Способ предоперационного планирования пункционного трансфораминального внедискового эндоскопического доступа к позвоночному каналу поясничного отдела позвоночника
METHOD OF PRE-OPERATIONAL PLANNING OF PARACENTETIC TRANSFORAMINAL NON-DISK ENDOSCOPIC ACCESS TO LUMBAR COLUMN SPINAL CANAL

Изобретение относится к медицине, в частности к нейрохирургии, травматологии и ортопедии, лучевой диагностике. Данное техническое решение может быть использовано для точного позиционирования траектории введения эндоскопа, глубины доступа и оси операционного действия с учетом индивидуальных особенностей строения позвоночника и толщины массива окружающих его мягких тканей путем комплексной оценки ряда показателей, основанных на данных предоперационного МРТ-исследования.
º
º
º
º
º
º
Существуют различные хирургические методики пункционных чрескожных эндоскопических вмешательств на поясничном отделе позвоночника, одним из которых является трансфораминальный доступ к структурам позвоночного канала поясничного отдела,  осуществляемый через пространство между дугами позвонков и межпозвонковые отверстия. Наиболее универсальным внутриканальным трансфораминальным доступом является методика Hoogland T. и Schubert M., названная – THESSYS (Thomas Hoogland Endoscopic Spine System), которая предполагает осуществление под флюороскопическим контролем перкутанного поэтапного доступа к межпозвонковому отверстию при помощи тубусов учеличивающегося диаметра и корончатых фрез. Траектория доступа проходит кзади от поперечного отростка вышележащего позвонка – к межпозвонковому отверстию, одновременно в кранио-каудальном и латеро-медиальном направлениях (косом направлении) по отношению к позвоночному столбу. Диапазон угловых значений наклона оси доступа также зависит от уровня вмешательства и особенностей анатомии, варьирует в сагиттальной плоскости – от 55 до 65, во фронтальной плоскости – от 25 до 50, в аксиальной плоскости – 10 до 40(Фиг. 1 – 3). При этом авторами не даётся точных рекомендаций – на какое расстояние нужно дополнительно сместить точку доступа от срединной линии в случаях ожирения и при спондилоартрозе. Также не разъяснены критерии больших, нормальных и узких межпозвонковых отверстий.
Известны различные способы определения места пункции и траектории пункционного трансфораминального внедискового эндоскопического доступа по методике Hoogland T., одним из которых является метод определения параметров доступа, предполагающий их расчёт на этапе хирургического вмешательства с учетом морфометрических среднестатистических популяционных значений [Schubert M., Hoogland T. Endoscopic transforaminal nucleotomy with foraminoplasty for lumbar disk herniation // Operative Orthopadie und Traumatologie. – 2005. – Т. 17. – №. 6. – С. 641-661; Xin G., Shi‐Sheng H., Hai‐Long Z. Morphometric analysis of the YESS and TESSYS techniques of percutaneous transforaminal endoscopic lumbar discectomy // Clinical Anatomy. – 2013. – Т. 26. – №. 6. – С. 728-734].
Основным препятствием в подобных интраоперационных расчётах является невозможность определения ключевых параметров доступа: расстояния между линией остистых отростков позвонков (срединной линией) и точкой пункции кожных покровов (точкой доступа), а также угла оси операционного действия к фронтальной плоскости – к поверхности спины, что снижает  прецизионность осуществления доступа.
Известно также разработанный Iprenburg M. с соавт. способ  определения параметров вышеназванного доступа на примере позвонков L5-S1,  при котором  рекомендуют смещать точку доступа от срединной линии на 14-15 см вне зависимости от конституции пациента. Аналогичные интервалы для доступов к выжележащим межпозвонковым дискам авторы рекомендуют уменьшать на 1 см с каждым следующим уровнем [Iprenburg M, Godschalst A, Transforaminal Endoscopic Surgery in Lumbar Disc Herniation in an Economic Crisis – The TESSYS Method, US Musculoskeletal Review, 2008].
Однако описание данного расчёта в разных источниках трактуется неоднозначно. Так, Lewandrowski K. U. в 2008 году рекомендует использовать следующие значения: расстояние от точки доступа до линии остистых отростков 8 - 10 см на уровне L3-4, 10 – 12 см на уровне L4-5 и 12 – 14 см на уровне L5-S1. А при описании того же доступа в 2014 г. эти параметры несколько скорректированы: 7 – 9 см на уровне L3-4, 8 – 10 см на уровне L4-5 и 10 – 12 см на уровне L5-S1 [Lewandrowski K. U. “Outside-in” technique, clinical results, and indications with transforaminal lumbar endoscopic surgery: a retrospective study on 220 patients on applied radiographic classification of foraminal spinal stenosis // International journal of spine surgery. – 2014. – Т. 8.; Lewandrowski K. U. Pre-operative planning for endoscopic lumbar foraminal decompression – A prospective study // European Musculoskeletal Review. – 2008. – Т. 3. – №. 1. – С. 46-51]. Отсутствие точных размерных характеристик анатомических ориентиров ограничивает использование данного способа широким кругом практикующих врачей.
На основании вышеизложенного можно заключить, что известные способы определения линейных и угловых параметров пункционного трансфораминального внедискового эндоскопического доступа к позвоночному каналу поясничного отдела, осуществляемого по методике Hoogland T. с частичной резекцией верхнего суставного отростка нижележащего позвонка, являются интраоперационными, базируются на среднестатистических значениях в популяции, не учитывают индивидуальные особенности хирургической анатомии пациента, а также в значительной степени зависят от опыта хирурга.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения может быть один из  способов предоперационного планирования местоположения точки пункции и угла наклона операционного действия к фронтальной плоскости (поверхности спины пациента), осуществляемый либо по данным рентгеновской компьютерной томографии (КТ), либо магнитно-резонансной томографии (МРТ)  [Yeung A. T., Tsou P. M. Posterolateral endoscopic excision for lumbar disc herniation: surgical technique, outcome, and complications in 307 consecutive cases // Spine. – 2002. – Т. 27. – №. 7. – С. 722-731; Ruetten S., Komp M., Godolias G. An extreme lateral access for the surgery of lumbar disc herniations inside the spinal canal using the full-endoscopic uniportal transforaminal approach–technique and prospective results of 463 patients // Spine. 2005. Т. 30.  №. 22. С. 2570-2578]. При условии использования КТ-исследования, выполняют выбор стандартного аксиального среза КТ, проходящего в плоскости целевого межпозвонкового диска, с последующим построением оси операционного действия. Согласно данному способу, ось операционного действия пересекает точку, расположенную в задней части целевого межпозвонкового диска, выбранную на данном КТ-срезе, и является касательной к латеральной поверхности верхнего суставного отростка позвонка со стороны доступа. Место пересечения оси операционного действия с поверхностью тела на выбранном КТ-срезе позволяет рассчитать расстояние между точкой пункции и линией остистых отростков. Угол наклона оси операционного действия к фронтальной плоскости (т.е. поверхности спины) дает строгий ориентир для хирурга, выполняющего доступ [Ruetten S., Komp M., Godolias G. An extreme lateral access for the surgery of lumbar disc herniations inside the spinal canal using the full-endoscopic uniportal transforaminal approach–technique and prospective results of 463 patients // Spine. – 2005. – Т. 30. – №. 22. – С. 2570-2578; Kim, M. J. Targeted percutaneous transforaminal endoscopic diskectomy in 295 patients: comparison with results of microscopic diskectomy / M. J. Kim et al.  // Surgical neurology. – 2007. – Т. 68. – №. 6. – P. 623-631; Sencer A. et al. Fully endoscopic interlaminar and transforaminal lumbar discectomy: short-term clinical results of 163 surgically treated patients // World neurosurgery. – 2014. – Т. 82. – №. 5. – С. 884-890]. Выполнение аналогичного способа  при использовании МРТ-исследования осуществлется путем построения оси операционного действия и определения линейных и угловых параметров доступа по аксиальному, проходящему через целевой межпозвонковый диск, и сагиттальному срезам. При этом МРТ выполняют в условиях операционной, оснащённой магнитно-резонансным томографом, совмещённым с флюороскопом, в положении пациента на животе [Choi G. et al. Clinical results of XMR-assisted percutaneous transforaminal endoscopic lumbar discectomy // Journal of orthopaedic surgery and research. – 2013. – Т. 8. – №. 1. – С. 14].
Недостатками данных способов, ограничивающими их использование при проведении предоперационного планирования являются: невозможность построения оси операционного действия на аксиальном срезе КТ ввиду косонаправленной траектории оси операционного действия в методике Hoogland T., не позволяя точно определить расстояние между точкой пункции и линией остистых отростков, а также угол наклона оси операционного действия к фронтальной плоскости (дорзальной поверхности тела).  Применение именно МРТ-исследования увеличивает точность определения фактических параметров доступа, однако требует дополнительного использования поверхностной гибкой магнитной катушки и сопровождается значительным увеличением времени сканирования.
Задачей заявляемого изобретения является увеличение прецизионности выполняемого хирургического доступа с учетом индивидуальных анатомических особенностей строения позвоночника и толщины массива паравертебральных тканей путём оценки совокупности определенных топографических параметров введения эндоскопа.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в способе предоперационного планирования пункционного трансфораминального внедискового эндоскопического доступа к позвоночному каналу поясничного отдела позвоночника, включающем проведение магнитно-резонансной томографии позвоночника с получением сагиттального МР-среза поясничного отдела, проходящего через целевое межпозвонковое отверстие, при выполнении магнитно-резонансной томографии в зону сканирования включают кожные покровы спины и дополнительно получают  полуаксиальный МР-срез, точно совпадающий с уровнем и плоскостью хирургического доступа, и аксиальный МР-срез на уровне ножки дуги позвонка нижележащего по отношению к целевому межпозвонковому диску, определяют линейные и угловые параметры хирургического доступа путём построения: на сагиттальном МР-срезе двух прямых линий, обозначая точки их пересечения с изогнутой линией, визуализирующей кожу спины, причем первая прямая проходит через целевую точку, проецирующуюся в задне-верхнем углу тела позвонка нижележащего по отношению к целевому межпозвонковому диску, и вершину его верхнего суставного отростка, вторая – является перпендикуляром к поверхности стола магнитно-резонансного томографа, проведенного через целевую точку; на полуаксиальном МР-срезе третьей прямой линии, проходящей через точку, соответсвующую целевой точке на сагиттальном МР-срезе, и средину попавшего в срез верхнего суставного отростка с обозначением точки пересечения третьей прямой с изогнутой линией, визуализирующей кожу спины, являющейся точкой пункции, при этом точку на полуаксиальном МР-срезе, соответсвующую целевой точке на сагиттальном МР-срезе, определяют как конец отрезка, построенного от срединной линии позвонка по заднему краю его тела со стороны хирургического доступа, длина которого равна длине перпендикуляра к срединной линии того же позвонка, проведённого на аксиальном МР-срезе до медиальной поверхности ножки дуги со стороны хирургического доступа.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении достоверности определения основных параметров трансфораминального эндоскопического доступа по методике T. Hoogland, основанного на данных МРТ-исследования поясничного отдела позвоночника. Точность определения кратчайшего расстояния от линии остистых отростков до точки пункции, а также глубины доступа, достигается путем визуализации истинных взаимоотношений анатомических структур поясничной области в проекции, совпадающей с плоскостью операционного доступа, посредством построения дополнительного МР-среза. Получение прицельной полуаксиальной проекции МРТ-исследования поясничного отдела позвоночника, точно совпадающей с плоскостью доступа, обеспечивается определением уровня и значением угла наклона плоскости доступа на предшествующем сагиттальном срезе, проходящем через целевое межпозвонковое отверстие. Применение техники графической угловой и линейной разметки позволяет получить всю совокупность определенных геометрических характеристик в процессе выполнения стандартного протокола МРТ-исследования: кратчайшее расстояние от линии остистых отростков до точки пункции, глубина операционной раны, угол наклона оси операционного действия к фронтальной плоскости. Наличие у хирурга более точной информации о параметрах пункционного видеоэндоскопического доступа, на этапе планирования хирургического вмешательства, способствует быстрому выбору оптимальной траектории введения пункционной иглы, в том числе, методом «свободной руки», сокращая время операции. Данный способ легко воспроизводим на практике, что позволяет его выполнить молодым специалистам, повысив их уверенность в собственных мануальных навыках на этапе освоения пункционного эндоскопического доступа по методике T. Hoogland.
Заявляемое изобретение поясняется с помощью Фиг. 1-15, на которых изображено:
на Фиг. 1-2 - МРТ поясничного отдела позвоночника в сагиттальной проекции с прохождением МР-среза через правое межпозвонковое отверстие на уровне L5-L6 позвонков;
на Фиг. 3 -  МРТ поясничного отдела позвоночника с МР-срезом проходящим через ножки дуги L6 позвонка (длинной стрелкой отмечен медиальный край левой ножки дуги; короткой стрелкой отмечена грыжа межпозвонкового диска L5-L6; 1,379 см – точное значение длины перпендикуляра к срединной линии тела позвонка от медиальной поверхности ножки дуги).
Фиг. 4 -  МРТ поясничного отдела позвоночника в полуаксиальной проекции соответствующей МР-срезу, ориентированному по линии №1 на фиг. 2;
на Фиг. 5 показана схема положения оси операционного действия Ω в различных плоскостях (аксиальная плоскость позвоночника – показана на схеме пересечением осей X и Z; сагиттальная плоскость позвоночника – пересечением осей Z и Y; горизонтальная плоскость – пересечением осей X и Y; полуаксиальная плоскость – пересечением осей O и X– соответствует полуаксиальному срезу МРТ; угол наклона оси операционного действия к горизонтальной плоскости (угол α) – соответствует пересечению оси Ω с осью S, а также пересечением оси Ω с линией параллельной оси S, пересекающей точки С и Е).
на Фиг. 6 - аксиальный и сагиттальный МРТ-срезы поясничного отдела позвоночника пациента: короткими стрелками указаны признаки послеоперационных рубцово-спаечных изменений паравертебрального и перидурального пространств; длинными стрелками обозначена рецидивная грыжа межпозвонкового диска (а – аксиальная проекция МРТ поясничного отдела позвоночника, срез проходит через межпозвонковый диск L4-L5 и совпадает с его плоскостью; б – сагиттальная проекция МРТ поясничного отдела позвоночника);
на Фиг. 7-8 - сагиттальная проекция МРТ поясничного отдела позвоночника с прохождением МР-среза через правое межпозвонковое отверстие на уровне L4-L5  позвонков;
на Фиг. 9 - сагиттальная проекция МРТ поясничного отдела позвоночника с указанием линии 1, визуализирующей уровень дополнительного полуаксиального среза МРТ, совпадающего с плоскостью доступа;
на Фиг. 10 – сагиттальная и аксиальная проекции МРТ поясничного отдела позвоночника (а – сагиттальная проекция МРТ поясничного отдела позвоночника, линией 1 указан МР-срез проходящий через ножки дуги L5 позвонка; б – аксиальная проекция МРТ поясничного отдела позвоночника на уровне ножек дуги L5 позвонка, стрелкой указана медиальная поверхность правой ножки дуги, грвницы которой обведены изогнутой линией; 1,406 – точное значение длины перпендикуляра к срединной линии тела позвонка от медиальной поверхности ножки дуги);
на Фиг. 11 - полуаксиальный МР-срез, соответствующий плоскости доступа с указанием линии №3 - оси операционного действия, проходящей медиальнее правой задне-верхней ости подвздошной кости;
на Фиг. 12 (а, б) - интраоперационная рентгенография поясничного отдела позвоночника в прямой проекции, на которой при помощи рентген-контрастной метки на коже спины определена проекция «целевой» точки А (указано стрелкой), проекция правой ножки дуги  L5 позвонка обозначена овалом;
на Фиг. 13 - разметочные линии на поверхности кожи поясничной области пациента, отражающие скелетотопические ориентиры, уточнённые посредством прямой рентгенографии позвоночника: положение металлической метки, указывающей проекцию «целевой» точки А (указано стрелкой), длинной двусторонней стрелкой, обозначающее расстояние, на которое необходимо сместить точку пункции в латеральном направлении от линии остистых отростков на наружной поверхности спины [14 см], короткой двусторонней стрелкой - расстояние, на которое необходимо сместить точку пункции в краниальном направлении от уровня «целевой» точки А [8 см]; литерой Е - точка пункции, литерой С – точка на поверхности кожи, находящаяся в проекции «целевой» точки А на прямой рентгенографии;
на Фиг. 14 - спондилография в прямой проекции с указанием положения пункционной иглы, введённой через точку пункции Е по рассчитанной ранее траектории; дистальный конец иглы установлен в «целевой» точке А (указано стрелкой);
на Фиг. 15 - рентгеновские проекции, отражающие положение рабочего порта предназначенного для введения эндоскопа, дистальный конец которого расположен в области правого межпозвонкового отверстия L4-L5 позвонков (а – боковая рентгеновская проекция; б – прямая рентгеновская проекция).
При этом на Фиг. 1-4 и 7-8 отмечены: А – конечная («целевая») точка доступа на уровне задне-верхнего края тела позвонка в месте прикрепления ножки дуги; «Table» – линия, соответсвуюшая уровню стола магнитно-резонансного томографа;  ALF (R) – верхушка правого верхнего суставного отростка позвонка; MF (R) – правая медиальная фасетка межпозвонкового сустава со стороны доступа; D (А) – конечная («целевая») точка доступа на уровне задне-верхнего края тела позвонка и медиального края правой ножки дуги.
На Фиг. 12-13 позициями 1 – 5 обозначены: 1 – линия остистых отростков; 2 – перпендикуляр к линии остистых отростков, проведённый через проекцию «целевой» точки А на коже спины; 3 – проекция медиальной педикулярной линии; 4 – линия бокового смещения точки пункции от линии остистых отростков.
Способ предоперационного планирования пункционного трансфораминального внедискового эндоскопического доступа к позвоночному каналу поясничного отдела позвоночника осуществляют следующим образом. На предоперационном этапе при выполнении МРТ-исследования, входящего в стандарт обследования перед хирургическим вмешательством, проводят магнитно-резонансную томографию поясничного отдела позвоночника с включением в зону сканирования кожного покрова спины.
2
При этом сначала получают сагиттальный срез поясничного отдела позвоночника в Т взвешенном изображении, проходящем через целевое межпозвонковое отверстие с толщиной среза не более 4 мм. На полученном изображении проводят две прямые линии. Для этого на изображении отмечают две точки: А -  «целевая точка», проецирующаяся в задне-верхнем углу тела позвонка нижележащего по отношению к целевому межпозвонковому диску, т.е. в зоне прикрепления ножки дуги; ALF (R)  - вершина его верхнего суставного отростка (Фиг. 1). Проводят через две эти точки линию №1, которая точно соответствует уровню и углу наклона плоскости, в которой вводят эндоскоп. Точку пересечения линии №1 с изогнутой линией, визуализирующей кожу спины обозначают точкой В. Проводят линию №2 через точку А путем построения перпендикуляра к поверхности стола магнитно-резонансного томографа. Отмечают точку пересечения линии №2 с изогнутой линией, визуализирующей кожу спины и обозначают буквой С, при этом длина отрезка АС равна кратчайшему расстоянию от наружной поверхности спины до «целевой точки» А.  Построение данных линий позволило определить следующие параметры: образованный пересечением линий №1 и №2 угол САВ, соответствующий углу отклонения плоскости хирургического доступа от аксиальной плоскости; длину отрезка ВС, соответствующую расстоянию, на которое необходимо сместить точку пункции в краниальном направлении от перпендикуляра к линии остистых отростков, проведённого на коже спины через точку С (Фиг. 2,  13).
На втором этапе магнитно-резонансной томографии поясничного отдела позвоночника получают полуаксиальный МР-срез вдоль линии №1, точно совпадающей с уровнем и плоскостью хирургического доступа (Фиг. 4), на третьем этапе – дополнительный аксиальный МР-срез поясничного отдела позвоночника, проходящий через ножки дуги позвонка нижележащего по отношению к целевому межпозвонковому диску. На аксиальном МР-срезе поясничного отдела позвоночника, проходящим через ножки дуги позвонка нижележащего по отношению к целевому межпозвонковому диску, проводят перпендикуляр к срединной линии тела позвонка на уровне заднего его края до медиальной поверхности ножки дуги со стороны хирургического доступа, и измеряют длину этого перпендикуляра (Фиг. 3). На полуаксиальном МР-срезе, полученном на втором этапе, отмеряют найденную длину по отрезку проведённому от срединной линии тела позвонка на уровне заднего его края со стороны доступа, причем конец данного отрезка обозначают точкой D (Фиг.4).
Из точки D, соответствующей «целевой» точке А на сагиттальном срезе, проводят прямую линию №3  через средину, попавшего в срез, верхнего суставного отростка до пересечения с изогнутой линией, визуализирующей кожу спины, обозначая точку пересечения буквой Е, являющуюся в последующем точкой пункции. На полуаксиальном срезе точку пересечения изогнутой линии, визуализирующей наружную поверхность спины, с срединной линией тела обозначают точкой F. Полученные при этом параметры дадут нам следующие характеристики хирургического доступа: длина отрезка DE соответствует глубине введения эндоскопа; длина отрезка FE – расстоянию, на которое необходимо сместить точку пункции в латеральном направлении от линии остистых отростков на наружной поверхности спины (Фиг. 4). Угол наклона оси операционного действия к горизонтальной плоскости (угол α) определяют  равный углу АЕС через синус, где АЕ – гипотенуза треугольника AEC, а АС – противолежащий катет треугольника AEC (Фиг. 5).
Пример.
Пациент Х., 58 лет. Диагноз: Правосторонняя рецидивная грыжа межпозвонкового диска L4-L5, правосторонний L5 корешковый болевой синдром. Результаты МРТ поясничного отдела позвоночника пациента представлены на Фиг. 6. После обследования было принято решение о необходимости проведения хирургического вмешательства, а именно чрескожном видеоэндоскопическом удалении грыжи межпозвонкового диска L4-L5 правосторонним трансфораминальным доступом по методике T. Hoogland с целью декомпрессии невральных структур в обход рубцовых послеоперационных изменений. В ходе выполнения стандартного протокола обследования пациента методом МРТ в предоперационном периоде  дополнительно были выполнены два среза необходимых для проведения расчёта линейных и угловых параметров перкутанного эндоскопического трансфораминального доступа, предполагающего фораминотомию в виде частичной резекции правого верхнего суставного отростка L5 позвонка, что увеличило общее время сканирования на 4 мин.
Определение линейных и угловых параметров пункционного эндоскопического правостороннего трансфораминального доступа, на уровне L4-L5 позвонков, осуществляемого по косонаправленной траектории, с частичной резекцией верхнего суставного отростка L5 позвонка, представлены на Фиг. 7-11.
Расстояние, на которое необходимо сместить точку пункции в латеральном направлении от линии остистых отростков на наружной поверхности спины составило 13,9 см. Глубина раневого канала (глубина введения эндоскопа) составила 14,9 см. Расстояние, на которое необходимо сместить точку пункции Е в краниальном направлении от уровня «целевой» точки А составило 8,0 см.
Был рассчитан угол оси операционного действия к горизонтальной плоскости:
АС÷D(A)E = 8,93÷14,87 = 0,6
°
что соответствует sin 37.
°
Благодаря проведённым техническим манипуляциям и используя интраоперационно только лишь прямую рентгеновскую проекцию поясничного отдела позвоночника, при помощи рентгенконтрастной метки, определили местоположение на коже спины проекцию «целевой» точки А, локализующейся в верхне-медиальной части правой ножки дуги LV позвонка (точку С), точку пункции Е, а также отметили при помощи маркера на коже спины направление траектории введения пункционной иглы – отрезок ЕС (Фиг. 5, 12, 13). В последующем, без использования флюороскопии из точки пункции Е, ввели пункционную иглу в направлении к «целевой» точке А, совмещая траекторию введения по отрезку ЕС (Фиг. 12, 13) под заранее рассчитанным углом в 37к поверхности спины, на глубину 15 см (см. расчёты по МРТ на Фиг. 11). При контрольной флюороскопии в прямой проекции дистальный конец иглы был расположен точно в проекции «целевой» точки А (Фиг. 14). В последующем по проводникам увеличивающегося диаметра, с периодическим выполнением одиночных рентгеновских снимков, установили рабочий порт, проконтролировав его положение в прямой и боковой рентгеновских проекциях (Фиг. 15).
Использование найденных линейных и угловых параметров во время операции ускорило осуществление этапа хирургического доступа на 15 мин, уменьшило время непрерывного рентгеновского излучения с 3 мин – до 20 сек, что в значительной степени отразилось на снижении дозы лучевой нагрузки для пациента и операционной бригады.