Передняя стабилизация шейного отдела позвоночника при травмах и дегенеративных заболеваниях с использованием никелид титановых имплантатов

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 102 страницах печатного текста, состоит из введения (аннотации), 3 глав, обсуждения результатов исследования, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы. Работа иллюстрирована рисунками и таблицами.

Глава 1. Современное состояние проблемы передней стабилизации шейного отдела позвоночника

1.1 Современное состояние проблемы лечения больных с передней компрессией спинного мозга травматического и дегенеративно-дистрофического генеза

Передний доступ для декомпрессии спинного мозга и стабилизации шейного отдела позвоночника был впервые предложен Leroy и Abott в Мичиганском университете США и первая операция была выполнена хирургами того же университета R. W. Bailey и С. Е. Badgley в 1952 году. В 60- е годы передний подход для лечения травматических, дегенеративных, опухолевых и инфекционных поражений шейного отдела позвоночника получил широкое распространение в Северной Америке и Западной Европе благодаря работам G. W. Smith и R. A. Robinson - 1958, R. D. Cloward - 1961, H. Verbeist - 1969.

Наиболее частыми патологическими состояниями шейного отдела позвоночника, требующими оперативного вмешательства, являются позвоночно-спинномозговая травма и его дегенеративно-дистрофическое поражение.

Позвоночно-спинномозговая травма является одним из наиболее тяжелых видов повреждений. Степень неврологических нарушений может быть различной. Классификация H.L. Frankel, принятая во всем мире, различает 5 степеней неврологических нарушений при позвоночно-спинномозговой травме. Даже частичное повреждение спинного мозга обрекает больных на многолетние страдания. Многие из них из-за грубых неврологических выпадений лишены возможности обслуживать себя, переносят большие психоэмоциональные переживания и не могут возвратиться к полноценной физической и трудовой деятельности.

В последние десятилетия в связи с урбанизацией жизни и нарастанием промышленного травматизма, на долю которого приходится до 64% травм позвоночника и спинного мозга, отмечается неуклонное увеличение числа осложненных переломов позвоночника [О.Г.Коган и соавт., 1965, 1975; А.И.Арутюнов, 1979; А.А.Луцик. и соавт., 2008, 2005; А.В.Лившиц, 2000].

По сводным статистическим данным [S.L. Stover, P.B. Fine 2007; K.S.Parson, D.P.Lammertse, 2001], за последние десятилетия в США на 1 миллион жителей ежегодно приходится от 30 до 54 человек с травмой спинного мозга и от 26 до 169 новых случаев позвоночно-спинномозговой травмы в Узбекистане [К.Т.Худайбердиев и соавт. 2010; Мирзаюлдашев Н.Ю. 2007; Исаков Б.М., Ташланов Ф.Н. 2013; В.Silberstein, S. Rabinovich, 2005].

Велик и социальный аспект спинальной травмы, поскольку, как правило, страдают люди работоспособного возраста от 20 до 50 лет. Большинство (до 90%) составляют мужчины [И.М. Михайленко, 1966; А.П. Новичихин, 1969; В.И. Кондратенко и соавт., 1978; H.A. Краузе, В.А.Курило, 2008; В.Т. Пустовойтенко, Л.Ф. Медведев, 2008; S.L.Stover, P.B. Fine, 2007].

Результаты лечения больных с данной патологией на сегодняшний день неутешительны. Об этом свидетельствует высокая смертность, доходящая в зависимости от уровня и степени повреждения позвоночника и спинного мозга до 10-70% [А.И. Арутюнов, 1979; В.И. Кондратенко, 1962, 1978; A.B. Лившиц, 2001, 2000; A.A. Луцик и соавт., 2009; T.B. Ducker, D.M. Spengler, 2000], высокая (80-95%) и стойкая инвалидизация пациентов [В.М. Угрюмов, 1969; К.Г. Валиева и соавт., 1977; А.И. Арутюнов, 1979; А.К. Гертлейн , 2009; В.Т. Пустовойтенко, Л.Ф. Медведев, 2008]. В большинстве своем пациенты с позвоночно-спинномозговой травмой из-за стойкой неврологической симптоматики становятся глубокими инвалидами, требующими постороннего ухода [В.Т. Пустовойтенко, Л.Ф. Медведев, 2008]. Подсчитано, что уход за одним больным с травматической параплегией и его лечение в течение жизни в США обходится около 500 тыс. долларов [C.R. Clark, 2007].

Спинной мозг имеет огромное физиологическое значение в интегративной деятельности центральной нервной системы. В первые часы и сутки, деструктивные процессы, обусловленные нарастающим отеком спинного мозга и нарушением микроциркуляции, распространяются на смежные сегменты. Отек - набухание ведет к увеличению объема спинного мозга в ограниченном костном канале. Эта зона контузионного повреждения спинного мозга находится в состоянии запредельного торможения. Данное патологическое состояние ведет ко все большему повреждению тканей, оно растягивается на длительное время, и функциональные нарушения перерастают в органические. В этой ситуации традиционные консервативные методы лечения оказываются неэффективными [О.Г. Коган, 1975; А.И. Арутюнов, 1979; A.B. Лившиц, 2000; Л.Н. Гришенкова, 2008; R.G. Bickford et al., 1965; G. Hilton, J. Frei, 2001; E.D. Hall, 2002].

Поэтому одним из главных вопросов лечения позвоночно-спинномозговой травмы является оптимальная лечебная тактика в остром и раннем периодах. От правильного выбора тактики лечения в эти периоды зависит эффективность последующего восстановительного лечения данной категории больных [В.М. Угрюмов, 1961; О.Г. Коган, 1975; А.И. Арутюнов, 1979; А.П. Ромоданов и соавт., 1979; В.А. Лившиц, 2001; Н.Г. Фомичев и соавт., 2009].

Среди факторов, усугубляющих без того тяжелое состояние больного с позвоночно-спинномозговой травмой в остром и раннем периодах, большая роль принадлежит гнойным осложнениям, борьба с которыми и на современном этапе чрезвычайно сложна. Они нередко удлиняют пребывание больного на койке, ухудшают клинические результаты, а иногда приводят пострадавшего к смерти. В период инфекционных осложнений погибает основная масса больных [Е.А. Успенский, 1952; В.М. Угрюмов, 1961; В.Д. Анчнлевич, 1968; О.Г. Коган, 1965, 1975; Е.И. Бабиченко, Г.Е. Игнатьева, 1979; A.A. Луцик и соавт., 2009]. Среди больных с позвоночно- спинномозговой травмой сепсис является причиной смерти в 20-25% случаев [A.A. Луцик и соавт., 2009, 2005; В.Е. Ефимов и соавт., 2005].

Известно, что наиболее грозными и подчас смертельными осложнениями у больных с травмой шейного отдела спинного мозга являются развивающиеся инфекционные осложнения со стороны легких. В течение первых Суток после позвоночно-спинномозговой травмы шейного отдела в 31,8-73,1% случаев развиваются пневмонии [Н.Е. Полищук и соавт., 2008; Е.А. Шендерова, 2001; A.B. Лившиц и соавт., 2008; A.A. Луцик и соавт., 2009, 2005; R.E. Carter, 2007]. Несмотря на комплексность, многокомпонентность лечения известными способами, включающими использование вибромассажа грудной клетки, постурального дренажа, парентерального введения антибиотиков, применение бронходилятаторов и муколитиков, наложение трахеостомы и проведение санационной фибробронхоскопии, на современном этапе не удается добиться желаемых результатов. Пневмония в 28,3-78,5% случаев является причиной смерти больных с шейной позвоночно-спинномозговой травмой [A.A. Каасик, 1965; Е.А.Шендерова, 2001; Н.Ф. Каньшина и соавт., 2008; A.A. Луцик, 2009, 2005; Н.Е. Полищук и соавт., 2008; R.E. Carter, 2007].

К числу наиболее распространенных и опасных осложнений относятся также трофические нарушения в виде пролежней и трофических язв. Они возникают у 4-90% больных с осложненной травмой позвоночника [Е.И. Бабиченко , 1963; В.Л. Аронович, 1965; Е.А. Шендерова, 2001; Н.Е. Полищук и соавт., 2008]. В 44% случаев у пациентов с позвоночно-спинномозговой травмой пролежни бывают множественными [О.Т. Коган, 1965, 1975, 1979]. Присоединение инфекции значительно осложняет течение пролежней, способствуя их распространению на окружающие ткани, длительному Существованию и рецидивированию. Длительно Существующие пролежни, чаще множественные, являются входными воротами для инфекции, нередко ведут к развитию септического состояния и в 15-25% случаев являются причиной летальных исходов [Д.Г. Гольдберг, 1952; Е.Ф. Власова, 1958; B.JI. Аронович, 1965; A.A. Луцик, 2005].

Наиболее частым и чрезвычайно опасным осложнением у таких больных является нарушение функции мочевого пузыря. Любая острая позвоночно-спинномозговая травма ведет в 100% случаев к нарушению нормального акта мочеиспускания, нередко длительному, а иногда и стойкому [М.Р. Касаткин, 1963; В.И. Кондратенко и соавт., 1978; О.Г. Коган, 1979]. На фоне грубых нейродистрофических поражений мочевого пузыря, возникающих в результате травмы спинного мозга, любое нарушение асептики при катетеризации ведет к развитию выраженного воспалительного процесса в мочевыводящих путях, которое встречается 27,2-80% случаев [Е.Ф. Власова, 1958; Е.А. Шендерова, 2001; A.A. Луцик, 2005]. В половине случаев воспалительные процессы в мочевом пузыре ведут к восходящей инфекции, являются причиной развития септических состояний и летального исхода [Е.Ф. Власова, 1958; В.Д. Анчилевич, 1968; Е.А. Шендерова, 2001].

Наряду с многочисленными методами, направленными на восстановление нормального акта мочеиспускания, первостепенное значение придается способам, способствующим восстановлению функции травмированного спинного мозга, так как при нормализации его сегментарных и проводниковых функций восстанавливается и нормальное мочеиспускание [В.Е. Брык, 1963; A.A. Вишневский, В.В. Лившиц, 1969; A.B. Лившиц и соавт., 1977, 2001, 2000; О.Г. Коган и соавт., 1965, 1975, 1979; Н.Е. Полищук и соавт., 2008].

Проблема дегенеративных поражений шейного отдела позвоночника привлекает также к себе пристальное внимание врачей различных специальностей - ортопедов, нейрохирургов, невропатологов, физиотерапевтов. Это обусловлено высокой распространённостью заболевания, полиморфизмом и тяжестью его клинических проявлений, а также сложностью диагностики и лечения.

Клинические синдромы дегенеративных поражений шейного отдела позвоночника весьма многообразны и включают в себя поражения центральной и периферической нервной системы, вегетососудистые и мышечно-фасциальные нарушения, патобиомеханические нарушения в позвоночнике и экстравертебральных структурах. С хирургической же точки зрения принципиально важно разделение всего этого многообразия клинических проявлений на синдромы рефлекторные и компрессионные. Среди компрессионных синдромов, в свою очередь, выделяют синдром компрессии вертебральной артерии, спинально-церебральный, корешковый синдром дискогенной миелопатии [A.A. Луцик, 2007].

Борьба с данными патологическими явлениями у больных с позвоночно-спинномозговой травмой и денегеративно-дистрофическими поражениями заключается в комплексном лечении: купирование отека, ишемии и метаболических нарушений, активизация сохранных нервных структур и предупреждение прогрессирования деструктивных процессов в очаге контузии и прилегающих участках спинного мозга.

Первым звеном этого комплекса является раннее хирургическое вмешательство, направленное на максимальное устранение деформации позвоночника, ликвидацию любых источников cyжения просвета позвоночного канала и сдавления спинного мозга, создание возможно более ранней устойчивой стабилизации поврежденного позвоночного сегмента [A.B. Лившиц, 2000; A.A. Михайленко и соавт., 2005; Е.И. Бабиченко и соавт., 1978, 1979, 2005; В.Г. Белов, 2009; A.A. Луцик, 2009, 2005; Н.Г. Фомичев и соавт., 2009; М.В. Bracken et al., 2000; G. Hilton, J. Frei, 2001; E.D. Hall, 2002]. Даже в случае полного анатомического или функционального перерыва спинного мозга, отсутствия эффекта от его декомпрессии, ранняя надежная стабилизация поврежденного позвоночника позволяет мобилизовать больного и тем самым уменьшить количество и тяжесть осложнений, связанных с гиподинамией.

Проблема надежной внутренней стабилизации шейного отдела позвоночника тесно связана с выбором материала для переднего спондилодеза.

1.2 Передняя стабилизация шейного отдела позвоночника с использованием металлических материалов и керамики

С глубокой древности и вплоть до XVIII века в качестве имплантатов применяли драгоценные металлы, в основном золото и серебро (позднее также платину). В XIX столетии в клиническую практику вошло использование высококачественных нержавеющих сталей.

Несмотря на то, что исследования поведения чужеродных веществ в организме начались еще в начале XIX века, реальные шаги в этом направлении были сделаны лишь в начале XX века. По данным Д.Ф.Вильямса и Р.Роуфа в период с 1920 по 1950 годы были проведены фундаментальные исследования, которые легли в основу современной имплантационной хирургии.

Исследования главным образом проводились в травматологии и ортопедии и касались не только проблем стабильного остеосинтеза, но и замены костей и Суставов имплантационными материалами. В эти годы создаются новые сплавы, устойчивые к коррозии в жидких средах организма: нержавеющие стали, содержащие никель, кобальт, хром, молибден и прочие (например «Виталлиум», тантал и пр.). В ортопедии появляются сообщения о частичной и полной замене тазобедренного и других Суставов эндопротезами из кобальт-хромовых сталей, которые в последние годы получили широкое распространение.

1.3 Передняя стабилизация с использованием имплантатов из нержавеющей стали

В настоящее время в развитых странах при различных операциях в течение года используется несколько миллионов имплантатов, вживляемых в организм.

Доля нержавеющих сталей является преобладающей, что объясняется их дешевизной и удовлетворительными служебными и технологическими свойствами.

U.Fernstrom (1966) сообщил о 125 больных, которым на заключительном этапе удаления грыжи диска в его полость вводили стальной шарик. Распространения эта операция не получила из-за развития выраженных дистрофических изменений в местах давления шарика с исходом в болевой синдром и нестабильность.

Около двух десятилетий тому назад Bagby и Kuslich разработали и предложили использовать для межтелового спондилодеза у больных с дегенеративными процессами в позвоночнике системы, именующиеся как кейджи («cages»). Они представляют собой металлические полые, перфорированные имплантаты в форме цилиндров или параллелепипедов, имплантируемые в межтеловое пространство после парциальной или тотальной дискэктомии и удаления смежных замыкательных пластинок тел позвонков. Кейджи перед имплантацией наполняют костными аутотрансплантатами в виде стружки, необходимыми для корпородеза. При травмах кейджи обычно применяют при подвывихах и вывихах позвонков, а также при компрессионных переломах позвонков с небольшой клиновидной деформацией тел. Кейджи можно ввинчивать в межтеловое пространство, забивать с помощью специальных импакторов, а также устанавливать после предварительного расширения межтелового пространства с помощью дистракторов.

В настоящее время большинство специалистов полагают, что для профилактики миграции кейджей необходимо дополнительно выполнять переднюю или заднюю фиксацию позвоночника другими системами (ламинарными, системами передней фиксации и др.).

Начиная с середины 70-х годов распространение в мире получили эндопротезы межпозвонковых дисков модели S.B. Charitй, которые выпускаются фирмой «Waldemar Link». По данным T. David, имеющего более чем десятилетний опыт таких операций, в 62 % случаев через 4-5 лет развивалась нестабильность позвоночно-двигателыюго сегмента, который был оперирован. Дестабилизация была вызвана резорбцией костной ткани вокруг опорных площадок эндопротеза.

В середине 90-х годов XX в. для эндопротезированния тел позвонков и корпородеза были разработаны и внедрены в клиническую практику системы типа «MESH-Family». Показанием к их применению первоначально служили опухолевые поражения тел позвонков, но позднее подобные эндопротезы тел позвонков стали использовать и при тяжелых «взрывных» оскольчатых переломах тел.

Системы «MESH-Family» представляют собой полые цилиндры различных типоразмеров, стенки которых имеют форму металлической сеточки. Полость цилиндра наполняют костными аутотрансплантатами в виде стружки. Технология имплантации системы предусматривает предварительное выполнение Субтоталыюй или тотальной корпэктомии поврежденного позвонка. Затем пространство между смежными телами позвонков увеличивают с помощью специального съемного дистрактора. Далее в этот дефект помещают эндопротез тела позвонка, наполненный стружкой, приготовленной из губчатой костной ткани удаленного тела позвонка. После снятия дистрактора имплантат плотно заклинивается между смежными телами позвонков.

В первые годы применения системы типа «MESH-Family» использовали изолированно, но после нескольких десятков случаев миграции имплантатов разработчики метода стали рекомендовать сочетать установку эндопротезов тела позвонка с передней фиксацией позвоночника пластинами или стержневыми системами.

Для восстановления опорной функции позвоночника при позвоночно-спинномозговых травмах Е.А.Давыдов (2006) предложил межпозвонковый эндопротез-микродистрактор, представляющий собой миниатюрный реечный «домкрат», который раздвигает тела позвонков, восстанавливает ось позвоночника и принимает на себя нагрузку переднего опорного комплекса, после чего микродистрактор удаляется и вместо него устанавливаются костные трансплантаты (например, реберные).

Эндопротез-микродистрактор предназначен для использования пожизненно как опорная конструкция, но его можно применять и как рабочий инструмент для исправления оси позвоночника.

Основным недостатком вышеперечисленных металлоконструкций является отсутствие биомеханической и биохимической совместимости с костной тканью, что приводит в итоге к их коррозии, расшатыванию в своих гнездах, миграции и усталостным переломам.

1.4 Передняя стабилизация с использованием титановых имплантатов

Лучшим из медицинских материалов, обладающих высокой коррозийной стойкостью в биологических средах, в статических условиях, является титан.

В настоящее время для передней стабилизации шейного отдела позвоночника предложены различные конструкции из титана.

A.M. Хелимский, В. А. Бутаков (2004) предлагают производить межтеловую фиксацию титановым винтовым имплантатом, который представляет собой полый цилиндр с внешней резьбой диаметром 14-16 мм. Для замещения тела разрушенного позвонка авторы предлагают использовать конструкцию, состоящую из титановых цилиндрических цельных штифтов и прикрепляющейся к ним накладной планки. Создается три точки опоры для конструкции и между ними фиксируется поврежденный позвоночно-двигательный сегмент.

Однако для имплантатов, имеющих гладкую с нарезкой поверхность, прочность на сдвиг падает с увеличением времени имплантации, а гладкие имплантаты отличаются очень низкой прочностью на сдвиг в течение всего времени имплантации.

В.В.Доценко с соав. (2000) предложили имплантат для операций на позвоночнике, который включает цилиндрическое тело с внутренней полостью со сквозными отверстиями в боковой стенке и с винтовой резьбой на боковой поверхности. Цилиндрическое тело с одного торца выполнено с поперечной перегородкой со сквозными отверстиями. Наличие поперечной перегородки позволяет плотно заполнить внутреннюю полость костной стружкой, что обеспечивает возможность образования впоследствии костного блока в результате прорастания костной ткани через сквозные отверстия в цилиндрическом теле.

У.Нестап е1 а1. (2007) предложили использовать для замещения межпозвонкового диска шарнирно-пружинный механизм, соединяющий две половины устройства. Цилиндрический шарнир обеспечивает угловую подвижность в сагиттальной плоскости и за счет осевого люфта на концах шарнира - небольшую боковую угловую подвижность. Две спиральные цилиндрические пружины из титанового сплава выполняют амортизационную функцию диска. Фиксация половин диска к верхнему и нижнему позвонкам осуществляется винтами. Для срастания с костью позвонков контактные поверхности диска выполнены пористыми.

С точки зрения коррозийной стойкости титан является лучшим из медицинских металлических материалов, поверхность которого предохраняется окисной пленкой, обусловливающей ее высокую коррозийную стойкость. Такая защита в биологических средах ставит титан и его сплавы в особое привилегированное положение.

Однако, любой металлический имплантат, жестко закрепленный в тканях, будет со стороны тканей подвергаться знакопеременной деформации, по величине значительно превосходящей его возможности. Металлы допускают знакопеременное изменение формы без остаточной деформации в пределах 0,30,5%, а ткани способны деформировать металлический имплантат более чем на 2 %. Пластическая деформация ведет не только к разрушению защитных фосфатной и оксидной пленок даже у титана, но и подвергает разрушению в виде трещин более глубинные области материала. В трещины проникает тканевая жидкость, ведущая к коррозии. Коррозионностойкие материалы в таких условиях (после пластической деформации свыше 0,5%) активно подвергаются коррозии [Понтер В.Э. и соавт., 2009].

Если идти по пути недопущения превышения деформации материала, соответствующей упругой деформации, то для выполнения этого условия необходимо, чтобы элементы имплантируемой конструкции были настолько массивны и громоздки, чтобы при воздействии на них знакопеременной деформации тканей они не подвергались пластической деформации. В этом случае химическая реакция на границе ткань - имплантат будет практически отсутствовать (если использовались коррозионностойкие материалы). Однако в биомеханическом отношении такой имплантат не будет удовлетворять элементарным медико-техническим требованиям. Организм будет отвечать на введение такого имплантата формированием вокруг него капсулы, которая позволяет релаксировать знакопеременные напряжения, воздействующие со стороны тканей, и жестко закрепленный имплантат становится подвижным, утрачивая стабилизирующую функцию.

1.5 Передняя стабилизация с использованием пористых металлических имплантатов

Пористые металлические материалы известны в мире с древних времен. Широкое применение они получили в различных областях техники и медицины. В последние 20 лет пористые проницаемые конструкции используют для имплантации в организм человека в травматологии, хирургии и стоматологии, урологии и других областях медицины.

Наибольшее применение находят пористый титан и его сплавы, легированные алюминием, железом, ниобием или танталом. Несмотря на меньшую, чем у керамики, биоадгезивность, они хорошо связываются с костной тканью, так как оксидный слой, находящийся на поверхности имплантата, вступает в химическую связь с костной тканью. Со временем толщина оксидного слоя растет, в результате практически исключается коррозия титанового сплава во внеклеточной жидкости [В.Н.Измайлова и соавт., 2008; Н.Р.Тишшег, Я.Тлен, 2006]. Высокая антикоррозионная устойчивость и прочность не только чистого титана, но и его сплавов [В.И.Иванов, В.В.Волкова, 1976] позволяет оставлять пожизненно такой имплантат в организме больного.

Имплантаты из титана характеризуются прямым сращиванием с костной тканью без образования фиброзной ткани. На границе раздела "ткань-имплантат" образуется протеогликановый слой толщиной 200-400 А, а толщина слоя кальцифицированной ткани составляет 30-50 А. Однако, следует отметить, что имплантаты из титана, особенно пористого, имеют низкое сопротивление на срез, малую износостойкость и повышенную механическую усталость.

Наиболее перспективным пористым материалом медицинского назначения на сегодня является никелид титана и сплавы на его основе. Пористый никелид титана обладает уникальной биохимической и биомеханической совместимостью с тканями организма и, в связи с этим, способен длительное время функционировать в организме.

Известен целый ряд устройств для фиксации позвоночника, в своих общих чертах представляющих протезы тел позвонков.

П.А. Савченко и А.К. Греков (2002) предложили для замещения тела позвонка использовать эндопротез, состоящий из двух оснований, выполненных из пористого никелида титана, соединенных между собой резьбовым фланцевым соединением, позволяющим менять расстояние между основаниями.

И.К. Раткин с соавт. (2004) предложили для замещения тела позвонка использовать имплантат, содержащий стержень в виде призмы из пористого никелида титана, в продольных пазах которого установлены элементы фиксации. На свободных концах стержня установлены втулки с возможностью продольного перемещения по стержню. Элементы фиксации выполнены в виде волнообразно изогнутых пластин. Для замещения нескольких тел позвонков одномоментно им же предложен протез тел позвонков. Эндопротез тел позвонков представляет собой стержень из никелида титана, разделенный на две половины, в каждой из которых по дуге окружности выполнены по два сквозных канала, лежащих во взаимноперпендикулярных плоскостях. При этом части стержня соединены между собой элементом фиксации, выполненным из двух колец, изготовленных из цельнолитого никелида титана, проходящих через упомянутые каналы и развернутые друг относительно друга под прямым углом.

С целью получения стабильной фиксации, М.Ю. Сизиков с соавт. (2009) предложили использовать самофиксирующийся комбинированный имплантат для вентрального спондилодеза. Цилиндр из пористого никелида титана имеет продольный сквозной канал, в который введен штифт из биосовместимого остеоиндуктивного рассасывающегося полимера марки ШПМ, длина которого превышает длину металлического цилиндра по крайней мере на 1 см. Технический результат заключается в увеличении прочности соединения имплантат с костной тканью, сокращении сроков лечения. Представлены результаты лечения 35 пациентов, оперированных таким образом. По данным автора, у всех получен хороший стабилизирующий результат (без учета неврологического восстановления).

Кроме этого, предложны имплантаты из пористого никелида титана, которые сочетают в себе элементы жесткой фиксации из гибкого никелида титана, а также возможность использования остеоиндуктивных материалов (аутокости, деминерализованного костного матрикса, биоактивных полимеров и др.).

Многочисленные заболевания позвоночника зачастую связаны с несостоятельностью межпозвонкового диска. Радикальное хирургическое лечение дискогенной патологии состоит в удалении диска и замещении его блокировочными элементами, некоторые из них были описаны выше. Однако большинство из них из-за низкой биологической и биомеханической совместимости имеют малый срок службы. Для преодоления этих недостатков в настоящее время разработаны и применены в клинических условиях протезы межпозвонковых дисков на основе пористого никелида титана.

Так, П.А. Савченко с соавт. (2001) сообщили о 9 пациентах, которым были имплантированы 11 протезов дисков оригинальной конструкции.

Протез содержит две оппозитно расположенные пластины из проницаемо-пористого никелида титана. Промежуточный элемент из фторопласта соединен с каждой пластиной через буферный слой композиции пористого никелида титана и фторопласта. Пористые пластины служат эластичным каркасом устройства и соединяющими элементами с костной тканью. Устройство легко установить, оно надежно и долговечно в работе.

1.6 Критерии выбора имплантационного материала

Исследования последних лет показали, что ткани организма способны не разрушаться при значительных деформациях в условиях многократных нагружений и вибраций и восстанавливать исходную форму после устранения нагрузки, проявляя высокие эластичные и гистерезисные свойства [В.Э.Гюнтер 2009].

Такое поведение тканей принципиально меняет традиционный подход к выбору имплантационного материала.

Успех лечения при использовании имплантата определяется в первую очередь его биохимической и биомеханической совместимостью с костной тканью. Это обусловлено тем, что кость представляет собой не просто материал, а сложную биологическую систему, которая реагирует на введение имплантата изменением собственной структуры.

Биохимическая совместимость означает отсутствие иммунных реакций, воспалительных процессов и, как следствие, отсутствие отторжения имплантата. Высокая биосовместимость обусловлена слабыми ионными обменами на поверхности раздела «имплантат - костная ткань».

В литературе описан многостадийный каскадный ответ костной матрицы на введение имплантата, включающий на первой стадии связывание белков с веществом имплантата, а на последних - прорастание кровеносных сосудов, образование костной ткани из хрящевой и затем ремоделирование и дифференциацию костного мозга [А.К.Ясу, 2005]. Отсюда ясна важность биоадгезивности, характеризующей способность материала имплантата связываться с белками, не изменяя Существенно их структуры [В.Н.Измайлова и соавт., 2008]. Известна кинетическая модель поверхностных реакций органических молекул с металлическими имплантатами, которая учитывает как свойства ткани и состав биологической жидкости, так вид и свойства окислов, покрывающих поверхность имплантата. Металлические имплантаты характеризуются наличием тонких разделяющих окисных слоев между материалом имплантата и биологической средой и такие имплантаты, в лучшем случае, следует считать биотолерантными [Н.Р.Туров, Я.Г.Зордынь, 2006].

Биомеханическая совместимость предполагает отсутствие перегрузок и микросдвигов по поверхности раздела «имплантат - костная ткань». При этом важно, чтобы материал имплантата по своим свойствам был подобен живой ткани, то есть обладал сверхэластичностыо, близким по значению модулем упругости, и имел бы близкую диаграмму напряжение - деформация [В.Э.Гюнтер 2009]. В процессе заживления система «имплантат - костная ткань» не должна допускать перемещений. Это позволяет обеспечить кровоснабжение фиксированных фрагментов. При этом давление на границе поверхности раздела «имплантат - костная ткань» должно быть как можно меньше. В противном случае происходит миграция или отторжение имплантата.

Задача фиксации с удовлетворением указанных выше требований совместимости может быть решена, если в качестве имплантата использовать пористые проницаемые материалы, в порах которых способна образовываться и расти живая ткань. При этом реализуются два способа создания связей между имплантатом и живой тканью - механическое сцепление в результате прорастания ткани в порах имплантата и химическое взаимодействие ткани с компонентами элементного состава имплантата. Вид материала и характер пористости влияют на реакции, протекающие на границе раздела "живая ткань-имплантат". Это, в частности, связано с тем, что потенциал и скорость коррозии имплантата в биологической среде обычно выше, если он пористый, так как в этом случае площадь поверхности Существенно выше.

Пористые материалы должны быть проницаемыми, иметь заданное распределение пор, соответствующее живой ткани, и хорошо смачиваться жидкими средами организма, что позволяет тканевой жидкости, эритроцитам и остеопластическим клеткам проникать в поры за счет капиллярного эффекта. Как экспериментально было показано [В.Э.Гюнтер и соавт., 2002], основным критерием оценки в выборе оптимальной степени пористости имплантата является соответствие особенностей смачивания замещаемой костной ткани и имплантата. При соприкосновении имплантата и фрагмента костной ткани с жидкостью (глицерин), последняя "втягивалась" за счет капиллярного эффекта в поры имплантата и в поры костного фрагмента. Если скорость "втягивания" жидкости в поры имплантата и фрагмента костной ткани одинакова, то в этом случае степень пористости имплантата наиболее эффективно обеспечивает врастание и прорастание костной ткани в имплантат. Поверхности пористого имплантата и костной ткани близки по своей структуре и визуально практически не отличаются.

Необходимым условием прорастания костной ткани в порах имплантата является Существенное ограничение подвижности между поверхностью пористого имплантата и собственно костью. При этом нагрузка, действующая на пористый имплантат, должна быть как можно меньше, особенно в период, необходимый для образования в порах костной ткани. Смещение на межфазной границе "костная ткань-имплантат" не должно превышать 30 мкм, иначе прорастание остеогенной ткани в порах подавляется. Движение имплантата относительно кости на большую величину приводит обычно к образованию фиброзной ткани или ложного Сустава. Поэтому жесткая биологическая фиксация за счет прорастания костной ткани всегда остается основной целью лечения [Y.Yintendo, 2007].

Практика использования пористых имплантатов показывает, что в течение длительного времени (несколько месяцев после операции) необходимо исключить любое движение имплантата относительно кости, которое в состоянии нарушить процесс прорастания костной ткани в порах. В связи с этим, наряду с элементами дополнительной фиксации пористого имплантата к костному ложу, целесообразно использовать методы ускорения роста костной ткани, в частности стимуляцию электрическим током и введение в имплантат, например, гидроксиапатита [Б.М.Зильберштейн, 2003].

По-видимому, Существуют оптимальные размеры пор, обеспечивающие прорастание живой ткани. В научной и патентной литературе чаще всего упоминаются размеры пор 100-500 мкм для костной ткани при пористости от 30 до 80%. Для прорастания костной ткани минимальный размер пор должен быть равен примерно размерам остеона. Наибольший размер пор, возможно, определяется тем, насколько биологическая жидкость способна их полностью заполнить [В.Э.Гюнтер и соавт., 2002; С.В.Малышкина и соавт., 2008].

Следует отметить, что, вероятно, Существует оптимальное распределение пор по размерам при заданной форме пор, которое обеспечивает максимальные прочностные свойства пористого имплантата, заполненного костной тканью. Однако этот вопрос недостаточно исследован.

Для имплантатов с пористой поверхностью отмечается, что прочность на сдвиг (испытание на отслаивание) по поверхности раздела "имплантат- кость" Существенно выше по сравнению с нарезной или гладкой поверхностью. При этом она растет с увеличением времени имплантации, то есть по мере заполнения пор костной тканью [С.Vernbloom, 2006].

Заключение

В настоящее время для выполнения межтелового спондилодеза разработаны и выпускаются разнообразные имплантируемые конструкции, изготавливаемые из различных материалов - стали, титана, углеродистого полимера. Однако, в любом случае эти, материалы представляют собой инородные тела, не способные интегрироваться в ткани организма, и могут применяться только в сочетании с костной тканью.

С этих позиций, применение пористого никелида титана имеет ряд несомненных преимуществ.

Однако уникальность самого материала ещё не обеспечивает восстановления биомеханики оперированного сегмента, что является крайне важным для реабилитации пациента с дегенеративно-дистрофическим поражением шейного отдела позвоночника и наличием передней компрессии спинного мозга.

Анализ данных литературы по данной проблеме позволяет сделать следующее заключение:

-одними из наиболее важных элементов хирургического лечения пациентов с травмами и дегенеративно-дистрофическими заболеваниями шейного отдела позвоночника являются декомпрессия спинного мозга с реконструкцией опорных структур, пораженных патологическим процессом, и надежная стабилизация позвоночного столба в правильном положении, позволяющая в ранние сроки эффективно восстанавливать утраченные функции;

-в большинстве случаев нейрохирурги и травматологи-ортопеды для реконструкции опорных структур позвоночника используют костные ауто- или аллотрансплантаты. Однако, несмотря на многие очевидные преимущества, костная ауто- и аллопластика имеет и целый ряд существенных недостатков. К таким недостаткам большинство исследователей относят: травматичность операций по забору аутотрансплантатов, нередко возникающую необходимость брать аутотрансплантаты из нескольких донорских областей, сопряженные с этим косметические дефекты и риск инфекционных осложнений, сложности заготовки, хранения, транспортировки аллотрансплантатов, риск их зараженности, прежде всего, вирусными инфекциями (СПИД и др.), возможность реакций тканевой несовместимости, прогрессирование деформаций позвоночника вследствие потери механических свойств ауто- и аллотрансплантатов в процессе их перестройки;

-недостатки костной ауто- и аллопластики заставляют многих специалистов искать альтернативные возможности восстановления опороспособности позвоночника. В связи с этим использование при реконструктивно-восстановительных операциях на позвоночнике биосовместимых искусственных материалов приобретает большую значимость. В клиническую практику внедрены имплантаты из керамики, биополимеров, металлов, углеродосодержащих и композитных материалов;

-тем не менее, наилучшие клинические результаты хирургического лечения пациентов с травмами и дегенеративно-дистрофическими заболеваниями шейного отдела позвоночника достигаются с использованием имплантатов из пористого никелида титана. Однако отсутствуют устройства из такого материала, которые обеспечивали хотя бы частично восстановление биомеханики поврежденного сегмента позвоночника, что на наш взгляд, является крайне необходимым для более полной реабилитации пациента.

Таким образом, известные методы передней стабилизации позвоночника при травмах и дегенеративно-дистрофических поражениях не обеспечивают в настоящее время оптимизацию лечебного процесса, что и явилось целью нашего исследования.

Глава 2. Материал и методы исследования

2.1 Результаты передней стабилизации шейного отдела позвоночника с использованием углеродного имплантанта

В первую группу больных, которым вентральную стабилизацию шейного отдела позвоночника выполняли с использованием углеродного имплантата, вошли 24 пациента. Причинами поражения шейного отдела позвоночника у 14 пациента была травма, у 10 дегенеративно-дистрофические изменения.

2.1.1 При осложненной травме шейного отдела позвоночника

Среди пациентов с травмой шейного отдела позвоночника мужчин было 20(80,4%), женщин 4(19,6%), в том числе трудоспособного возраста (от 21 до 50 лет) - 72,5 % (18).

Непосредственными причинами травмы были: удар головой о дно реки при нырянии на мелководье и при падении с высоты более 2 метров - 15 (66,7 %), падение с высоты менее 2 метров - 5 (17,6%), дорожно-транспортные происшествия - 4 (15,7%).

По данным рентгенологического обследования у 12 (50%) пациентов были диагностированы повреждения тел позвонков (табл.8), у 12 (50%) отмечались различные травматические вывихи шейных позвонков.

У всех пострадавших наблюдались неврологические нарушения: у 21 (86,3%) - спинно-мозговые и у 3 (13,7%) - корешковые.

Степень спинального повреждения оценивали по пятиуровневой классификации H.L. Frankel (табл. 10).

Таблица 2.2.1.Распределение пострадавших с повреждением шейного отдела позвоночника по степени неврологических расстройств (п=10).

Удовлетворительное состояние при госпитализации было отмечено у 4 (13,7%) больных, состояние средней тяжести - у 10 (45,1%), тяжелое - у 10 (45,1%).

Хирургическое лечение осуществлялось через 2-6 дней (в среднем через 3,7 ± 1,6 дней) с момента травмы, что определялось сроками поступления пациентов в клинику из ЦРБ. Два пациента поступили с застарелыми вывихами в сроки 3,5 и 4 месяца после травмы.

Хирургические вмешательства выполнялись из передне-боковых парафарингиальных доступов под общим обезболиванием с интубацией трахеи.

У 3 из 4 пострадавших со свежими вывихами шейных позвонков успешно осуществлено вправление дислокаций из переднее-бокового доступа, не прибегая к дополнительным манипуляциям на задних позвонковых структурах. В 2 случаях при застарелых повреждениях давностью 3,5 и 4 месяца для вправления вывихов пришлось прибегнуть к двум хирургическим доступам (заднему и переднее-боковому).

Декомпрессивные мероприятия завершали межтеловым спондилодезом углеродным имплантантом.

В послеоперационном периоде проводили рентгенологические исследования шейного отдела позвоночника с целыю контроля положения и состояния трансплантата, определения дальнейшей тактики ведения пациентов.

У всех больных послеоперационные раны зажили первичным натяжением.

При использовании углеродных имплантантов для восстановления опороспособности передний межтеловой спондилодез описанным выше способом был успешно выполнен у 9 больных.

В качестве иллюстрации приводим следующую историю болезни.

Пример 1. Больной С., 36 лет (ист. бол. № 27647), поступил в АФ РНЦЭМП в порядке оказания неотложной помощи через 26 часов после травмы по линии санавиации. При поступлении предъявлял жалобы на сильные боли в шее, снижение силы в верхних и нижних конечностях, невозможность самостоятельного мочеиспускания. Из анамнеза выяснено, что травму получил в состоянии алкогольного опьянения в результате падения с высоты. Общее состояние больного средней степени тяжести. В сознании, адекватен, кожные покровы обычной окраски. Пульс - 82 удара в минуту, ритмичный, АД - 110/80 мм рт. ст. При клинико-рентгенологическом обследовании диагностирован закрытый осложненный оскольчатый перелом тела CV позвонка. В этот же день под эндотрахеальным наркозом выполнена операция - удаление разрушенного тела CV позвонка со смежными межпозвонковыми дисками, декомпрессия спинного мозга, коррекция кифоза и передний спондилодез на уровне CV-CV_i позвонков углеродным имплантантом. Иммобилизацию шейного отдела позвоночника в последующие 4 недели из-за присоединившейся пневмонии и сохраняющегося грубого неврологического дефицита осуществляли жестким головодержателем. Еженедельно проводили рентген-контроль за положением углеродного имплантанта. Благодаря комплексной терапии удалось достичь положительной динамики в неврологическом статусе, справиться с легочными осложнениями. Выписан из клиники через 6 недель после операции с иммобилизацией шейного отдела торако-краниальной гипсовой повязкой в течение 4 месяцев. Через 4 месяца рентгенологически определялся костный блок. Контрольный осмотр пациента через 4, 12 месяцев. Трудоспособность не восстановлена, инвалид II группы.