Профилактика рецидивов грыж межпозвонковых дисков после поясничной микродиск- и секвестрэктомии

Межпозвонковые диски (МПД) имеют сложную структуру, обеспечивающую биомеханику позвоночнодвигательного сегмента. МПД состоит из пульпозного ядра – неравномерной сетки фибрилл коллагена II с осмо- тическим давлением набухания, создаваемым большим количеством протеогликана аггрекана, агрегированного с цепочками гиалуронана. Она окружена кольцевым фиброзом – волокнами коллагена I, ориентированными под косыми углами в гетерогенной структуре в отдельных ла-

мелях, причем в каждой последующей ламели коллагеновые волокна укладываются под чередующимися косыми углами, образуя угловато-слоистую архитектуру [1; 2]

Дегенеративные изменения в МПД приводят к потере гидратации в пульпозном ядре, уменьшая высоту МПД. Фиброзное кольцо становится объектом постоянных механических воздействий, вследствие чего в нем развиваются патологические изменения: дезорганизация нормальной слоистой структуры в результате повреждения коллагенового матрикса, что приводит к возникновению трещин и разрывов фиброзного кольца. При развитии таких изменения МПД становится уязвимым для разрушающего воздействия биомеханических влияний, возникающих в условиях нагрузок и усилий человека при его нормальной активности. В результате уменьшения давления в диске напряженность волокон фиброзного кольца уменьшается, нарушаются фиксационные свойства диска, появляется патологическая подвижность в позвоночно-двигательном сегменте, вызывая в том числе смещение пульпозного ядра, что приводит к возникновению грыжи МПД [3–5].

Дегенеративно-дистрофические заболевания поясничного отдела позвоночника в России занимают 5-е место среди причин госпитализации и 3-е место среди причин хирургического лечения. В свою очередь грыжи МПД являются самым распространенным дегенеративным заболеванием поясничного отдела, вызывающим боли в нижней части спины и корешковые симптомы в нижних конечностях [6; 7]. Грыжа МПД определяется как смещение вещества диска в сторону позвоночного канала без разрыва фиброзного кольца (протрузия) или через его дефект (экструзия, секвестрация) [8]. Данное заболевание встречается примерно у 1–3% населения [9]. В 15–20% случаях заболевания требуется оперативное лечение [10].

Поясничная микродискэктомия стала одной из самых распространенных операций на позвоночнике во всем мире. Ежегодно в Корее проводится около 90 000 подобных операций в год, в США – до 200000, в Дании – 3000 [11–13]. В России в 2015 г. было выполнено около 50000 операций по поводу дегенеративно-дистрофических заболеваний позвоночника и эти операции являются самыми частыми в хирургии позвоночника [14]. В среднем, в развитых странах проводится от 3 до 20 поясничных микродискэктомий на 10000 населения, и это число ежегодно растёт [15–17]. Согласно данным корейских вертебрологов после микродискэктомий проводится до 13,5% повторных операций в течение 5 лет [11]. Разные авторы отмечают большой процент хороших и отличных результатов поясничной микродискэктомии (боль по шкале ВАШ 0–1 балл) от 70 до 89% [18; 19].

Hakkinen et al, оценивая свой опыт проведения 166 микродискэктомий за 1 год, отмечают проведение повторных операций в течение 5 лет при рецидивах грыж в 10,2% случаев [20]. ChiKim сообщает, что в течение 5 лет они провели повторные операции у 13,4% пациентов (2485 из 18590), в том числе 5,4% (1001) в течение первых 90 дней [11].

Отмечается, что по объективным данным КТ и МРТ только у 9% пациентов после операции не определялись рецидивы грыж МПД, а средний размер грыжевых выпячиваний на уровне операции уменьшился на 30%, при увеличении на соседнем уровне на 55%. Однако, анализируя представленные им в исследовании МРТ до и после операции обращает на себя внимание, что пациенту проводилась не радикальная микродискэктомия, а, скорее, секвестрэктомия [21].

• Е.    Лопарев отмечает, что продолженная дегенерация оперированного сегмента выявлена у 83,3% пациентов. Из них у 49,5% диагностирован рецидив грыжи диска, у 33,8% – продолженная дегенерация оперированного уровня привела к развитию нестабильности. Дегенерацию смежного уровня выявили у 31 (16,7 %) пациента. Тем не менее, после операции положительные результаты в виде регресса болевого синдрома были в 87,1 % случаев, неудовлетворительные (сохранение болевого синдрома на прежнем уровне) – в 12,9 %. При этом указывается, что у большинства пациентов первая операция была микродискэктомия [22].

В исследовании J. McGirt показано, что среди 108 пациентов, которым выполнялась микродискэктомия на одном уровне без стабилизации, 10,2% потребовалась повторная операция по поводу рецидива в течение первого года [16]. Вероятность возникновения рецидива была выше у пациентов с большим интраоперационным дефектом фиброзного кольца (более 6 мм). Carragee показал, что частота рецидивов варьировала от 1,1% при небольших трещинообразных аннулярных дефектах до 27,3% при больших (6 мм и больше) аннулярных дефектах [23].

В целом же рецидив грыж поясничных МПД является одной из главных причин ревизионного хирургического вмешательства в спинальной хирургии [29]

Также в ряде случаев после микродискэктомии сохраняется болевой корешковый синдром, что может быть связано с биохимическими изменениями МПД. Через дефект фиброзного кольца из пульпозного ядра выделяются медиаторы воспаления (интерлейкины), цитокины и химические агенты, которые вызывают раздражение спинального ганглия и нервного корешка [31; 32]

Надо отметить, что хирурги разных школ придерживаются разной оперативной тактики при грыжах МПД: некоторые ограничиваются секвестрэктомией, а другие проводят радикальную дискэктомию с кюретажем диска [33; 34]

Несмотря на большой процент хороших и отличных результатов после классической поясничной микродискэктомии по Caspar и её модификаций, проблема рецидива грыж МПД и по сей день является актуальной.

Учитывая значительное количество рецидивов после данных операций, отсутствие единого подхода к проблеме закрытия послеоперационного дефекта фиброзного кольца, мы поставили целью исследования обобщение информации и анализ литературных данных мирового опыта.

Материалы и методы

Поиск литературных источников проведён в базах PubMed, eLibrary по следующим ключевым словам: ре-

цидив грыжи МПД, дефект фиброзного кольца, протез фиброзного кольца, lumbar disc reoperation, annulus fibr-osous defects, annulus fibrosous prosthesis. Глубина поиска составила более 20 лет (2002–2023 гг.). В результате поиска найдено и проанализировано 108 статей, данные 50 из которых мы использовали в нашей работе.

Результаты

На наш взгляд и по данным литературы, наиболее полно снизить количество рецидивов заболевания возможно только с помощью механического препятствия выхода регенерата или остатков МПД в позвоночный канал путём укрытия интраоперационного дефекта фиброзного кольца [30; 31].

Это объясняется тем, что фиброзное кольцо обладает весьма ограниченной способностью к самовосстановлению при дегенерации или травме [32]. Если после дискэктомии и происходит заживление аннулярного дефекта, то очень медленно и в конечном итоге приводит к образованию биомеханически неполноценной ткани с пониженной способностью воспринимать растягивающие нагрузки [19]. Это, в свою очередь, может спровоцировать повторное образование грыжи при меньших биомеханических нагрузках у пациентов с большими послеоперационными аннулярными дефектами, которые составляют около 30% пациентов, подвергшихся дискэктомии поясничного отдела [32].

В настоящее время в области тканевой инженерии изучаются биомиметические подходы, позволяющие воспроизвести пластинчатую структуру фиброзного кольца и вызвать его регенерацию, однако отсутствие васкуляризации и низкий уровень технологической готовности означает, что до клинического применения данной технологии ещё далеко [33].

Было проведено множество исследований, направленных на поиск лучшей стратегии восстановления целостности фиброзного кольца. Предпринимались попытки закрытия дефекта с помощью различных швов [34–36], сеткообразных устройств, цианакрилатных или других клеев [37–39], различных имплантов в виде заплат и пробок с неоднозначными результатами [40; 41].

В настоящее время известны следующие устройства для закрытия дефекта фиброзного кольца:

• 1.    Системы Inclose и Xclose (США). Система Inclose состоит из расширяемой плетёной сетчатой заплаты и двух шовных тросов из полиэтилентерефталата (ПЭТ). Якорная система Xclose позволяла сделать шов аннулярного дефекта. Однако не было доказано, что эти устройства достоверно снижают частоту рецидивов. В настоящее время обе системы не применяются после появления сообщений о многочисленных осложнениях, таких как разрыв натяжных лент и прорезывание анкеров через мягкие ткани [36].

• 2.    Система для наложения швов AnchorKnot (США) предназначена для закрытия аннулярного дефекта. Оно состоит из устройства, напоминающего по форме кусачки

• 3.    Устройство для закрытия аннулярного дефекта Bar-ricaid (производство США) представляет собой плетёную ПЭТ сетку, закреплённую на титановом якоре, фиксируемом в одном из тел смежных позвонков. Гибкая полимерная сетка образует механический барьер, закрывающий аннулярный дефект и препятствующий дальнейшей миграции пульпозного ядра. Клинические результаты свидетельствовали о том, что этот метод позволяет решить многие вопросы, связанные с послеоперационной высотой МПД. Данное устройство предотвращает рецидивы грыж; также отмечается уменьшение баллов по визуальноаналоговой шкале боли и индексу Освестри [42].

Керрисона, которое доставляет в фиброзное кольцо нитки из сверхвысокомолекулярного полиэтилена 2–0 с узлом Дайнса. Послеоперационные МРТ показали одинаковое уменьшение объёма МПД как после восстановления фиброзного кольца, так и без него, по сравнению с неоперированными контрольными МПД.

Однако, имплант Barricaid обладает рядом недостатков. При его установке для обеспечения нужного угла внедрения и для заведения анкера параллельно замыкательной пластинке необходима резекция дуги вышележащего позвонка. Анкерная часть импланта жёстко закрепляется в теле позвонка, что увеличивает риск перелома замыкательной пластинки. Также увеличивается нагрузка на соседние позвоночно-двигательные сегменты, что может привести к синдрому смежного уровня. Были сообщения о расшатывании импланта, о его давлении на спинномозговые нервы [43; 44]. Данный имплант возможно установить только при высоте межпозвонкового промежутка в заднем отделе больше 5 мм по данным МРТ [45]. Учитывая тот факт, что у 45% пациентов высота МПД меньше 5 мм, возможность применения данного импланта ограничена [45]. В настоящее время этот имплант является единственным устройством, имеющим клинические доказательства эффективного решения проблемы наличия дефекта фиброзного кольца, однако его применение ограничивается в том числе и высокой стоимостью. В РФ аналогов не существует.

A. Vergroesen et al. проводили эксперимент по закрытию дефекта фиброзного кольца биодеградируемым клеем, используя МПД коз, без проведения микродискэктомии. Дефекты в фиброзном кольце выполнялись иглой диаметром 2,4 мм, в контрольной группе дефекты клеем не закрывали. Была проведена серия биомеханических тестов ex vivo с 864000 циклов нагрузки, оценивалась прочность и выносливость заклеенного дефекта. В основной группе все диски выдержали нагрузки, без образования дефекта. В контрольной группе 40 % дисков не выдержали нагрузки, в них образовалась грыжа, и произошло снижение высоты. Авторы пришли к выводу, что биодеградируемые клеи эффективны при восстановлении фиброзного кольца и повышают его прочность при биомеханических нагрузках. Однако, испытания in vivo не проводились [39].

Ранее проводились испытания по созданию протеза пульпозного ядра. Berknut et al. разработали и испытали in vivo на трупах собак протез, представляющий собой гидрогель, синтезированный в результате реакции свободнорадикальной полимеризации из четырёх мономеров винилового типа: N-винил-2-пирролидинон, 2-гидрок-сиэтилметакрилат, 2-(4-йодобензол)-оксоэтилметакрилат и аллилметакрилат. Главные свойства данного полимера – рентгеноконтрастность, а также способность набухать in situ, заполняя всё пространство МПД [46].

Исследователи в основном изучали возможность использования биодеградируемых имплантов для укрытия дефекта фиброзного кольца, способствующих регенерации тканей в течение определённого периода времени [32; 47]. На нескольких животных моделях с хирургическими повреждениями МПД было показано, что заживление происходит в фиброзном кольце, но не в пульпозном ядре [48]. Считается, что это связано с тем, что плотность клеток фиброзного кольца в 4 раза больше, что предполагает наличие у ткани определённой способности к заживлению, хотя это окончательно не доказано [49].

Обсуждение

На наш взгляд, основной проблемой, связанной с восстановлением аннулярного дефекта, является отсутствие импланта, способного интегрировать в ткани реципиента, герметизирующего место разрыва и обладающего механическими свойствами, аналогичными нативному аналогу.

Если заживление фиброзного кольца вообще происходит, то, согласно гипотезе, оно происходит очень медленно, при этом у ткани снижается способность воспринимать повседневные биомеханические нагрузки [16].

Мы проанализировали, какими свойствами должен обладать имплант:

• 1.    Время деградации импланта должно совпадать с процессом регенерации фиброзного кольца, чтобы обеспечить правильное ремоделирование ткани.

• 2.    Изменение механических свойств импланта в результате деградации должно сохранять совместимость с процессом репарации и регенерации. По оценкам, в течение жизни позвоночник совершает около 100 млн. циклов сгибания-разгибания [50].

• 3.    С точки зрения биомеханики, регенерация МПД может произойти только при соблюдении следующих условий: восстановление физиологического объёма движений, лордоза, достижение сагиттального баланса; восстановление высоты МПД, нормального вну-тридискового давления и правильного распределения нагрузки на все участки МПД. Это должно быть учи-тано при разработке размера и формы импланта.

Заключение

На основании анализа данных мировой литературы нами разработано биосовместимое биодеградируемое устройство для заполнения полости МПД и закрытия дефекта в области фиброзного кольца после секвестр- и микродискэктомии для восстановления биомеханики позвоночно-двигательного сегмента в поясничном отделе позвоночника, для устранения послеоперационных рецидивов. В настоящее время ФГБНУ «РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского» совместно с НИЦ «Курчатовский институт» проводятся лабораторные испытания опытных образцов для изучения статических свойств материалов и выбора наиболее подходящего.

Данная работа выполнена при финансовой поддержке министерства науки и образования в рамках темы НИР FURG-2022-0009.