Лазерная остеоперфорация в лечении спондилоартроза поясничного отдела позвоночника: эксперементальное и проспективное клиническое исследование

Дегенеративно-дистрофические заболевания позвоночника занимают первое место среди причин первичной инвалидности среди заболеваний опорно-двигательной системы [1]. Одним из распространённых проявлений дегенеративных поражений позвоночника является спондилоартроз. Спондилоартроз может характеризоваться возникновением вертеброгенно-го болевого синдрома, корешковой симптоматики, а также нейрогенной перемежающейся хромотой. Дугоотростчатый сустав подвергается вторичным дегенеративным изменениям, которые являются следствием постоянно возникающего перенапряжения паравертебральных мышц и ежедневным нагрузкам на ПДС, что в свою очередь приводит к появлению синовиальных кист, появлению спондилоартроза, а также к возникновению нестабильности позвоночно-двигательного сегмента [2; 3].

Боль в пояснично-крестцовом отделе позвоночника является второй по распространенности причиной нетрудоспособности пациентов после острых респираторных инфекций [4].

Дегенеративный артроз фасеточных суставов является самой частой причиной боли в области дугоотростчатых суставов, которая может быть связана с дегенеративно-дистрофическими изменениями межпозвоночных дисков. Как и в других синовиальных суставах, остеоартроз проявляется уменьшением суставной щели, дегенеративным изменениям хряща, а также ростом остеофитов. Считается, что именно воспаление дегенеративно измененных фасеточных суставов и окружающих их измененных тканей вызывает локальную боль в пояснице [5;6]. Eubanks et al. опубликовали исследование о распространенности артроза дугоотростчатых суставов среди населения земли, основанное на исследовании 647 кадаверных материалов позвоночника. Они пришли к выводу, что артроз дугоотростчатых суставов является очень распространенной патологией, которая может диагностироваться у пациентов всех возрастных групп, однако имеет большую распространенность и выраженность у мужчин, нежели у женщин [7].

Наиболее часто артроз возникает на уровне L4-L5 согласно вышеупомянутому исследованию.

Показаниями к хирургическому лечению артроза ду-гоотростчатых суставов являются невосприимчивость к консервативному лечению и выраженные дегенеративные изменения сустава, регистрируемые с помощью вспомогательных методов исследования (КТ- и МР-исследования). В основном, используют применение фасетэктомии с последующим формированием спондилодеза позвоночно-двигательного сегмента [8;9;10].

Данные методики достаточно травматичные за счет хирургических доступов и могут быть причиной длительной нетрудоспособности. Все это является причиной дальнейших исследований и разработок менее инвазивных методик лечения.

Одной из таких методик является применение лазерного излучения при операциях на позвоночнике. Лазерная реконструктивная хирургия при дегенеративно-дистрофических поражениях позвоночника с успехом была применена с лазером 1560 мкм [11] и с лазером 970мкм [12].

Преимуществами лазерного излучения является строгая направленность и дозированность, что исключает повреждение окружающих структур тканей во всех направлениях.

Воздействия лазерного излучения определяется количеством энергии, поглощённой веществом или в данном случае биотканями. Поглощение биоткани зависит от её состава и параметры поглощения различных компонентов отличаются друг от друга.

По нашей гипотезе применение лазерного излучения при выполнении лазерной остеоперфорации дугоотросчатых суставов позволяет получить положительный результат при лечении спондилоартроза поясничного отдела позвоночника.

Для подтверждения этой гипотезы и отработки необходимых режимов лазерного излучения была выполнена серия экспериментальных исследований на животных для дальнейшего внедрения методики в клиническую практику.

Материалы и методы

Исследование было разделено на две части экспериментальную и клиническую.

Экспериментальная часть работы была выполнена в марте 2020 года и включала в себя выполнение лазерной остеоперфорации дугоотростчатых суставов с гистологическим исследованием костной ткани. Для этого были выбраны экспериментальные животные–карликовые домаш- ние свиньи в количестве 2 особей, в возрасте от 1 до 2 лет, весом от 30,0 до 40,0 кг, породы Лондрас. Выбор свиней в качестве экспериментальных животных для хирургического лечения дегенеративно-дистрофических заболеваний пояснично-крестцового отдела позвоночника обусловлен соответствием условий эксперимента и условий возможного возникновения дегенеративно-дистрофических заболеваний пояснично-крестцового отдела позвоночника, наиболее приближенным к человеку анатомическим соотношением (вес – размер позвонков) по сравнению с другими животными, размер фасеточного сустава позволяет проводить отработку различных оперативных методик, размер исследуемых образцов достаточен для проведения гистологического и рентгенологического исследования. Целью эксперимента была оценка изменений, происходящих при воздействии лазерного излучения на костные структуры позвоночно-двигательного сегмента экспериментальных животных при применении различных режимов использования медицинского лазера. Была поставлена следующая задача- выполнить лазерную остеоперфорацию внутренней фасетки дугоотростчатого сустава и оценить воздействие лазерного излучения с помощью выполнения гистологического исследования.

Свинья была уложена на живот и фиксирована за четыре конечности. После выполнения стрижки и бритья в области оперативного доступа, в проекции остистых отростков поясничных позвонков операционное поле было обработано %3 раствором иода, дугоотростчатый сустав был обнажен тупо и остро из выполненного дорзального доступа. Затем была выполнена остеоперфорация двух внутренних фасеток, на смежных уровнях поясничного отдела позвоночника, с применением лазерной установки.

Остеоперфорация была прекращена, когда проводник дошел до суставной поверхности наружной фасетки на соответствующем уровне. Выполнение остеоперфорации было проведено на разных уровнях, используя различные режимы лазерного оборудования. Выбраны оптимальные режимы работы лазерного оборудования, при которых лазерный световод беспрепятственно проводил остеоперфорацию и не происходило карбонизации окружающих тканей. Остеоперфорация выполняется в импульсно-периодическом режиме работы лазера в двух режимах под контролем электроннооптического преобразователя (1 режим: 2,0 Вт, 0,97 мкм и 5,0 Вт; 1,56 мкм при длительности импульса 100,0 мс и длительности паузы 50,0 мс; 2 режим: 1,5 Вт, 0,97 мкм и 3,0 Вт; 1,56 мкм при длительности импульса 100,0 мс и длительности паузы 50,0 мс) (Рисунок 1). После этого операционную рану промывали 0,9% р-ром NaCl с наложением послойных швов с восстановлением поврежденных анатомических образований, рану обработаем спреем с алюминием. В день эксперимента животные были выведены из эксперимента. Был взять костный материал для проведения гистологического исследования

Рисунок 1. Режимы работы лазера

Гистологическое исследование было проведено стандартным способом. Фрагменты костной ткани получены в области фасеточного сустава позвоночника. Материал фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина, декальцинировали и заливали в парафин по рутинным методикам. Гистологические срезы толщиной 5 мкм окрашивали гематоксилин-эозином.

В клиническую часть проспективного исследования вошли 26 пациентов в возрасте от 43 до 72 лет, которым было выполнено оперативное лечение в период с апреля по июнь 2020 года. Всем пациентам была выполнена лазерная остеоперфорация медиальных суставных отростков фасеточных суставов в режимах работы лазерного оборудования, полученных в ходе эксперимента. У всех пациентов, включенных в исследование, был диагностирован спондилоартроз поясничного отдела позвоночника на различных уровнях. Критериями включения в исследование были:

☐ возраст пациента от 18 до 85 лет

☐ возможность наблюдения во время всего срока лечения (12 месяцев)

☐ диагностированный спондилоартроз поясничного отдела позвоночника.

Критериями невключения пациентов в исследования были:

☐ наличие дегенеративных изменений межпозвоночного диска, центрального канала позвоночно-двигательного сегмента

☐ отказ пациента от оперативного лечения

☐ наличие противопоказаний к оперативному лечению

☐ неготовность пациента к послеоперационному длительному наблюдению.

Нами была разработана методика выполнения лазерной остеоперфорации дугоотростчатых суставов. В условиях операционной при положении пациента лежа на животе после трехкратной обработки операционного поля растворами антисептиков под контролем электронно-оптического преобразователя (С-дуга) проводят инъекционные иглы через кожу и подкожно-жировую клетчатку до соответствующих медиальных суставных отростков дугоотрост-чатых суставов билатерально (Рисунок 2). Для выполнение лазерной остеоперфорации необходимо использование инъекционных игл 14G диаметром 2,1 мм. и длиной 80 мм., что обусловлено диаметром световода. Инъекционные иглы могут быть проведены на всех необходимых уровнях и их введение можно выполнять в любом порядке. Иглы необходимо проводить под прямым углом к суставной щели дугоотростчатого сустава, которая визуализируется с помощью электронно-оптического преобразователя. Инъекционные иглы служат направляющими для последующего введения через них световода.

Рисунок 2. Билатеральное введение направляющих инъекционных игл

Затем выполняется местная анестезия через предварительно проведенные иглы, раствором Бупивакаина 0,25% в объеме 5 мл на позвоночно-двигательный сегмент. Далее в любом порядке в установленные направляющие инъекционные иглы последовательно вводят лазерный световод диаметром 400 мкм, подключенный к двухволновому лазерному аппарату до соприкосновения с медиальным суставным отростком

(Рисунок 3). Дополнительно с помощью электронно-оптического преобразователя проводят рентген-контроль в прямой и боковой проекциях положения направляющих игл, чтобы убедиться в удовлетворительном положении инъекционных игл. После выполняется лазерная остеоперфорация медиального суставного отростка последовательно с двух сторон в направлении латерального суставного от- ростка, при которой происходит лазерная абляция суставной капсулы с денервацией. При этом остеоперфорацию выполняют в импульсно-периодический режиме работы лазера двумя длинами волн в одном луче с параметрами: 2,0 Вт, 0,97 мкм и 5,0 Вт; 1,56 мкм при длительности импульса 100,0 мс и длительности паузы 50,0 мс. Длительность остеоперфорации составляет в среднем 5-10 секунд на каждый дугоотростчатый сустав. Остеоперфорацию прекращают, дойдя до суставной поверхности латерального суставного отростка. После выполнения остеоперфорации на необходимых уровнях световод и инъекционные иглы удаляют и накладывают асептическую повязку. Через сутки после операции выполяется перевязка растворами антисептиков.

Рисунок 3. Введение световода для выполнения лазерной остеоперфорации

Клинико-функциональные результаты оценивались при помощи ODI (Oswestry Disability Index) и ВАШ (визуальная аналоговая шкала боли в спине): перед операцией, через 3, 6, 12 месяцев после оперативного лечения. Также, всем пациентам выполнялись МРТ, КТ и рентгенография до оперативного лечения, а также контрольное КТ исследование на следующие сутки и через 12 месяцев после оперативного лечения. Согласно данным КТ исследования диагностировался артродез фасеточных суставов исходя из наличия костного блока.

Результаты лечения всех пациентов были проанализированы, никто не выбыл из исследования. Для статистического анализа результатов использовалась программа Statistica 10,0 для Windows (StatSoftInc., CША). Количественные переменные были описаны с использованием стандартных методов вариационной статистики, для которых среднее арифмитическое (М), стандартное отклонение (δ). Средние значения представлены как М ± δ. Качественные переменные были описаны как абсолютные и относительные отношения частоты. Различия считались достоверными при р <0,05. Для оценки результатов использовались методы статистического анализа: t- критерий Стьюдента. Было получено одобрение комитета по этике на проведение как экспериментальной, так и клинической части исследования № 04-20 от 11.03.2020. Исследование было выполнено в соответствии с этическими нормами. Все пациенты, принявшие участие в исследовании дали свое информированное согласие до их включения в исследование.

Результаты

Результаты экспериментальной части исследования оценивались с помощью гистологического исследования. Режим воздействия лазера 1: имеется дефект хрящевого покрытия костной ткани. В костной ткани определяется дефект округлой формы с формированием полости. По периферии имеется костный детрит (черная стрелка). В прилегающих трабекулярных пространствах костный мозг имеет выраженные дистрофические изменения и фокусы некроза (белая стрелка) (Рисунок 4).

Рисунок 4. Режим 1. Полость костной ткани с некрозом по периферии и в межбалочном пространстве. Окр. гематоксилином и эозином. х150.

Режим воздействия лазера 2: хрящ с сохранной структурой и большим количеством хондроцитов в виде столбиков и в лакунах (прямоугольник в верхнем правом углу) (Рисунок 5).

В костной ткани видна полость, выстланная ярко розовыми массами (белые стрелки), указывающими на отек костных балок. Выявляется костный детрит (черные стрелки). Костный мозг в межбалочных пространствах частично некротизирован (черный ромбик).

Рисунок 5. Режим 2. Отек и некроз костной ткани с формированием полости. Окр. гематоксилином и эозином. х150.

Воздействия лазера в режиме 1 характеризуется разрушением хряща и формированием большего дефекта костной ткани. Однако, учитывая цель проведения лазерной остеоперфорации для лечения болевого синдрома при спондилоартрозе, можно сделать вывод, что именно этот режим приведет к ремиссии. Она может быть достигнута в результате последующего замещения разрушенного хряща фиброзной тканью и улучшения кровоснабжения оперированного сегмента.

Результаты клинической части исследования. Были проанализированы результаты оперативного лечения у 26 пациентов, включенных в исследование. Средний период наблюдения за пациентами составил 13,1 ± 0,8 месяца, а средний возраст – 57,8±14,5 лет. Из 26 пациентов 14 (53,8%) были женщины, 12 пациентов (46.2%) мужчины. Всем пациентам была выполнена лазерная остеоперфорация медиального отростка фасеточного сустава на двух уровнях, согласно данным предоперационного обследования. У 8(30,8%) из них был диагностирован спон-дилоартроз на уровнях L2-L3, L3-L4; у 9 (34,6%) пациентов был диагностирован спондилоатроз на уровнях L3-L4, L4-L5; еще у 9 (34,6%) – L2-L3, L4-L5. Через год после проведения оперативного лечения у 26 (100%) пациентов был диагностирован сформированный артродез дугоотростчатых суставов на уровнях оперативного вмешательства согласно данным КТ исследования. (Рисунок 6).

Рисунок 6. КТ-исследование через год после оперативного лечения

Клинические результаты показали улучшение качества жизни пациентов, а также регресс вертеброгенной болевой симптоматики. Показатели ВАШ для боли в спине составили 62,9±8,5 мм до операции и значительно улучшились через 3 месяца после оперативного лечения (22,3±6,2 мм). Через 6 месяцев после оперативного лечения показатель ВАШ остался примерно на этом же уровне и составил 20,1±5,8 мм. Через год показатель визуально-аналоговой шкалы для боли в спине поднялся до 36,7±6,7 мм. Что касается оценки качества жизни пациентов по ODI, то он достоверно улучшился через 3 месяца после оперативного лечения и составил 24,1±6,1 по сравнению с результатом 61,5±5,9 до оперативного лечения. Через 6 и 12 месяцев после выполнения оперативного лечения показатели ODI составили 22,7±7,2 и 32,4±6,8 соответственно. Подробнее с полученными результатами выполненной лазерной остеоперфорации можно ознакомиться в таблице 1.

Таблица 1.

Клинико-функциональные результаты исследования

Количество пациентов	Средний возраст	ВАШ для боли в спине (в мм)				Oswestry Disability Index
		до операции	3 месяца	6 месяцев	12 месяцев	до операции	3 месяца	6 месяцев	12 месяцев
26	57,8±14,5	62,9	22,3	20,1	36,7	61,5	24,1	22,7	32,4

Обсуждение

Лечение фасеточного синдрома позвоночника должно включать междисциплинарный подход. Основными тенденциями в лечении являются консервативные, хирургические и минимально инвазивные методы лечения. Неоперативным лечением является прием НПВС во время острой фазы заболевания, а также использование корсета при выраженных нагрузках на пояснично-крестцовый отдел позвоночника [13; 14]. Еще одним вариантом лечения фасет-синдрома может быть введение собственной плазмы пациента, обогащенной тромбоцитами [15]. Также эффективными методиками можно считать снижение веса пациента и применение физиотерапевтического лечения. К минимально инвазивным методикам, применяемым в клинической практике, можно отнести лечебные блокады и инъекции в дугоотростчатые суставы и выполнение радиочастотной денервации [16; 17; 18]. Однако, вышеперечисленные методы не выполняют остеоперфорацию и не формируют артродеза фасеточных суставов, ограничиваясь временным снижением болевого синдрома.

Показаниями к хирургическому лечению артроза дугоо-тростчатых суставов являются невосприимчивость к консервативному лечению и выраженные дегенеративные изменения сустава, регистрируемые с помощью вспомогательных методов исследования (КТ- и МР-исследования). В основном, используют применение фасетэктомии с последующим формированием спондилодеза позвоночно-двигательного сегмента [8; 9; 10; 19].

Также известен способ хирургического лечения спондило-артроза с использованием системы фасеточной стабилизации FACETWEDGE которая предназначена для фиксации позвоночника в качестве вспомогательной меры стабилизации при корпородезе через иммобилизацию фасеточных суставов (с использованием и без использования костного трансплантата) на одном или двух уровнях от L1 до S1 [20]. Ее можно устанавливать минимально-инвазивным способом и следует использовать только как дополнение к другим методикам стабилизации ПДС. При этом выполняется заднелатеральный доступ к фасеточному суставу, суставные поверхности подготавливаются для замещения, имплант вводится внутрисуставно в сочетании с аутокостью или различными заменителями кости. Имплант фиксируется к суставным отросткам винтами. Однако, данная методика имеет ряд недостатков [21]: предполагает использование ортопедических имплантов, необходимость выполнения дополнительной стабилизации ПДС с контрлатеральной стороны, повышенный риск развития послеоперационных осложнений, связанных как с возможными инфекционными осложнениями, так и с несостоятельностью металлоконструкции, высокая травматичность, связанная с оперативным доступом

В целом, методика выполнения лазерной остеоперфорации фасеточных суставов показала хорошие клинические результаты, однако целесообразно продолжить работу в данном направлении для получения отдаленных результатов оперативного лечения.

Заключение

Выполнение лазерной остеоперфорации дугоотростчатых суставов по нашей методике позволяет повысить эффективность хирургического вмешательства по сравнению с имеющимся методиками хирургического лечения спондилоартроза путем уменьшения травматичности и длительности операции, а также достичь регресса вертеброгенной болевой симптоматики.