Применение различных костнопластических материалов при вертебро- и кифопластике с целью улучшения результатов хирургического лечения больных с компрессионными переломами тел позвонков (обзор литературы) | Макиров С.К., Голубева А.С., Сычеников Б.А.

В обзоре литературы освещено применение различных костнопластических материалов при хирургическом лечении компрессионных переломов тел позвонков

    Увеличение продолжительности жизни в популяции привело к распространению новых заболеваний, включая одно из самых тяжелых – остеопороз. По данным Национального общества остеопороза (США), 55% американцев в возрасте старше 50 лет страдают от остеопении или остеопороза [1, 2]. Одним из симптомов остеопороза является возникновение патологических переломов при падении с высоты собственного роста. Данный тип переломов имеет 3 излюбленные локализации: тела позвонков, бедро и запястье [3–5]. Компрессионные переломы тел позвонков встречаются наиболее часто: около 700 000 новых случаев ежегодно [6, 7]. 
    Компрессионные переломы позвонков становятся причиной как хронического, так и острого болевого синдрома, а также приводят к прогрессирующему разрушению позвоночного столба [8–10]. Компрессионный перелом единственного грудного позвонка может вызвать выраженный кифоз, что на 9% снижает жизненную емкость легких [11].
    Попытки открытого хирургического лечения компрессионных остеопоротических переломов позвоночника заканчивались плачевно из-за наличия большого числа сопутствующей патологии у пациентов пожилого возраста и плохого качества кости, что часто приводило к миграции фиксаторов. Это вынуждало применять консервативную лечебную тактику с использованием пероральных наркотических анальгетиков и ортезирования, однако улучшение состояния пациентов было незначительным, со стойким сохранением болевого синдрома. Неэффективность лечения побуждала клиницистов к поиску новых лечебных тактик, снижающих болевой синдром и функциональные нарушения настолько, чтобы пациенты могли вернуться к своему привычному образу жизни.
    Вертебро- и кифопластика были предложены как минимально инвазивные методики лечения болезненных остеопоротических компрессионных переломов позвонков. Оба метода позволяют вводить костный цемент в зону перелома с достижением клинического результата, проявляющегося в снижении болевого синдрома примерно у 90% пациентов. Кифопластика позволяет уменьшить давление вводимого костного цемента и добиться умеренного устранения компрессионного перелома. 
    Цель настоящей работы: обобщение информации о применении различных костнопластических материалов при вертебро- и кифопластике, а также анализ литературных данных о результатах лечения с использованием рассматриваемых методик.

    Впервые выполнение чрескожной вертебропластики описали Galibert and Deramond в 1984 г. Французские доктора ввели полиметилметакрилат (ПММА) в С2 позвонок, разрушенный агрессивной гемангиомой, сопровождавшейся выраженным болевым синдромом. Авторы сообщали, что после операции болевой синдром у пациента был купирован, включая боль при длительном положении стоя [12]. После начальных исследований в Европе вертебропластика стала активно использоваться в США и набирать популярность после многочисленных отзывов пациентов об эффективном купировании болевого синдрома [13, 14]. 
    Перспектива введения высоковязкого ПММА в сломанную трабекулярную костную структуру вызывала скептицизм, связанный с вероятностью попадания цемента в сосудистое русло и повреждением невральных структур позвоночника. Кроме того, высокое давление, с которым цемент нагнетается в позвонок, могло привести к болюсной эмболии в венозные сплетения позвоночного столба и вызвать тромбоэмболию легочной артерии. Также считалось, что процедура негативно скажется на сращении перелома. В качестве альтернативы для устранения вышеописанных недостатков в 1998 г. была предложена кифопластика [14]. 
    Lieberman et el. [15] опубликовали результаты I фазы клинического исследования баллонной кифопластики. Всего авторами выполнено 17 процедур у 30 пациентов. У всех отмечалось существенное снижение болевого синдрома по оценочным шкалам с 11,6 до 58,7. По результатам шкал оценки физических функций также отмечалось существенное улучшение. 
    Для исследования биомеханических эффектов компрессионного перелома, укрепленного костным цементом, использовалась экспериментальная модель одноуровневого перелома позвонка. Жесткость и прочность тела позвонка увеличивались в различной степени в зависимости от типа цемента, используемого объема, минеральной плотности кости позвонка и техники операции. Так, критический уровень нагрузки на тело позвонка увеличивался при профилактическом введении цемента и при введении в зону перелома тела позвонка. При профилактическом введении цемента показатель жесткости также увеличивался или оставался неизменным. После введения цемента в область перелома жесткость также увеличивалась или оставалась неизменной, иногда даже снижалась. Подобные различия, вероятно, зависят от условий эксперимента (профилактическое введение или заполнение места перелома), уровня выполнения операции (поясничный, грудной или оба), объема вводимого цемента и минеральной плотности кости исследуемых образцов [7, 14, 16]. 
    Jasper et al. оценивали эффект различных соотношений мономера/полимера на компрессионные свойства цилиндрических образцов цемента марки Cranioplastic [17]. Авторы пришли к выводу, что повышение соотношения мономера и полимера (с 0,40 до 1,07 мл/г) существенно снижало критический предел прочности, предел текучести, а также модуль упругости цемента. Авторы отмечают, что актуальное соотношение, используемое для заполнения дефектов позвонка, варьирует от 0,60 до 0,74 мл/г (рекомендованное – 0,57 мл/г) и приводит к снижению прочности на 16%.
    Вертебропластику и кифопластиу не следует рассматривать как взаимоисключающие операции в лечении компрессионных переломов [18, 19]. Основное отличие манипуляций заключается в том, что при вертебропластике предполагается введение жидкого цемента в ограниченное пространство тела поврежденного позвонка, а при кифопластике – создание полости в центральной части тела позвонка с последующим частичным контролируемым заполнением цементом. По этой причине для выполнения манипуляций требуются филлерные материалы с различными свойствами. Для вертебропластики идеален заполнитель с длительной жидкой фазой, длительным рабочим временем и коротким временем застывания. В свою очередь, для кифопластики идеален заполнитель с короткой жидкой и увеличенной «рыхлой» фазой [20].
    Несмотря на то что в ряде исследований сообщалось о хороших клинических результатах использования костного цемента для вертебро- и кифопластики, до сих пор неясным остается вопрос, является ли устранение болевого синдрома вторичным по отношению к механической стабилизации, химической токсичности или термальному некрозу окружающих тканей и нервных окончаний. 
     Помимо версии об улучшении механической устойчивости позвонков после введения костного цемента, высказывались предположения о химиотоксическом воздействии на внутрикостные части болевых рецепторов. Предполагалось, что мономер, входящий в состав цемента, может быть токсичен сам по себе [14]. Так, было установлено, что мономер является аритмогенным и кардиотоксичным веществом в объемах, используемых для эндопротезирования коленного и тазобедренного суставов. Риск развития подобных осложнений варьирует от 1 на 3000 до 1 на 5000 случаев. Кроме того, для создания менее вязкого цемента с увеличенным рабочим временем для чрескожного введения в позвонок в порошок зачастую добавляют больше мономера, чем рекомендовано производителем [21]. Однако надежных доказательств в пользу химиотоксичности мономера до сих пор не получено.
    Реакция полимеризации ПММА является экзотермической. Во время полимеризации температура может достигать 122 °С. Однако в исследованиях было обнаружено, что температура реакции во время выполнения вертебропластики недостаточна для того, чтобы вызывать распространенный тепловой некроз остеобластов или нервных окончаний. В исследовании на бабуинах было выявлено несколько некротизированных костных сегментов после вертебро- и кифопластики [14]. Однако точных данных о том, что некроз был связан с полимеризацией ПММА, не получено. Таким образом, версия о тепловом некрозе до сих пор остается теоретической, и на сегодняшний день надежных доказательств в поддержку этой теории не получено [22].
    Утечка филлерных материалов может вызывать повреждение мягких тканей, а также приводить к сдавлению нервных корешков и спинного мозга. К другим заявленным осложнениям, связанным в основном с применением ПММА в хирургии позвоночника, относятся легочные эмболии, респираторные и сердечно-сосудистые нарушения, абдоминальные интрузии, кишечная непроходимость и летальные исходы [23]. Не заявлено о подобных осложнениях при выполнении кифопластики [24–26]. 
    Для предупреждения осложнений введения ПММА в позвоночный столб следует учитывать объем вводимого материала, близость к центральной кровеносной системе и потенциальную токсичность мономера. Принимая во внимание объем вводимого цемента (6 мл3 на 1 уровень) в соотношении с позвоночным столбом и учитывая степень риска, наиболее целесообразным представляется ограничить объем кифо- и вертебропластики одним-двумя уровнями на одну операцию [16, 15, 27]. 
    Кифопластика имеет существенное преимущество перед вертебропластикой, т. к. полость в позвонке наполняется контролируемо более вязким ПММА, тогда как при вертебропластике происходит сфокусированное введение под давлением в ограниченное пространство тела сломанного позвонка жидкого материала. ПММА в жидкой форме содержит больше свободных молекул мономера, которые могут попасть в кровеносную систему. Жидкий ПММА, применяемый для вертебропластики, подчиняется законам гидродинамики и будет следовать по пути наименьшего сопротивления, легко проникая в венозные сплетения, выходя из дефектов позвонка и образуя затеки [28–30].
    Особый интерес для выполнения вертебропластики вызывают синтетические костные материалы, способные подвергаться ремоделированию или интеграции в окружающую кость. Так, цемент на основе фосфата кальция имеет возможность рассасываться и с течением времени заменяться костной тканью, что предоставляет возможность биологического восстановления массы тела позвонка и исключает термическое воздействие, неизбежное при применении ПММА. Кроме того, считается, что материал выступает в качестве переносчика остеоиндуктивных протеинов [5].
    Доклинические и пилотные исследования на животных показали, что костный цемент на основе фосфата кальция обладает высокой остеоиндуктивностью и подвергается постепенному ремоделированию. Было выполнено несколько гистологических исследований фосфата кальция при вертебропластике. В целом отмечено, что цемент подвергается резорбции и ремоделированию, это подтверждалось появлением фрагментации, васкуляризации и врастанием костной ткани в материал. В работах сообщается  об остеокластной резорбции цемента и непосредственной костной аппозиции, что также говорит в пользу ремоделирования, аналогичного нормальной костной ткани. Turner et al. сравнили ПММА и фосфат кальция (BoneSource; Stryker Orthopaedics, Mahwah, NJ) в лечении дефектов тела позвонка у собак. По данным авторов, оба материала продемонстрировали хорошую гистологическую интеграцию, однако фосфат кальция подвергался резорбции и ремоделированию, а также продемонстрировал превосходные свойства биосовместимости и остеоиндуктивности [15]. 
    Сульфат кальция, более известный как гипс, имеет длинную историю применения в костной трансплантации различной локализации. Материал обладает возможностью инъекционного введения, остеокондуктивными свойствами и затвердевает с ограниченной экзотермической реакцией. Turner et al. провели гистологический анализ костного трансплантата из сульфата кальция у собак. Рентгенологическая картина оценивалась через 2, 6 и 13 нед. Была выявлена прогрессивная резорбция болюсов сульфата кальция в области дефекта. Гистологически на 13-й день во всех костных трансплантатах отмечалось образование новой костной ткани в виде ободка вокруг остеобластов. При большем увеличении отмечалось наличие остаточных включений сульфата кальция в новой костной ткани и окружающих структурах, которые продолжали выполнять роль остеоиндуктивных очагов [31]. 
    Схожие исследования проведены с использованием смеси гидроксиапатита сульфата/трикальций фосфата (ГА/ТКФ) в различных пропорциях у собак. Показано, что увеличение содержания ГА/ТКФ способно уменьшить темпы резорбции без негативного влияния на формирование костной ткани, в то время как повышение содержания сульфата кальция ассоциировано с быстрой резорбцией и уменьшением содержания минеральных веществ. Паста из сульфата кальция также показала значительное увеличение прочности на растяжение при использовании в качестве аугментата для транспедикулярной фиксации. Однако сульфат кальция слишком быстро резорбируется и неспособен длительно поддерживать позвонок в процессе его ремоделирования, поэтому для вертебро- и кифопластики в настоящее время его не применяют [32–34]. 
    Общей проблемой для сульфата и фосфата кальция является их низкая вязкость, что существенно отличает их от ПММА, и высокая стоимость. Данные вещества представляют собой ионные суспензии. Таким образом, они обладают тиксотропными свойствами и под давлением в замкнутом пространстве разделяются на воду и мел, который не может продвигаться через шприц или проходить через костные промежутки [35]. 
    Применение керамических костных наполнителей ассоциировано со значительным системным риском. Сообщалось, что ионы фосфата кальция обладают кардиотоксическим действием и могут вызвать циркуляторный коллапс. Таким образом, при неконтролируемом процессе кристаллизации  свободные ионы кальция или фосфатные радикалы могут попасть в системный кровоток и вызвать воспалительные реакции или гемодинамический коллапс [15].
    Композитные материалы (акриловый цемент в сочетании с керамикой) являются биологически активными, рентгенконтрастными веществами с отличными прочностными характеристиками. Один из таких материалов получил название Cortoss и представляет собой термопластичный пластик, армированный комбитовыми стеклокерамическими частицами [36, 37].
    В 2012 г. были опубликованы результаты рандомизированного контролируемого проспективного исследования, сравнивающего ПММА и Cortoss для вертебропластики со сроком наблюдения 24 мес. В группу пациентов, у которых для вертебропластики использовался Cortoss, вошли 162 пациента, в контрольную группу (ПММА) – 94 пациента. Было показано, что оба метода являются эффективными и безопасными, однако Cortoss продемонстрировал лучшие результаты в снижении болевого синдрома через 3 мес. (р=0,039) и улучшение функции через 24 мес. (р=0,029) [38]. Таким образом, на сегодняшний день Cortoss можно признать приемлемой альтернативой ПММА для вертебропластики у пациентов с патологическими переломами поясничных позвонков. 
    В целом вертебропластика является эффективным методом устранения болевого синдрома, вызванного компрессионными переломами позвонков. Grados et al. [39] отмечали снижение болевого синдрома по данным VAS: с 80 мм до 37 мм за 1 мес. после операции. Через 2 года результат по той же шкале составил в среднем 34 мм и не менялся. Авторы пришли к выводу, что частота неудачных операций свидетельствует о плохом отборе пациентов; лучевые диагносты и клиницисты должны работать в команде для отбора пациентов с перспективой наилучших результатов выполнения операции. По мнению авторов, не следует стремиться остановить процесс разрушения позвонка при помощи вертебропластики: операция призвана стабилизировать разрушенный позвонок.
    Как любая хирургическая манипуляция, вертебропластика сопровождается определенными рисками и осложнениями. Типичные для вертебро- и кифоплатики осложнения: попадание цемента в сосудистое русло, переломы тел позвонков смежного сегмента и др. [40]. 
    Частота развития осложнений зависит от характера поражения позвоночника: метастазы опухолей, миеломная болезнь, агрессивные гемангиомы, остеопоротические переломы, свежие травматические переломы позвоночника. При выполнении спондилопластики необходимо учитывать все  имеющиеся и возможные осложнения, в т. ч. клинически не проявляющиеся, но имеющие прямую связь с оперативным вмешательством. При опухолевых поражениях позвоночника частота развития осложнений варьирует от 7–10% до 27,3%, при агрессивной гемангиоме – до 4,5%, при остеопоротических деформациях – до 4,6%, при неосложненных травматических переломах позвонков – до 7,1% [41]. По данным литературы, осложнения не только разнообразны, но и часты. Подавляющее большинство из них не является клинически актуальными [42]. 
    У многих больных можно обнаружить выход цемента за пределы тела позвонка: в диски, позвоночный канал, паравертебральные мягкие ткани, вены, вплоть до подкожной клетчатки при преждевременном извлечении пункционной иглы. 
    В наблюдениях Х. Мухамеджанова и соавт. [43] отмечались клинические осложнения чрескожной вертебропластики у 20 (30,8%) больных, из них у 19 (29,2%) больных осложнения не проявились какими-либо симптомами и были выявлены при контрольной рентгенографии или КТ. У одного больного (1,6%) с агрессивной гемангиомой тела L3 позвонка истечение костного цемента в просвет позвоночного канала вызвало термическое поражение и сдавление корешка, что потребовало выполнения гемиламинэктомии и удаления цемента из просвета позвоночного канала. Возникшие 19 клинически неактуальных осложнений – это: 5 (7,7%) – истечение цемента за пределы позвонка и паравертебральные вены, 8 (12,3%) – истечение цемента в смежные диски, 1 (1,5%) – истечение цемента в просвет позвоночного канала.
     По данным Д.С. Астапенко [44], клинические осложнения наблюдались в 31,8% случаев, из них клинически значимые осложнения – в 13,6%. Л.Ю. Слиняков [45] на примере 254 пациентов с вертебропластикой наблюдал клинически незначимые истечения цемента в межпозвонковый диск у 17 (6,7%) больных, в эпидуральные сосуды – у 2 (0,8%) и паравертебральные вены – у 29 (11,4%).
    Частота развития клинических осложнений зависит не только от характера патологии позвоночника, но и от несоблюдения методики проведения операции, если не учитываются показания и противопоказания к вертебропластике и объем вводимого цемента. Необходимы тщательное предоперационное обследование больного, готовящегося к вертебропластике, для выявления всех сопутствующих заболеваний и коррекция их лечения. Операция должна выполняться под местной анестезией в присутствии анестезиолога с обязательной катетеризацией кубитальной вены для возможного дополнительного внутривенного обезболивания. Кроме стандартной спондилографии больным должна быть проведена КТ и по показаниям – МРТ позвоночника [44]. 
   Выход костного цемента за пределы тела позвонка при проведении вертебропластики возможен: по венозным коллекторам позвоночника; анатомическим дефектам структуры кортикального слоя тел позвонков при их переломах (патологических или травматических); трещинам в истонченных замыкательных пластинках (либо дефектам их структуры) тел позвонков в полость межпозвонковых дисков вследствие высокого давления в шприце в момент введения костного цемента [43, 45].
    Grados et al. пришли к выводу, что частота случаев попадания цемента в сосудистое русло составляет 6% для одного уровня вертебропластики. Частота случаев компрессии невральных элементов вследствие утечки цемента варьируется от 0 до 4%. Однако в случаях истинных остеопоротических компрессионных переломов позвонков, частота осложнений может быть существенно ниже. Частота осложнений при использовании костного цемента для лечения гемангиом и костных метастазов, по данным ряда авторов, выше и составляет 10%. Специфическая мера профилактики – использование рентгенконтрастного вещества в составе цемента [39]. 
    Рядом исследователей были оценены результаты восстановления высоты позвонка и устранения перелома. В большинстве исследований для оценки степени устранения перелома и восстановления высоты тела позвонка использовались пред- и постоперационные снимки. За норму принималась высота тел позвонков смежных сегментов. 
   Majd et al. [10] на выборке из 22 пациентов, которым было выполнено 360 процедур, пришли к выводу, что в 30% случаев перелом устранялся или восстанавливалась высота тела позвонка. В исследовании также изучалось восстановление медиальной высоты тела позвонка, отмеченное в 50% случаев. Также оценивался угол кифоза как относительная величина, характеризующая степень нарушения осанки пациента, в сравнении с нормой. Средняя относительная коррекция угла кифоза составила 7 градусов.
    Pradhanet al. [11] ретроспективно оценили результаты лечения 65 пациентов после кифопластики от 1 до 3-х уровней. Результаты измерений показали снижение кифотической деформации поврежденного позвонка на 7,3 градуса. Кроме того, деформация снижалась на 2,4 градуса (20% предоперационных кифозов на уровне перелома) в выше- и нижележащем уровнях, а на 2 и 3 уровня ниже поврежденного позвонка – на 1,5 и 1,0 градуса соответственно (13 и 8% предоперационных кифозов на уровне перелома). Другими словами, небольшая коррекция снижения высоты тела позвонка и угловой деформации не приводит к существенным изменения сагиттального баланса позвоночного столба в целом.
   Все эти исследования оценивали состояние позвоночного столба на пред- и постоперационных рентгенограммах. Гиперэкстензия может увеличивать степень устранения перелома. Эта тактика долгое время являлась основной при лечении переломов для многих спинальных хирургов. Однако, по данным литературных источников, для остепоротических переломов вертебропластика дает значительно лучшие результаты.
   Таким образом, на сегодняшний день актуальной задачей современной травматологии и ортопедии является лечение переломов позвоночника, возникающих на фоне остеопороза. Лечение данной патологии требует от врача учета ряда факторов, среди которых необходимо выделить пожилой возраст пациентов, наличие ряда сопутствующих заболеваний, снижение прочности костной ткани, в связи с чем необходим индивидуальный подход, а также применение высокоэффективных и наиболее безопасных оперативных методов лечения. Вертебро- и кифопластика были предложены как минимально инвазивные методики лечения болезненных остеопоротических компрессионных переломов позвонков. Оба метода позволяют вводить костный цемент в зону перелома с достижением клинического результата, проявляющегося в снижении болевого синдрома примерно у 90% пациентов. Кифопластика позволяет уменьшить давление вводимого костного цемента и добиться умеренного устранения перелома. Вертебропластика была предложена как минимально инвазивная методика лечения остеопоротических компрессионных переломов позвонков в целях восстановления опороспособности тела позвонка и устранения болевого синдрома. Однако данная методика должна учитывать все биомеханичские аспекты выполнения, т. к. неправильное распределение костного цемента в теле позвонка может повлечь за собой в дальнейшем переломы на смежных уровнях в связи с нарушением всей биомеханики позвоночника.
    Следует отметить, что на сегодняшний день остается ряд нерешенных вопросов. Исследования некоторых авторов указывают на переломы смежных позвонков непосредственно после проведения вертебро- и кифопластики. В то же время предлагается ряд компромиссных решений, таких как применение перестраиваемого костнопластического материала, однако требуются дальнейшие исследования этой проблемы. В современной литературе выбор костнопластического материала зачастую не обоснован, имеются противоречивые данные, что также требует более детального изучения вопроса.

Поделитесь статьей в социальных сетях