Surgical treatment of multilevel lumbar vertebral canal stenosis using dynamic stabilization. Multicenter study

Full Text

Введение. Современная демографическая си- туация характеризуется увеличением популяции людей старшего возраста, что обусловило рост чис- ла заболеваний, связанных со старением организ- ма, к числу которых относится и многоуровневый дегенеративный стеноз позвоночного канала [1]. Вследствие дегенерации межпозвонковых дисков развивается нестабильность, которая в свою оче- редь приводит к гипертрофии фасеточных суста- вов, желтой связки с последующим сдавлением невральных структур [2]. Симптоматический по- ясничный стеноз позвоночного канала чаще всего нечувствителен к консервативной терапии и тре- бует хирургического вмешательства [3]. для цитирования: Гуща А.О., Колесов С.В., Полторако Е.Н., Колбовский Д.А., Казьмин А.И. Хирургическое лечение многоуровневого стеноза позвоночного канала в поясничном отделе позвоночника с применением динамической стабили- зации в рамках мультицентрового исследования. Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. 2017; 4: 11-17. Cite as: Gushcha A.O., Kolesov S.V., Poltorako E.N., Kolbovskiy D.A., Kaz’min A.I. Surgical treatment of multilevel lumbar vertebral canal stenosis using dynamic stabilization. Multicenter study. Vestnik travmatologii i ortopedii im. N.N. Priorova. 2017; 4: 11-17. Дискэктомия и декомпрессия невральных структур остаются наиболее распространенными операциями в спинальной хирургии при стенозе по- звоночного канала [4]. Однако у пациентов с грубым стенозом минимальной декомпрессии зачастую не- достаточно, а широкая декомпрессия может приве- сти к нарастанию нестабильности в оперированном сегменте [5]. И в этом случае необходимо проведе- ние дополнительного этапа - спондилодеза с или без инструментализации [6]. Учитывая постоянно растущее число выполня- емых операций со спондилодезом и, одновремен- но, увеличение частоты осложнений, связанных с жесткой фиксацией, разрабатывались различные альтернативы спондилодезу [7]. Были предложены различные технологии, в том числе и так называ- емые динамические системы [8]. В настоящее вре- мя спинальным хирургам доступны динамические устройства, произведенные из различных мате- риалов [9]. Одним из вариантов такого устройства может быть транспедикулярная система со стерж- нями из нитинола. Целью исследования было сравнить результаты хирургического лечения пациентов с многоуровне- вым стенозом позвоночного канала в поясничном от- деле в рамках проводимого в Российской Федерации проспективного рандомизированного мультицен- трового исследования по оценке эффективности применения нитинола в качестве материала для ди- намической транспедикулярной фиксации. ПаЦиенТЫ и МеТодЫ Дизайн исследования: проспективное рандо- мизированное мультицентровое исследование. Рандомизацию осуществляли методом адаптивной рандомизации. Клиническая характеристика пациентов. В исследование вошел 71 пациент, оперированный на одном позвоночно-двигательном сегменте по по- воду корешкового синдрома и механической боли в спине на фоне многоуровневого стеноза позвоночно- го канала поясничного отдела позвоночника, сопро- вождавшегося дегенеративной нестабильностью по- раженного позвоночно-двигательного сегмента. Все пациенты оперированы в рамках мультицентрово- го исследования «Анализ эффективности хирурги- ческого лечения дегенеративно-дистрофических заболеваний пояснично-крестцового отдела позво- ночника с использованием стержней из нитинола», проводимого под эгидой Российской ассоциации спинальных хирургов на базе нейрохирургическо- го отделения НЦН, отделения патологии позвоноч- ника ЦИТО им. Н.Н. Приорова» (в настоящее время НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова) в период с января 2014 г. по декабрь 2015 г. Критерии включения: • возраст от 18 до 85 лет; • изменения межпозвонкового диска на опериру- емом сегменте не более 4 степени по классифика- ции Pfirmann, изменения смежных сегментов не более 3 степени по классификации Pfirmann; • дегенеративный спондилолистез I степени по Meyerding; • единый протокол пред- и послеоперационного ведения, включая методы обследования и оценки результатов; • информированное согласие пациента на вклю- чение в исследование. Критерии невключения: • бессимптомное течение заболевания; • изменения межпозвонкового диска на опериру- емом сегменте более 4 степени по классификации Pfirmann, изменения смежных сегментов более 3 степени по классификации Pfirmann; • наличие клинической симптоматики, требую- щей вмешательства более чем на 1 позвоночно- двигательном сегменте; • спондилолистез > I cтепени, наличие спонди- лолизного, деструктивного или травматического спондилолистеза; • предшествующие операции на поясничном от- деле позвоночника; • наличие у пациента сопутствующего хрониче- ского инфекционного или опухолевого заболева- ния; • несогласие пациента на участии в исследовании. Возраст оперированных варьировал от 41 года до 79 лет (средний возраст 62,6 года). Соотношение мужчин и женщин составило 1:1,5. В зависимости от объема вмешательства, способа стабилизации (ригидная и динамическая) пациенты были разде- лены на две группы. В 1-ю группу вошли 38 чело- век, которым выполнялась стандартная широ- кая декомпрессия позвоночного канала, транс- педикулярная фиксация одного клинически и рентгенологически значимого позвоночно-двига- тельногосегментасприменениемригиднойстабили- зации и межтеловым спондилодезом. Во 2-й группе (33 пациента) выполнялась микродекомпрессия позвоночного канала, транспедикулярная фикса- ция одного клинически и рентгенологически значи- мого сегмента с применением балок транспедику- лярного аппарата из нитинола. Показаниями к оперативному вмешательству были: одно- или двусторонняя корешковая симпто- матика (боли, онемение, слабость в зоне иннервации соответствующего корешка), механическая боль в спине, усиливающаяся при движениях, наличие подтвержденного на МРТ стеноза позвоночного ка- нала (за счет грыжи межпозвонкового диска, фора- минального стеноза, гипертрофии желтой связки), наличие нестабильности поясничного отдела по- звоночника на функциональных рентгенограммах, наличие клинически незначимых дегенеративных изменений смежного позвоночно-двигательного сегмента (протрузия диска, лестничный спондило- листез, стеноз позвоночного канала без значимой компрессии невральных структур). Оперативная техника. Первой группе паци- ентов выполняли стандартные декомпрессивные вмешательства в объеме гемиламинэктомии и ин- терламинэктомии, двухстороннюю фасетэкто- мию с фораминотомией и широкой декомпрессией невральных структур. Осуществляли тотальную дискэктомию, в межтеловой промежуток устанав- ливали кейдж по методу TLIF или PLIF. Проводили транспедикулярную фиксацию 1 позвоночно-дви- гательного сегмента с установкой стандартной ри- гидной системы стабилизации (см. рисунок). Во 2-й группе пациентов выполняли одно- или двухстороннюю интерламинарную микродеком- прессию, удаление грыжи диска, фораминотомию с частичной резекцией суставов и с сохранением заднего опорного комплекса (остистого отростка, дужек, фасеточных суставов). Нестабильный по данным предоперационной функциональной рент- генографии позвоночно-двигательный сегмент фик- сировали с помощью транспедикулярных винтов с установкой динамической стабилизирующей кон- струкции - динамических стержней из нитинола. Позвоночно-двигательный сегмент L4-L5 был фиксирован у 17 пациентов 1-й группы и 14 - 2-й, L5-S1 - у 21 и 19 пациентов соответственно. Данные о позвоночно-двигательных сегментах с признаками дегенерации, но не фиксированных представлены в табл. 1. Оценку послеоперационного результата осу- ществляли, используя клинические шкалы (ВАШ, ODI, SF-36), рентгенометрически (функциональ- ная рентгенография), на основании данных КТ по- ясничного отдела позвоночника (оценка степени резорбции костной ткани вокруг винтов) и МРТ (оценка прогрессирования дегенерации смежного диска) в опорные сроки через 3, 6 и 12 мес. реЗУЛЬТаТЫ Практически все пациенты при обращении предъявляли жалобы на боль различной локализа- ции и интенсивности. Характерным было сочетание корешковой боли в нижней конечности и механиче- ской боли в спине, усиливающейся при движениях. Сорок пять процентов пациентов 1-й группы и 53% - 2-й группы на протяжении года и более получа- ли консервативное лечение (табл. 2). Продолжительность хирургического вмешатель- ства в 1-й группе составила 5 ч±25 мин, объем кро- вопотери - 500±50 мл, во 2-й группе - 3 ч±20 мин и 200±50 мл соответственно. Средний срок наблюдения составил 1,5 года, максимальный - 3 года. Клиническая оценка. Согласно результатам по- слеоперационного контрольного обследования в обеих группах было отмечено заметное уменьше- ние боли и улучшение качества жизни пациентов по сравнению с дооперационным уровнем, причем существенной разницы между группами выявлено не было (табл. 3). Рентгенологическая оценка. На рентгенограм- мах, данных КТ и МРТ оценивали как наиболее клинически значимый сегмент, так и состояние всех межпозвонковых дисков в поясничном отделе позвоночника с целью выявления их дегенерации. Одним из основных критериев для оценки ре- зультатов применение стержней из нитинола яв- ляется показатель подвижности в стабилизирован- ном сегменте. С этой целью определяли разницу углов между верхней замыкательной пластиной вышележащего позвонка и нижней замыкательной пластиной нижележащего позвонка в положении сгибания и разгибания. При изучении функциональных рентгено- грамм пациентов, прооперированных с использо- ванием нитиноловых стержней, в послеопераци- онном периоде подвижность в стабилизированном сегменте после операции сохранялась в пределах 5° (4,2-6,5°). В свою очередь в фиксированных ри- гидными стержнями сегментах подвижность от- сутствовала. По данным КТ через 1 год после операции костной резорбции вокруг винтов не отмечено ни в 1-й, ни во 2-й группе. В динамике наблюдения состояние смеж- ных сегментов у пациентов с нитиноловыми стерж- нями согласно результатам МРТ-исследования не изменялось, оно соответствовало той же степени по классификации Pfirmann, что и до операции. В то же время в группе пациентов с ригидными стержнями у 1 больного через 12 мес после операции развился синдром смежного сегмента. Осложнения. Зафиксировано 2 осложнения, не связанного с металлоконструкцией, оба - в группе ригидной фиксации: несостоятельность послеопе- рационных швов вследствие образования гематом. Выполнялась санация ран, наложение вторичных швов. В обоих случаях удалось сохранить металло- конструкции. Один случай осложнения, связанного с применением имплантата, - болезнь смежного сегмента через 12 мес после операции, потребовал ревизионного вмешательства и продления метал- локонструкции на 1 уровень. оБСУждение Многоуровневые дегенеративные поражения по- звоночника в настоящий момент остаются значи- мой проблемой спинальной хирургии, требующей сложного дифференцированного подхода к лечению. Несмотря на большое количество вариантов хирур- гического лечения, способов стабилизации и нали- чие различных стабилизирующих конструкций, во- прос выбора объема хирургического вмешательства и метода фиксации остается открытым [10-12]. Дегенеративный стеноз поясничного отдела по- звоночника часто характеризуется как многоуров- невый согласно рентгенологическим данным, имеет сложную клиническую картину. Согласно исследо- ванию, проведенному D. Park и соавт. [13] в 13 цен- трах хирургии позвоночника на 1091 пациентах из США, пациенты, которые имели стеноз позвоноч- ного канала, затрагивающий более трех сегментов, чаще были пожилыми мужчинами. Одноуровневый стеноз чаще находился в сегменте L4-L5, в то вре- мя как двухуровневый - на уровне L3-L5 и трех- уровневый - на уровне L2-L5. Стандартной опе- рацией при стенозе позвоночного канала на ранней стадии была обширная ламинэктомия с двухсто- ронней фасетэктомией и межтеловым спондилоде- зом. В настоящее время большинство нейрохирур- гов считает, что обширная ламинэктомия нарушает стабильность позвоночника и может привести к серьезным осложнениям, в том числе дегенерации смежного сегмента [14, 15]. Подтверждением этому стали данные, полученные J. Katz и соавт. [16], со- гласно которым за 10-летний период наблюдения четверти обследованных пациентов потребовалась повторная операция и одна треть жаловалась на сильные боли в пояснице. Таким образом, обшир- ная тотальная ламинэктомия - это уже не стан- дарт лечения спинального стеноза [10-12]. За последние десятки лет «золотым стандар- том» хирургического лечения дегенеративного стеноза позвоночного канала стала селективная парциальная декомпрессия клинически значимых невральных структур в сочетании с межтеловым корпородезом и ригидной транспедикулярной фик- сацией [10, 12, 19]. Несмотря на доказанную высокую эффектив- ность транспедикулярной фиксации, сохраняется ряд трудностей, обусловливающих развитие раз- личных интра- и послеоперационных осложнений. Все возможные осложнения, возникающие в свя- зи с имплантацией в позвоночник различных ста- билизирующих конструкций, могут быть обуслов- лены различными причинами, которые условно подразделяют на следующие группы: 1) доопера- ционные ошибки (неполноценное планирование предстоящей операции: отсутствие денситоме- трии, а также учета индивидуальных особенно- стей позвоночника пациента по данным лучевых методов исследований); 2) интраоперационные ошибки (связаны с техническими трудностями, возникающими непосредственно в момент уста- новки и сбора системы стабилизации, а также некачественным ушиванием послеоперационной раны); 3) ошибки, связанные с производственны- ми дефектами самих металлоконструкций; 4) по- слеоперационные осложнения (воспалительного характера); 5) ошибки, возникающие в позднем послеоперационном периоде, связанные с несо- блюдением ортопедического режима и последую- щих рекомендаций больным [17, 18]. В нашем ис- следовании имели место лишь 2 осложнения, не связанные с применяемыми конструкциями. В отдельную группу осложнений следует от- нести несформировавшийся костный блок (псев- доартрозы), переломы компонентов стабили- зирующей конструкции, мальпозицию винтов. Согласно данным литературы, мальпозиция вин- тов встречается в 3-45% случаев [18, 19], пере- ломы винтов и стержней - в 1,7-18% [11-12, 17]. Частота потери стабильности транспедикуляр- ной системы за счет костной резорбции вокруг винтов варьирует от 1,7 до 9% [11-12, 17, 19]. По данным литературы [17, 18, 20, 21], примене- ние ригидных систем стабилизации ассоцииро- валось с прогрессированием дегенерации смеж- ного позвоночно-двигательного сегмента (22,6%) с формированием спондилоартроза, нестабиль- ности, а также спондилолистеза (5,7%). Для правильного решения важной практической задачи - эффективное хирургическое лечение де- генеративного стеноза позвоночного канала обяза- тельным условием является оптимальный выбор стабилизирующих приспособлений, способных одновременно как предотвратить некорректные перемещения тел позвонков и ограничить патоло- гическую подвижность пораженных сегментов, так и обеспечить максимальное сохранение их функ- ции, близкой к физиологической. Необходимость поддержания естественной биомеханики опериро- ванного отдела позвоночника с сохранением пол- ного объема движений в позвоночно-двигательном сегменте является стимулом к изменению подходов к хирургическому лечению грыж межпозвонковых дисков с явлениями нестабильности при выполне- нии адекватной декомпрессии [19-21]. Согласно общепринятому в хирургии позвоноч- ника мнению, стабилизирующие операции при де- генеративном поражении позвоночника в первую очередь направлены на создание костного блока, который удается достичь в 80-95% случаев. Однако на протяжении последнего десятилетия просле- живается тенденция к переходу от проведения спондилодеза (исключение движений) к нуклео- и артропластике (сохранение, восстановление дви- жений) [22-24, 27, 28]. Череда многочисленных улучшений дизайна стабилизирующих систем привела к совершенство- ванию интраоперационной хирургической техники с освоением как заднего, так и переднего доступа. Несмотря на принадлежность к стабилизирую- щим, многие категории устройств предназначены для сохранения подвижности в оперируемом сег- менте. Интересно, что большинство сохраняющих подвижность устройств, в том числе системы зад- ней динамической стабилизации по методу их им- плантации и закрепления в позвоночнике, в значи- тельной степени заимствованы из систем ригидной стабилизации. Все современные стабилизирующие конструк- ции можно разделить на две большие группы: ригидные системы, устанавливаемые с целью формирования костного блок (fusion devices), и динамические системы, призванные сохранить и восстановить объем движений (nonfusion devices) [22-27, 29]. Устройства, сохраняющие физиологическую подвижность позвоночно-двигательных сегмен- тов, применяемые при хронической боли в спине на фоне дегенеративных поражений поясничного отдела позвоночника, могут быть классифицирова- ны на протезирующие устройства и динамические стабилизирующие устройства. Динамическая, или так называемая мягкая, по- луригидная, стабилизация (pedicle screw-based posterior dynamic or semirigid soft stabilization) представляет собой типичную заднюю транспеди- кулярную фиксацию с применением различных вариаций пластичных динамических приспособле- ний (стержней, винтов, буферов, спейсеров). В зависимости от состава компонентов задних динамических транспедикулярных систем выде- ляют [27, 29, 30]: • неметаллические имплантаты (Graf Ligament, Transition, Dynesys), представляющие собой стан- дартные транспедикулярные винты, головки кото- рых соединены различными полипропиленовыми плетеными нитями, заменяющими металлические стержни; • металлические имплантаты (стержни из нити- нола, Cosmic Posterior Dynamic System, Stabilimax, BioFlex, DSS) • гибридные устройства - металлические транс- педикулярные винты с различными пластиковыми спейсерами, бамперами, перераспределяющими нагрузку (Nflex, CD Horizon Agile). Изучение воздействия биомеханических сил на поверхность смежного сегмента после проведен- ной стабилизации было начато в 1980-х годах. Еще в 1984 г. С. Lee на кадаверных моделях выявили повышение стресс-нагрузки на смежные с фик- сированным фасеточные суставы и увеличение подвижности смежного диска [15]. Это было посту- лировано в качестве причины развития синдрома смежного диска. Результаты экспериментальной работы G. Perrin и соавт. [31] с использованием конечно-элементного анализа (КЭА) продемон- стрировали, что динамические задние стабилизи- рующие системы по сравнению с традиционными ригидными увеличивают сумму переносимой на- грузки на переднюю опорную колонну. V. Goel и соавт. разработали 3D КЭА модель для сравнения распределения нагрузки на шарнирной задней динамической системе и традиционной ригидной. Установлено, что при динамической стабилизации имел место больший перенос нагрузки на перед- нюю колонну и межтеловой имплантат, чем при ригидной стабилизации, без ущерба для стабиль- ности [32, 33]. Подтверждением этому послужи- ли результаты исследований A. Templier и соавт. [34], согласно которым уменьшение жесткости стабилизации поясничного отдела позвоночника приводит к более равномерному распределению нагрузки вдоль системы без снижения жесткости всей системы. Доказано, что устранение механических на- грузок на межтеловой трансплантат может стать причиной несостоятельного костного блока, псев- доартроза и остеопороза. Этот феномен «стресс- экранирования» на дисковое пространство на фиксируемом уровне может быть связан с пре- вышающей физиологические значения жест- костью традиционной ригидной стабилизации. Полуригидные задние транспедикулярные ста- билизирующие системы теоретически являются достаточно гибкими, чтобы увеличить перенос на- грузки на переднюю колонну, что позволит создать лучшие условия для остеогенеза и формирования межтелового спондилодеза в соответствии с зако- нами Вольфа [35]. Согласно проведенным исследованиям, динами- ческие балки из нитинола, сплава никеля и титана, обладают такими свойствами, как сверхупругость и эффект памяти формы; по модулю упругости они близки к скелетообразующим тканям позвоночно- двигательного сегмента. То есть заданная в охлаж денном состоянии форма стержня из нитинола при установке в организм человека (с соответствующей температурой человеческого тела) возвращается к исходному состоянию [24, 36]. Использование таких свойств балок из нитинола для систем динамиче- ской транспедикулярной фиксации представляет- ся весьма перспективным. Первый опыт проведенных нами динамических стабилизаций с применением балок из нитинола показал, что данный метод сочетает в себе адекватную декомпрессию невральных структур и со хранение подвижности на пораженном сегменте. Анализ современной мировой литературы по ис- пользованию динамических стабилизирующих устройств различных модификаций наглядно де- монстрирует их несовершенство ввиду возможно- го развития различных осложнений (гиперлордоз и другие деформации, прогрессирование измене- ний фасеточных суставов, увеличение латераль- ного стеноза, несостоятельность системы на фоне неправильного перераспределения нагрузки вну- три системы и т.д.) [19, 27, 30, 36, 37]. Таким обра- зом, вопрос создания идеальной биомеханической стабилизирующей системы остается открытым. Необходим дифференцированный подход в вы- боре технологий, имплантатов в зависимости от клинической картины и данных объективного ис- следования. Планируется продолжить поиск ре- шения данной проблемы в рамках проводимого нами мультицентрового проспективного рандоми- зированного исследования. ВЫВодЫ 1. Динамическая транспедикулярная фиксация с применением стержней из нитинола - металла с эффектом сверхупругости - является эффектив- ным методом хирургического лечения дегенера- тивных поражений поясничного отдела позвоноч- ника. 2. Данный способ позволяет создать в позвоноч- но-двигательном сегменте условия, близкие к фи- зиологическим, сохранить подвижность в пределах 5° на стабильном уровне, при этом надежно ограни- чивая патологическую подвижность. 3. Динамическая транспедикулярная фиксация с применением нитиноловых стержней в сроки до 3 лет позволяет не допустить дальнейшего разви- тия дегенеративного каскада (многоуровневого сте- ноза, лестничного спондилолистеза) на смежных позвоночно-двигательных сегментах, что в целом улучшает прогноз и качество жизни пациента. 4. На послеоперационных компьютерных томо- граммах у пациентов с динамическими стержнями не наблюдалось резорбции костной ткани вокруг винтов, что уменьшает риск развития осложнений: перелома элементов системы стабилизации и ми- грации винтов.

About the authors

A. O Gushcha

Scientific Center of Neurology

Moscow, Russia

S. V Kolesov

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

Moscow, Russia

Ekaterina N. Poltorako

Scientific Center of Neurology

Email: dr.poltorako@mail.ru
neurosurgeon, department of neurosurgery, Scientific Center of Neurology Moscow, Russia

D. A Kolbovskiy

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

Moscow, Russia

A. I Kaz’min

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

Moscow, Russia

References

Supplementary files