Способ количественной оценки формирования костного блока в зоне переднего спондилодеза

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургической вертебрологии и лучевой диагностике, и может быть использовано для количественной оценки формирования блока в зоне переднего спондилодеза при инфекционных поражениях, опухолях и травмах позвоночника.

Реконструкция с воссозданием опорности и стабильности передней колонны позвоночника является ведущим компонентом хирургического лечения инфекционного спондилита туберкулезной или неспецифической этиологии, опухолей и повреждения позвонков. Основным материалом для замещения межтелового дефекта длительное время являлись костные трансплантаты (ауторебра, гребень подвздошной кости [1, 2], позднее - гомо- или гетеротрансплантаты), в настоящее время используемые при комбинированном спондилодезе для остеоиндукции в сочетании с небиологическими имплантатами из титана и его сплавов, углеродного углерода, керамики [3-6], целью которых является не только замещение межтелового дефекта, но и создание благоприятных условий для формирования спондилодеза путем восстановления опорности и стабильности позвоночника.

Однако большинство работ, посвященных применению разных материалов для переднего спондилодеза, отражает технические вопросы оперативной манипуляции и не касается особенностей формирования блока в зоне фиксации. При этом рентгенологическая оценка выраженности спондилодеза традиционно проводится с использованием морфолучевых понятий ("фиброзное", "костно-фиброзное", "костное" сращение), субъективно оцениваемых и не имеющих анатомо-морфологического подтверждения.

Известен способ оценки формирования костного блока при спондилодезе с использованием костных аутотрансплантатов и биоситалла в различных отделах позвоночника [7], основанный на проведении рентгенологического исследования и спиральной компьютерной томографии (СКТ) с денситометрией с последующим условным делением процесса на 3 последовательных периода: реваскуляризации (2-4 месяца), резорбции (6-8 месяцев), ремоделирования и формирования костного блока (8-16 месяцев). Недостатком способа является исключительно качественная характеристика спондилодеза в сопоставлении с критериями времени, условно соответствующими различным стадиям перестройки зоны контакта трансплантата и позвонка.

Нецветов П.В. и соавт. (2007) [8] предлагают характеризовать спондилодез по показателям плотности кости, оцениваемым при КТ исследованиях. По мнению авторов, диапазон показателей плотностей зоны костного контакта от 100 до 200 HU соответствует фиброзному блоку, 201-300 HU - фиброзно-костному, а 301-400 HU - костному блоку (прототип). Аналогичные данные приводят Шевцов В.И. и соавт. (2007) (патент №2295288) [9], считающие, что коэффициент ослабления рентгеновского излучения не менее 300 HU и отсутствие резорбции между костями соответствует стабильному спондилодезу. Недостатком предлагаемого способа является отсутствие единых технологических стандартов выполнения компьютерной томографии и широкое использование низкодозовых протоколов, не позволяющих унифицировать данные методы оценки в связи с вариабельностью денситометрических данных.

Задачей предлагаемого изобретения является унификация оценки формирования переднего спондилодеза путем анализа выраженности блока между реципиентным костным ложем в телах позвонков и межтеловым трансплантатом/имплантатом.

Задача реализуется за счет того, что проводят КТ на аппарате с толщиной среза не более 1 мм, в сагиттальной и коронарной проекциях стандартных MPR-реконструкций осуществляют оценку изображения с визуализацией зоны контакта верхнего или нижнего концов имплантата/трансплантата с ложем опорного позвонка по балльной шкале, основанной на плотности соприкосновения и положения, где

1 - нарушена правильность ("соосность") положения трансплантата/имплантата,

2 - трансплантат/имплантат располагается между телами блокируемых позвонков, диастаз между ложем и костным трансплантатом ≥3 мм,

3 - трансплантат/имплантат располагается между телами блокируемых позвонков, диастаз между ложем и костным трансплантатом <3 мм,

4 - диастаз между ложем и костным трансплантатом отсутствует, однако зона контакта не структурна, неоднородно склерозирована,

5 - диастаз между ложем и костным трансплантатом отсутствует, костные балки переходят между ними без изменений костной структуры (т.н. "первичное формирование костного блока").

Способ основан на создании балльной шкалы, позволяющей оценить легко регистрируемые при КТ параметрические и непараметрические показатели.

Изобретение поясняется чертежами, где Фиг. 1 - КТ-изображения, иллюстрирующие выраженность костного блока в зоне переднего спондилодеза, а - вывих трансплантата/имплантата (1 балл); б - диастаз между верхним концом трансплантата и реципиентным ложем более 3 мм (2 балла); в, г - соприкасание трансплантата/имплантата с ложем опорного позвонка, диастаз между ними менее 3 мм (3 балла); д - в нижнем блокируемом сегменте между ложем позвонка и трансплантатом диастаз отсутствует, зона контакта неоднородная, с выраженной склеротической реакцией (4 балла), в верхнем блокируемом сегменте однородный переход костной ткани между ребром внутри меша и телом позвонка (5 баллов); Фиг. 2 - Динамика формирования блока в верхнем (А) и нижнем (Б) опорных сегментах в группах наблюдений; Фиг. 3-5. Клинические примеры оценки формирования блоков на этапах лечения.

Изобретение реализуется следующим образом: после реконструкции позвоночника состояние зоны спондилодеза оценивают по данным КТ, выполняемой на аппарате с толщиной среза не более 1 мм. Другие технические параметры сканирования, такие как напряжение на трубке, сила тока, матрица изображения, время вращения трубки, pich выставляются в автоматическом режиме или прописываются согласно протоколам исследования. Оценка зоны спондилодеза проводится в сагиттальной и коронарной проекциях стандартных MPR-реконструкций.

На оптимальном КТ срезе позвоночника (срез, на котором лучше всего визуализируется зона контакта между позвонком и трансплантатом/имплантатом) оценивают три легко контролируемых, воспроизводимых и однозначно трактуемых признака:

1. Наличие или отсутствие вывиха трансплантата. Смещение концов трансплантата/имплантата за пределы горизонтальных опорных площадок блокируемого позвонка расценивают как вывих (1 балл). При отсутствии вывиха уточняются следующие признаки - величина диастаза и переход костных балок в зоне непосредственного контакта трансплантата и реципиентного ложа.

2. Расстояние между блокируемой поверхностью позвонка и концом трансплантата/имплантата. Величину диастаза оценивают по прямой линии, соединяющей наиболее близкие точки в зоне контакта между ними. Диастаз, равный 3 мм, соответствует минимальному пороговому значению, подлежащему измерению между точками при отсутствии увеличения стандартного КТ-изображения. Величину диастаза, превышающую или равную 3 мм, оценивают в 2 балла; величину менее 3 мм - в 3 балла.

3. структурирование зоны блока позвонка с трансплантатом/имплантатом. Отсутствие щели между ними с неоднородной структурой блока и зонами склероза оценивают в 4 балла; однородную структуру блока без участков склероза с визуализацией переходящих балок - в 5 баллов.

Оцениваемые в соответствии с 5-балльной шкалой лучевые (КТ) признаки приведены в таблице 1.

Формирование блока оценивают раздельно для верхнего и нижнего сегментов зоны спондилодеза, что позволяет оценить состояние обоих блокируемых сегментов.

При анализе мультипланарных КТ срезов оценка выраженности спондилодеза проводится по срезу, на котором выявляется наибольший показатель в баллах.

Способ позволяет оценивать динамику выраженности костного блока в зоне переднего спондилодеза как у одного больного на разных этапах послеоперационного периода, так и сравнивать между собой показатели разных больных в одинаковые промежутки времени после операции. Оценка вывиха трансплантата в 1 балл введена, во-первых, для возможности сравнительного количественного анализа (возможность определения отношений между показателями), во-вторых, в связи с возможностью в ряде случаев срастания между телами позвонков и трансплантатом даже при его вывихе. Величина показателя, равная 3 баллам и менее, соответствует отсутствию истинного костного блока, 4 и 5 баллам - разным стадиям структурирования костного блока.

Основанием для заявления способа являются результаты компьютерной томографии 126 взрослых пациентов в возрасте от 21 до 76 лет, больных туберкулезным и неспецифическим спондилитом, последовательно оперированных в ФГБУ СПбНИИФ в период с 2010 по 2013 г. Всем больным выполнены вмешательства в соответствии с принципами радикально-реконструктивной хирургии спондилитов. Компьютерную томографию позвоночника выполняли на мультидетекторном компьютерном томографе Toshiba «Aquilion-32» в сроки 1, 3, 6 и 12 месяцев после операции. Параметры сканирования при проведении КТ: напряжение на трубке 120 kV, сила тока 100 мA, толщина среза 1,0 мм, матрица изображения 512×512, время вращения трубки 0,5 с, pich 0,8.

При проведении первых контрольных КТ на 1-м, 2-м месяцах контроля оценивалась только правильность положения трансплантата/имплантата в межтеловом диастазе, при правильном положении в 2 балла, при вывихе в 1 балл. Плотность соприкасания оценивать нецелесообразно, так как априоре трансплантат/имплантат плотно внедряется в пострезекционную полость и диастаза на этих сроках контроля не выявляется. Начиная с 3-го месяца контроля в костной ткани происходят физиологические процессы перестройки и, оценка производится с использованием всех критериев балльной шкалы оценки спондилодеза.

На Фиг. 2 представлен пример оценки спондилодеза в области верхнего и нижнего концов трансплантата/имплантата в группах, сформированных в зависимости от материала, используемого для переднего спондилодеза: группа 1 - костный трансплантат, группа 2 - титановая блок-решетка с костным наполнением, группа 3 - титановая блок-решетка без наполнения.

Эффективность применения способа иллюстрируют следующие клинические примеры.

Пример №1. Пациент с инфекционным спондилитом на уровне Th10-12. КТ-исследования проведены через 3, 6 и 12 месяцев после выполнения переднего спондилодеза ауторебром. Представлены срезы, оптимальные для верхнего и нижнего блокируемых сегментов

Через 3 мес. после операции (Фиг. 3) (а, 0+3) в обоих сегментах трансплантат не выходит за горизонтальные границы замыкательных пластинок; в верхнем сегменте диастаз между ложем и концом трансплантата составляет 5 мм, соответствуя 2 баллам; диастаз между нижним концом трансплантата и ложем позвонка составляет менее 1 мм, соответствуя 3 баллам. При последующих исследованиях на сроках 6 и 12 мес. после операции (0+6, 0+12 соответственно) в верхнем сегменте между трансплантатом и позвонком сохраняется диастаз, составляющий 1-2 мм, что соответствует 3 баллам. В нижнем сегменте в эти сроки диастаз между телом позвонка и трансплантатом отсутствует; появляется неоднородный костный блок с выраженной зоной контактного склероза, что соответствует 4 баллам.

Оценка блокирования

Пример 2. Пациент с инфекционным спондилитом на уровне Th6-9. КТ исследования проведены через 1, 6 и 12 месяцев после выполнения переднего спондилодеза ауторебрами. Представлены срезы КТ (Фиг. 4), оптимальные для верхнего (а) и нижнего (б) блокируемых сегментов

Через 1 мес.после операции (а, б, 0+1) в обоих сегментах трансплантат не выходит за пределы тел позвонков, в верхнем и нижнем сегментах прилежит к телам позвонков с зоной склероза без диастаза, что может быть условно расценено в 4 балла. Однако, при последующих исследованиях через 6 и 12 мес.после операции (0+6, 0+12 соответственно) в верхнем сегменте между трансплантатом и позвонком диастаз продолжает отсутствовать при нарастании склеротических изменений (4 балла), в нижнем на фоне нарастания склероза тела позвонка вокруг концов трансплантата появляется резорбтивная полоса и диастаз величиной до 2 мм, что соответствует 3 баллам.

Оценка формирования спондилодеза

Пример 3. Пациент с инфекционным спондилитом на уровне Th7-10. При реконструкции позвоночника для переднего спондилодеза использована титановая блок-решетка, заполненная двумя фрагментами ауторебра.

Оценка зрелости блока может быть проведена по обоим фрагментам. Через 1 месяц после операции (Фиг. 5, а) передний трансплантат в обоих сегментах плотно прилежит к телам позвонков с умеренной склеротической реакцией, что соответствует 4 баллам. Плотный контакт сохраняется в обеих зонах и через 6 месяцев (б) с выраженным нарастанием реактивного склероза, без зон резорбции в верхнем и нижнем блокируемых позвонках, что также соответствует 4 баллам.

При этом задний трансплантат, на обоих сроках в нижнем сегменте сросшийся с позвонком с реактивным склерозом, в верхнем сегменте имеет щелевидный диастаз (около 1 мм) с телом позвонка, что соответствует 3 баллам.

Источники информации

1. Гарбуз А.Е. Реконструктивно-пластические операции при распространенных формах туберкулезного спондилита и их последствиях: Автореф. дис. … д-ра мед. наук. - Л., 1988.

2. Гарбуз А.Е., Тиходеев С.А., Олейник В.В. Костная пластика при ограниченных формах туберкулезного спондилита // Проблемы туберкулеза. - 1991. - №4. - С. 38.

3. Базаров А.Ю. Диагностика и оперативное лечение остеомиелита позвоночника: Автореф. дис. … канд. мед. наук. - Курган, 2005. - 24 с.

4. Беляков М.В. Применение углерод-углеродных имплантатов для переднего спондилодеза при воспалительных заболеваниях позвоночника (экспериментально-клиническое исследование): Автореф. дис. … канд. мед. наук. - СПб., 2006.

5. Гусева В.Н., Беляков М.В., Мушкин А.Ю., Виноградова Т.И., Бурлаков С.В., Олейник В.В., Гордеев С.К., Демиденко А.В. Передний спондилодез с применением углеродных наноструктурных имплантатов: Клинические рекомендации. - СПб., 2014. - 24 с.

6. D. Grob, S. Daehn, A.F. Mannion. Titanium mesh cages (TMC) in spine surgery // Eur. Spine J. - 2005. - V. 14(3). - P. 211-221.

7. Орлов В.П., Дулаев A.К. Характеристика процесса формирования костного блока при использовании имплантатов из биоситалла при травмах и заболеваниях позвоночника // Российская нейрохирургия. - 2003. - №1.

8. Нецветов П.В., Худяев А.Т., Дьячкова Г.В., Люлин С.В. Роль компьютерной томографии в оценке плотности костного блока поврежденного сегмента позвоночника на различных этапах лечения аппаратом наружной транспедикулярной фиксации // Вестник рентгенологии и радиологии. - 2007. - №2. - С. 23-26.

9. Патент на изобретение №2295288. - 2007. Способ диагностики состоятельности спондилодеза / Шевцов В.И., Худяев А.Т., Люлин С.В., Россик О.С., Нецветов П.В. // - http://www.freepatent.ru/patents/2295288 - дата обращения 28.01.2015.