Транспедикулярная фиксация, используемая при хирургическом лечении деформаций позвоночника у детей с идиопатическим сколиозом, за последнее десятилетие заняла прочное место в арсенале спинальных хирургов, занимающихся данной проблемой. На основании научных исследований имеется ряд преимуществ этих спинальных систем при коррекции деформации позвоночника у пациентов с идиопатическим сколиозом по сравнению с ламинарными дорсальными системами [1, 3, 4, 5, 7, 8, 12, 13].

В ряде работ показано, что хирургическая коррекция деформации позвоночника, в частности грудопоясничной и поясничной локализации, осуществляется, как вентральными, так и дорсальными транспедикулярными системами. Эти исследования демонстрируют сходные результаты, показывающие их эффективность в плане величины исправления искривления и стабильности достигнутого результата вмешательства в отдаленном послеоперационном периоде [2, 9]. Однако применение вентральных систем для коррекции деформации позвоночника грудопоясничной и поясничной локализации при идиопатическом сколиозе ограничено рядом факторов: величина основной дуги деформации и ее протяженность.

Одновременно с этим имеются исследования, посвященные сравнительному анализу хирургического лечения пациентов с идиопатическим сколиозом грудопоясничной и поясничной локализации, подтверждающие преимущества применения дорсальных транспедикулярных спинальных систем перед вентральными. Последние заключаются в возможности получить больший процент коррекции сколиотической деформации позвоночника и сократить послеоперационный койко-день [10, 11]. Необходимо также отметить, что чем больше величина сколиотической дуги деформации, тем более значима выраженность анатомических и пространственных изменений костных структур позвонков, входящих в основную дугу искривления [6]. Имеющиеся анатомо-антропометрические особенности позвонков в основной дуги деформации потенциально создают технические трудности и сложности для корректной установке транспедикулярных опорных элементов металлоконструкции в ходе операции. Эти факторы обуславливают актуальность знания закономерностей пространственных взаимоотношений между костными структурами позвонков и соотношений их анатомо-антропометрических особенностей с точки зрения их корреляционных взаимоотношений при сколиотическом процессе.

В доступной литературе нами не найдено исследований, посвященных анализу анатомо-антропометрических параметров позвонков на основании данных 3D-КТ навигации при V типе (L. Lenke) идиопатического сколиоза и оценке закономерностей этих особенностей в зависимости от величины дуги сколиотической деформации позвоночника.

Настоящее исследование является продолжением предыдущей публикации, в которой нами были рассмотрены вопросы изучения и анализа анатомо-антропометрических особенностей позвонков у детей с идиопатическим сколиозом грудной локализации [6].

Цель работы – провести анализ взаимосвязи анатомо-антропометрических особенностей позвонков с позиции асимметрии костных структур, их пространственной ориентации в апикальной зоне и выраженностью сколиотической дуги деформации у детей с идиопатическим сколиозом тип LenkeV на основании данных компьютерной томографии позвоночника в программной среде SpineMap 3D навигационной станции.

Материалы и методы исследования

Исследование проведено у 15 пациентов в возрасте от 14 до 18 лет с идиопатическим сколиозом грудопоясничной/поясничной локализации 3 и 4 степени по В.Д. Чаклину. Распределение по половому признаку было характерным для деформаций позвоночника при идиопатическом сколиозе – 1 пациент мужского пола, 10 – женского пола. Во всех наблюдениях направленность грудопоясничной/поясничной сколиотической дуги была левосторонней.

С целью выявления выраженности структуральных изменений на уровне апикального позвонка в качестве группы сравнения были включены данные по коэффициентам асимметрии апикального позвонка у 20 пациентов с идиопатическим правосторонним грудным сколиозом, рассмотренных в предыдущей публикации [6].

Диагноз идиопатического сколиоза устанавливали на основании стандартного обследования, проводимого в клинике при поступлении пациента, включающего в себя клинико-неврологический, инструментальные, лучевые методы исследования (рентгенография и мультиспиральная компьютерная томография позвоночника), магнитно-резонансную томографию краниовертебральной области, грудного и поясничного отдела позвоночника.

Оценку анатомо-антропометрических особенностей позвонков грудного и поясничного отделов позвоночника осуществляли на основании данных, полученных при КТ-сканировании. Исследование выполняли на компьютерном томографе «BrillianceCT64» (Philips-USA). Компьютерную томографию ребенку выполняли на животе с целью максимального приближения положения пациента на операционном столе. КТ-сканы осуществляли с толщиной среза 1 мм, которые затем импортировали при помощи носителя в навигационную систему, оснащенную программным обеспечением SpineMap 3D, где выполняли все необходимые измерения. Последовательность действий при проведении анализа анатомо-антропометрических особенностей позвонков была следующей. Определяли общий угол сколиоза (anglescoliosis), ротацию апикального позвонка (РАП), ротацию проксимального (РППП) и дистального (РДПП) периапикальных позвонков, внешний поперечный (trd) и продольный диаметр (lngd) правых (R) и левых (L) корней дуг позвонков с уровня Th2 до L5 позвонка включительно.

Рассчитывали площади правого (SR) и левого корня дуги (SL) как произведение поперечного диаметра корня дуги на его продольный диаметр. Для выявления закономерностей сколиотического процесса, характеризующегося асимметричным развитием костных структур позвонков, нами были введены следующие коэффициенты: КАtrd – коэффициент асимметрии поперечных диаметров корней дуг позвонка, определяемый как отношение trdR к trdL; КАlng – коэффициент асимметрии продольных диаметров корней дуг позвонка, определяемый как отношение lngdR к lngdL и КАS – коэффициент асимметрии площадей корней дуг позвонка, определяемый как отношение SR к SL.

Описательные статистики были вычислены для сопоставления всех исследуемых анатомо-антропометрических характеристик позвонков и различных коэффициентов асимметрии. Для проверки нормальности распределений применялся критерий Колмогорова-Смирнова. Для выявления закономерностей и связей между признаками были построены диаграммы Тьюки, применен гистограммный (стягивание окна), корреляционный анализ (метод корреляционных плеяд В.П. Терентьева). Критерий Стьюдента и F-критерий Фишера были применены для выявления различий характеристика в группах пациентов.

Результаты исследования и их обсуждение

Согласно данным исследования угол сколиотической деформации, определенный по вышеописанной методике, составил от 39,80 до 84,30 (среднее – 59,50). Угол РАП колебался от 17,70 до 50,50 (среднее – 34,60), угол РППП – от 15,30 до 42,80 (среднее – 28,30), угол РДПП находился в пределах от 16,20 до 35,70 (среднее – 25,20).

Абсолютные значения поперечных и продольных диаметров корней дуг позвонков, площадей корней дуг и их коэффициентов асимметрии представлены в табл. 1, 2 и 3.

Таблица 1

Размеры поперечных диаметров корней дуг и коэффициент их асимметрии

Таблица 2

Размеры продольных диаметров корней дуг и коэффициент их асимметрии

Для значений поперечных и продольных диаметров корней дуг, их площадей данные в таблицах представлены в виде – среднее ± стандартное отклонение; для значений коэффициентов асимметрии данные представлены в виде – медиана, минимум – максимум.

При проведении анализа изменения значений trdR было определено, что верхнегрудном отделе позвоночника значения trdR уменьшались с уровня позвонка Th2 (5,8 ± 0,7 мм), достигая минимальных на уровне позвонка Th4 (3,7 ± 0,9 мм), затем происходило увеличение размеров в кранио-каудальном направлении, достигавшее своего максимума на уровне позвонка Th11 (6,4 ± 1,5 мм). Далее происходило уменьшение значения до уровня позвонка L1 (4,7 ± 1,7 мм). В каудальных сегментах поясничного отдела позвоночника отмечено увеличение значения trdR с уровня позвонка L2 (5,7 ± 1,0 мм) до позвонка L5 (13,3 ± 1,6 мм).

Для значений trdL закономерность полученных изменений была следующей. Отмечалось плавное уменьшение размеров с уровня позвонка Th2 (5,8 ± 0,7 мм) с достижением минимальных значений на уровне позвонка Th7 (3,5 ± 0,5 мм). Далее trdL увеличивался по направлению к позвонку Th11, достигая значения 7,1 ± 1,6 мм. Затем отмечено уменьшение значения до уровня позвонка L1 (5,6 ± 1,2 мм). С уровня позвонка L2 (6,0 ± 1,1 мм) направленность изменений размеров trdL характеризовалась нарастанием размеров поперечных диаметров корней дуг в кранио-каудальном направлении с достижением максимальных значений на уровне позвонка L5 (15,1 ± 2,7 мм).

При проведении анализа характера изменений размеров продольных диаметров корней дуг были отмечены схожие закономерности для значений lngdR и lngdL для грудного и поясничного отделов позвоночника. Так, значение lngdR незначительно увеличивалось с уровня позвонка Th2 (11,3 ± 1,3 мм) до уровня позвонка Th3 (11,8 ± 1,6 мм), с последующим уменьшением до 10,6 ± 1,3 мм на уровне позвонка Th4. С уровня позвонка Th5 происходило плавное увеличение значения lngdR с 11,0 ± 1,1 мм, достигая своего максимума на уровне позвонка Th11 (15,0 ± 1,5 мм), затем происходило уменьшение значения на уровне позвонка L1 (13,3 ± 1,3 мм). Далее значение lngdR вновь увеличивалось с достижением своего максимума на уровне позвонка L3 (14,2 ± 1,1 мм) с последующим уменьшением в кранио-каудальном направлении, характеризуясь минимальными значениями на уровне позвонка L5 (12,8 ± 1,9 мм). При анализе распределения значений признака lngdL в грудном отделе позвоночника было отмечено незначительное увеличение с уровня позвонка Th2 (11,3 ± 1,8 мм) до уровня позвонка Th3 (11,5 ± 2,3 мм), с последующим уменьшением до 10,9 ± 1,5 мм на уровне позвонка Th5. Затем с уровня позвонка Th6 происходило увеличение значения lngdL с 11,1 ± 1,5 мм, достигавшее своего максимума на уровне позвонка Th11 (18,8 ± 2,3 мм). С уровня позвонка Th12 вновь происходило уменьшение значения lngdLc16,3 ± 1,8 мм в кранио-каудальном направлении с достижением минимальных значений (11,7 ± 2,0 мм) на уровне позвонка L5.

Таблица 3

Произведение поперечных и продольных диаметров корней дуг и коэффициент их асимметрии

При оценке коэффициентов асимметрии поперечных и продольных диаметров корней дуг в грудном и поясничном отделах позвоночника были выявлены следующие закономерности. КАtrd в верхнегрудном отделе позвоночника и до уровня позвонка Th5 включительно имел значения близкие к единице. На уровне позвонков Th6-Th9 было отмечено значимое отклонение КАtrd в пределах от 1,15 (0,72-1,46) до 1,24 (0,58-1,50). Такие изменения характеризовали преобладание размеров правых поперечных диаметров корней дуг на левыми на данном уровне. На уровне позвонков Th10 и Th11 КАtrd вновь характеризовался значениями близкими к единице. В зоне расположения апикальных позвонков на уровне Th12-L1 максимальное отклонение КАtrd от единицы составило – 0,81 (0,59-1,29), что показывало преобладание размеров trdL над размерами trdR. Далее в поясничном отделе позвоночника с уровня позвонка L2 до позвонка L5 включительно КАtrd имел значения, близкие к единице. Для КАlngd выявленные закономерности асимметрии были несколько иными. Так, с уровня позвонка Th2 до позвонка Th10 включительно КАlngd имел значения близкие к единице. Зона максимально отклонения значений КАlngd от единицы была расположена на уровне позвонков Th11-Th12, составив 0,82 и 0,87, соответственно. В поясничном отделе значения КАlngd находились близко к единице, характеризуя тем самым отсутствие выраженных структуральных изменений.

При оценке показателей площадей корней дуг были выявлены следующие закономерности их изменений. Значение SR уменьшалось с уровня позвонка Th2 (66,0 ± 12,1 мм2), достигая минимума на уровне позвонка Th4 (39,3 ± 11,6 мм2), затем происходило его увеличение в кранио-каудальном направлении, достигавшее своего максимума на уровне позвонка Th11 (96,4 ± 28,3 мм2). Далее происходило уменьшение значения SR до уровня позвонка L1 (63,3 ± 24,8 мм2), с последующим увеличением в кранио-каудальном направлении с достижением максимальных значений (174,5 ± 31,1 мм2) на уровне позвонка L5.

При проведении анализа показателей коэффициента асимметрии площадей корней дуг были выявлены его отклонения от единицы на нескольких уровнях позвонков в грудном отделе позвоночника, имеющие разнонаправленный характер изменений. Так, значения КАS имели максимальные отклонения от единицы на уровне позвонка Th4 – 0,88 (0,43-1,59),Th6 – 1,28 (0,54-1,88) и Th7 – 1,41 (0,56-1,75). Далее с уровня позвонка Th8 до позвонка Th10 включительно значения КАS были приближены к единице. Затем вновь отмечалась выраженная асимметрия площадей корней дуг с уровня позвонка Th11 – 0,76 (0,48-1,19) с достижением максимального отклонения значений KAS от единицы на уровне позвонка L1 – 0,67 (0,45-1,19). С уровня позвонка L2 в поясничном отделе значения КАS находились близко к единице, характеризуя тем самым отсутствие выраженных структуральных изменений.

Корреляционный анализ методом корреляционных плеяд В.П.Терентьева был проведен для десяти признаков: угла сколиоза и еще девяти анатомо-антропометрических характеристик апикального позвонка (рисунок).

Диаграмма корреляционных связей анализируемых признаков больных группы LenkeV

На диаграмме отмечены связи признаков, коэффициент корреляции r которых значимо отличается от нуля на уровне значимости P < 0,05. Сплошные линии соответствуют уровню |r| > 0,8, пунктир – |r| > 0,6. Толщина линии пропорциональна величине |r|. Положительные значения r соответствуют красным линиям, отрицательные – синим.

На диаграмме рисунка отметим две плеяды признаков. Первая плеяда уровня |r| > 0,8, объединяет признаки РАП, угол сколиоза и КАlng. Она иллюстрирует клиническую значимость связи между ротацией АП как локальной характеристикой пространственного положения позвонка, углом сколиоза по Cobb как глобальной характеристикой и соотношением продольных диаметров корней дуг АП как отражением структуральной деформации самого АП. На уровне |r| > 0,6 к ней присоединяется еще и Положение АП. Другую плеяду на уровне |r| > 0,6 плеяду образуют признаки АП trdR, КА trd и KAS.

При проведении сравнительного анализа коэффициентов асимметрии апикального позвонка у пациентов с первым и пятым типом идиопатического сколиоза по классификации L. Lenke были получены статистически значимые отличия. Эти отличия свидетельствуют о принципиально разной степени асимметрии костных структур апикальных позвонков при локализации основной дуги сколиотической деформации в грудном и грудопоясничном/поясничном отделах позвоночника (табл. 4).

Таблица 4

Коэффициенты асимметрии апикальных позвонков у пациентов с идиопатическим сколиозом типов LenkeI и LenkeV

Данные представлены в виде: геометрическое среднее (выборочный 95 %-й доверительный интервал). Логарифмы значений всех трех коэффициентов были распределены нормально (критерий Колмогорова-Смирнова). Дисперсии логарифмов коэффициентов значимо не отличались (F-критерий Фишера). Тест Стьюдента применялся для логарифмов значений коэффициентов асимметрии. Во всех трех случаях различия оказались статистически значимы.

Для всех трех коэффициентов определяется большая выраженность асимметрии для апикальных позвонков I типа сколиоза по сравнению с апикальными позвонками при V типе сколиоза.

Таким образом, анатомические размеры поперечных и продольных диаметров корней дуг с вогнутой и выпуклой стороны на вершине основной дуги деформации у пациентов с идиопатичексим сколиозом тип LenkeV превышали 4,0 мм. Это говорит о том, что у данной категории пациентов можно осуществить тотальную транспедикулярную фиксацию на протяжении дуги искривления с обеих сторон. Данная особенность является кардинальным отличием от сколиотической деформации у пациентов с типом LenkeI, где с вогнутой стороны основной дуги искривления поперечный диаметр корней дуг позвонков апикальной зоны составил в среднем 3,6 мм. При анализе коэффициентов асимметрии поперечных и продольных диаметров корней дуг позвонков апикальной зоны, отмечено, что значения КАtrd и КАlng составили 0,81-0,82 и 0,87-0,92, соответственно. Однако, наибольшая выраженность асимметрии костных структур позвонков, выявленная на уровне апикального позвонка грудопоясничной/поясничной сколиотической дуги деформации, характеризовалась коэффициентом асимметрии их площадей (KAS – 0,67 – 0,68). Необходимо отметить, что изменения значения КАS также имели выраженные отклонения от единицы на уровне позвонка Th4 – 0,88 и позвонковTh6 и –и Th7 (1,41 и 1,28), то есть вне зоны основной структуральной дуги сколиотического искривления. Статистический анализ не выявил подобных изменений KAS для верхнегрудного отдела и каудальных сегментов поясничного отдела позвоночника. Чувствительность данного коэффициента к асимметрии корней дуг, и его наглядность в отражении структуральных изменений позволяет рассматривать его в качестве интегрального показателя выраженности сколиотического процесса при различных типах сколиоза.

При проведении корреляционного анализа методом корреляционных плеяд В.П. Терентьева также определялась плеяда (РАП, угол сколиоза и KAlngd), выявленная ранее у пациентов с грудным типом идиопатического сколиоза. Схожесть в закономерностях сколиотического процесса для I и V типов по Lenke идиопатического сколиоза выражалась в отсутствии корреляционной связи величины угла сколиотического искривления и РАП с размером поперечного диаметра правого корня дуги и коэффициентом асимметрии поперечных диаметров апикального позвонка. Необходимо отметить, что при V типе по Lenke идиопатического сколиоза нами были выявлены корреляционные связи между признаками АП trdR, КА trd и KAS, что говорит о большем влиянии размеров поперечного диаметра корней дуг позвонков апикальной зоны на KAS, являющимся интегральным показателем выраженности асимметрии при сколиотическом процессе. На основании проведенного статистического анализа, нами установлено достоверное (р < 0,05) отличие, заключающееся в большей выраженности асимметрии поперечных и продольных диаметров корней дуг позвонков апикальной зоны при I типе идиопатического сколиоза по Lenke в сравнении с апикальными позвонками при V типе. Выявленные особенности при проведении сравнительного анализа признаков КАtrd, КАlngd, и КАS, на наш взгляд, можно объяснить тем, что характер и процесс течения сколиотического процесса, несомненно, оказывает влияние на анатомо-антропометрические параметры и пространственные взаимоотношения костных структур позвонков, входящих в основную дугу искривления. В свою очередь, отличия анализируемых параметров костных структур позвонков в дуге искривления при I и V типе идиопатического сколиоза по Lenke обусловлены различной локализацией основной дуги деформации и отличиями в анатомическом строении позвонков грудного и поясничного отделов, входящих в нее.

Заключение

Проведенный анализ особенностей анатомо-антропометрических параметров позвонков у детей с идиопатическим левосторонним сколиозом грудопоясничной/поясничной локализации при помощи 3D-КТ навигации позволил выявить определенные закономерности и установить корреляционные связи между абсолютными и относительными значениями параметров позвонков при V типе идиопатического сколиоза по Lenke.Выявлена разная степень асимметрии костных структур апикальных позвонков при локализации основной дуги сколиотической деформации в грудном и грудопоясничном/поясничном отделах позвоночника. Анатомические размеры поперечных и продольных диаметров корней дуг с вогнутой и выпуклой стороны на вершине основной дуги деформации превышали 4,0 мм, что позволяет у данной категории пациентов осуществить тотальную транспедикулярную фиксацию на протяжении дуги искривления с обеих сторон.