Устройство для контроля коррекции сколиотических деформаций позвоночника

Полезная модель относится к области медицины, в частности к нейрохирургии и ортопедии, и может быть использована при выполнении операций на позвоночнике при его сколиотических деформациях на фоне травм и заболеваний, с целью контроля коррекции фронтального баланса.
Боль в спине на фоне деформирующих заболеваний позвоночника - одна из самых распространенных жалоб среди населения в целом. Более двух третей населения страдают от болей в спине [1, 2, 3].
Сколиоз у взрослых - деформация позвоночного столба с искривлением > 10° по классификации Cobb [4]. Сколиоз взрослых составляет около 10% от всей патологии опорно-двигательного аппарата [5, 6, 7]. Диагностируется, как правило, у пациентов старше 40 лет (средний возраст составляет 70,5 лет) [7]. Выявленные впервые деформации наблюдаются более чем у 30% пожилых пациентов без аномалий развития позвоночного столба в анамнезе [8]. В связи с частотой встречаемости наибольшее значение имеют идиопатический сколиоз у взрослых, прогрессирующий на фоне вторичных дегенеративно-дистрофических изменений позвоночного столба (AIS) и так называемый de novo сколиоз, являющийся следствием дегенеративно-дистрофических изменений в сегментах позвоночника (Adult Degenerative Scoliosis, ADS) [9].
R.A. Deyo с соавторами, показали, что возросшая эффективность вмешательств у данной категории пациентов привела 15-ти кратному росту их числа за последние 5 лет, но в тоже время частота осложнений, связанных с риском для жизни больных увеличилась с 2,3% до 5,6%, а частота повторных госпитализации в течении первого месяца после операции из-за нестабильности фиксации позвоночника с 7,8% до 13% [10]. Нестабильность металлоконструкций требует повторных операций, связанных с повышенным риском повреждения невральных структур, инфекционных осложнений [11,12,4].
Известен способ контроля восстановления фронтального баланса - интраоперационное КТ. Данный метод является очень дорогим, вследствие дороговизны самого аппарата и условий его эксплуатации, и его могут себе позволить далеко не все клиники в нашей стране [13]. Работа устройства заключается в визуализации установленной металлосистемы и степени выполненной коррекции позвоночного столба с использованием рентгеновских лучей.
Недостатком известных аппаратов является их высокая стоимость и необходимость построения специальных КТ-операционных, закупка рентген неконтрастного операционного стола, что осложняет использование таких аппаратов в медучреждениях с малым бюджетом, а также лучевая нагрузка как на пациента, так и на персонал.
Также известен измеритель баланса фронтальной плоскости [14], который является крестообразной многосоставной конструкцией, устанавливающийся в задние верхние ости подвздошной кости с помощью гвоздей-фиксаторов, при этом вертикальный измерительный стержень вертикально неподвижно соединен с горизонтальной измерительной канавкой. Данное устройство позволяет определить степень отклонения позвоночного столба от центральной оси во фронтальной плоскости.
Недостатком известной модели является невозможность проведения оперативных манипуляций при установленном измерителе и, соответственно, интрооперационного измерения степени коррекции, а также невозможно использовать его при деформациях таза в связи с малой длиной фиксирующих гвоздей.
Техническая проблема состоит в разработке устройства для интраоперационного контроля степени коррекции фронтального баланса при корригирующих операциях на позвоночном столбе у пациентов с деформациями позвоночника и таза без использования дорогостоящего инструментария и аппаратуры, лишенного вышеперечисленных недостатков.
Технический результат полезной модели состоит в обеспечении возможности контроля степени коррекции фронтального баланса как во время корригирующей остеотомии, так и после вертебротомии с последующей фиксацией позвоночника транспедикулярными системами.
Результат достигается за счет того, что корпус устройства представляет собой рамку в виде шарнирного ромба со сторонами в виде пластин, все размеры которых совпадают; окончания пластин наложены друг на друга и соединены одноосевыми шарнирами; шарниры двух диагональных вершин корпуса выполнены с отверстиями для проведения костных фиксаторов, а шарниры двух других диагональных вершин выполнены с кольцами на наружной поверхности корпуса для проведения стержня, причем плоскость колец перпендикулярна плоскости пластин и, соответственно, корпусу устройства.
Устройство в форме ромбовидной рамки с шарнирами, состоящее из четырех одинаковых пластин, с возможностью ее складывать и за счет этого менять длину горизонтальной диагонали рамки делает ее универсальной для пациентов с различными антропометрическими данными, так как длина одной из составляющих рамку пластин равна длине двум позвоночно-двигательным сегментам поясничного отдела позвоночника, а ширина - не больше высоты тела поясничного позвонка. Соответственно, при установленном устройстве на теле пациента для оптимальной работы, чтобы элементы устройства не мешали визуализации операционного поля, длина вертикальной диагонали рамки может составлять не менее длины позвоночно-двигательного сегмента поясничного отдела позвоночника.
Устройство устанавливают с использованием костных фиксаторов, которые вводят через отверстия корпуса в подвздошные кости пациента, что обеспечивает стабильное и геометрически правильное положение устройства на теле пациента параллельно горизонтальной оси таза и предотвращают смещение ее в стороны, тем самым позволяя расположить проведенный через кольца устройства стержень перпендикулярно горизонтальной оси тела, проведенной через линию таза, что дает возможность оценить смещение позвоночного столба во фронтальной плоскости по позиции остистых отростков позвонков грудного отдела позвоночника относительно длинного стержня и провести оперативное лечение для достижения необходимого уровня фронтального баланса.
Корректность установки стержней-фиксаторов и рамки контролируется с использованием электронного оптического преобразователя (ЭОП).
Фигура 1. Устройство (схема), где 1 - корпус устройства, 2 - пластины, 3 - отверстия, 4 - кольца;
Фигура 2. Устройство (схема), вид сбоку, где 1 - корпус, 4 - кольца.
Фигура 3 .Вид устройства (схема) относительно тела пациента, где, 1 - корпус, 4 - кольца, 5 - фиксаторы (установлены в тазовые кости пациента через отверстия 3 корпуса 1), 6 - стержень (проведен через кольца 4).
Корпус 1 устройства (Фиг.1) выполнен из медицинской стали или из медицинского титана. Корпус 1 устройства представляет собой рамку в виде шарнирного ромба, стороны которого - пластины 2, все размеры которых 2 совпадают. Вершины ромба соединены одноосевыми шарнирами (на фигурах не показаны), соединяющими окончания пластин 2, наложенных 2 друг на друга. Шарниры двух диагональных вершин корпуса 1 выполнены с отверстиями 4 для проведения костных фиксаторов 5, а шарниры двух других диагональных вершин выполнены с кольцами 4 на наружной поверхности корпуса 1 для проведения стержня 6. При этом плоскость колец 4 перпендикулярна плоскости пластин 2 и, соответственно, корпусу 1 устройства.
Костные фиксаторы 5 представляют собой заостренные с одного конца спицы или стержни длиной 10 см и 3 мм в диаметре. Стержень 6, длиной, не превышающей длину от копчика до седьмого шейного позвонка, является центральной осью, относительно которой происходит измерение степени отклонения позвоночного столба в ту или иную сторону и может быть выбран из любых длинных стержней, разрешенных для применения в области медицины.
Устройство применяют для контроля правильности достижения коррекции фронтального баланса при корригирующих операциях на позвоночнике с целью профилактики послеоперационных осложнений, связанных с переломом металлоконструкции или вышележащего сегмента позвоночника в результате неправильно сформированного фронтального баланса корпуса. Также установленное устройство позволяет проводить оперативные манипуляции на поясничном отделе позвоночника за счет формы в виде рамки.
Перед применением инструментарий обязательно стерилизуют стандартным способом, сертифицированным для стерилизации металлических медицинских инструментов, например, в автоклаве. По данным КТ определяют расстояние от нижней замыкательной пластинки Th12 до верхней замыкательной пластинки S1 позвонков, для того чтобы подобрать устройство с возможностью обеспечить соответствующую длину внутренней диагонали, что обеспечит возможность проводить операцию с установленным устройством.
В ходе операции осуществляют задний доступ к оперируемому отделу позвоночника, манипуляции по вертебротомии и установке транспедикулярных винтов производят по стандартным хирургическим методикам под контролем ЭОП (электронный оптический преобразователь). После проведения корригирующей вертебротомии и первоначальной фиксации позвоночного столба в достигнутом положении производят измерение корректности фронтального баланса: фиксаторы 5 вводят в задние верхние ости подвздошных костей с двух сторон по одной горизонтальной линии под контролем ЭОП, далее на фиксаторы 5 надевают корпус 1 через отверстия 3, при этом одноосевые шарниры корпуса 1 устройства, соединяющие пластины 2, позволяют обеспечить разведение ромбовидной рамки до необходимой длины диагонали. Затем через кольца 4 проводят длинный стержень 6 и оценивают позицию остистых отростков позвонков грудного отдела позвоночника относительно длинного стержня 6.
При недостаточном уровне фронтального баланса стержень 6 удаляют, выполняют дополнительные манипуляции на позвоночнике, затем проводят стержень 6 через кольца 4 и оценивают позицию остистых отростков позвонков грудного отдела позвоночника относительно длинного стержня 6.
При достижении необходимого уровня фронтального баланса, когда линия проведения длинного стержня 6 совпадает с линией остистых отростков позвонков, корпус 1 со стержнем 6 снимают с -фиксаторов 5, после чего их 5 удаляют и производят окончательную фиксацию металлоконструкции в достигнутой степени коррекции. Рану зашивают послойно соответственно стандартной методике доступа. На шов накладывают асептическую повязку.
Клинический пример. Пациент А., 56 лет. Д-з: идиопатический сколиоз взрослых, осложненный дегенеративно-дистрофическим заболеванием позвоночника (Lenke 3B, +), спондилоартрозом и стенозом позвоночного канала на уровне L1-5-S1. Нарушение статики и биомеханики позвоночника с наклоном корпуса вправо.
Жалобы на боли в поясничном отделе позвоночника, с иррадиацией в правую ногу. Боли усиливаются стоя и при физической нагрузке.
Анамнез заболевания: сколиотическая деформация с 12 лет, лечился консервативно (массаж, корсетотерапия) в поликлинике по месту жительства длительно, неоднократно. Болевой синдром появился 5 лет назад, с постепенным нарастанием неврологических нарушений, прием НПВС без значительного положительного эффекта. Обследован. На МРТ от 2020 г выявлен дегенеративно-дистрофический процесс в поясничном отделе позвоночника с формированием грыж межпозвонкового диска, особенно L4-5, L5-S1 и разрастанием дугоотросчатых суставов. На функциональных рентгеновских снимках, а также в прямой и боковой проекциях, присутствует нестабильность позвоночно-двигательного сегментов L4-5, L5-S1, выпрямление лордоза, резкое снижение высоты межпозвонкового диска L4-5-S1. В связи с болью и деформацией был госпитализирован на 18 отделение НМИЦ ТО.
Анамнез жизни без особенностей. Соматически пациент страдает ИБС, гипертонической болезнью, хроническим гастритом. В неврологическом и локальном статусе отмечается нарушение походки, кифосколиотическая деформация позвоночника с грудо-поясничной дугой, нарушение статики и биомеханики позвоночника, ограничение подвижности в поясничном отделе позвоночника, сглаженность поясничного лордоза, защитное напряжение мышц поясничной области справа. Болезненность при пальпации и перкуссии остистых отростков и паравертебральных точек в проекции L4,5,S1 с обеих сторон. Физиологические рефлексы, вызываемые с ног, снижены, ахилловы рефлексы не вызываются. Тазовых нарушений нет. Другой патологии неврологического статуса не выявлено.
Учитывая присутствие нестабильности позвоночно-двигательного сегмента (ПДС), корешковой симптоматики, выраженного спондилоартроза, отсутствие положительной динамики от проведенного консервативного лечения, рекомендовано оперативное лечение в объеме коррекции сколиотический деформации при помощи вертебротомий, транспедикулярной фиксации с задним спондилодезом.
Операция прошла с использованием стандартного заднего доступа к задним структурам позвонков. Выполнена резекция дугоотростчатых суставов (остеотомия типа Schwab 2) на всей сколиотической дуге. Попарно в каждый позвонок установлены полиаксиальные транспедикулярные винты, на вершине деформации - моноаксиальные. Отмоделированы штанги. Выполнена коррекция деформации методом одного стержня и прямой деротации позвонков. Произведен контроль коррекции фронтального баланса предлагаемым устройством, оценивалась позиция остистых отростков позвонков грудного отдела относительно длинного стержня. При достижении необходимого уровня фронтального баланса конструкцию удаляли и производилась окончательная фиксация металлоконструкции в достигнутой степени коррекции. Уложена аутокость. Установлен дренаж. Рана ушита. Наложена асептическая повязка на рану. Интраоперационная кровопотеря составила 600 мл. Время операции - 320 минут час. В послеоперационном периоде был отмечен полный регресс болевого синдрома, восстановление фронтального и сагиттального баланса позвоночника. Больной выписан из стационара на следующий день после операции. При амбулаторных осмотрах через 3 месяца, 6 месяцев, 12 месяцев отмечено, что положительный эффект вмешательства сохраняется. Болей нет. Неврологический статус - без патологии. В дополнительном лечении не нуждается.
Таким образом, предлагаемое устройство для контроля коррекции фронтального баланса позвоночного столба сочетает в себе простоту исполнения, точность измерения, обеспечивает надежное положение рамки на подвздошных костях в операционной ране, что позволяет максимально точно выполнить коррекцию фронтального баланса, позволяет выполнять хирургические манипуляции на поясничном отделе позвоночника. Конструкторская простота устройства для измерения коррекции фронтального баланса позвоночного столба резко снижает финансовые затраты на его производство, позволяет уменьшить частоту повторных оперативных вмешательств, связанных с недостаточной коррекцией фронтального профиля пациентов со сколиотической деформацией позвоночника. Все перечисленные компоненты обеспечивают повышение эффективности применения устройства для измерения коррекции фронтального баланса позвоночного столба, упрощают выполнение требуемого оперативного лечения и дают возможность получить прогнозируемый клинический и рентгенологический результат в ближайшем и отдаленном послеоперационном периоде.
Список литературы
1. Crandall D. G., Revella J. Transforaminal lumbar interbody fusion versus anterior lumbar interbody fusion as an adjunct to posterior instrumented correction of degenerative lumbar scoliosis: Three year clinical and radiographic outcomes // Spine. 2009.
2. G Cui, Y Wang, TH Kao, Y Zhang, Z Liu, B Liu, J Li Application of intraoperative computed tomography with or without navigation system in surgical correction of spinal deformity: a preliminary result of 59 consecutive - Spine, 2012 - journals.lww.com
3. Steffen T., Tsantrizos A., Aebi M. Effect of implant design and endplate preparation on the compressive strength of interbody fusion constructs // Spine. 2000.
4. Lippman C. R. [и др.]. Correction of adult scoliosis via a posterior-only approach. // Neurosurgical focus. 2003.
5. Kobayashi T. [и др.]. A prospective study of de novo scoliosis in a community based cohort // Spine. 2006.
6. Ploumis A., Transfledt E. E., Denis F. Degenerative lumbar scoliosis associated with spinal stenosis // Spine Journal. 2007.
7. Schwab F. J. [и др.]. Adult scoliosis: A quantitative radiographic and clinical analysis // Spine. 2002.
8. Robin G. C. [и др.]. Scoliosis in the elderly a follow-up study // Spine. 1982.
9. Grubb S. A., Lipscomb H. J., Coonrad R. W. Degenerative adult onset scoliosis // Spine. 1988.
10. Deyo R. A. [и др.]. Trends, major Medical complications, and charges associated with surgery for lumbar spinal stenosis in older adults // JAMA - Journal of the American Medical Association. 2010.
11. Charosky S. [и др.]. Complications and risk factors of primary adult scoliosis surgery: A multicenter study of 306 patients // Spine. 2012. Т. 37. № 8. C. 693-700.
12. Cho K. J. [и др.]. Complications in posterior fusion and instrumentation for degenerative lumbar scoliosis // Spine. 2007. № 20 (32). C. 2232-2237.
13. Chrastil J., Patel A. A. Complications associated with posterior and transforaminal lumbar interbody fusion // Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons. 2012.
14. Lu Jen [и др.] A balance meter in the coronary plane in orthopedic spine surgery. CN201420271994.6U