а) Терминология:
1. Синонимы:
• Несостоятельность импланта или протеза
2. Определение:
• Механическое разрушение или нарушение функции стабилизирующих металлоконструкций:
о Ложный сустав, дислокация компонентов конструкций
б) Визуализация:
1. Общие характеристики:
• Наиболее значимый диагностический признак:
о Перелом или изменение положения металлических конструкций
о Зоны просветления ± склероза вдоль границ импланта или в зоне контакта трансплантат/кость
• Локализация:
о Любой позвоночно-двигательный сегмент, где расположены металлоконструкции:
- Биомеханические перегрузки смежных сегментов проявляются в виде реактивного отека костного мозга и ускорения развития дегенеративных изменений
2. Рентгенологические данные несостоятельности металлоконструкции позвоночника:
• Рентгенография:
о Шейный отдел позвоночника:
- Зона просветления вокруг канюлированного винта, фиксирующего перелом зубовидного отростка II тип
- Переломы, дислокация винта
- Перелом и смещение вентральной пластины
- Дислокация костного аллографта
- Переломы и дислокация задних проволочных швов
о Грудопоясничный и пояснично-крестцовый отдел позвоночника:
- Несостоятельность субляминарных и субартикулярных проволочных швов
- Деформация, расшатывание и переломы педикулярных винтов
- Миграция ламинарных крючков
- Переломы и миграция соединительных стержней
- Миграция межтеловых кейджей и костных трансплантатов
о Ложные суставы:
- Зона просветление между костным трансплантатом и смежным телом позвонка
- Зона склероза вокруг костного трансплантата
о Развитие или прогрессирование деформации позвоночника
о Прогрессирующий коллапс трансплантата и усиление кифотической деформации
3. Флюороскопия:
• Признаки ложного сустава присгибании/разгибании позвоночника:
о Смещение >4 мм или угловая деформация > 10° между смежными позвонками:
- Смещение до 3 мм считается нормальным
о Увеличение межостистого интервала при сгибании и разгибании на 2 мм и более
4. КТ при несостоятельности металлоконструкции позвоночника:
• Костная КТ:
о Периимплантные просветления (позволяют заподозрить расшатывание импланта)
о Распространение винта за пределы задней покровной пластинки позвонка при бикортикальном введении винтов на уровне шейного отдела позвоночника
о Пенетрация медиальной стенки корня дуги при субоптимальном введении педикулярных винтов
о Скрытые переломы:
- Биомеханические изменения, возникающие на фоне сформированного костного блока одного сегмента, могут приводить к стрессовым переломам на уровне смежных сегментов
о Несращение костей, ложный сустав
5. МРТ при несостоятельности металлоконструкции позвоночника:
• МРТ обычно не позволяет оценить корректность положения или целостность металлоконструкций
о Выраженные артефакты от металлоконструкций из нержавеющей стали могут сделать исследование вообще неинформативным
о Титановые конструкции характеризуются менее выраженными артефактами
• МРТ информативна в отношении оценки влияния имплантов на окружающие ткани и спинной мозг:
о При стрессовых изменения в T2/STIR-режимах в области костных элементов смежных позвоночно-двигательных сегментов могут обнаруживаться зоны гиперинтенсивного сигнала
6. Радиоизотопные исследования:
• Костная сцинтиграфия:
о Усиление захвата изотопа на уровне спондилодеза позволяет заподозрить несращение:
- В течение года после операции такие изменения считаются неспецифическими
- Через 6-12 месяцев после операции блокированный сегмент становится «холодным»
- Также метод информативен в отношении диагностики инфекционных осложнений
7. Рекомендации по визуализации:
• Наиболее оптимальный метод диагностики:
о Рентгенография является достаточно информативным методом исследования, позволяющим оценить форму позвоночника, целостность металлоконструкций и состояние формирующегося костного блока:
- Оптимальное соотношение цена/качество
- Исследование в положении сгибания/разгибания
- Не позволяет надежно исключить наличие костных метастазов или компрессии корешков конского хвоста
о КТ назначается при подозрении на несостоятельность металлоконструкций, признаки которой не видны на рентгенограммах:
- Особенно это может касаться сложных конструкций и/или пациентов с остеопенией
- КТ позволяет более точно оценить качество костного сращения, хотя стандартом для этого до сих пор остается хирургическая ревизия
о МРТ назначается для диагностики осложнений со стороны окружающих мягких тканей, отека костного мозга (позволяющего заподозрить сегментарную нестабильность) или повреждения спинного мозга
• Протокол исследования:
о Использование МР-режимов, позволяющих минимизировать выраженность металлических артефактов:
- Низкая напряженность магнитного поля
- Последовательности с быстрым спин-эхо, отказ от режимов градиентного эхо:
Расширение частотных полос приемника, укорочение времени эхо, уменьшение величины вокселя
- Проецирование артефактов магнитной восприимчивости (потеря сигнала и пространственное искажение изображения) вдоль направления кодирования частот:
Направление кодирования частот должно быть ориентировано вдоль длинной оси металлоконструкции
о Увеличение напряжения/силы тока на рентгеновской трубке для уменьшения артефактов на томограммах
(Слева) Сагиттальный КТ-срез: винт, фиксирующий перелом зубовидного отростка II типа. Такой метод лечения этих переломов позволяет восстановить стабильность позвоночника и нормальный объем движений в атлантоаксиальном сочленении. Верхушка винта захватывает кортикальную пластинку вершины зубовидного отростка и выстоит на несколько мм в толщу апикальной связки зуба. Такое положение винта является безопасным.
(Справа) Зона просветления вокруг винта в зубовидном отростке свидетельствует о сохраняющейся подвижности в этой области. Фиксация винтом при свежих переломах зубовидного отростка позволяет добиться сращения перелома в 73-90% случаев. При старых переломах высок риск несращения.
(Слева) Рентгенография в боковой проекции: перелом педикулярного винта в правом корне дуги L4. Ранняя несостоятельность металлоконструкций может быть связана с погрешностями их установки или с особенностями дизайна имплантов. Задняя металлическая метка межтелового спейсера должна располагаться по крайней мере в 2 мм кпереди от заднего края тела позвонка.
(Справа) Рентгенография в прямой проекции: перелом педикулярного винта в правом корне дуги L4. Отсутствие признаков костного блока, сохранение подвижности оперированного сегмента, зоны просветление вокруг винтов и разрушение металлоконструкций являются признаками несостоятельного спондилодеза.
(Слева) Рентгенография шейного отдела позвоночника в боковой проекции после передней дискэктомии и спондилодеза на уровне С5-С6. Определяется прозрачная полоска на границе контакта трансплантат/кость. В нейтральном положении отмечается некоторая сглаженность нормального шейного лордоза.
(Справа) При сгибании видно, что межостистый интервал на уровне оперированного сегмента увеличивается более, чем на 2 мм, что позволяет говорить о наличии здесь патологической подвижности. Подвывиха позвонка при сгибании не происходит. Стандартом диагностики ложного сустава являются результаты ревизионного хирургического вмешательства.
г) Патология. Общие характеристики:
• Этиология:
о Избыточные нагрузки на имплант:
- Неправильное позиционирование импланта во время операции
- Грубая нестабильность позвоночника
- Несостоявшийся спондилодез с формированием ложного сустава
о Низкое качество костной ткани:
- Периимплантная резорбция костной ткани
- Остеопороз
- Спондилит
- Нерадикально удаленная опухоль или ее рецидив
о Многоуровневые конструкции
о Неблокируемые пластины для спондилодеза шейного отдела позвоночника: Orozsco, Casper:
- Винты не блокируются в пластине, что сопряжено с риском миграции винтов
о Риск развития ложного сустава:
- Сопутствующие состояния: престарелый возраст, курение, ожирение, сахарный диабет
- Неоднократные хирургические вмешательства на позвоночнике
- Многоуровневые спондилодезы
- Антеролистез ≥ III степени
о Накопление продуктов износа между компонентами протеза: Микроскопические частички материалов, из которых изготовлены компоненты импланта, вызывают активацию макрофагов и фагоцитоза → расшатывание и несостоятельность конструкций
- Остеолитический процесс с четкими границами, напоминающий опухоль
о Применение костного морфогенетического протеина (BMP) при переднем спондилодезе шейного отдела позвоночника сопряжено с более высоким риском осложнений:
- В первую очередь увеличивается риск таких осложнений, как нарушение заживления раны, дисфагия, осиплость голоса
о Применение BMP при таких вмешательствах, как TLIF и PLIF, сопряжено с риском развития тяжелого послеоперационного радикулита:
- Провоспалительное действие ± эктопическое костеобразование
• Сочетанные изменения:
о Ложные суставы, нестабильность, переломы
о Повреждение твердой мозговой оболочки, нервных образований
• Задачей металлоконструкций является временная фиксация позвоночно-двигательных сегментов до момента завершения формирования костного блока:
о Если костный блок не сформируются, любые конструкции со временем подвергаются усталостному разрушению
о Формированию костного блока способствует электростимуляция постоянными токами
о Формирование костного блока продолжается 6-9 месяцев, а в некоторых случаях может длиться до 18 месяцев
• Даже при отсутствии костного сращения вполне приемлемая стабильность сегмента может обеспечиваться за счет фиброзного сращения:
о Наиболее информативным методом, позволяющим подтвердить наличие блока сегмента, является функциональная рентгенография в положении сгибания/разгибания
(Слева) Рентгенограмма в прямой проекции пациента, которому по поводу левостороннего сколиоза выполнен транспедикулярный спондилодез пояснично-крестцового отдела позвоночника и крестцово-подвздошных сочленений. Обратите внимание на перелом левого стержня на уровне L3-L4. Разрушение стержня свидетельствует об отсутствии блока на этом уровне (частота 5%). Общепринятыми показаниями к стабилизации крестца при таких вмешательствах являются спондилолистез L5-S1, любые варианты стеноза на уровне L5-S1, обратная косая конфигурация межтелового пространства на уровне L5-S1, перенесенная ранее ляминэктомия на уровне L5-S1 и тяжелая дегенерация межпозвонкового диска L5-S1.
(Справа) Зона просветления и склероза вокруг педикулярного винта L3 представляет собой остеолиз вследствие подвижности этого винта, которая всегда приводит к резорбции костной ткани вокруг. На уровне L5-S1 видны признаки спондилолистез III степени и межтеловой трансплантат из малоберцовой кости. Линейные участки просветления на фоне новообразованной костной ткани в межтеловом промежутке свидетельствует о замедленном сращении.
(Слева) Сагиттальный КТ-срез: случай передней дискэктомии и спондилодеза на уровне С6-Т1. Кистозные изменения вдоль смежных замыкательных пластинок являются проявлениями остеолиза вследствие сохраняющейся подвижности на уровне оперированных сегментов, которая приводит к резорбции костной ткани. Линейные дефекты в новообразованной костной ткани в проекции или вблизи межтеловых спейсеров, расположенных параллельно замыкательным пластинкам, могут быть признаками несостоятельного спондилодеза.
(Справа) Рентгенография шейного отдела позвоночника после спондилодеза С6-Т1, выполненная в положении сгибания. Верхний край пластины перекрывает межтеловое пространство С5-С6. Пластинка соприкасается с передне-нижним краем тела С5. Если края металлической пластинки расположены в пределах 5 мм от смежного межпозвонкового диска, в области этих краев могут формироваться оссификаты. Контуры замыкательных пластинок на уровне спондилодеза неровные, видны участки просветления на границе трансплантат/кость и патологическое расширение межостистого интервала при сгибании.
д) Клинические особенности:
1. Клиническая картина несостоятельности металлоконструкции позвоночника:
• Наиболее распространенные симптомы/признаки:
о Может стать случайной находкой
• Другие симптомы/признаки:
о Боль, парезы, парестезии, радикулопатии
о Дисфагия/перфорация пищевода вследствие миграции пластинки на шейном уровне
• Особенности клинической картины:
о Несостоятельность металлоконструкций в раннем послеоперационном периоде:
- Показатель сохраняющейся нестабильности позвоночника
о Развитие или прогрессирование неврологической симптоматики
- Дает основания подозревать наличие ложного сустава и/или несостоятельности конструкций
2. Демография:
• Эпидемиология:
о Частота ревизионных вмешательств по поводу несостоятельности металлоконструкций по данным различных авторов составляет 2-45%
о Несостоятельность металлоконструкций в хирургии сколиоза
- 31 % при операциях с использованием передних доступов
- 1 % при операциях с использованием задних доступов
о Неблокируемые пластины для спондилодеза шейного отдела позвоночника:
- Число осложнений, связанных с несостоятельностью таких конструкций, составляет 22-46% по сравнению с 18% при использовании блокируемых пластин
о Поясничный спондилодез с использованием неблокируемых транспедикулярных систем:
- Частота несостоятельности достигает 22%:
При этом 75% осложнений - это ложные суставы
3. Течение заболевания и прогноз:
• Костный блок может формироваться даже в условиях несостоятельной фиксации:
о При клинически и рентгенологически стабильном позвоночнике в удалении сломанных конструкций необходимости нет
• Фиброзный блок позвоночно-двигательного сегмента может быть вполне удовлетворительным для его стабилизации:
о Наиболее информативным методом, позволяющим подтвердить наличие блока сегмента, является функциональная рентгенография в положении сгибания/разгибания
• Могут возникнуть показания для ревизионного спондилодеза:
о Особенно в случаях ранней несостоятельности металлоконструкций
4. Лечение несостоятельности металлоконструкции позвоночника:
• Консервативное наблюдение
• Ревизионное вмешательство для предотвращения развития ложного сустава и нестабильности
(Слева) Аксиальный КТ-срез: участки просветления и склероза вокруг обоих педикулярных винтов. Эти признаки свидетельствуют о сохранении подвижности на уровне оперированного сегмента и расшатывании винтов. Подобные находки могут наблюдаться при замедленной консолидации или несостоятельных спон-дилодезах.
(Справа) На рентгенограмме в боковой проекции виден телескопический кейдж, использованный для замещения тела поврежденного грудного позвонка. Задний соединительный стержень сломался и кифотическая деформация на уровне вмешательства усилилась. Возможным осложнением при использовании таких кейджей может быть их проседание в тела позвонков.
(Слева) Рентгенография в прямой проекции, пациент после окципитоспондилодеза С0-С2: асимметричное положение винтов.
(Справа) На рентгенограмме в боковой проекции у этого же пациента отмечается дислокация трансартикулярного винта из боковых масс С1 и С2.
(Слева) Телескопический кейдж, замещающий тело L2 позвонка, в данном случае был использован при реконструкции после резекции метастаза в тело позвонка. Также видны признаки задней стабилизации этого сегмента.
(Справа) Сагиттальная КТ-миелограмма: продолжающийся коллапс тела L3 позвонка на фоне метастаза почечноклеточной карциномы. Метастатическое поражение послужило причиной несостоятельности выполненного спондилодеза. Отмечается смещение костных фрагментов и мягкотканного компонента опухоли в спинномозговой канал с выраженным сдавлением дурального мешка и миелографическим блоком на уровне L2-L3.
е) Диагностическая памятка:
1. Советы по интерпретации изображений:
• В ходе исследования необходимо оценивать не только признаки несостоятельности металлоконструкций, но также обращать внимание на возможные признаки нестабильности и переломов костей
• При подозрении на несостоятельность металлоконструкций следует обратить внимание на показания к исходной операции:
о Несостоятельный спондилодез при травмах позвоночника может свидетельствовать о пропущенном ранее связочном повреждении
о Несостоятельный спондилодез после резекции опухоли может свидетельствовать о рецидиве или прогрессировании опухоли
2. Нюансы протокола исследования:
• Для оценки даже малейших изменений в динамике результаты текущего исследования необходимо сравнивать с результатами предыдущих (форма позвоночника и положение компонентов металлоконструкций)
ж) Список использованной литературы:
1. Petscavage-Thomas JM et al.: Imaging current spine hardware: part 1, cervical spine and fracture fixation. AJR Am J Roentgenol. 203(2):394-405, 2014
2. Willson MC et al: Postoperative spine complications. Neuroimaging Clin N Am. 24(2):305-26, 2014
3. Cahill KS et al: Prevalence, complications, and hospital charges associated with use of bone-morphogenetic proteins in spinal fusion procedures.JAMA. 302(1):58-66, 2009
4. Murtagh RD et al: Normal and abnormal imaging findings in lumbar total disk replacement: devices and complications. Radiographics. 29(1):105-18, 2009
5. Park JB et al: Timing of development of adjacent-level ossification after anterior cervical arthrodesis with plates. Spine J. 7(6):633-6, 2007
6. Rutherford EE et al: Lumbar spine fusion and stabilization: hardware, techniques, and imaging appearances. Radiographics. 27(6): 1737-49, 2007
7. Park JB et al: Development of adjacent-level ossification in patients with an anterior cervical plate. J Bone Joint Surg Am. 87(3):558-63, 2005
8. Cannada LK et al: Pseudoarthrosis of the cervical spine: a comparison of radio-graphic diagnostic measures. Spine (Phila Pa 1976). 28(1):46-51, 2003
9. Singh SK et al: Occipitocervical reconstruction with the Ohio Medical Instruments Loop: results of a multicenter evaluation in 30 cases. J Neurosurg. 98(3 Sup-pl):239-46, 2003
10. Bagchi К et al: Hardware complications in scoliosis surgery. Pediatr Radiol. 32(7):465-75, 2002
11. Apfelbaum Rl et al: Direct anterior screw fixation for recent and remote odontoid fractures. J Neurosurg. 93(2 Suppl):227-36, 2000
