OPPORTUNITIES OF TRANSPEDICULAR SPINAL INSTRUMENTATION FROM THE POSITION OF BIOMECHANICAL MODELING
https://doi.org/10.14531/ss2005.2.13-19
Abstract
Objective. The authors analyze the causes of destabilization of transpedicular spinal instrumentation and prove the measures of its prevention basing on biomechanical modeling results and clinical data.
Material and Methods. Experimental study included three series of 10 tests and one series of 12 tests with human spine cadaver specimens. The stability of injured spinal segments after transpedicular instrumentation was studied under mechanical load similar to that experienced by the human spine. Clinical study included the outcome analysis of transpedicular instrumentation in 107 patients with unstable thoracic and lumbar spine injuries.
Results. The bone tissue mass around screws inserted in a cranial vertebra for two-segment spinal fusion proved to be the weakest place in a system consisting of a fourscrew transpedicular metal construction and spinal segments. The static mechanical strength of the injured vertebral motion segment stabilized with transpedicular device turned to be lower by 8–42 % (depending on loading conditions) than that of a corresponding intact vertebral motion segment. The identified factors negatively affecting the mechanical stability of transpedicular fixation were the following: osteoporosis, incomplete correction of deformity, motion coordination disorder due to neurological deficit, excessive weight, and postoperative regimen breach. A differentiated approach to reposition and transpedicular instrumentation for significant spinal deformities was offered allowing the restoration of anatomical interrelations and stable fixation in the spine regardless of the time of trauma.
About the Authors
Asker Alievich Afaunov
Kuban State Medical University, Krasnodar
Russian Federation
Russian Federation
Vladimir Dmitryevich Usikov
Russian Research Institute of Traumatology and Orthopedics n.a. R.R. Vreden, St. Petersburg
Russian Federation
Russian Federation
Ali Ibragimovich Afaunov
Kuban State Medical University, Krasnodar
Russian Federation
Russian Federation
Igor Mikhailovich Dunaev
Kuban State Technology University, Krasnodar
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Афаунов А.А., Усиков В.Д., Афаунов А.И. и др. Стабильность травмированного позвоночника по отношению к изгибающим нагрузкам в условиях транспедикулярного остеосинтеза (экспериментальное исследование) // Вестн. травматол. и ортопед. им. Н.Н. Приорова. 2004. № 3. С. 23–29.
2. Ветрилэ С.Т., Кулешов А.А. Хирургическое лечение переломов грудного и поясничного отделов позвоночника с использованием современных технологий // Хирургия позвоночника. 2004. № 3. С. 33–39.
3. Гайдар Б.В., Дулаев А.К., Орлов В.П. и др. Хирургическое лечение пациентов с повреждениями позвоночника грудной и поясничной локализации // Хирургия позвоночника. 2004. № 3. С. 40–45.
4. Корнилов Н.В., Усиков В.Д. Повреждения позвоночника: Тактика хирургического лечения. СПб., 2000.
5. Лавруков А.М., Томилов А.Б. Остеосинтез аппаратом внешней фиксации у больных с повреждениями и заболеваниями позвоночника. Екатеринбург, 2002.
6. Макаревич С.В. Внутренняя транспедикулярная фиксация грудного и поясничного отделов позвоночника при его повреждениях: Автореф. дис. … д-ра мед. наук. Минск, 2002.
7. Образцов И.Ф., Адамович И.С. Барер А.С. и др. Проблемы прочности в биомеханике. М., 1988.
8. Рамих Э.А., Атаманенко М.Т. Хирургические методы в комплексе лечения переломов грудного и поясничного отделов позвоночника // Вестн. травматол. и ортопед. им. Н.Н. Приорова. 2003. № 3. С. 43–48.
9. Сикилинда В.Д., Акопов В.И., Хлопонин П.А. и др. Подготовка тканей экспериментальных животных и человека для биомеханических и морфологических исследований: Методические рекомендации. Ростов н/Д; СПб., 2002.
10. Усикова А.Д. Основные периоды формирования вентрального блока после опорного блокирующего корпородеза у больных с повреждениями позвоночника // Проблемы хирургии позвоночника и спинного мозга: Тез. докл. Всерос. науч.-практ. конф. Новосибирск, 1996.С. 62–63.
11. Усиков В.Д., Афаунов А.А., Афаунов А.И. и др. Стабильность травмированного позвоночника в условиях транспедикулярного остеосинтеза по отношению к вертикальным нагрузкам // Травматол. и ортопед. России. 2004. № 1. С. 24–28.
12. Alanay A., Acaroglu E., Yazici M., et al. Short-segment pedicle instrumentation of thoracolumbar burst fractures: does transpedicular intracorporeal grafting prevent early failure? // Spain. 2001. Vol. 26. P. 213–217.
13. Knop C., Blauth M., Buhren V., et al. Operative Behandlung von Verletzungen dez thorakolumbalen ubergangs. Teil 2: Operation und rontgenologische Befunde // Unfallchirurg. 2000. Vol. 103. P. 1032–1047.
14. Knop C., Fabian H.F., Bastian L., et al. Late results of thoracolumbar fractures after posterior instrumentation and transpedicular bone grafting // Spain. 2001. Vol. 26. P. 88–99.
15. Resch H., Rabl M., Klampfer H., et al. Operative vs. konservative Behandlung von Fracturen des thorakolumbalen Ubergangs // Unfallchirurg. 2000. Apr. 103 (4). P. 281–288.
Review
For citations:
Afaunov A.A., Usikov V.D., Afaunov A.I., Dunaev I.M. OPPORTUNITIES OF TRANSPEDICULAR SPINAL INSTRUMENTATION FROM THE POSITION OF BIOMECHANICAL MODELING. Russian Journal of Spine Surgery (Khirurgiya Pozvonochnika). 2005;(2):013-019. (In Russ.) https://doi.org/10.14531/ss2005.2.13-19
Email this article 