СПОСОБ УСТАНОВКИ ВИНТОВ ДЛЯ ТРАНСПЕДИКУЛЯРНОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ПОЗВОНОЧНИКА Российский патент 2017 года по МПК A61B17/56 

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии, ортопедии, нейрохирургии, и может быть использовано для проведения транспедикулярной фиксации позвонков открытым способом при хирургическом лечении повреждений, заболеваний и деформаций позвоночника.

Способ включает предоперационное планирование траектории введения транспедикулярных винтов на основании компьютерной томографии позвоночника и установку винтов по спланированным траекториям. Для планирования может быть использована любая программа для просмотра медицинских изображений в формате DICOM, способная строить мультипланарные реконструкции (MPR) в произвольной плоскости (в открытых источниках имеется множество таких программ, в том числе и бесплатных и условно-бесплатных, например: "Onis 2.4 Free Edition", "Inobitec DICOM Viewer", "E-Film" и др.). На мультипланарной реконструкции в плоскости введения винтов выбираются наиболее оптимальные траектории прохождения (через ножки дуги в тела позвонков) для каждого винта. Для каждого позвонка формируется карта разметки, включающая срезы в трех плоскостях и отображение на плоскости введения винтов их траекторий вхождения, расстояние между точками введения винтов, расстояние между надостистой связкой и точкой на траектории винта на этом же уровне. Интраоперационно, точки введения винтов определяются на основании созданной карты разметки, угол вхождения в сагиттальной плоскости определяется путем рентгеноскопии в боковой проекции, угол схождения в аксиальной плоскости определяется опосредованно путем измерения расстояния между вершиной остистого отростка (надостистой связкой) и инструментом, использующимся для установки винта. Методика позволяет обеспечить точное введение транспедикулярных винтов, не требует применения дорогостоящих систем навигации, позволяет производить рентгеновский контроль только в боковой проекции, что снижает лучевую нагрузку на пациента и персонал и дает возможность использовать обычный (не рентгенпрозрачный) операционный стол.

Транспедикулярная стабилизация позвоночника применяется с 70-х годов прошлого века (Roy-Camille R et al., 1976) и в настоящее время стала "золотым стандартом" при лечении травматических повреждений позвоночника, первичных и метастатических опухолей позвоночника, сколиотической болезни, гематогенного остеомиелита, туберкулезного спондилита, дегенеративного поражения и др. Несмотря на многообразие существующих транспедикулярных систем различных производителей, техника непосредственного введения винтов открытым способом сходна. В намеченной точке введения в кортикальном слое выполняется отверстие, далее инструментом создается штифт-канал в губчатой кости, стенки которого оцениваются пуговчатым зондом. По сформированному штифт-каналу вводится винт. При этом винт не должен выходить за границы кортикального костного слоя, что гарантирует сохранность расположенных рядом нервных и сосудистых образований. Ключевыми моментами для правильного расположения винта внутри позвонка является выбор точек введения и углов отклонения траектории введения винта в аксиальной и сагиттальной плоскостях.

Первые известные способы установки транспедикулярных винтов подразумевали определение "типичных" точек введения по анатомическим ориентирам. Методик определения таких точек предложено множество. Наиболее ранее описание представил R. Roy-Camille, указывая ее как расположенную по линии латерального края дугоотростчатого сустава, каудальнее его нижнего края на 1 мм. Weinstein предложил также использовать в качестве ориентира в поясничном отделе позвоночника добавочный отросток (processus accessorius). Наибольшую популярность приобрела более латерально расположенная точка вкола по F.P. Magerl, расположенная по линии середины поперечного отростка на уровне латерального края верхнего суставного отростка соответствующего позвонка. Углы отклонения в сагиттальной и аксиальной плоскостях определялись для каждого позвонка по специальным таблицам (Zindrick, M.R. et al., 1987). Однако значительная вариабельность анатомии, особенно при патологических состояниях, приводит к возникновению ошибок. Так, в приведенном примере (Рис. 1 и Рис. 2) показан L4 позвонок у двух пациентов. В первом случае (Рис. 1), точка вкола и углы отклонения соответствуют "типичным", а во втором случае (Рис. 2) требуется либо значительное увеличение угла схождения в аксиальной плоскости (Рис. 2С), либо изменение точек введения винтов (Рис. 2D).

Для увеличения точности установки винтов используется интраоперационная рентгеноскопия. Точки введения винтов и их установка контролируются последовательным выполнением рентгеновских снимков в прямой и боковой проекциях. При этом расположение винтов в сагиттальной плоскости контролируется напрямую на боковом снимке, а в аксиальной проекции опосредованно. Для этого делается несколько снимков в прямой и боковой проекции по мере прохождения инструментом ножки позвонка, что увеличивает лучевую нагрузку на пациента и операционную бригаду. Кроме того, многократные повороты рентгеновской установки вокруг пациента значительно повышают риск нарушения стерильности и соответственно риск инфекционных осложнений. Также обязательным условием является наличие рентгенпрозрачного операционного стола для выполнения снимка в прямой проекции.

Современные рентгеновские системы, такие как O-arm или интраоперационная компьютерная томография, позволяют получать изображения непосредственно в аксиальной проекции. Также разработаны и применяются навигационные системы, позволяющие значительно повысить точность установки винтов. Существенным недостатком указанных методик является высокая цена, что ограничивает их широкое применение.

По этой причине продолжают публиковаться альтернативные способы и методики определения точек введения винтов и углов отклонения в аксиальной плоскости.

Так, известен способ введения винтов для транспедикулярной фиксации позвонков (Патент RU 2187978), согласно которому пациенту перед операцией проводится рентгенография позвоночника лежа в двух проекциях, по которым производится предоперационное планирование. Определяются точки и направления введения транспедикулярных винтов. Расчерчиваются рентгенограммы с указанием углов введения винтов в двух плоскостях. Интраоперационно, в намеченные точки вводятся контрольные спицы в тела позвонков через дужки, проверяется с помощью угломера направление канала в двух плоскостях. Проводится контрольная рентгенмаркировка в двух плоскостях, если необходимо - коррекция положения спиц. По спице вводится шило, формируется канал для введения винта. В сформированные таким образом каналы вкручиваются винты для транспедикулярной фиксации позвоночника.

Недостатком способа является уже указанная необходимость проведения рентгеновского контроля в 2-х проекциях, а также оценка угла схождения угломером. Применение угломера затруднено тем, что достаточно часто из-за патологических изменений затруднено определение средней линии, от которой предполагается отсчет угла отклонения. Так, на рисунке (Рис. 3) приведены примеры, когда сагиттальная плоскость позвонка не соответствует сагиттальной плоскости тела, иногда до десятков градусов.

Также известен способ определения направления введения транспедикулярных винтов при педикулокорпоральном остеосинтезе нижнегрудных и поясничных позвонков (Патент RU 2204341). Способ заключается в определении "прибавочных отростков" позвонков и, основываясь на данных средних углов отклонения и минимальных поперечных размеров ножек дуг позвонков, через прибавочные отростки вводят транспедикулярные винты.

Недостатком способа является обнаружение "прибавочных отростков", которые не всегда определяются даже при нормальной анатомии, а тем более при патологии. Кроме того, использование средних углов и расстояний ограничивает применение методики так же, как и при классическом способе.

Известны устройства для введения транспедикулярных винтов. Например, устройство для введения винтов для транспедикулярной фиксации позвонков (Патент на полезную модель 84212), устройство для проведения резьбовых винтов при транспедикулярной фиксации позвонков (Патент на полезную модель 92611). Устройство для проведения транспедикулярных винтов (Патент на полезную модель 107035). Устройство для проведения спиц-направителей при вертебропластике и транспедикулярном остеосинтезе (Патент на полезную модель №: 107039). Навигатор для транспедикулярной фиксации (Патент на полезную модель №: 137191). Направитель для проведения винтов при транспедикулярной фиксации позвоночника (Патент на полезную модель №: 142584). Все указанные устройства служат для поддержания заданных углов направления введения винтов, которые рассчитываются до операции на основании рентгеновских методов исследования (компьютерная томография). Существенным недостатком данных устройств является необходимость надежной фиксации их на остистом отростке, что бывает сложно выполнить из-за малой толщины отростка или его наклонного расположения.

По технической сущности наиболее близким способом к предлагаемому является способ определения направления введения транспедикулярных винтов у пациентов с избыточной массой тела (Патент RU 2321349, 2007), согласно которому на основании компьютерной томографии определяется угол отклонения траектории введения в аксиальной плоскости для каждого винта.

Недостатками этого способа являются отсутствие ясного указания на необходимость проведения расчетов на основе мультипланарной реконструкции, так как плоскость введения винтов, в большинстве случаев, не совпадает с аксиальной плоскостью тела. Так же не расшифровывается способ определения точек введения винтов. Недостатком использования угломера, как уже было сказано выше, является то, что достаточно часто из-за патологических изменений затруднено определение средней линии, от которой предполагается отсчет угла отклонения в аксиальной плоскости.

Техническим результатом предлагаемого способа установки винтов для транспедикулярной стабилизации позвоночника является точное введение по запланированной траектории, отсутствие необходимости применения в операционной дополнительных устройств и дорогостоящих систем навигации, возможность выполнять интраоперационный рентген-контроль только в боковой проекции, что уменьшает лучевую нагрузку на персонал и не требует наличие рентгенпрозрачного операционного стола.

Указанный технический результат достигается тем, что на основе проведенной компьютерной томографии создается карта разметки, путем создания мультипланарной реконструкции в плоскости введения винтов и на ее основе формируется изображение, на котором отмечаются траектории введения винтов, расстояние между точками введения винтов, расстояние между надостистой связкой и точкой на траектории винта на этом же уровне, по сформированной карте разметки интраоперационно точки введения винтов определяются индивидуально, угол отклонения в сагиттальной плоскости определяется по боковому рентгеновскому снимку, а угол отклонения в аксиальной плоскости определяется опосредованно, на основании расстояния от вершины остистого отростка, определенного на карте разметки.

Описание способа

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Пациенту выполняют компьютерную томографию предполагаемой области операции с толщиной среза 1 мм. Результат записывают в формате DICOM (основной формат передачи медицинских изображений). Для создания карты разметки используют программы для просмотра формата DICOM с возможностью строить мультипланарные реконструкции и проводить измерения. К таким программам относятся - "Inobitec DICOM Viewer", "Е-Film", "Onis", "RadiAnt" и другие.

Мультипланарную реконструкцию выполняют в плоскости предполагаемого введения винтов, которая проходит через середину (или наиболее широкую часть) ножек дуги в тело позвонка (Рис. 4А и В).

Далее средствами программы проводят линии траектории введения винтов и отмечают длины винтов (отрезки ас и bd), расстояние между точками введения винтов (cd), расстояние от вершины остистого отростка до точки на траектории на этом уровне (ef и gf). Формируют изображения в сагиттальной и фронтальной проекциях, с отображением на них плоскости введения винтов, при этом в сагиттальной плоскости формируют проекции по средней линии и через обе ножки позвонка. Так же формируют изображения параллельно плоскости установки выше и ниже с интервалом 2 мм (Рис. 5) и через точки введения винтов проводят линии-маркеры (проекция точек введения на анатомические ориентиры). Полученные изображения распечатывают (при отсутствии в программе функции выгрузки изображений, делают снимок экрана [PrintScreen], полученные изображения могут быть отредактированы и объединены в единую карту в любом графическом редакторе). Полностью сформированная карта разметки для одного уровня показана на Рис. 6.

Во время операции при положении больного на животе осуществляют типичный задний доступ продольным разрезом по линии остистых отростков. После рассечения подкожной клетчатки, собственной фасции, скелетируют остистые отростки, дугоотростчатые суставы и дуги позвонков. Независимо от патологии, первым этапом осуществляется установка винтов (на неизмененной анатомии). На основании карты разметки определяют точки введения винтов (по взаимоотношению к окружающим костным структурам, в том числе выше и ниже точек введения). Дополнительным фактором точности служит измерение расстояния между точками введения. В выбранные точки устанавливают спицы, угол отклонения в сагиттальной плоскости контролируют по боковому рентгеновскому снимку. Направление фиксируют установкой дополнительной спицы (обычно в остистый отросток).

Вводят инструмент для формирования штифт-канала, при этом угол отклонения в сагиттальной плоскости контролируют по установленной дополнительной спице, а угол отклонения в аксиальной плоскости контролируют по расстоянию до вершины остистого отростка (надостистой связке), для чего используется разметочный циркуль с линейкой или штангенциркуль (Рис. 7). После оценки стенок канала щупом вкручивается винт. При установке винта так же контролируются углы в аксиальной плоскости по расстоянию до вершины остистого отростка (надостистой связке) и в сагиттальной плоскости по установленной дополнительной спице.

Клинический пример 1.

Пациент Ш., 61 год.

При поступлении жалобы: на боли в спине, усиливающиеся при перемене положения тела, повышенную утомляемость и потливость, слабость в ногах, затруднения при ходьбе. История заболевания: С начала года стал отмечать у себя общую слабость. В течение того же времени беспокоят боли в грудном отделе позвоночника. Лечился по месту жительства у невролога. Назначались нестероидные противовоспалительные препараты, которые давали недостаточное обезболивающее действие. С августа отмечает усиление общей слабости, появление потливости при незначительной физической нагрузке, усиление болей. В день госпитализации у пациента отмечена задержка мочи и слабость в ногах.

Общее состояние при поступлении средней тяжести. Положение вынужденное. Соматически стабилен. В неврологическом статусе нижний парапарез до 3 баллов с оживлением глубоких рефлексов, патологическим расширением рефлексогенных зон и патологическими стопными знаками с обеих сторон. Отмечается задержка мочи. Отмечается болезненность при пальпации в грудном отделе позвоночника.

На КТ органов грудной, брюшной полостей и таза КТ-картина соответствует деструктивному спондилиту в сегменте Th11-Th12 с наличием паравертебральной инфильтрации на данном уровне.

На МРТ грудо-поясничного отделов позвоночника признаки спондилодисцита на уровне Th11-12, с сужением позвоночного канала и реактивными изменениями паравертебральных тканей и вовлечением в процесс интраканального связочного аппарата. Компрессионный перелом Th12.

Выставлен диагноз: гнойный спондилодисцит Th11-12, эпидуральный абсцесс на уровне Th10-12. Нижний парапарез. Нарушение функция тазовых органов по типу задержки.

На основании выполненной КТ по указанной методике сформированы карты разметки для Th10 и L1 позвонка.

По экстренным показаниям произведена операция: Внеочаговый транспедикулярный металлоостеосинтез Th10-L1 немагнитной системой. Декомпрессионная ламинэктомия Th11, частично Th10 и 12. Удаление эпидурального абсцесса. Дискэктомия Th11-12 с резекцией прилежащих частей тел позвонков. Дренирование полости диска Th11-12 и эпидурального пространства.

Во время операции изначально устанавливались винты, а только после этого производилась ламинэктомия (сохранение анатомических ориентиров для установки винтов). По картам разметки были найдены точки введения винтов для каждого позвонка, по взаимоотношению с окружающими анатомическими структурами. Правильность выбора точек контролировалась измерением расстоянием между ними. В найденные точки установлены спицы, угол отклонения их в сагиттальной плоскости контролировался по боковому рентгеновскому снимку, найденная траектория была отмечена установкой дополнительной спицы, далее последовательно справа и слева, контролируя угол отклонения в сагиттальной плоскости по установленной дополнительной спице, а угол отклонения в аксиальной плоскости измерением расстояния до вершины остистого отростка вводился инструмент для формирования штифт-канала. Одним из признаков правильности установки являлось определение переднего кортикального слоя на расчетной глубине. После формирования канала стенки его оценивались пуговчатым зондом. Далее, так же контролируя угол отклонения в сагиттальной и аксиальной плоскостях вводился винт расчетной длины. После установки всех винтов проводился основной этап операции - ламинэктомия, удаление эпидурального абсцесса, дискэктомия.

В послеоперационном периоде пациент получал массивную антибактериальную терапию, скорректированную по результатам интраоперационных посевов (получен рост St. Aureus). На фоне проведенного лечения отмечен практически полный регресс неврологического дефицита (восстановление движений в н/к и контроля над функцией тазовых органов), купирование болевого синдрома, купирование явлений системной воспалительной реакции.

На контрольной компьютерной томографии грудного отдела позвоночника - винты установлены корректно, не выходят за границы кортикального слоя.

Клинический пример 2.

Пациент В., 20 лет.

При поступлении жалобы: Боли в поясничном отделе позвоночника с иррадиацией в правую ногу. История заболевания: Последние 2 года беспокоят боли в поясничном отделе позвоночника. Позднее боли стали иррадиировать в правую ягодицу. Лечился консервативно, без существенного улучшения. При обследовании выявлен спондилолизный листез L5. Поступил для оперативного лечения. Объективный статус: состояние удовлетворительное. Положение вынужденное. Обычного питания. Кожные покровы обычной окраски, сухие. Соматически стабилен.

В неврологическом статусе отмечался сниженный ахиллов рефлекс справа, негрубая гипестезия по S1 справа. Вынужденное положение в поясничном отделе позвоночника, напряжение паравертебральных мышц, движения в поясничном отделе позвоночника болезненны, ограничены, сглаженность поясничного лордоза. Положительный симптом Лассега справа до 45°.

На МРТ - картина спондилолизного листеза L5 позвонка (2 ст.) Грыжа межпозвонкового диска L5-S1 с компрессией нервных структур.

Выставлен диагноз: Спондилолизный спондилолистез L5 позвонка (2 ст.). Грыжа межпозвонкового L5-S1. Болевой вертеброгенный и корешковый синдром.

Выполнена КТ пояснично-крестцового отдела позвоночника, подтвержден двусторонний сподилолиз L5. По указанной методике сформированы карты разметки для L5 и S1 позвонка.

Произведена операция: Ламинэктомия L5. Дискэктомия и удаление грыжи диска L5-S1. Редукция листеза L5. Межтеловой спондилодез немагнитным кейджем, наполненным остеокондуктивным препаратом и транспедикулярная фиксация в тела L5 и S1 немагнитной системой. (Обезболивание: Комбинированный эндотрахеальный наркоз.)

Во время операции изначально устанавливались винты, а только после этого производилась ламинэктомия (сохранение анатомических ориентиров для установки винтов). По картам разметки были найдены точки введения винтов для каждого позвонка, по взаимоотношению с окружающими анатомическими структурами. Правильность выбора точек контролировалась измерением расстояния между ними. В найденные точки установлены спицы, угол отклонения их в сагиттальной плоскости контролировался по боковому рентгеновскому снимку, найденная траектория была отмечена установкой дополнительной спицы, далее последовательно справа и слева, контролируя угол отклонения в сагиттальной плоскости по установленной дополнительной спице, а угол отклонения в аксиальной плоскости измерением расстояния до вершины остистого отростка вводился инструмент для формирования штифт-канала. Одним из признаков правильности установки являлось определение переднего кортикального слоя на расчетной глубине. После формирования канала стенки его оценивались пуговчатым зондом. Далее, так же контролируя угол отклонения в сагиттальной и аксиальной плоскостях, вводился винт расчетной длины. После установки всех винтов проводился основной этап операции - ламинэктомия, дискэктомия, редукция листеза, установка кейджа.

Послеоперационный период без осложнений. Рана зажила первично. Швы сняты. Болевой корешковый синдром регрессировал. В неврологическом статусе умеренная положительная динамика.

На контрольной КТ поясничного отдела позвоночника положение имплантов и фиксирующей системы правильное, винты не выходят за границы кортикального слоя, листез устранен.

Всего с использованием указанной техники с 2010 г. выполнено более 250 операций. Правильность установки винтов контролировалась на послеоперационном КТ. При этом точность оценивалась по шкале основанной на измерении фрагмента винта, выходящего за пределы кортикального слоя, разбитого на интервалы по 2 мм (Gertzbein SD, 1990). Общая точность составила более 97%, что по данным литературы (Aoude АА et al., 2015) соответствует точности, достигаемой при использовании навигационных систем.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет добиться высокой точности установки (сравнимой с навигационной техникой), не требует дорогостоящего или редкого оборудования, позволяет выполнять рентгенографию только в боковой проекции, что сокращает лучевую нагрузку на пациента и персонал и позволяет проводить операции на обычном (не рентгенпрозрачном) столе.

Список использованной литературы

1. Aoude АА, Fortin М, Figueiredo R, Jarzem Р, Ouellet J, Weber MH. Methods to determine pedicle screw placement accuracy in spine surgery: a systematic review. Eur Spine J. 2015 May; 24 (5): 990-1004.

2. Gertzbein SD, Robbins SE. Accuracy of pedicular screw placement in vivo. Spine, 1990; 15: 11-4.

3. Roy-Camille R., Saillant G., Berteaux D., Salgado V. Osteosyndrosynthesis of thoraco-lumbar spine fractures with vertebral pedicles. Reconstr. Surg, and Traum., 1976: 15 P. 2-17.

4. Zindrick, M.R. et al. Analysis of the morphometric characteristics of the thoracic and lumbar pedicles. Spine, 1987; 12: 160-166.

Изобретение относится к травматологии, ортопедии, нейрохирургии и может быть применимо для установки винтов для транспедикулярной стабилизации позвоночника. Проводят предоперационное планирование на основе компьютерной томографии. На основе проведенной компьютерной томографии создают карту разметки путем создания мультипланарной реконструкции, на ее основе формируют изображение, на котором отмечают траектории введения винтов, расстояние между точками введения винтов, расстояние между надостистой связкой и точкой на траектории винта на этом же уровне. По сформированной карте разметки интраоперационно определяют точки введения винтов, угол отклонения в сагиттальной плоскости определяют по боковому рентгеновскому снимку и контролируют, фиксируя направление установкой дополнительной спицы, а угол отклонения в аксиальной плоскости определяют опосредованно, на основании расстояния от вершины остистого отростка – надостистой связки, определенного на карте разметки, угол отклонения в аксиальной плоскости контролируют по расстоянию до вершины остистого отростка – надостистой связки, используя разметочный циркуль с линейкой или штангенциркуль. Способ позволяет уменьшить лучевую нагрузку, обеспечить точность введения винта. 7 ил.

Способ установки винтов для транспедикулярной стабилизации позвоночника, включающий предоперационное планирование на основе компьютерной томографии, отличающийся тем, что на основе проведенной компьютерной томографии создают карту разметки путем создания мультипланарной реконструкции, на ее основе формируют изображение, на котором отмечают траектории введения винтов, расстояние между точками введения винтов, расстояние между надостистой связкой и точкой на траектории винта на этом же уровне, по сформированной карте разметки интраоперационно определяют точки введения винтов, угол отклонения в сагиттальной плоскости определяют по боковому рентгеновскому снимку и контролируют, фиксируя направление установкой дополнительной спицы, а угол отклонения в аксиальной плоскости определяют опосредованно, на основании расстояния от вершины остистого отростка – надостистой связки, определенного на карте разметки, угол отклонения в аксиальной плоскости контролируют по расстоянию до вершины остистого отростка – надостистой связки, используя разметочный циркуль с линейкой или штангенциркуль.