A REVIEW OF FOREIGN LITERATURE ON INSTABILITY OF THE LUMBAR SPINE

Full Text

Нестабильность позвоночника определяется как патологическое состояние, в основе которо- го лежит механическое смещение позвонков от- носительно друг друга, сопровождающееся бо- лью в соответствующем отделе позвоночника. данная патология зачастую является опреде- ляющим фактором в установлении показаний к хирургической стабилизации позвоночно-дви- гательных сегментов. При этом нестабильность в поясничном отделе позвоночника, несмотря на достаточно широкое обсуждение в литерату- ре, остается малоизученной проблемой. Клиническая картина нестабильности позво- ночника не является специфической, а отноше- ния между ее рентгенологическими признаками и симптомами, являются спорным. Функциональ- ная рентгенография (в положении максималь- ного сгибания и разгибания) является наиболее изученным и широко используемым методом визуализации в диагностике межпозвонковой нестабильности поясничного отдела благодаря своей простоте, низким затратам, и повсемест- ной доступности. В данной статье мы рассматри- ваем современные концепции нестабильности позвонков, ориентируясь на дегенеративную межпозвонковую нестабильность, и представ- ляем обзор различных методов диагностики не- стабильности позвонков. Позвоночник состоит из так называемых позвоночно-двигательных сегментов (ПдС), каждый из которых состоит из двух смежных позвонков с их суставами, меж- позвонковым диском и прилежащими мышечно- связочными структурами. В обычных условиях повседневной жизни, позвоночник должен со- ответствовать основным функциональным требованиям, таким как прочность, мобильность и стабильность. Стабильность позвоночника опре- деляется как способность поддерживать такие соотношения между позвонками, которые предо- храняют его от деформации и боли в условиях действия физиологической нагрузки. Стабиль- ность имеет важное значение для позвоночника в предотвращении преждевременного механиче- ского и биологического разрушения его компо- нентов. Стабильность важна также для защиты спинного мозга, нервных корешков и миними- зации расхода энергии. Одной из важной меха- нической функции поясничного отдела позво- ночника является поддержка верхней части тела, посредством распределения сжимающих и сдви- гающих сил осевой и динамической нагрузки в нижележащие части тела во время выполнения повседневных действий. Механическая стабиль- ность позвоночной системы должна быть способ- ной обеспечить успешную передачу этих сил. Стабильность поясничного отдела позвоноч- ника в целом обеспечивается за счет слаженной работы дисков, суставов, и мышечно-связочного комплекса. При этом наличие дегенеративных процессов в межпозвонковых дисках и дугоо- тросчатых суставах неизбежно влияет на ста- бильность ПдС. На сегодняшний день понятие сегментарной нестабильности часто используют как синоним дегенеративного спондилолистеза, подчеркивая при этом дегенеративно-дистро- фическую природу данной патологии. Однако, не смотря на подавляющую роль дегенератив- ных изменений, существуют и другие потенци- альные причины, которые могут привести к раз- витию нестабильности (травма позвоночника, оперативное лечение, опухоли или инфекция). Том 9 № 4 2017 59 ОБЗОР Нестабильность поясничного отдела позвоночника Вертикальное положение тела вызывает из- быточную нагрузку, которая максимальна в по- яснично-крестцовом сочленении и вышележа- щем ПдС. Эта перегрузка с возрастом может приводить к более тяжелым дегенеративным изменениям в соответствующих сегментах по- звоночника. дегенеративные процессы пояс- ничного отдела позвоночника, как правило, начинаются с межпозвонкового диска, прогрес- сирующие биохимические и структурные из- менения в котором приводят к потере его эла- стичности и механической сопротивляемости. дегенеративным изменениям межпозвонковых дисков подвержены люди преимущественно в возрасте 30 лет и старше. дегенеративно-дис- трофические процессы в диске приводит к по- степенному разрушению волокон коллагена и сокращению концентрации протеогликанов с постепенной потерей воды и эластичности дис- ка. При морфологическом исследовании лю- дей, умерших в возрасте от 30 до 40 лет более чем у половины выявляются периферические разрывы фиброзного кольца. После 40 лет диск неуклонно становится более волокнистым и не- организованным из-за старения и дегенерации, а на заключительном этапе в нем превалирует аморфное вещество фиброзно-хрящевой ткани. Это, в свою очередь, приводит к сужению меж- позвоночного пространства и коллапсу диска. дегенерация межпозвонкового диска и сни- жение его высоты создают условия для увеличе- ния подвижности смежных позвонков относи- тельно друг друга. Это впоследствии приводит к дряблости связок, соединяющих позвонки, в результате чего происходят подвывихи дуго- отросчатых суставов. В целом, сегментарная нестабильность это один из этапов течения дегенеративно-дистрофического процесса по- ясничного отдела позвоночника, который под- разделяется на три стадии [5]. Первая стадия - дисфункция, являющаяся самым ранним периодом, когда вовлеченный сегмент уже не функционирует нормально, но патологические изменения минимальны. Вторая стадия - не- посредственно нестабильность, при которой высота диска уменьшается, фиброзное кольцо выпячивается по окружности диска, связки и капсулы фасеточных суставов становятся рых- лыми, а суставный хрящ дегенерирует. Сово- купность данных патологических процессов приводит к аномальной подвижности позвонка. Третья стадия - рестабилизация, во время кото- рой происходит стабилизация сегмента за счет фиброзных изменений капсульно-связочного аппарата и разрастания остеофитов. Этот этап связан с фиброзом как внутри межпозвонково- го сустава, так и около него, что сопровождается его гипертрофией и в конечном итоге приво- дит к блокированию данного сустава. Также на данном этапе происходит значительная потеря материала пульпозного ядра и образование пе- риферических остеофитов позвонков. Эти из- менения комплексно приводят к увеличению жесткости сустава [8]. Сегментарная нестабильность поясничного отдела позвоночника изучалась in vivo с 1944 года, когда Knuttson F. при выполнении функ- циональной рентгенографии попытался найти взаимосвязь между болевым синдромом в пояс- ничном отделе позвоночника и смещением по- звонка кзади при сгибании. Позднее в течение 50 лет было проведено не- сколько подобных исследований, но результаты оставались неоднозначными. Некоторые иссле- дователи выявляли увеличение диапазона дви- жений, ассоциированные с болями в шейном и поясничном отделах. Многие авторы пытались сформулировать термин «нестабильность поясничного отдела позвоночника», тем не менее общепризнанного определения в настоящий момент не существу- ет [22]. Основной проблемой является то, что в понятие нестабильности различными специ- алистами (клиницистами, рентгенологами) вкладывается различный смысл. Тем не менее, разумное определение было предложено Pope et al., [16] и Frymoyer et al. [23]. С биомехани- ческой точки зрения, нестабильность определя- ется как потеря жесткости движений сегмента. Таким образом, применение силы к этому сег- менту приводит к возникновению аномальной подвижности в нем относительно интактного ПдС. Иными словами, нестабильность может быть определена как аномальный ответ на при- ложенные нагрузки, кинематически характе- ризующийся возникновением патологических движений в сегменте, выходящих за пределы физиологической нормы. Эта патологическая подвижность появляется за счет повреждения удерживающих структур (т.е. суставов, дисков, связок и мышц), что приводит к нарушению равновесия и, таким образом, к нестабильности. Первый систематический подход к изучению механической стабильности позвоночника был разработан и проведен в опытах на трупном ма- 60 Вестник Северо-Западного государственного медицинского университета им. И.И. Мечникова ОБЗОР териале. На основании данных исследований впервые были разработаны диагностические признаки нестабильности поясничного отдела позвоночника. White и Panjabi определили нестабильность позвоночно-двигательного сегмента как утрату способности сохранять индивидуальный пат- терн движений при воздействии физиологиче- ских нагрузок [1, 15] Подобная патологическая подвижность может объясняться повреждением стабилизирующих структур (например, фасеточ- ных суставов, межпозвонковых дисков, связок и мышц), что приводит к изменению равновесия и развитию последующей нестабильности [21] . Согласно биомеханическим принципам, жесткость определяется как отношение силы, приложенной к сегменту, к результирующе- му смещению. Определение нестабильности как утраты жесткости сегмента, предложенное Panjabi M.M., было поддержано другими иссле- дователями [15]. Подобные исследования были основаны на концепции, что силы, приложенные к двигатель- ным сегментам позвоночника, могут быть раз- делены на силы, возникающие в результате по- ложения тела и развиваемые массой самого тела (преднагрузкой), и силы, возникающие при фи- зической нагрузке (физиологическая нагрузка). В своем исследовании Panjabi M.M., провел опыты на препаратах поясничного отдела по- звоночника, изъятых у людей в течение 16 часов после смерти. В данной работе производилось измерение результирующего трехплоскостного движения при аксиальной преднагрузки в ре- зультате поочередного приложения 12 различ- ных физиологических нагрузок [15]. Результат высчитывался в виде кривых смещения на- грузки. для каждой комбинации преднагрузки и физиологической нагрузки было вычислено шесть кривых нагрузки-смещения: одна кривая представляла общее движение и пять кривых представляли взаимосвязанные движения. Ав- торы пришли к выводу, что на кривую основно- го и взаимосвязанного движений влияет вклю- чение преднагрузки, а приложение любой из 12 физиологических нагрузок может вызывать шесть типов смещения, а именно, три транс- ляции (одно движение вдоль каждой из x-, y-, z-декартовой осей) и три ротации (одно движе- ние вокруг каждой из x-, y-, z-декартовой осей); поэтому позвоночно-двигательный сегмент имеет шесть степеней свободы (т.е., шесть воз- можных относительных смещений одного по- звонка относительно другого). Рентгенологическая оценка нестабильности поясничного отдела Многие авторы использовали качественные или количественные рентгенологические при- знаки, чтобы обнаружить нестабильность по- звоночника [4, 13, 24]. диагноз нестабильность позвоночника обыч- но основывается на обнаружении патологиче- ской подвижности позвонков. Это может быть нарушение нормальной трансляции и/или ро- тации вокруг осей X-, Y-и Z-осей трехмерной системы координат, предложенной Panjabi и White [1]. В этой системе ось Х идет по горизон- тали во фронтальной плоскости, слева направо, ось Y является вертикальной, а Z-ось проходит горизонтально в сагиттальной плоскости, спере- ди назад. Нестабильность позвонков, как прави- ло, разнонаправленный процесс, в то время как конечное смещение вычисляется лишь в одной плоскости. Смещения в сагиттальной (спереди назад или Z-оси) и корональной (из стороны в сторону, или Х-оси) плоскостях оцениваются на рентгенограммах, а смещения в осевой плоско- сти вычисляются на компьютерной томографии (КТ) или на МРТ. Таким образом, было предло- жено несколько признаков нестабильности по- звонков на нейтральных рентгенограммах. Knuttson был первым, кто сообщил о вакуум- феномене в межпозвонковом диске и предполо- жил его связь с нестабильностью поясничного отдела позвоночника [9]. Известно, что неста- бильность может увеличивать межпозвонковое пространство и создавать отрицательное давле- ние внутри диска, позволяя интерстициально- му азоту в окружающих тканях становиться га- зообразным и накапливаться в диске. В связи с этим предполагается, что вакуум-феномен чаще всего связан с нестабильностью позвонка. Умеренная дегенерация дисков с невыра- женным сужением дискового пространства и остеосклероз также связаны с нестабильностью позвонков, в то время как значительное суже- ние дискового пространства считается призна- ком поздней стадии стабилизации, описанной Kirkaldy-Willis и Farfan [9]. Еще одним классическим косвенным рент- генологическим признаком, связанным с неста- бильностью, являются "тракционные шпоры" (traction spur), которые находятся в 2 или 3 мм от замыкательной пластины и имеют горизон- тальную ориентацию. Предполагаемый меха- низм их возникновения заключается в том, что, в случае нестабильности позвоночника тракци- Том 9 № 4 2017 61 ОБЗОР онная шпора появляется от увеличения растя- гивающей нагрузки передней продольной связ- ки к надкостнице тел позвонков. Клювовидный остеофит - это костный на- рост, возникающий очень близко к краю меж- позвонкового диска, из апофиза тела позвонка и ориентированный по направлению к диску. При этом явление клювовидного остеофита рассматривается как результат восстановле- ния стабильности ПдС. Тракционные шпоры и клювовидные остеофиты, представляют собой различные стадии одного патологического про- цесса и часто сосуществуют на одном позвоноч- но-двигательном сегменте. Исследователи не оставляли попыток опре- делить факторы риска нестабильности. Так, MacGibbon и Farfan предположили, что позво- нок L 5 с вытянутыми поперечными отростка- ми, расположенный ниже линии соединяющей подвздошные ости придает дополнительную стабильность в пояснично-крестцовом отделе, в то время как L 4-5 сегмент принимает на себя значительную часть ротационной нагрузки [11]. С другой стороны, когда линия соединяю- щая подвздошные ости проходит через позво- нок L 5 или находится на уровне диска L 5-S 1, а поперечные отростки L 5 позвонка короткие, происходит перегрузка пояснично-крестцового сегмента. Однако, Frymoyer и Selby сообщили об отсутствии связи между дегенерацией диска и положением L5 позвонка относительно линии соединяющей подвздошные ости или длиной поперечных отростков [23]. Функциональная рентгенография Функциональная рентгенография в сагит- тальной плоскости может быть выполнена либо в проекции со сгибанием и разгибанием, либо с пассивной осевой тракцией и компрессией. В осевой тракционной и компрессионной рентге- нографии боковые рентгенограммы получают в положении стоя. Осевая тракция достигается путем подвешивания пациента на турнике, тог- да как компрессионная рентгенография выпол- няется, когда пациент держит на плечах мешки с песком, которые должны составлять около 30% от его веса. Однако, Pitkanen и др., сравнивая результаты рентгенограмм с пробами тяги-сжа- тия и сгибанием-разгибанием в боковых проек- циях в группе из 306 пациентов с клиническим подозрением на нестабильность, пришли к вы- воду, что рентгенограммы с пробами тяги-сжа- тия имеют сомнительную ценность в диагно- стике нестабильности поясничного отдела [20]. Благодаря своей простоте, низкой стоимости и широкой доступности функциональная рент- генография со сгибанием-разгибанием являет- ся наиболее тщательно изученным и наиболее широко используемым методом визуализации в диагностике нестабильности поясничного отде- ла. Многие хирурги используют боковые рент- генограммы со сгибанием-разгибанием, чтобы выявить патологическую подвижность позвон- ков для определения показаний к выполнению инструментальной фиксации. Однако, как сооб- щили Nizard и соавт, этот метод является спор- ным по двум основным причинам: (1) техника рентгенологической укладки при данном мето- де имеет серьёзное значение, так как небольшое изменение в положении пациента или в направ- лении пучка рентгеновского излучения может привести к погрешности измерения в 10°-15°; и (2) надлежащий способ получения рентгено- графии со сгибанием-разгибанием и метод для измерения смещения позвонков до сих пор не стандартизирован [14]. МРт МРТ считается наиболее точным методом визуализации для диагностики дегенеративных патологий позвоночника, кроме вакуум- фено- мена, и часто используется как диагностический метод выбора для пациентов с хроническими болями в спине. Выявление у пациентов повышенного риска нестабильности на МР-изображении является показанием к функциональной рентгенографии. дегенеративные изменения позвонков можно обнаружить на замыкательных пластинах огра- ничивающих межпозвонковые диски (типам Modic 1-3) [2]. Взаимосвязь нестабильности позвонков с изменениями в костном мозге, при- легающем к замыкательным пластинам также обсуждается в литературе, однако достоверных изменений до сих пор не выявлено. Так Modic с соавт., заявили, что клиническое значение этих изменений в костном мозге неизвестна. Lang с соавт., наблюдали изменения костного мозга, прилегающего к замыкательным пласти- нам у пациентов с нестабильностью в пояснич- ном отделе позвоночника в послеоперационном периоде, но статистически значимой корреля- ции между сегментарной нестабильностью и патологическими изменениями костного мозга выявлено не было. Bram и соавт., в своем иссле- довании показали существенную связь между рентгенологической картиной нестабильности и наличием тракционных шпор, а также разры- 62 Вестник Северо-Западного государственного медицинского университета им. И.И. Мечникова ОБЗОР вов фиброзного кольца. В своем исследовании пациентов с хроническим болевым синдромом в спине, Aprill и Bogduk впервые описали раз- рыв фиброзного кольца как зону сигнала по- вышенной интенсивности на сагиттальных Т2- взвешенных изображениях по данным МРТ [3]. Таким образом, у пациентов с выявленными по данным МРТ разрывами фиброзного кольца или наличием тракционных шпор необходимо выполнять функциональные рентгенограммы для исключения сегментарной нестабильности. Клинические и рентгенологические аспекты Клинические критерии нестабильности по- ясничного отдела позвоночника до сих пор окончательно не определены [17]. Рецидивиру- ющие острые боли в спине появляющиеся после физической нагрузки считаются признаком не- стабильности. Клинически наиболее часто сег- ментарная нестабильность проявляется резким усилением болевого синдрома в пояснице при попытке полностью выпрямить спину из согну- того положения или опустить выпрямленную ногу. Основываясь на клинико-рентгенологи- ческой картине данной патологии Kotilainen и Valtonen описали три клинических критерия сегментарной нестабильности. 1) невозможность возвратиться в вертикаль- ное положение из наклонного из-за приступа резкой боли или так называемого «прострела»; 2) появление острой боли при попытке опу- стить поднятую выпрямленную ногу; 3) постоянная тревожность, опасения паци- ента, что неудачное движение или положение вызовет острую боль. Потеря тонуса в нижних конечностях или в нижней части спины и в области таза также наблюдаются у некоторых пациентов с неста- бильностью в поясничном отделе. Однако, эти клинические критерии до сих пор не были тща- тельно изучены. Многие авторы наряду с клинической сег- ментарной нестабильностью выделяют меха- ническую нестабильность. Под механической нестабильностью они подразумевают неспособ- ность позвоночно-двигательного сегмента адек- ватно переносить нагрузку. Тогда, как понятие клинической нестабильности включает в себя появление неврологического дефицита и/или болевого синдрома [19] . Iguchi с соавт., провели измерение сегмен- тарной нестабильности на уровне L 4 - L 5 диска с помощью трех боковых рентгенограмм в нейтральном положении, в положении разгибания и сгибания [7]. При этом оценка проводилась по трем переменным: величина переднего смеще- ния L 4 относительно L 5 в нейтральном поло- жении, сагиттальная трансляция (СТ), сегмен- тарная ангуляция (СА) или угловое смещение. В исследование были включены 447 пациентов: 268 мужчин и 179 женщин в возрастном диа- пазоне от 10 до 86 лет (в среднем ± Sd: 53,0 ± 19,8); всем пациентам проводилась МРТ для оценки высоты диска и степени дегенеративных изменений позвоночника. В данном исследова- нии была показана неотъемлемая связь между нестабильностью и возрастом, а также опреде- лены основные рентгенологические критерии нестабильности: ангуляция ≥ 10°, трансляция ≥ 3 мм, и скольжение ≥ 3 мм, - в разных возраст- ных категориях. Сочетание скольжения ≥ 3 мм и трансляции ≥ 3 мм тесно связано с тяжелыми симптомами и считается показанием для хирур- гического вмешательства [6, 10]. Maigne с соавт., наблюдали 42 пациентов с бо- лями в поясничном отделе позвоночника, возни- кающими в положении сидя и уменьшающимися в положении стоя. Во время сравнения клинико- рентгенологической картины и данных МРТ они обнаружили важную связь между клиническими проявлениями и признаками нестабильности по данным рентгенографии и МРТ (100% спец- ифичности, 31% чувствительности) [12]. вывод Таким образом, анализ литературных ис- точников позволил прийти к выводу, что неста- бильность в поясничном отделе позвоночника является общепринятым термином, характери- зующими одни и те же патофизиологические, биохимические и клинические аспекты данной патологии, хотя у разных авторов определения отличаются друг от друга. Функциональная рентгенография по-прежнему имеет ведущее значение в оценке степени подвижности в ПдС, но тем не менее, нуждается в дополнении други- ми методами визуализации.

About the authors

Z Mooraby

North-Western State Medical university named after I.I. Mechnikov

D A Ptashnikov

North-Western State Medical university named after I.I. Mechnikov; Vreden Russian Research Institute of Traumatology and Orthopedics

S V Masevnin

Vreden Russian Research Institute of Traumatology and Orthopedics

D A Michaylov

Vreden Russian Research Institute of Traumatology and Orthopedics

N S Zaborovskii

Vreden Russian Research Institute of Traumatology and Orthopedics

I V Volkov

Vreden Russian Research Institute of Traumatology and Orthopedics

L Yang

North-Western State Medical university named after I.I. Mechnikov

References

Supplementary files