Развитие экспериментальной вертебрологии и нейрохирургии в российском научном центре «Восстановительная травматология и ортопедия» им. академика Г.А. Илизарова

За последние десятилетия произошел значительный прогресс в развитии вертебрологии и нейрохирургии. В настоящее время имеется широкий арсенал методов, технологий и средств, позволяющих проводить точную диагностику и своевременное лечение различных патологий позвоночного столба.

Немалый вклад в становление данного направления внесен сотрудниками РНЦ «ВТО» им. академика Г.А. Илизарова, проводившими экспериментальные исследования с целью изучения возможностей метода чре-скостного остеосинтеза в вертебрологии [1–3].

В начале работы были изучены особенности строения сосудистой системы позвоночного столба человека и собаки, а также влияние одно- и двустороннего расстройства его кровоснабжения на формирование деформаций [4, 5]. Односторонняя длительная ишемия вызывала развитие стойкой сколиотической или кифосколиотической деформации I-II степени. При двустороннем симметричном нарушении кровоснабжения изменения формы позвоночника не происходило [4, 6–8].

Дальнейшее исследование было ориентировано на возможность коррекции полученных деформаций. Путем нарушения артериального кровоснабжения по выпуклой стороне сколиотической дуги удалось достичь либо регресса признаков сколиоза, либо остановки его прогрессирования. Процесс восстановления позвоночника протекал постепенно, в течение 4-6 месяцев, и не требовал других дополнительных вмешательств [9]. Тем самым было подтверждено предположение о том, что изменение параметров кровообращения можно рассматривать как один из важных факторов воздействия на костеобразовательные процессы [4].

Одновременно разрабатывались и совершенствовались способы фиксации позвоночного столба и технические средства для их обеспечения. В ходе топографо-анатомических исследований были выявлены особенности строения позвоночного столба у экспериментальных животных разных видов, определены безопасные участки и направления введения спиц и стержней-винтов [10–13]. Предложенные конструкции аппарата позволяли осуществлять стабильную управляемую фиксацию позвонков и/или их отломков [14].

В 1982 году, независимо от других авторов, был разработан способ внешней транспедикулярной фиксации позвонков человека [15]. Последующая его апробация на биоманекенах и проведенные биомеханические испытания доказали возможность управляемой, стабильной и безопасной фиксации позвоночного столба, что способствовало внедрению метода в клиническую вертебрологию, в частности, в отделении нейрохирургии РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова [16–26].

В эксперименте установлено, что нарушение баланса статико-динамических нагрузок также имеет важное значение в патогенезе деформаций позвоночного столба. Создание асимметричных нагрузок на позвоночник с помощью аппарата внешней фиксации приводило к развитию статического сколиоза I–II степени. В позвонках и межпозвонковых дисках на вершине основной дуги деформации происходили структурные изменения, которые затем распространялись на другие

позвоночно-двигательные сегменты основной и компенсаторной дуг искривления [4, 27].

Позднее были предложены различные способы моделирования сколиотической деформации у животных с незавершенным ростом позвоночного столба: остеотомия дорсальных структур и эпифизеолиз смежных позвонков в условиях фиксации аппаратом с последующим дозированным их смещением под углом и ротацией; эндоскопическая коагуляция спинальных ганглиев; степлирование смежных позвонков скобами с эффектом термохимической памяти формы с дополнительной имплантацией пластин в субхондральную область зоны роста позвонков либо без нее [28–36].

Проведен ряд опытов по увеличению формы и размеров структур позвонков [37]. У взрослых животных с помощью аппарата внешней фиксации создавали условия растяжения в поясничном и грудном отделах позвоночного столба путем поперечной либо продольной тракции. Под влиянием поперечной тракции постепенно увеличивались радиус кривизны позвоночника и длина тела позвонка, находящегося на вершине образовавшейся дуги (до 30 % от исходной величины). В дальнейшем происходило увеличение сагиттального и фронтального размеров тела этого позвонка. При продольной тракции натяжение мышц способствовало росту остистых отростков позвонков, находящихся в зоне напряжения [38].

Позже были разработаны способы удлинения позвонков у животных с незавершенным ростом путем эпифизеолиза с последующей продольной дистракцией эпифизов. Удлинение позвонка происходило за счет формирования костного регенерата в зоне диастаза между телом и краниальной или каудальной пластинкой роста и достигало 70 % от его исходной величины. При выполнении одномоментного эпифизеолиза на двух смежных позвонках увеличение длины каждого из них достигало 30 % [39, 40].

У животных с завершенным ростом позвоночника дистракцию позвонков осуществляли после их поперечной остеотомии. Полученное увеличение кранио-каудальных размеров позвонка (до 100 % от исходной величины) сохранялось и в отдаленные сроки наблюдения [40, 41]. Последующее увеличение длины позвонка вызывало локальное растяжение спинного мозга с развитием параплегии тазовых конечностей [42].

По аналогичному принципу были разработаны способы увеличения фронтального (на 20 %) и сагиттального (на 90 %) размеров позвоночного канала, а также дорсо-вентральных и кранио-каудальных (до 100 % от исходной величины) размеров межпозвонковых отверстий [43–47].

Большое внимание было уделено моделированию и лечению травм позвоночного столба. На созданных моделях были изучены особенности репаративного остеогенеза при различных видах повреждений позвоночника (компрессионные, стабильные, нестабильные, проникающие и т.д.). Доказано, что внешняя стабильная фиксация аппаратом обеспечивает оптимальные механо-биологические условия, способствующие сокращению сроков регенерации костной ткани позвонков и восстановлению их целостности [48–52]. При проникающем переломе тела позвонка травмированный межпозвонковый диск даже в условиях стабильной фиксации имел выраженные дегенеративные изменения (деформация, разрыв и разволокнение пластин фиброзного кольца, наличие грыжи Шморля), что свидетельствует о необходимости радикальной реконструкции поврежденного позвоночно-двигательного сегмента [50, 53].

С целью разработки новых методик стабилизирующих операций на позвоночнике были проведены серии экспериментов по созданию спондилодеза без применения трансплантатов. Одной из первых была апробирована методика формирования спондидлодеза путем одновременного механического воздействия лавсановой лентой на вентральную поверхность межпозвонкового диска и дорсальную поверхность суставных отростков смежных позвонков [4].

Позже были предложены способы вентрального спондилодеза, включающие фиксацию позвонков аппаратом Илизарова, клиновидную дискэктомию с последующей дозированной дистракцией и формированием клиновидного костного регенерата, замещающего удаленный диск [54–56]. В отдельной серии опытов для профилактики дегенеративно-дистрофических процессов в дугоотрос-чатых суставах, расположенных в проекции резецируемого диска, дополнительно производили поперечную остеотомию дуги позвонка у оснований симметричных суставных отростков, образующих эти суставы [57]. При данных способах спондилодеза межтеловое сращение представляло собой либо костный блок, по своей структуре соответствующий строению тел стабилизируемых позвонков, либо фиброзно-хрящевой блок, устойчивый к статико-динамическим нагрузкам [58].

Также были разработаны способы дорсального спондилодеза путем замещения суставных отростков смежных позвонков дистракционным регенератом или артородеза дугооотросчатых суставов [59, 60].

Один из разделов экспериментальной работы был посвящен изучению влияния локального повреждения спинного мозга на форму позвоночника. Было установлено, что при латеральном поперечном частичном рассечении спинного мозга в поясничном отделе позвоночного столба в раннем послеоперационном периоде формировалась сколиотическая деформация с вогнутостью на стороне поражения, а ее степень зависела от площади повреждения спинного мозга. В последующем происходило увеличение изгиба сколиотической дуги, появление ротации позвонков и перекос таза. Одновременно наблюдалось уплощение поясничного лордоза с последующим формированием кифотической деформации. Вместе с тем у некоторых собак после формирования сколиотической деформации в дальнейшем наступала самопроизвольная коррекция искривления [61].

При биомеханическом моделировании установлено, что в случае частичного рассечения спинного мозга целенаправленное создание деформации позвоночного столба обеспечивает максимальное сближение его раневых поверхностей. Так, при дорсальном повреждении спинного мозга на уровне шейного или поясничного отдела позвоночника необходимо увеличить его изгиб в сагиттальной плоскости до состояния гиперлордоза; на уровне грудного отдела этот участок позвоночного столба стабилизируют в среднем физиологическом положении с одновременным созданием кифотической деформации в поясничном отделе. При латеральном повреждении спинного мозга дополнительно следует выполнить латерофлексию в сторону образовавшегося диастаза [62–65].

Также изучено влияние длительной компрессии спинного мозга (которую создавали с помощью лавсановой ленты шириной 5 мм) на состояние его структур.

Результаты морфологических исследований показали нарастающую деструкцию нервной ткани, спаечный процесс между мозговыми оболочками, спинным мозгом и прилежащим участком костной ткани, а также необратимое изменение его формы [66].

В последние годы были разработаны и апробированы технические средства для моделирования контузионной травмы спинного мозга различной степени тяжести у мелких лабораторных животных, а также методы устранения и профилактики послеоперационных осложнений [67]. Предложена методика исследования проницаемости оболочек спинного мозга у лабораторных животных и устройство для ее осуществления [68].

В настоящее время выполненные экспериментальные исследования являются теоретической базой для дальнейшего развития хирургии позвоночника.