 позвонка, причем пластина проведена между остистыми отростками соответственно L5 и S1 позвонков.  Черезкожно под контролем ЭОП-а и визуального контроля через отверстия в конструкции в корни дуг L5 позвонка с обеих сторон проводятся транспедикулярные винты (Рис. 4 в). При вкручивании винтов за счет конструкции их головок пластина плотно прижата к дужке позвонка и фиксирована. Проведен рентгенконтроль при помощи ЭОП-а в двух проекциях, подтверждено правильное положение имплантов (Рис. 4 г, д, е). Рана промыта раствором антисептика, послойно ушита, внутрикожный косметический шов. Кровопотеря составила 50 мл. Послеоперационное течение без особенностей. Пациентка вертикализирована в первые сутки после операции. Отмечала умеренные боли в области послеоперационной раны, которые купированы приемом нестероидных противовоспалительных препаратов в течении 3 дней. Выполнено контрольное КТ исследование, подтверждено правильное положение имплантов и фиксация зоны спондилолиза. На 5 сутки после операции пациентка выписана на амбулаторное наблюдение. Рана зажила первичным натяжением.

 

Рис. 4 Флюроскопический контроль во время операции и внешний вид установленной конструкции (а,б – обработка зоны спондилолиза; в – установка транспедикулярных винтов; г, д – ЭОП контроль положения конструкции; е – внешний вид установленной конструкции, сохраненная надостистая связка).

 

Через 1 месяц осуществлен контрольный осмотр. Пациентка уже приступила к умеренным физическим нагрузкам в гимнастическом зале, однако отмечала незначительный болевой синдром в поясничном отделе (2 балла по VAS). По данным рентгенографии положение металлоконструкции корректное. Движения в поясничном отделе позвоночника в полном объеме (Рис. 5).

Через 3 месяца с момента операции пациентка возобновила тренировочный процесс в полном объеме и приняла участие в соревнованиях. Болевых ощущений в поясничном отделе позвоночника не отмечает (Ped`s QL = 98 баллов, ODI = 10%, VAS 0 баллов). Через 6 месяцев после операции прошла все квалификационные испытания и получила звание «Мастер спорта», выступала на Чемпионате России и Кубке России по спортивной гимнастике.

 

Рис. 5 Отдаленный результат через 3 мес. после операции (а, б, в, г – внешний вид и объем движений; д, е – постуральная рентгенография позвоночника, положение конструкции правильное, фиксация зоны спондилолиза стабильная,  сагиттальный баланс не нарушен.

 

На контрольных КТ и постуральных рентгенограммах через 2 года – положение конструкции правильное, фиксация зоны спондилолиза стабильная, по данным КТ определяются лишь незначительные участки консолидации зон спондилолиза, полное сращение с закрытием спондилолизных дефектов отсутствует (Рис. 6).

 

 

Рис. 6 Отдаленный результат через 2 года. Положение конструкции правильное, фиксация зоны спондилолиза стабильная (а, б – рентгенография при сгибании и разгибании туловища, в – объемная реконструкция КТ; г, д, е – признаки лишь частичного сращения   зон спондилолиза.

 

Обсуждение

Спондилолиз является одной из наиболее частых причин боли в области поясницы у спортсменов (1, 5). Отмечается, что спондилолиз наблюдается чаще при занятиях рядом видов спорта, которые связаны с повторной осевой нагрузкой и/или гиперэкстензией поясничного отдела позвоночника с ротацией. Эти виды спорта включают гимнастику, танцы, футбол, плавание баттерфляем и брассом и другие  (6, 7). У подростков, занимающихся спортом, выше риск развития спондилолиза, при этом в среднем диагноз устанавливается в возрасте 15 лет (2, 8).

Диагностика спондилолиза как правило не представляет трудностей – при наличии жалоб на боли в пояснице выполняется рентгенография пояснично-крестцового отдела позвоночника с функциональными пробами (сгибание и разгибание туловища), на которой, в ряде случаев можно визуализировать щель межсуставной части дужки. Более информативными для выявления спондилолизного дефекта являются рентгенограммы, выполненные в трёхчетвертной проекции. Безусловно, на современном этапе для верификации диагноза выполняется МРТ и КТ исследования. По данным КТ достоверно визуализируется дефект межсуставной части дужки и его характер. По данным МРТ определяется степень дегенеративных изменений диска, дугоотросчастых суставов. Кроме этого по данным КТ и МРТ можно установить ряд факторов, имеющих прогностическое значение в успехе консервативного лечения. Fujii с соавторами определили три стадии формирования спондилолизного дефекта по КТ – раннюю, прогрессирующую и завершающуюся (9). Sairyo с соавторами пришли к выводу, что спондилолизный дефект на ранней стадии при КТ и значительное при выраженном изменении сигнала в корне дужки при Т2-взвешенном режиме МРТ являются благоприятными предикторами костного сращения дефекта детей при консервативном лечении (10).  

При спондилолизе, сопровождающимся болевыми ощущениями, в том числе и у спортсменов, в первую очередь проводят консервативное лечение.  Рекомендуется ограничение физических нагрузок, ношение корсета в течении 6-12 недель, физиотерапветическое лечение, курс нестероидных противовоспалительных препаратов (НПВП). Функциональное восстановительное лечение спортсменов и артистов балета включает три этапа: 1) купирование болевого синдрома; 2) восстановление опороспособности и стабильности позвоночника; 3) восстановление специальных двигательных навыков. Кроме этого, при нарушениях кальций-фосфорного обмена у больных со спондилолизом назначаются препараты, содержащие активную форму витамина D и препараты кальция (11).

По данным некоторых авторов консервативное лечение приводит к купированию симптоматики и возвращению к спортивной активности до 98% случаев (2).  Сращение зоны спондилолизного дефекта при консервативном лечении отмечают в 50-76% случаев (2;12).

Для профессиональных спортсменов затруднительно ограничивать физические нагрузки длительный период времени, нарушение ортопедического режима ведет к снижению эффективности консервативной терапии (11).  При сохраняющемся дефекте межсуставной части дужки болевой синдром может возвращаться во время тренировочного процесса, что ставит вопрос об оперативном лечении.

Основным методом оперативного лечения спондилолиза является так называемая операция по прямому восстановлению целостности дужки (direct direct repair of the defect in the pars interarticularis). Были предложены различные методы операции - Scott в 1968 году предложил фиксировать зону спондилолиза с помощью серкляжной проволоки (13); Buck (1970) описал метод фиксации зоны спондилолиза с помощью канюлированных винтов, проведенных через дужку позвонка (14); в 1984 г. Morscher разработал устройство, представляющее собой винт, на который накручивался и фиксировался с помощью гайки субламинарный крючок (15).

      В настоящее время при спондилолизе чаще всего применяют фиксацию транспедикулярными винтами и U – образным стержнем, заведенным за остистый отросток (12), а также транспедикулярными винтами в сочетании с субламинарными крючками (13). Также предложено ряд модификаций данных методик с использованием малоинвазивных доступов (18, 19, 20, 21).

      Важным преимуществом данных методик является возможность выполнить компрессию в зоне спондилолизного дефекта и сохранить подвижность в позвоночно-двигательном сегменте.

Тем не менее, во всех применяемых на сегодняшний день методиках используются не специально изготовленные импланты, а серийные элементы металлоконструкций, предназначенных для выполнения сегментарной фиксации позвоночника при различных заболеваниях и повреждениях. Стержень для использования необходимо значительно изгибать, а субламинарные крючки не во всех случаях удобно и возможно установить.

Нередким при спондилолизе является наличие диспластических изменений задних элементов позвонков, spina bifida (22, 23).

Это в свою очередь может вызывать сложности при установке элементов конструкции. Имеющийся в НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова опыт применения индивидуально изготовленных конструкций для оперативного лечения деформаций позвоночника (24), позволил предположить применение данного подхода и для лечения спондилолиза. Преимуществом такого решения, на наш взгляд, является полное соответствие импланата анатомическим структурам позвонка, какие бы индивидуальные особенности или аномалии развития бы при этом не присутствовали.  Компьютерное моделирование позволят выполнить проект конструкции, виртуализацию её установки во время операции. Также немаловажным является возросшая доступность использования аддитивных технологий для изготовления кастомизированных имплантов.  Публикаций о применении индивидуально-изготовленных имплантатов для оперативного лечения спондилолиза в литературе нет. Приоритет и новизна предложенного способа лечения с использованием индивидуально изготовленного имплантата подтверждены соответствующим патентом Российской Федерации (25).

Отсутствие полного закрытия зон спондилолиза через 2 года по данным КТ у представленной пациентки не повлияло на клинический результат – даже при высоких спортивных нагрузках боль не беспокоит, признаков нестабильности нет. Это свидетельствует, на наш взгляд, о достаточной стабильности произведенной фиксации, необходимости в удалении металлоконструкции нет.

Таким образом, предложенный метод и применение индивидуально изготовленного имплантата позволили успешно провести операцию и добиться полного функционального восстановления и возвращению пациентки к тренировочному процессу и участию в соревнованиях.  

Предложенная методика предусматривает установку вначале индивидуальной фиксирующей пластины и последующее проведение винтов через отверстия в пластине, что сопряжено с необходимостью плотно удерживать пластину на дужке для сохранения ориентиров и точности проведения транспедикулярного винта. В дальнейшем планируется рассмотреть модификацию конструкции предложенного импланта с возможностью установки в первую очередь серийных транспедикулярных винтов, и установки индивидуальной пластины на винты с последующей контракцией и фиксацией.

 

 

 

Заключение

Оперативное лечение спондилолиза L5 позвонка и восстановление целостности дужки позвонка без фиксации позвоночно-двигательного сегмента возможно выполнять с использованием индивидуально изготовленного импланта. Потенциально, применение кастомизированных имплантов позволит улучшить результаты при сочетании спондилолиза с аномалиями и индивидуальными особенностями костных структур позвонка. В последующем возможно рассмотреть модификацию конструкции кастомизированного импланта для более удобной и безопасной установки и возможности проводить редукцию позвонка при сочетании спондилолиза со спондилолистезом I-II степени.      

     

 

 

About the authors

Marchel S. Vetrile

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Author for correspondence.
Email: vetrilams@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6689-5220
SPIN-code: 9690-5117
https://www.cito-priorov.ru/svedeniya-o-meditsinskoy-organizatsii/managment/Vetrile-Marchel-Stepanovich1/?sphrase_id=7123

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Moscow

Alexander A. Kuleshov

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, Dr. Sci. (Med.)

Russian Federation, Moscow

Sergey N. Makarov

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

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

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Moscow

Igor N. Lisyansky

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

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

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Moscow

Vitaly R. Zakharin

Priorov National Medical Research Center for Traumatology and Orthopedics

Email: zakhvit@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1553-2782
SPIN-code: 2931-0703

traumatologist-orthopedist

Russian Federation, Moscow

Alexey I. Kokorev

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

Email: leo-strelec@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5829-6372
SPIN-code: 7734-8476

traumatologist-orthopedist

Russian Federation, 10 Priorova str., Moscow, 127299

Nikolay A. Aganesov

Priorov National Medical Research Center

Email: kolyanzer@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5383-6862
SPIN-code: 1805-5790
Scopus Author ID: 57209323258

Traumatologist-Orthopedist

Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files