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

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

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

Чаще всего лечение спондилолиза, включая случаи его возникновения у профессиональных спортсменов, — консервативное. В случаях, когда спондилолиз проявляется болевым синдромом, рекомендуются ограничение физических нагрузок, ношение корсета в течение 6–12 недель, физиотерапевтическое лечение, курс нестероидных противовоспалительных препаратов. По данным литературы, до 98% случаев консервативного лечения приводят 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, вводимых в L5 позвонок, в сочетании с субламинарно установленными крючками или U-образно изогнутого стержня, проведённого под остистым отростком.

Применение аддитивных методов для изготовления индивидуальных имплантатов в настоящее время позволяет изготавливать персонализированные имплантаты, обладающие рядом преимуществ. В статье описывается первый опыт применения индивидуального имплантата 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 усиливающуюся при физической нагрузке.

Из анамнеза заболевания: пациентка занимается спортивной гимнастикой с 4-летнего возраста, на момент госпитализации имела звание кандидата в мастера спорта, являлась членом сборной команды области, призёром Чемпионата России по спортивной гимнастике и др. После интенсивных тренировок и соревнований за полгода до госпитализации начала беспокоить боль в области пояснично-крестцового отдела позвоночника, усиливавшаяся при физических нагрузках. Выраженный болевой синдром вынудил пациентку остановить тренировочный процесс. Проводимая в течение 3 месяцев консервативная терапия (физиотерапевтическое лечение, лечебная гимнастика) и ограничение физических нагрузок привели к уменьшению интенсивности болевого синдрома. Тем не менее наклоны туловища вперёд, назад, ротационные движения вызывали боль, что не позволило восстановить прежний уровень физической активности. Амбулаторно по месту жительства пациентке выполнены исследования методом магнитно-резонансной (МРТ) и компьютерной томографии (КТ), выставлен диагноз «спондилолиз L5 позвонка». Спустя 3 месяца после дебюта заболевания пациентка обратилась с вышеуказанными жалобами в НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова. При осмотре выявлено, что сгибание и разгибание туловища сопровождаются болевыми ощущениями в области поясницы, паравертебральные мышцы умеренно напряжены. При пальпации отмечается болезненность на уровне паравертебральных мышц в пояснично-крестцовом отделе. В неврологическом статусе — отсутствие 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.

 

Рис. 1. Данные лучевой диагностики: а — постуральная рентгенография позвоночника в боковой проекции, b, c, d — компьютерная томография, e — магнитно-резонансная томография.

Fig. 1. Radiological imaging: a — postural radiography of the spine in lateral projection, b, c, d — computed tomography, e — magnetic resonance imaging.

 

Пациентке проведена лучевая диагностика. По данным рентгенографии позвоночника подтверждён 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 КТ пояснично-крестцового отдела позвоночника определяется билатеральный спондилолизный дефект межсуставной части дужки L5 позвонка (рис. 1b, c, d). По данным МРТ пояснично-крестцового отдела позвоночника, признаки стеноза позвоночного канала отсутствуют, гидрофильность межпозвонковых дисков не нарушена (рис. 1e).

На основании данных клинического осмотра и дополнительных исследований установлен клинический диагноз «спондилолиз L5 позвонка» (M43.0 по МКБ-10).

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.

 

Рис. 2. Проект индивидуальной конструкции.

Fig. 2. The project of an individual implant.

 

Совместно с инженерами ООО «Конмет» 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 суб-ламинарной фиксации, по наружным краям пластины с обеих сторон — 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. 3. Полноразмерная 3D-модель пояснично-крестцового сегмента и индивидуальная металлоконструкция.

Fig. 3. The full-size 3D model of the lumbosacral segment and custom-made implant.

 

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. Произведено скелетирование дуги L5 с сохранением надостистой связки. Выполнен гемостаз. С помощью высокооборотистой дрели и костных ложек произведён кюретаж зоны спондилолиза с обеих сторон (рис. 4а, b). С помощью ламинотомов удалена межостистая связка L5-S1. Изогнутым распатором выполнено скелетирование дужки в месте осуществления субламинарной фиксации. Установлена индивидуальная пластина на скелетированную дужку L5 позвонка, причём пластина проведена между остистыми отростками соответственно L5 и S1 позвонков. Чрескожно под контролем с применением электронно-оптического преобразователя (ЭОП) и визуального контроля через отверстия в конструкции в корни дуг L5 позвонка с обеих сторон проводятся транспедикулярные винты (рис. 4с).

 

Рис. 4. Флюороскопический контроль во время операции и внешний вид установленной конструкции: а, b — обработка зоны спондилолиза, c — установка транспедикулярных винтов, d, e — ЭОП-контроль положения конструкции, f — внешний вид установленной конструкции, сохранённая надостистая связка.

Fig. 4. Fluoroscopic control during surgery and the appearance of the installed implant: a, b — preparing of the spondylolysis zone, c — pedicular screws isertion, d, e — fluoroscopic control, f — appearance of the installed custom-made imlant with preserved supraspinous ligament.

 

При вкручивании винтов за счёт конструкции их головок пластина плотно прижата к дужке позвонка и фиксирована. Проведён рентген-контроль при помощи ЭОП в двух проекциях, подтверждено правильное положение имплантатов (рис. 4d, e, f). Рана промыта раствором антисептика, послойно ушита, выполнен 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 приёмом нестероидных противовоспалительных препаратов в течение 3 дней. Выполнено контрольное КТ-исследование, подтверждены правильное положение имплантатов и фиксация зоны спондилолиза. На пятые сутки после операции пациентка выписана под амбулаторное наблюдение. Рана зажила первичным натяжением.

Через 1 месяц осуществлён 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 объёме (рис. 5).

 

Рис. 5. Отдалённый результат через 3 месяца после операции: а, b, c, d — внешний вид и объём движений, e, f — постуральная рентгенография позвоночника, положение конструкции правильное, фиксация зоны спондилолиза стабильная, сагиттальный баланс не нарушен.

Fig. 5. 3 months follow-up: a, b, c, d — appearance and range of motion, e, f — postural X-ray of the spine, implant position is correct, fixation is stable, sagittal balance is normal.

 

Через 3 месяца с момента операции пациентка возобновила тренировочный процесс в полном объёме 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.

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. Отдалённый результат через 2 года (положение конструкции правильное, фиксация зоны спондилолиза стабильная): а, b — рентгенография при сгибании и разгибании туловища — движения в сегменте L5-S1 сохранены, с — объёмная реконструкция компьютерной томографии, d, e, f — признаки лишь частичного сращения зон спондилолиза.

Fig. 6. 2 years follow-up (implant position is correct, fixation is stable): a, b — radiography flexion and extension X-ray, motion on L5-S1 level is preserved, c — CT reconstruction, d, e, f — absents of complete fusion of spondylolysis defects, fixation is stable.

 

ОБСУЖДЕНИЕ

Спондилолиз является одной из наиболее частых причин боли в области поясницы у спортсменов [1, 5]. Отмечается, что спондилолиз чаще наблюдается при занятиях видами 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 др. [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 выполняются МРТ- и КТ-исследования. По данным КТ достоверно визуализируется дефект межсуставной части дужки и его характер. По данным МРТ определяется степень дегенеративных изменений диска, дугоотростчастых суставов. Кроме того, по данным КТ и МРТ можно установить ряд факторов, имеющих прогностическое значение в успехе консервативного лечения. К. Fujii с соавт. определили три стадии формирования спондилолизного дефекта по КТ — раннюю, прогрессирующую и завершающуюся [9]. К. Sairyo с соавт. пришли к выводу, что ранняя стадия спондилолизного дефекта по данным КТ в сочетании с повышением уровня сигнала в корне дужки при Т2-взвешенном режиме МРТ является благоприятным предиктором костного сращения дефекта у детей при консервативном лечении [10].

При спондилолизе, сопровождающемся болевыми ощущениями, в том числе у спортсменов, в первую очередь проводят консервативное лечение. Рекомендуются ограничение физических нагрузок, ношение корсета в течение 6–12 недель, физиотерапевтическое лечение, курс нестероидных противовоспалительных препаратов. Функциональное восстановительное лечение спортсменов и артистов балета включает три этапа: купирование болевого синдрома, восстановление опороспособности и стабильности позвоночника, 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 ведёт 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 repair of the defect in the pars interarticularis). Были предложены различные методы операции: J.H. Scott в 1968 г. предложил фиксировать зону спондилолиза с помощью серкляжной проволоки [13], J.E. Buck в 1970 г. описал метод фиксации зоны спондилолиза с помощью канюлированных винтов, проведённых через дужку позвонка [14], Е. Morscher в 1984 г. 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, заведённым за остистый отросток [12], а также транспедикулярными винтами в сочетании с субламинарными крючками [13]. Кроме того, предложен ряд модификаций данных методик с использованием малоинвазивных доступов [16–21].

Важным преимуществом этих 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 имплантаты, 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 предложить использование данного подхода и для лечения спондилолиза. Преимуществом такого решения, на наш взгляд, является полное соответствие имплантата анатомическим структурам позвонка, какие бы индивидуальные особенности или аномалии развития при этом ни присутствовали. Компьютерное моделирование позволяет выполнить проект конструкции, виртуализацию её установки во время операции. Также немаловажной является возросшая доступность использования аддитивных технологий для изготовления кастомизированных имплантатов. 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 произведённой фиксации, необходимость удаления металлоконструкции отсутствует.

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

Предложенная методика предусматривает вначале установку 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 имплантата 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 имплантата. Потенциально применение кастомизированных имплантатов позволит улучшить результаты при сочетании спондилолиза с аномалиями и индивидуальными особенностями костных структур позвонка. В последующем возможно рассмотреть модификацию конструкции кастомизированного имплантата для более удобной и безопасной установки и возможности проводить редукцию позвонка при сочетании спондилолиза со спондилолистезом I–II степени.

ДОПОЛНИТЕЛЬНО

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования и подготовке публикации.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с проведённым исследованием и публикацией настоящей статьи.

Информированное согласие. Авторы получили письменное согласие пациентки на публикацию её медицинских данных (31.06.2024 г.).

ADDITIONAL INFO

Autor contribution. All authors confirm that their authorship meets the international ICMJE criteria (all authors have made a significant contribution to the development of the concept, research and preparation of the article, read and approved the final version before publication).

Funding source. The authors state that there is no external funding when conducting the research and preparing the publication.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Consent for publication. The patient gave their written consent for publication of her medical data (June 31, 2024).

About the authors

Marchel S. Vetrile

N.N. 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. (Medicine)

Russian Federation, 10 Priorov str., 127299 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. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

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

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, 10 Priorov str., 127299 Moscow

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

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, 10 Priorov str., 127299 Moscow

Vitaly R. Zakharin

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

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

MD

Russian Federation, 10 Priorov str., 127299 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

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, 10 Priorov str., 127299 Moscow

Nikolay A. Aganesov

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

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

MD

Russian Federation, 10 Priorov str., 127299 Moscow

References

Supplementary files