Морфо-топометрическое обоснование методов хирургической коррекции деформаций позвоночного столба 14. 00. 02 анатомия человека 14. 00. 22 травматология и ортопедия

На правах рукописи

Эти данные имеют базисное значение для решения вопросов, касающихся разработки принципиально новых оперативно-технических приемов высокотехнологичных хирургических вмешательств с использованием передних и боковых вентральных, транспедикулярных, трансверзальных, ламинарных и комбинированных методов фиксации поврежденных позвоночно-двигательных сегментов (Михайловский М.В., Фомичев Н.Г., 2002; Антипко Л.Э., 2003; Попелянский Я.Ю., 2003; Аганесов А.Г., 2004; Ветрилэ С.Т. и соавт., 2007; Норкин И.А. и соавт., 2008; Островский В.В. и соавт., 2008; Рерих В.В., 2008; Чехонацкий А.А. и соавт., 2008; Gruber H.E. et al., 2007; Morrison R.H. et al., 2007; и др.), совершенствования и индивидуализации подбора корригирующих, фиксирующих и стабилизирующих металлоконструкций, имплантов, эндокорректоров, кейджей (Кулешов А.А. и соавт., 2002; Меньщикова И.А., 2003; Ульрих Э.В., Мушкин А.Ю., 2005; Михасевич Н.О. и соавт., 2006; 2007; Гелашвили С.Н. и соавт., 2007; Норкин И.А., 2007; Рамих Э.А., 2007; Зарецков В.В. и соавт., 2009; Pahjabi M.M. et al., 1991; Kim D.H. et al., 2005; Dvorak M.F. et al., 2007; Tun K. et al., 2008; и др.), а также для определения технической тактики при декомпрессии спинного мозга и корешков спинномозговых нервов (Дралюк М.Г. и соавт., 2003; Нинель В.Г. и соавт., 2004; Шоломов И.И. и соавт., 2006; Месхи К.Т., 2007; Тома А.И. и соавт., 2008; и др.).

Между тем, несмотря на большое количество работ по анатомии позвоночного столба, до сих пор не имеется комплексных исследований закономерностей топографической, возрастной, половой, билатеральной и индивидуально-типологической изменчивости, характера взаимосвязей и соотношения формы и морфо-топометрических характеристик позвоночных отверстий и костных структур затылочно-позвоночной области и опорных комплексов позвоночного столба. Сведения о пространственной ориентации ножек дуг позвонков единичны, противоречивы, получены на недостаточном для статистической достоверности материале, без учета возрастно-половой принадлежности и не касаются всех отделов позвоночника как в норме, так и при его деформациях (Скоромец А.А., Скоромец Т.А., 1996; Юмашев Г.С. и соавт., 1996; Мануковский В.А., 2007; Виссарионов С.В., 2008; Olsewsky J.M. et al., 1990; Carragee E.J. et al., 2000; и др.).

Исследование закономерностей изменчивости костных структур затылочно-позвоночной области и опорных комплексов позвоночного столба в норме, при сколиотической и посттравматических деформациях является актуальной проблемой функциональной и клинической анатомии, имеющей прикладное значение для нейрохирургии, неврологии и крайне важной для морфо-топометрического обоснования методов хирургической коррекции деформаций позвоночного столба.

Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ГОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Росздрава (№ государственной регистрации 02 0304 233 0329) и программой РАМН «Научные медицинские исследования Поволжского региона на 2008-2010 гг.», утвержденной Президиумом РАМН (протокол № 7 § 2 от 23 апреля 2008 года).
Цель исследования. Выявить закономерности изменчивости морфо-топометрических параметров костных структур затылочно-позвоночной области и опорных комплексов позвоночного столба в норме и при деформациях для оптимизации выбора адекватных типоразмеров фиксирующих и корригирующих металлоконструкций.
Задачи исследования

1. 
   Изучить топографическую, индивидуальную и возрастную изменчивости, билатеральные различия и половой диморфизм морфо-топометрических характеристик костных структур затылочно-позвоночной области в связи с формой черепа.
   
2. 
   Определить закономерности изменчивости опорных комплексов различных отделов позвоночного столба и выявить характер корреляционных взаимоотношений морфо-топометрических характеристик костных структур затылочно-позвоночной области и опорных комплексов позвоночного столба.
   
3. 
   Изучить особенности морфо-топометрических параметров структур позвонков при сколиозе в зависимости от уровня локализации деформации.
   
4. 
   Составить консультативные таблицы-картоиды изменчивости морфо-топометрических характеристик костных структур опорных комплексов позвоночного столба и оценить их клиническую эффективность для выбора типоразмеров металлоконструкций при предоперационном планировании хирургической коррекции деформаций.
   
5. 
   Создать устройство для чрескостного остеосинтеза позвоночника с учетом индивидуально-типологической изменчивости морфо-топометрических характеристик костных структур опорных комплексов различных отделов позвоночного столба.
   

Впервые с помощью метода сигмальных отклонений дана характеристика формы позвонков, их тел и позвоночных отверстий на основе соотношения количественных параметров и показана частота их встречаемости на протяжении позвоночного столба. Характерна пространственная ориентация отростков и ножек дуг позвонков относительно позвоночных отверстий, сагиттальной и горизонтальной плоскостей.

Составлены консультативные таблицы-картоиды изменчивости морфо-топометрических характеристик позвонков в норме.

Раскрыты важные в практическом отношении особенности изменения морфо-топометрических параметров позвонков при сколиотической и посттравматических деформациях позвоночника в зависимости от стороны, уровня и степени его деформации.

Предложена и клинически апробирована методика выбора адекватных типоразмеров фиксирующих и корригирующих металлоконструкций для различных методов хирургической коррекции, основанная на использовании консультативных таблиц-картоидов.

Создано «Устройство для чрескостного остеосинтеза позвоночника» (патент №77771 РФ).

Консультативные таблицы-картоиды изменчивости морфо-топометрических характеристик костных структур опорных комплексов позвоночного столба и «Устройство для чрескостного остеосинтеза позвоночника» (патент №77771 РФ) внедрены в практическую работу отделения нейрохирургии, отдела новых технологий вертебрологии и нейрохирургии ФГУ «Саратовский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии» Росмедтехнологий, кафедры травматологии и ортопедии ГОУ ВПО Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского Росздрава, травматологических отделений МУЗ «Городская клиническая больница №2 им. В.И. Разумовского» и МУЗ «Городская клиническая больница №9» (г. Саратов). Предложенное «Устройство для чрескостного остеосинтеза позвоночника» (патент №77771 РФ) повышает надежность стабилизации позвоночника, улучшает результаты лечения и сокращает время социальной адаптации пациентов.

1. 
   Морфо-топометрическим характеристикам костных структур затылочно-позвоночной области и опорных комплексов позвоночного столба свойственны определенные корреляционные отношения, соразмерность и топографическая изменчивость, достигающая максимального проявления в переходных затылочно-шейном, шейно-грудном, грудо-поясничном и пояснично-крестцовом зонах, а также возрастные изменения и билатеральная диссимметрия, особенности проявления которых детерминированы половым диморфизмом.
   
2. 
   В дуге сколиотического искривления происходят закономерные изменения размеров и пространственной ориентации костных структур опорных комплексов позвоночника в зависимости от стороны и уровня локализации деформации, учет которых позволяет оптимизировать выбор способа и устройств для хирургической коррекции сколиоза.
   
3. 
   Использование консультативных таблиц-картоидов изменчивости морфо-топометрических характеристик костных структур затылочно-позвоночной области и опорных комплексов позвоночного столба для выбора типоразмеров фиксирующих и корригирующих металлоконструкций и «Устройства для чрескостного остеосинтеза позвоночника» (патент №77771 РФ) улучшают результаты хирургического лечения и реабилитации больных со сколиотической и посттравматическими деформациями.
   

• 
  мацерированные препараты позвонков от скелетов (n=106, из них 70 в комплекте с черепами) взрослых людей без патологии опорно-двигательного аппарата первого (муж. – 31, жен. – 25) и второго (муж. – 28, жен. – 22) периодов зрелого возраста;
  
• 
  препараты сколиотически измененных позвоночников из научного фундаментального музея кафедры анатомии человека ГОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Росздрава (n=18);
  
• 
  поперечные распилы позвоночных сегментов с содержимым позвоночного канала (n=90), фиксированные в 10%-ном растворе формалина;
  
• 
  КТ-граммы мужчин и женщин первого и второго периодов зрелого возраста без патологии позвоночника (n=110) из архива ФГУ Саратовский НИИТО Росмедтехнологий;
  
• 
  истории болезни, рентгено-, КТ- и МРТ-граммы позвоночника до и после хирургического лечения сколиотической (n=60) и посттравматических (n=232) его деформаций у пациентов, находившихся на лечении в ФГУ Саратовский НИИТО Росмедтехнологий в период с 1995 г. по 2002 г. (n=128) и в период с 2003 г. по 2008 г. (n=160), когда в предоперационном планировании хирургических коррекций деформаций позвоночника стали использовать консультативные таблицы-картоиды изменчивости морфо-топометрических характеристик костных структур опорных комплексов позвоночного столба для индивидуализации выбора оптимальных типоразмеров металлоконструкций и «Устройство для чрескостного остеосинтеза позвоночника» (патент №77771 РФ).
  

Линейные размеры позвоночных отверстий и костных структур позвонков измеряли цифровым штангенциркулем, угловые – угломером. Кроме того, для измерения углов ножек, фотографировали в стандартных условиях позвонки в вертикальной и латеральных нормах цифровым фотоаппаратом «Canon 300-D». Используя компьютерную программу «Adobe Photoshop CS2», на оцифрованные изображения позвонков наносили сагиттальную ось, оси схождения ножек дуг позвонков и оси их наклона к горизонтальной оси, совпадающей с нижней поверхностью тела позвонка. После этой процедуры измеряли углы между нанесенными осями с помощью компьютерной программы «Micrografx Designer 9,0». В связи с затруднениями определения направления осей ножек шейных позвонков, их углы измеряли в краниостереобазиометре (Алешкина О.Ю., 1990), использовав сконструированное нами дополнительное устройство, которое позволяет располагать позвонок в горизонтальной плоскости.

Изменчивость формы позвонков описывалась широтно-длиннотным, высотно-широтным, высотно-длиннотным указателями, а также широтно-длиннотным указателем тел позвонков и позвоночных отверстий и ранжировалась по группам с помощью метода сигмальных отклонений. Форму черепа определяли по черепному, базилярному и лицевому указателям. Краниометрию проводили толстотным циркулем.

Для томографического исследования позвонков использован компьютерный томограф «Philips Mx8000 Dual». На КТ-граммах позвоночника пациентов без патологии опорно-двигательного аппарата и пациентов до и после хирургического лечения сколиотических и посттравматических деформаций позвоночного столба измеряли линейные и угловые размеры позвонков, их тел, ножек и отростков, используя компьютерные программы для КТ-исследований «e-Film Workstation», «Viever» и «MPR» с увеличенным масштабом (точность ±0,1 мм), позволяющих работать с имплантированными металлическими конструкциями в спиральном или в пошаговом режиме с мультипланарной и 3D реконструкциями.

Полученные количественные данные обрабатывали вариационно-статистическими методами с применением факторного и корреляционного анализов с предварительной проверкой на присутствие «выскакивающих вариант» на IBM PC/AT «Pentium-IV» в среде Windows-XP с использованием пакета прикладных программ «Statistica-6» (Statsoft-Rassia, 1999) и Microsoft Exsel Windows-2000. Вариабельность признаков оценивали коэффициентом вариации (Cv%), которую считали слабой, если Cv не превышает 10%, средней, когда Cv составлял 11-25%, и значительной при Cv>25%. Для изучения диапазона анатомической нормы за среднюю величину признака принимали диапазон варьирования М±σ, лежащие в пределах ±2σ – отклоняющимися от средней величины; лежащие за пределами 2σ – резко отклоняющимися от средней величины (Штефко В.Г., Островский А.Д., 1929; Каминский Л.С., 1959; Гинзбург В.В., 1963; Rautmann H., 1921; и др.). Сопряженность связи признаков определяли по коэффициенту корреляции (r↔). При r<0,30 корреляция считалась слабой, при r=0,31-0,70 – средней, при r=0,71-0,99 – сильной. Достоверность различий величин проводили по критериям Стьюдента и Фишера (Плохинский Н.А., 1970, 1980; Лакин Г.Ф., 1990).

С целью практического применения результатов комплексных анатомического, рентгено- и томографического исследований для оптимизации выбора адекватных типоразмеров фиксирующих и корригирующих металлоконструкций при хирургическом лечении деформаций позвоночника были составлены 280 консультативных таблиц-картоидов изменчивости морфо-топометрических характеристик костных структур опорных комплексов различных отделов позвоночного столба с учетом билатеральных особенностей позвонков, возраста и пола субъектов. Консультативные таблицы-картоиды содержат значения средних величин с ошибкой (X±m), амплитуды колебаний значений (А), среднего квадратического отклонения (δ), дисперсии D[X], коэффициента вариации (Сv%), достоверности различий (p) изученных морфо-топометрических параметров позвонков.

Проанализированы характер интраоперационных технических осложнений и результаты хирургической коррекции деформаций позвоночного столба (травматических – 124, сколиотических – 36 наблюдений) у больных, у которых в предоперационном планировании метод коррекции и подбор оптимальных типоразмеров металлоконструкций осуществлялись с учетом данных консультативных таблиц-картоидов (2003-2008 гг.). Они были сопоставлены с результатами хирургического лечения деформаций позвоночного столба (травматических – n=104, сколиотических n=24 наблюдений), проведенного без использования данных таблиц-картоидов (1995-2002 гг.). Учитывали наличие технических интраоперационных осложнений: неадекватные размер металлоконструкций и направление введения, перелом конструкций или костных структур, смещение (дислокация) конструкций, повреждение содержимого позвоночного канала, межпозвоночного отверстия или паравертебральных структур.

Кроме того, на основании выявленных закономерностей изменчивости морфо-топометрических характеристик костных структур опорных комплексов различных отделов позвоночного столба было создано «Устройство для чрескостного остеосинтеза позвоночника» (патент №77771 РФ), которое использовано при лечении 42 пациентов.