Экспериментальное изучение стабильности имплантации транспедикулярных винтов

Хирургическое лечение остеопороза

Проблема остеопороза в хирургии позвоночника является одной из наиболее актуальных. С одной стороны, это связано с участившимися случаями тяжёлых переломов тел позвонков на фоне остеопороза. С другой стороны, накопленный опыт показывает, что стандартные приёмы и методы хирургического лечения при наличии остеопороза малоэффективны или неприемлемы.

На сегодняшний день описано несколько вариантов хирургического лечения больных с переломами позвоночника на фоне системного остеопороза, но ни один из них не может считаться оптимальным. В сложившейся ситуации вполне обоснованно выглядит появление транспедикулярных спинальных систем, предполагающих имплантацию винтов с использованием костного цемента. Вопросы экспериментального и клинического обоснования применения таких спинальных систем остаются не достаточно освещенными в специальной медицинской литературе.

Проанализирована дестабилизация винтов дистракционной нагрузкой, приложенной вдоль продольной оси винта на универсальной серво-гидравлической испытательной машине "Walter+bay ag" LFV-10-T50. Показатели жёсткости костно-цементно-металлического блока при цементной имплантации канюлированных транспедикулярных винтов в 2,10-2,38 раза выше аналогичных показателей при обычной имплантации транспедикулярных винтов.

Известно, что клиническая эффективность остеосинтеза во многом определяется его стабильностью. Именно этот фактор является критическим при наличии остеопороза. Экспериментальное обоснование применения спинальных систем, предполагающих цементную имплантацию винтов, может быть основано на сравнении основных параметров стабильности остеосинтеза позвоночника такими системами, и системами, широко применяемыми в клинической практике.

Цель работы - провести экспериментальное сравнение стабильности бесцементной и цементной имплантаций транспедикулярных винтов в позвонки с пониженной минеральной плотностью костной ткани.

Серия проведённых экспериментов включала 16 опытов, в которых использовали анатомические препараты позвоночных сегментов Th11 - L3, извлекаемые на секции у лиц женского пола старше 65 лет в течение 24-48 часов после смерти.

Причины смерти в указанной группе не оказывали влияния на структуру тканей позвонков. Изъятие блоков позвоночных сегментов проводили в соответствии с требованиями подготовки тканей человека для биомеханических исследований в морге кафедры судебной медицины КГМУ. Перед началом исследования производили визуальную макроскопическую оценку и морфометрию анатомических препаратов, рентгенографию препаратов в стандартных проекциях, а так же КТ-денситометрию, которая подтверждала снижение минеральной плотности костной ткани.

Транспедикулярные винты: имплантирование в позвонки

После этого во все позвонки имлантировали транспедикулярные винты «Синтез» (ООО МТФ «Синтез», г. Санкт-Петербург) диаметром 6,5 мм с длиной резьбовой части 50 мм. Винты проводили параллельно замыкательным пластинам, а их конвергенция составляла 12-18 градусов. При этом в правую часть каждого позвонка имплантировали стандартные винты, применяемые в клинической практике, а в левую - канюлированные винты, имплантацию которых осуществляли с использованием костного цемента.

Формирование цементной мантии осуществляли после имплантации винтов путём введения 2,5 мл костного цемента через канюлю винта с помощью инжектора. Корректность проведения винтов и цементной мантии контролировали рентгенографией в стандартных проекциях. Подготовленные к экспериментам препараты хранили при температуре - 18 градусов С. Перед проведением нагрузочных тестов их размораживали в течение 6-8 часов.

Нагрузочные тесты были проведены в испытательной лаборатории ЦИТО им. Н.Н. Приорова на универсальной испытательной машине «Walter+bay ag» LFV-10-T50. Тестирование предполагало поочерёдную дестабилизацию имплантированных винтов путём воздействия на них дистракционной нагрузкой, приложенной вдоль продольной оси винта в направлении от заострённой носовой части к головке.

Для выполнения тестирования анатомические препараты позвонков закрепляли в неподвижной траверсе испытательной машины за тело позвонка таким образом, что продольная ось испытуемого винта была направлена к подвижной траверсе параллельно вектору прилагаемого дистракционного воздействия.

Головку винта закрепляли к подвижной траверсе, после чего она приводилась в движение со скоростью 3 мм в минуту, передавая дистракционную нагрузку на имплантированный винт, дестабилизируя его и извлекая из позвонка. Возрастающая по мере движения траверсы нагрузка регистрировалась измерительным комплексом испытательной машины.

Запись параметров зависимости величины дислокации испытуемого винта от прилагаемой нагрузки осуществлялась автоматически в виде диаграмм в координатах «дистракционное усилие (N) - линейная величина дислокации (миллиметры)». Движение траверсы и увеличение нагрузки производили до появления явных признаков дестабилизации винта и локальных разрушений костной ткани вокруг его резьбы.

Разрушением тестируемого препарата считали момент снижения его сопротивления дистракционной нагрузке, определяемый по началу прогрессивного нарастания дислокации винта без дальнейшего адекватного увеличения нагрузки.

Разрушение фиксировалось испытательной машиной, контролировалось визуально и регистрировалось цифровой фотосъёмкой. Сразу после разрушения препарата нагрузку прекращали. Исследуемый образец извлекали для регистрации и морфометрии, после чего позвонок перезакрепляли в неподвижной траверсе испытательной машины и аналогичным образом проводили тестирование второго винта.

После дестабилизации всех винтов выполняли рентгенографию анатомических препаратов позвонков в стандартных проекциях. По полученным диаграммам составляли таблицы зависимости дислокации испытуемых винтов от прилагаемой нагрузки. Дискретность дислокации винтов в таблицах составляла 0,25 мм.

Очевидно, что, с клинической точки зрения, наибольший интерес представляют экспериментальные данные, полученные в диапазоне тестирующих нагрузок, провоцирующих начальные проявления дестабилизации.

Исходя из этого и учитывая возможности электронного измерительного комплекса испытательной машины, для сравнения стабильности стандартной и цементной имплантаций винтов в позвонки с пониженной минеральной плотностью нами проводилось сопоставления нагрузок, вызывающих дислокации винтов до 1 мм.

Сопоставление производили отдельно по каждому позвонку, принимая за 100% величину нагрузки, провоцирующую дислокацию стандартного винта в дорзальном направлении. Равноценная дислокация канюлированного винта из того же позвонка после цементной имплантации провоцировалась большей дистракционной нагрузкой. Её процентное соотношение с соответствующей нагрузкой стандартного винта для каждого позвонка определяли по формуле:

Fc/Fs100, (1)

в которой Fs - дистракционная нагрузка, провоцирующая дислокацию стандартного винта, a Fc -дистракционная нагрузка провоцирующая равноценную дислокацию канюлированного винта после цементной имплантации.

Нагрузка на позвоночник: цифровое исследование

Полученные цифровые характеристики результатов проведённых экспериментов подвергались статистической обработке с определением стандартной ошибки средних значений, с учетом, прежде всего, процентных соотношений дистракционных нагрузок, вызывающих равноценные дислокации стандартных и канюлированных винтов для каждого позвонка.

Также учитывали и абсолютные величины этих нагрузок, которые существенно отличались в различных позвонках. За счёт такого подхода к анализу результатов нам удалось избежать существенных погрешностей, связанных со значительной вариабельностью механических свойств костной ткани позвонков у различных лиц.

Таким образом, в нашей работе было проведено сравнение величин механических нагрузок, способных вызвать начальную дислокацию и дестабилизацию транспедикулярных винтов после стандартной имплантации и канюлированных винтов после цементной имплантации. Сравниваемые величины характеризуют показатели жёсткости костно-металлических и костно-цементно-металлических блоков, формирующиеся после имплантации винтов в позвонки.

Показатели дистракционной нагрузки, провоцирующей дислокацию стандартных транспедикулярных винтов в дорзальном направлении, представлены в таблице 1. По результатам восьми экспериментов дислокация на 0,25 мм происходила при нагрузке 26+7 N. Дислокация на 0,5 мм - при нагрузке 43+26 N. Дислокация на 0,75 мм происходила при нагрузке 56+15 N и на 1 мм - при нагрузке 67+16 N.

По результатам восьми экспериментов дислокация на 0,25 мм происходила при нагрузке 54+17 N. Дислокация на 0,5 мм - при нагрузке 89+26 N, на 0,75 мм - при нагрузке 120+31 N и на 1 мм - при нагрузке 155+37 N.

Абсолютные величины дистракционных нагрузок, провоцирующих равноценные дислокации стандартных и канюлированных винтов, для каждого позвонка были сопоставлены между собой. При этом, дислоцирующая нагрузка на стандартный винт принималась за 100%.

Процентное соотношение между нагрузками, прилагаемыми на канюлированный и стандартный винты при их равноценных дислокациях определялось для каждого позвонка по формуле (1). Для равноценной начальной дислокации канюлированных винтов после их цементной имплантации дистракционная нагрузка должна составлять в среднем 210-238% от соответствующей нагрузки, прилагаемой на стандартные винты, то есть быть больше в 2,10-2,38 раза.

Несмотря на значительный разброс абсолютных величин дистракционных нагрузок, провоцирующих равноценные дислокации винтов из различных позвонков, процентное соотношение нагрузок для стандартных и канюлированных винтов в каждом отдельно взятом позвонке находится в значительно более узком диапазоне.

Таким образом, показатели жёсткости костно-цементно-металлического блока при цементной имплантации канюлированных транспедику лярных винтов в позвонки с пониженной минеральной плотностью костной ткани в 2,10-2,38 раза выше аналогичных показателей костно-металлического блока при обычной имплантации стандартных винтов соответствующего размера.

Ссылки по теме:

• Осложнения после операции на позвоночнике
• Хирургия позвоночника: новое ПО повысит безопасность операций
• Имплантация новых пористых биокерамических гранул с различной степенью пористости IN VIVO
• Особенности первичной и ревизионной имплантации

Автор материала Елена Васильева, врач общей практики специально для Spinet.ru

Также стоит почитать: