Миграция сетчатого титанового цилиндрического имплантата после межтелового переднего спондилодеза при лечении переломов поясничных позвонков

< с;

LÜ

D"

<

Деятельность научная и художественная в ее настоящем смысле только тогда плодотворна,

когда она не знает прав, а знает одни обязанности.

Л. Н. Толстой

МЕДИЦИНА

МИГРАЦИЯ

сетчатого титанового

цилиндрического

имплантата после

межтелового переднего

спондилодеза

при лечении переломов

поясничных позвонков

Резюме. Выявлен и изучен феномен внедрения (миграции) сетчатого имплантата в тела спондилодезируемых позвонков после операций по поводу переломов поясничных позвонков у 74 пациентов в различных периодах после хирургического лечения. Установлены одноуровневые и двухуровневые внедрения имплантата. Описана методика рентгенометрической оценки результатов переднего спондилодеза на основе нового математического показателя - коэффициента внедрения имплантата, с последующим определением трех степеней внедрения имплантата. Представлена авторская разработка - усовершенствованный имплантат. Ключевые слова: переломы позвонков, коэффициент внедрения, степени внедрения имплантата, улучшенный имплантат.

При травмах и заболеваниях позвоночника для реконструкции шейного, грудного и поясничного отделов повсеместно применяются сетчатые титановые цилиндрические имплантаты [1, 3-6, 8-10]. Однако в отечественной и зарубежной медицинской литературе недостаточно прослежена их судьба в раннем и позднем послеоперационных периодах, что не позволяет объективно оценить результаты хирургического лечения переломов позвонков. В редких сообщениях о переднем

корпородезе с применением сетчатых титановых цилиндрических имплантатов вскользь упоминается о деформациях (сплющивании) ячеек имплантата, о миграции кейджа, о «проседании» его в каудальный позвонок. Имеются также публикации о поломках (переломе) Harms кейджа при спондилодезе поясничных позвонков, о «коллапсе» имплантата, различных осложнениях операции спондилодеза [2-7, 11-14]. Систематического тщательного исследования по местоположению кейджа при спондилодезе никем никогда не приводилось.

Рис. 1. Схема нанесения точек для получения геометрических фигур внедрения сетчатого титанового имплантата, с помощью которых возможно вычисление коэффициента внедрения:

1, 2 и 3, 4 - концы замыкательных пластин позвонков 1.1 и 13;

5 (9), 6, 10 - треугольник верхнего конца имплантата в теле 1.1 позвонка; 7, 8, 11, 12 - четырехугольник нижнего конца имплантата в теле 13 позвонка

Рис. 2. КТ-скан. Расставлены реперные точки: 1, 2 - по концам нижней запирательной пластинки вышележащего позвонка 12; 3, 4 - по концам верхней замыкательной пластинки нижележащего 14 позвонка; 5, 6, 7, 8 - по углам прямоугольника имплантата;

5, 6, 9, 10 - по углам верхнего четырехугольника верхнего конца имплантата в теле 12 позвонка;

7, 8, 12, 11 - по углам четырехугольника нижнего конца имплантата в теле 14 позвонка. Точки соединены между собой. Длину полученных линий измеряли по периметру трех геометрических фигур: верхнего четырехугольника (точки 5, 6, 9, 10), нижнего четырехугольника (7, 8, 11, 12), прямоугольника имплантата (5, 6, 7, 8). В заключение вычисляли площади этих геометрических фигур - 51, 5, 52

м и и 1*

Рис. 3. Варианты внедрения сетчатого титанового цилиндрического имплантата в тела смежных поясничных позвонков по отношению к травмированному позвонку: одноуровневые: 1.1-1.4; двухуровневые: 2.1-2.4

одноуровневое:

1.1 - внедрение верхнего конца имплантата

в вышележащий позвонок в виде треугольника;

1.2 - в виде четырехугольника;

1.3 - внедрение нижнего имплантата в нижележащий позвонок в виде треугольника;

1.4 - в виде четырехугольника;

двухуровневое:

2.1 - внедрение концов имплантата

в выше- и нижележащие позвонки в виде треугольников;

2.2 - в виде четырехугольников;

2.3 - внедрение верхнего конца имплантата в вышележащий позвонок в виде треугольника, а в нижележащий позвонок - в виде четырехугольника;

2.4 - внедрение верхнего конца имплантата в вышележащий позвонок в виде четырехугольника, нижнего конца в нижележащий позвонок - в виде треугольника

Цель работы - проанализировать рентгенометрические результаты межтелового переднего спон-дилодеза с использованием титанового сетчатого цилиндрического имплантата у пациентов с переломами поясничных позвонков в раннем и позднем послеоперационном периоде.

В РНПЦ травматологии и ортопедии Минздрава Беларуси за период 2006-2016 гг. выполнено 356 операций межтелового переднего

спондилодеза на всех отделах позвоночника пациентам разного возраста. Из них 74 взрослым пациентам (мужчин - 54 (73%), женщин -20 (27%)) с нестабильными осколь-чатыми переломами поясничных позвонков выполнялась передняя декомпрессия спинного мозга, его корешков и межтеловой передний спондилодез с использованием оригинального сетчатого титанового имплантата, заполненного аутоко-стью с кортикальным слоем из тела

сломанного позвонка. Срок наблюдения составил от 12 до 64 месяцев.

Рентгенометрический анализ результатов 74 операций позволил обнаружить феномен внедрения (миграции) сетчатого титанового цилиндрического имплантата в один или два смежных позвонка.

Разработанный нами способ вычисления коэффициента внедрения сетчатого имплантата в тела смежных позвонков позволил выделить три степени миграции:

МЕДИЦИНА

1-ю - легкую, 2-ю - умеренную, 3-ю - выраженную. С помощью рентгенометрических измерений

удается математически обоснованно и объективно оценить результаты реконструктивных операций меж-телового переднего спондилодеза как хорошие, удовлетворительные и неудовлетворительные.

Оценка миграции сетчатого имплантата проводится после выполнения цифровой рентгенографии в боковой проекции или рентгеновской компьютерной томографии. Для расчетов используют скан, проходящий через вертикальную центральную ось имплантата. На полученном снимке расставляют репер-ные точки по краям тел позвонков и имплантата, которые соединяют между собой линиями по периметру. Затем измеряют длину полученных линий и периметры образованных четырехугольников и/или треугольников в телах спондилодезируемых позвонков (рис. 1, 2). По математическим формулам вычисляют площадь четырехугольника и/или треугольника (площадь равна полупериметру геометрических фигур, умноженному на число п = 3,14).

Рентгенометрический анализ показал, что имеет место как одноуровневое внедрение имплантата в тело смежного позвонка (выше либо ниже травмированного), так и двухуровневое (выше и ниже) -всего восемь вариантов (рис. 3).

Результаты оценки внедрения сетчатого титанового имплантата в тела спондилодезируемых позвонков непосредственно после оперативного вмешательства и в отдаленном послеоперационном периоде представлены в табл. 1.

У большинства пациентов наблюдалось внедрение имплантата в виде четырехугольника в нижележащий позвонок (27 %) и в виде двух четырехугольников в тела выше- и нижележащих позвонков (26,3%).

Были случаи, когда не отмечалось миграции имплантата в тела смежных позвонков. Их не включали в группу анализа, а результат реконструктивной операции спондилодеза считался отличным (идеальным).

Феномен внедрения концов сетчатого титанового цилиндрического имплантата в спондилодезируе-

мые позвонки нуждается в разъяснении, а именно: в определении степени внедрения. Для количественной оценки этой величины сперва вычисляют площади полученных геометрических фигур, затем рассчитывают коэффициент внедрения по формуле: К = (S 1+S 2) / S, где К -коэффициент внедрения имплантата в тела смежных позвонков, S 1 и S 2 - площади верхнего и нижнего четырехугольника или треугольника соответственно, S - площадь поверхности (прямоугольника) самого имплантата. Расчет коэффициента и степени внедрения имплантата применим для любого отдела позвоночника, что свидетельствует об универсальности предложенного способа для качественной оценки результатов хирургического лечения переломов позвонков.

Для примера в табл. 2 представлены результаты измерения различных параметров геометрических фигур для определения коэффициента внедрения сетчатого титанового имплантата у 15 пациентов в раннем послеоперационном периоде при двухуровневой миграции концов имплантата в виде двух

В раннем после- Спустя 0,5-2 года

операционном периоде после операции

Количество % Количество %

пациентов пациентов

Варианты внедрения имплантата в тела позвонков

Одноуровневые:

внедрение верхнего конца имплантата в виде треугольника 3 10 0 -

внедрение верхнего конца имплантата в виде четырехугольника 5 14 4 9,6

внедрение нижнего конца имплантата в виде треугольника 4 12 2 4,9

внедрение нижнего конца имплантата в виде четырехугольника 9 27 7 17,0

Двухуровневые:

внедрение имплантата в виде двух треугольников в тела выше-и нижележащих позвонков 1 3 6 14,8

внедрение имплантата в виде двух четырехугольников в тела выше- и нижележащих позвонков 5 15 11 27,0

внедрение верхнего конца имплантата в виде треугольника и нижнего конца в виде четырехугольника 6 18 8 19,5

внедрение верхнего конца имплантата в виде четырехугольника и нижнего конца в виде треугольника 0 - 3 7,2

Итого 33 100 41 100

Таблица 1.

Варианты внедрения сетчатого цилиндрического имплантата в тела спондилодезируемых позвонков в раннем послеоперационном периоде и в динамике спустя 0,5-2 года

МЕДИЦИНА

Прямоугольник имплантата Верхний четырехугольник Нижний четь рехугольник Степень

№ стороны Б стороны Р1 Б1 стороны Р2 Б2 к внедрения имплантата

а Ь а1 Ь1 с1 а2 Ь2 с2 d2

1 25 54 1350 25 24 6 3 29 109,3 25 24 11 7 33,5 219,4 0,24 2-я

2 20 43 860 20 4 20 4 24 80 20 4 21 6 25,5 101,9 0,24 2-я

3 20 43 860 20 8 21 7 28 153,3 20 4 21 7 26 112 0,30 3-я

4 20 43 860 20 6 21 4 25,5 101,8 20 4 21 5 25 91,7 0,22 2-я

5 17 47 799 17 3 17 3 20 51 17 5 14 7 21,5 89,8 0,17 2-я

6 17 47 700 17 7 18 3 22,5 86,4 17 4 18 9 24 112,2 0,24 2-я

7 27 50 1350 27 12 25 6 35 230,9 27 10 28 9 37 260,8 0,36 3-я

8 20 22 440 20 6 18 4 24 92,9 20 9 19 7 27,5 155,5 0,56 3-я

9 27 67 1809 27 10 26 9 36 251,3 27 11 25 5 34 205 0,25 2-я

10 20 45 900 20 2 20 2 22 40 20 8 19 6 26,5 136 0,19 2-я

11 20 45 7900 20 7 19 5 25,5 116,4 20 6 20 9 27,5 149,6 0,29 2-я

12 20 35 700 20 5 19 6 25 106,8 20 9 20 11 30 199,7 0,43 3-я

13 25 43 1075 25 7 26 11 34,5 228,4 25 6 25 6 31 150 0,35 3-я

14 25 43 1075 25 14 26 11 38 317,9 25 7 25 7 32 175 0,45 3-я

15 20 40 800 20 6 23 2 25,5 79,38 20 8 21 4 26,5 122 0,25 2-я

Таблица2. Параметры для определения коэффициента внедрения и степени внедрения сетчатого титанового имплантата у 15 пациентов при двухуровневом внедрении концов имплантата в виде четырехугольников

Примечание: 5 - площадь, р - полупериметр, к - коэффициент

Рис. 4. Сетчатый титановый имплантат с двумя опорными крышками

четырехугольников. В последней колонке представлены и степени внедрения имплантата.

Возникает вопрос о причинах миграции (внедрения) имплантата. На основании литературных и собственных данных нами сделан вывод, что причинами могут быть: остеопороз позвоночника [10] (доказывается остеоден-ситометрией), избыточный вес пациента, сильно развитая мускулатура туловища, повреждения за-мыкательных пластинок позвонков в месте установки имплантата, локальная перифокальная резорбция костной ткани от воздействия имплантата, недостаточно прочная внутренняя стабилизация имплантата, псевдоартрозы, несоблюдение режима в послеоперационном периоде [5].

Однако мы убеждены в том, что большую роль во внедрении имплантата играет малая площадь концов полого титанового цилиндра, особенно у пациентов с остеопо-

розом позвоночника. Предложены специальные кольца с запорами к концам имплантата для увеличения площади опоры (патент США №6.086.613 от 11.07.2000 г.).

Нами эта проблема решена по-другому - разработкой опорных крышек к сетчатому титановому имплантату (рис. 4). Они моментально насаживаются на концы имплантата и не требуют никакого крепления. Опорная крышка имеет рифленую ребристую поверхность, что обеспечивает лучший контакт с телами позвонков, препятствует скольжению по плоскости замыкательных пластин. Через круглое отверстие диаметром 7 мм в центре крышки аутокость, которая находится в полости имплантата, контактирует с телами смежных позвонков и способствует их стабилизации.

Сущность усовершенствованного сетчатого титанового цилиндрического имплантата схематически поясняется на рис. 5.

Основные технологические характеристики типоразмеров опорных крышек к стандартному сетчатому титановому цилиндрическому имплантату при операции переднего спондилодеза у пациентов с хирургической патологией позвонков приведены в табл. 3.

Преимущества сетчатого имплантата с опорными крышками на его торцевых концах состоят в следующем:

опорная площадь крышки превышает площадь сечения кон-

в £

б

ца имплантата в 3,5-7,0 раза в зависимости от диаметра цилиндра (меньшие крышки -для шейного отдела, большие -для грудного и поясничного отделов);

опорные крышки насаживаются на цилиндр мгновенно и без фиксации их винтами; экономится время оперативного вмешательства; требуется ограниченное количество типоразмеров опорных крышек, так как на имплантат да-

Рис. 5. Опорный сетчатый титановый цилиндрический имплантат:

1 - стандартный сетчатый имплантат;

2 - опорная крышка с круглым отверстием в центре, вид сверху;

3 - крышка в разрезе со всеми размерами и рифленой рабочей поверхностью;

4 - участок ребристой поверхности под углом заточки 90° для предотвращения скольжения крышки по телу позвонка;

5 - имплантат с надетыми опорными крышками, готовый к операции спондилодеза.

а - сетчатая гладкая поверхность имплантата;

6 - гладкая поверхность крышки;

в - рифленая поверхность крышки; г - отверстие в крышке

же меньшего размера можно насадить крышку большего размера. Таким образом, существенными достоинствами опорного имплантата с крышками являются большая площадь опоры, простота конструкции, препятствие скольжению имплантата по плоскости замыкатель-ных пластин смежных позвонков, наличие круглого отверстия в крышке, которое способствует срастанию аутокости с кортикальным слоем внутри имплантата с телами спондилодезируемых позвонков.

Обозначение крышек ФТИВ 942269.034.02 Диаметр полого цилиндра имплантата, мм Масса полого цилиндра имплантата, г Толщина стенки полого цилиндра имплантата, мм Общая площадь верха крышки имплантата, мм2 Площадь торца (конца) цилиндра имплантата, мм2 Кратное увеличение площади крышки по сравнению с площадью торца (конца) имплантата

0,1 10 2 1,0 78,5 21,98 3,57

0,2 12 2 1,0 113,04 28,26 4,00

0,3 15 2,5 1,0 176,62 37,68 4,68

0,4 16 3 1,0 200,96 40,82 4,92

0,5 18 3 1,0 254,34 47,1 5,40

0,6 19 3,5 1,0 283,38 50,24 5,64

0,7 21 3,8 1,0 346,19 56,52 6,14

0,8 22 4 1,2 379,94 59366 6,36

0,9 23 4 1,2 415,26 62,8 6,61

0,10 25 4,5 1,2 490,25 69,08 7,09

Таблица 3. Основные параметры типоразмеров опорных крышек к стандартному сетчатому титановому цилиндрическому имплантату

КЛИНИЧЕСКИМ ПРИМЕР

Пациент К., 1962 года рождения.

Травма бытовая 26.06.17: падение с высоты, лечился в Брестской ОКБ, переведен для хирургического лечения в Минск, в РНПЦ травматологии и ортопедии.

Диагноз: оскольчатый перелом позвонка 13 со стенозом позвоночного канала, компрессионный перелом позвонка 12 1-й степени, клиновидная деформация позвонка  (рис. 6А).

Первый этап хирургического лечения выполнен 26.07.2017: задний спондилодез ТЬ12-Ь2-Ь4 транспедикулярным фиксатором (рис. 6Б).

Вторым этапом 04.08.2017 выполнена передняя декомпрессия корешков спинного мозга на уровне 13, корпородез 12-14 сетчатым титановым импланта-том с опорными крышками, с трансплантацией фрагментов аутокости с кортикальным слоем (рис. 6В). Послеоперационный период

протекал без осложнений, пациент активизирован на третьи сутки после вмешательства. Выполнено контрольное КТ-исследо-вание: стояние имплантата и транспедикулярного фиксатора правильное. Осмотрен через три месяца после операции: жалоб не предъявляет, неврологических нарушений нет, самообслуживание полностью восстановлено. Миграции имплантата нет. Результат операции спондилодеза отличный.

Рис. 6. Компьютерная томография в боковой проекции фрагмента позвоночника пациента К.:

А - при поступлении в РНПЦ травматологии и ортопедии.;

Б - после 1-й операции - транспедикулярная фиксация Th12 - L4 позвонков с введением 5-го фиксирующего винта в сломанный позвонок (патент №20018 на изобретение, Беларусь);

В - после 2-й операции - установки опорного сетчатого титанового имплантата с опорными крышками

МЕДИЦИНА

Национальным центром интеллектуальной собственности Республики Беларусь (Белгоспа-тент) выдан патент на полезную модель №11666 «Опорный сетчатый титановый цилиндрический имплантат», изготовленную в НП ООО «Медбиотех»; авторы - Амельче-ня А.С., Мазуренко А.Н., Макаре-вич С.В., Пустовойтенко В.Т., Юр-ченко С.М. Зарегистрирован в Государственном реестре полезных моделей 01.02.2018 г.

Таким образом, при реконструктивных операциях межтелового переднего спондилодеза по поводу нестабильных переломов поясничных позвонков выявлен феномен миграции (внедрения) сетчатого титанового цилиндрического имплантата в тело/тела спондилодезируемых позвонков. Установлены одно-и двухуровневые виды внедрения, всего 8 вариантов.

Разработан универсальный рентгенометрический способ вычисления коэффициента внедрения сетчатого имплантата в тела смежных позвонков, что позволило определить три степени внедрения. С помощью новой методики удается объективно оценить результаты реконструктивных операций межтелового переднего спондилодеза как хорошие, удовлетворительные и неудовлетворительные.

Малая площадь сечения концов имплантата является главной причиной его проникновения в тела позвонков поясничного отдела. Разработан и применяется улучшенный вариант - с опорными крышками на концах стандартного имплантата, что исключают его миграцию и гарантирует надежную стабилизацию пораженного сегмента позвоночника. ЕЗ

Статья поступила в редакцию 14.12.2017 г.

Александр Белецкий,

директор РНПЦ травматологии и ортопедии, академик НАН Беларуси; niito@tut.by

Андрей Мазуренко,

заведующий лабораторией травматических повреждений позвоночника и спинного мозга

РНПЦ травматологии и ортопедии, нейротравматолог, кандидат медицинских наук, доцент, докторант;

mazurenko@mail.ru

Владлен Пустовойтенко,

ведущий научный сотрудник лаборатории травматических повреждений позвоночника и спинного мозга РНПЦ травматологии и ортопедии, доктор медицинских наук, доцент;

ortoped@mail.belpak.by

Ирина Сомова,

врач-рентгенолог кабинета компьютерной томографии РНПЦ травматологии и ортопедии, соискатель ученой степени кандидата медицинских наук; somin 120963@gmail. com

Сергей Макаревич,

заведующий нейрохирургическим отделением №1 РНПЦ травматологии и ортопедии, доктор медицинских наук, доцент;

ortoped@mail.belpak.by

The destiny migration (introduction) of titanium mesh cage by operations after anterior spondylodesis by fractures of lumbar vertebrae in 74 patients has been controled in early and late postoperation periodes. The phenomenon of introduction (migration) of implant into bodies of spondylodesised vertebrae was found. One-level and two-level introductions of the implant were detected. X-ray metric assessment of the results of spondylodeses was carried out with using of a new index - the coefficient of implant introduction with the following definition of three degrees of the implant introduction. It has been elaborated the improved new version of implant.

ЛИТЕРАТУРА

1. КолесовС.В. // Хирургия деформаций позвоночника / под ред. С.П. Миронова. Т. 2.- М.,2013.

2. Косулин А.В., Елакин Д.В. Болезни донорской зоны как проблема хирургической вертебрологии: систематический обзор // Хирургия позвоночника. 2016. Т. 13. С. 45-51.

3. Котельников Т.П., Булгакова С.В. Остеопороз.- М., 2010.

4. Нехлопочин А.С., Нехлопочин С.Н., Швец А.И.// Система оценки конструктивных параметров и функциональных возможностей металлических телозамещающих эндопротезов для переднего межтелового спондилодеза // Хирургия позвоночника. 2016. Т. 13, №1. С. 13-20.

5. Пустовойтенко В., Белецкий А., Смеянович А. Спондилометрия шейного, грудного, поясничного отделов.- Saarbrucken, 2016.

6. Шанько Ю.Т., Танин А.Л., Макаревич С.В., Мазуренко А.Н. Практическое руководство по нейротравматологии.- Минск, 2010.

7. Chen L.,Yang H., Tang T. Cage migration in spondilolistesis treated with posterior lumbar interbody fusion using BAKcages // Spine (Phila Pa 1976). 2005. N 80. P. 2171-2175.

8. Dvorak M.F., Brain K.K., Ch.G. Ficher, M. Boud, P.C. Wing. Effectivness of Titanium Mesh Cylindrical Cages in Anterior Column Reconstriction After Thoracic and Lumbar Vertebral Body Resection // Spine. 2003. Vol. 28, N 9. P. 902-908.

9. Harms J., Stoltze D. The intradictions and principles of correction of posttramatic deformities // Eur. Spine Journal Springer Verlag. 1992. N 1. P. 142-151.

10. Jost B., Cripton T., Lund T.R., Oxband K., Lippuner Ph., Jaeger L.- P. Nolte compressive strength of interbody cage in the lumbar spine: the effect of cage shape, posterior instrumentation and bone density // Eur. Spine J. 1998. N 7. P. 132-141.

11. KletzlZ., Bagley C.A., Bookland M.J., Wolinsky J.- P. Rezek Z., Gоkaslan Z.L. Harms titanium mesh cage fracture // Eur. Spine J. 2007. N 16, suppl. 3. S.306-310.

12. Nakase H., Park Y.S., Kimura H., Sakaki T., Morimoto T. Complications and long-term follow-up results in titanium mesh cage reconstruction after cervical corpectomy // J. Spinal Disord. Tech. 2006. N 19. P. 353-357.

13. Verlaan J.J., Diekerhor C.H., Buskens E. et.al, Surgical treatment of traumatic fractures of the thoracic and lumbar spine: a systematic review of literature on techniques, complications and outcome // Spine (Phila Pa 1976). 2004. N 29. P. 803-814.

14. Wang Sh.- J., Lui X.- M., Zhao W.- D., Wu D.- Sh. Titaniun mesh cage fracture after lumbar reconstruction surgery: a case report and literature rewiew // Int. J. Clin. Exp. Med. 2015. Vol. 8, N 4. P. 5559-5564.

rJJSE^ http://innosfera.by/2018/06/spondylodesis