Авторы
Асланов Р.А. 1, Донник А.М.2, Дулаев А.К.3, 4, Кутянов Д.И.3, 4, Давыдов Д.В.1, Брижань Л.К.1, Пиманчев О.В.5
1 ФГБУ «Главный военный клинический госпиталь им. академика Н.Н. Бурденко», Москва
2 ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского», Саратов
3 ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. академика И.П. Павлова», Санкт-Петербург
4 ГБУ «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт скорой помощи им. И.И. Джанелидзе», Санкт-Петербург
5 ФГБУ «Национальный медико-хирургический центр им. Н.И. Пирогова», Москва
Аннотация
Обоснование: Объективной тенденцией современной хирургии вертебральной травмы является обеспечение наилучших условий для воссоздания и сохранения нормальной биомеханики позвоночного столба на фоне сокращения протяженности фиксации и величины операционной травмы. Сведения о биомеханической эффективности существующих способов короткосегментарного транспедикулярного спондилосинтеза противоречивы, что обусловливает необходимость дальнейшего опытно-конструкторского поиска и исследований.
Цель: На основании результатов трехмерного компьютерного моделирования методом конечных элементов дать сравнительную биомеханическую оценку эффективности разработанного авторами способа короткосегментарной мультистержневой задней внутренней инструментальной фиксации «взрывных» переломов поясничных позвонков, предполагающего совместное использование транспедикулярных и ламинарных систем.
Методы: Создана модель сегмента позвоночника от Th12 до L4 позвонка с соединяющими их хрящевыми и связочными структурами и полным «взрывным» (группы А4 по классификации АО) переломом L2 позвонка. На ее основе смоделированы три варианта задней инструментальной фиксации: 1) Модель сравнения – протяженная транспедикулярная фиксация с введением винтов попарно в тела Th12, L1, L3 и L4 позвонков; 2) Опытная модель I типа – короткая транспедикулярная фиксация на уровне L1 – L3 позвонков с двумя винтами в поврежденном L2 позвонке, ламинарная фиксация L1 и L3 позвонков дистрактором и контрактором; 3) Опытная модель II типа – транспедикулярная фиксация на уровне L1–L3 позвонков без введения винтов в тело сломанного позвонка, ламинарная фиксация L1 и L3 позвонков с расположением крючков в виде скобок, обеспечивающих циркулярный охват полудуги. Каждую модель подвергали действию шести нагрузок: положение стоя, сгибание, разгибание, боковой наклон вправо и влево, осевое вращение вправо и влево. Использовано программное обеспечение Mimics (версии 21, Materialise), 3-Matic (версии 21, Materialise), SolidWorks (2018) и ANSYS 19.2.
Результаты: По показателям жесткости и прочности фиксации новый способ фиксации в любом из двух своих вариантов превосходит традиционно используемые при «взрывных» переломах поясничных позвонков протяженные транспедикулярные системы, обеспечивая, помимо сокращения длины обездвиженного участка позвоночника, большую стабильность осколков сломанного позвонка, а также травмированного позвоночно-двигательного сегмента в целом.
Заключение: Экстраполируя полученные результаты на клиническую практику, оптимальным следует считать применение предложенного способа спондилосинтеза с транспедикулярной фиксацией сломанного позвонка и ламинарной фиксацией смежных позвонков дистрактором и контрактором. При невозможности введения винтов в сломанный позвонок модификация нового способа с увеличенным количеством опор ламинарных систем является эффективной альтернативой протяженной фиксации.
Ключевые слова: перелом поясничного позвонка, задняя внутренняя инструментальная фиксация, мультистержневая короткосегментарная фиксация, транспедикулярная фиксация, ламинарная фиксация, метод конечных элементов.
Список литературы
1. Паршин М.С. Оптимизация тактики хирургического лечения пострадавших с изолированными неосложненными «взрывными» переломами грудных и поясничных позвонков: Дис. … канд. мед. наук. — СПб; 2019.
2. Cheng LM, Wang JJ, Zeng ZL, et al. Pedicle screw fixation for traumatic fractures of the thoracic and lumbar spine. Cochrane Database Syst Rev. 2013; 5: CD009073. doi: 10.1002/14651858.CD009073.pub2.
3. Kanna RM, Shetty AP, Rajasekaran S. Posterior fixation including the fractured vertebra for severe unstable thoracolumbar fractures. Spine J. 2015; 15(2): 256-264. doi: 10.1016/j.spinee.2014.09.004.
4. Патент РФ на изобретение № 2749823/17.06.2021. Бюл. №17. Дулаев А.К., Асланов Р.А., Брижань Л.К., Давыдов Д.В., Кутянов Д.И., Аликов З.Ю. Способ внутренней фиксации нестабильных неосложненных взрывных переломов поясничных позвонков.
5. Sun XY, Zhang XN, Hai Y. Percutaneous versus traditional and paraspinal posterior open approaches for treatment of thoracolumbar fractures without neurologic deficit: a meta-analysis. Eur. Spine J. 2017; 26(5): 1418-1431. doi: 10.1007/s00586-016-4818-4.
6. Донник А.М., Коссович Л.Ю., Оленко Е.С. Поведение сегмента грудного отдела позвоночника при оскольчатом переломе позвонка до и после хирургического лечения. Биомеханический эксперимент // Российский журнал биомеханики. — 2022. — Т.26. — №1. — С.25-39. doi: 10.15593/RZhBiomeh/2022.1.02.
7. Putzer MA, Auer S, Malpica W, et al. A numerical study to determine the effect of ligament stiffness on kinematics of the lumbar spine during flexion. BMC Musculoskelet Disord. 2016; 17: 95. doi: 10.1186/s12891-016-0942-x.
8. Liao JC, Chen WP, Wang H. Treatment of thoracolumbar burst fractures by short-segment pedicle screw fixation using a combination of two additional pedicle screws and vertebroplasty at the level of the fracture: a finite element analysis. BMC Musculoskelet Disord. 2017; 18(1): 262. doi: 10.1186/s12891-017-1623-0.
9. Liao JC. Impact of osteoporosis on different type of short-segment posterior instrumentation for thoracolumbar burst fracture — a finite element analysis. World Neurosurg. 2020; 139: e643-e651. doi: 10.1016/j.wneu. 2020.04.056.
10. Wu Y, Chen CH, Tsuang FY, et al. The stability of long-segment and short-segment fixation for treating severe burst fractures at the thoracolumbar junction in osteoporotic bone: A finite element analysis. PLoS One. 2019; 14(2): e0211676. doi: 10.1371/journal.pone.0211676.
11. Wong CE, Hu HT, Huang YH, Huang KY. Optimization of spinal reconstructions for thoracolumbar burst fractures to prevent proximal junctional complications: A finite element study. Bioengineering (Basel). 2022; 9(10): 491. doi: 10.3390/bioengineering9100491.
12. Limthongkul W, Wannaratsiri N, Sukjamsri C, et al. Biomechanical comparison between posterior long-segment fixation, short-segment fixation, and short-segment fixation with intermediate screws for the treatment of thoracolumbar burst fracture: A finite element analysis. Int J Spine Surg. 2023; 17(3): 442-448. doi: 10.14444/8441.
13. Xia C, Yang S, Liu J, et al. Finite element study on whether posterior upper wall fracture is a risk factor for the failure of short-segment pedicle screw fixation in the treatment of L1 burst fracture. Injury. 2021; 52(11): 3253-3260. doi: 10.1016/j.injury.2021.08.020.
14. Dai LY, Jiang SD, Wang XY, Jiang LS. A review of the management of thoracolumbar burst fractures. Surg Neurol. 2007; 67(3): 221-231; discussion 231. doi: 10.1016/j.surneu.2006.08.081.
15. Basaran R, Efendioglu M, Kaksi M, et al. Finite Element Analysis of Short- Versus Long-Segment Posterior Fixation for Thoracolumbar Burst Fracture. World Neurosurg. 2019; 128: e1109-e1117. doi: 10.1016/j.wneu. 2019.05.077.
16. Elmasry S, Asfour S, Travascio F. Effectiveness of pedicle screw inclusion at the fracture level in short-segment fixation constructs for the treatment of thoracolumbar burst fractures: a computational biomechanics analysis / Comput Methods Biomech Biomed Engin. 2017; 20(13): 1412-1420. doi: 10.1080/10255842.2017.1366995.
17. Wang H, Mo Z, Han J, et al. Extent and location of fixation affects the biomechanical stability of short- or long-segment pedicle screw technique with screwing of fractured vertebra for the treatment of thoracolumbar burst fractures: An observational study using finite element analysis. Medicine (Baltimore). 2018; 97(26): e11244. doi: 10.1097/MD.0000000000011244.
18. Wang W, Pei B, Pei Y, et al. Biomechanical effects of posterior pedicle fixation techniques on the adjacent segment for the treatment of thoracolumbar burst fractures: a biomechanical analysis / Comput Methods Biomech Biomed Engin. 2019; 22(13): 1083-1092. doi: 10.1080/10255842.2019. 1631286.
19. Su Y, Wang X, Ren D, et al. A finite element study on posterior short segment fixation combined with unilateral fixation using pedicle screws for stable thoracolumbar fracture. Medicine (Baltimore). 2018; 97(34): e12046. doi: 10.1097/MD.0000000000012046.
20. Дулаев А.К., Кутянов Д.И., Мануковский В.А., и др. Выбор тактики и технологии инструментальной фиксации при изолированных неосложненных взрывных переломах грудных и поясничных позвонков. Хирургия позвоночника. 2019; 16(2): 7–17 doi: 10.14531/ss2019.2.7-17.
