Preview

"Хирургия позвоночника"

Расширенный поиск

Биомеханические аспекты первичной стабильности инструментальной фиксации при лечении вывихов шейных позвонков субаксиальной локализации: экспериментальное исследование

https://doi.org/10.14531/ss2021.3.43-52

Полный текст:

Аннотация

Цель исследования. Изучение в эксперименте на физической модели нижнешейного позвоночного сегмента влияния угла входа в грудную клетку и перелома суставного отростка на инициальную прочность фиксации позвоночного сегмента при его передней и циркулярной инструментальной хирургической стабилизации.

Материал и методы. Материалом исследования являлись сборные модели С6–С7 позвоночных сегментов, изготовленные с использованием аддиктивных технологий методом 3D-печати. После предварительной инструментализации позвоночные сегменты устанавливали на стенд испытательной машины с использованием специально изготовленной оснастки. Прикладывали дозированную осевую нагрузку, имитирующую нативную, по оси параметров SVA COG–C7 и С2–С7 SVA, значения которых приближены к величине 20 мм, со скоростью 1 мм/мин, до достижения сдвиговой деформации. Измеряли устойчивость системы к смещению, оценивали результирующую нагрузку. Сформировали 4 группы исследования в зависимости от моделирования параметра T1 slope, интактности фасеток и вида инструментализации. Проведено по 3 испытания в каждой группе. Анализировали графические кривые, фиксировали значения параметров нейтральной и эластической зон, предел текучести, время до наступления предела текучести, значение прилагаемой нагрузки для осуществления сдвигового смещения. Данные подвергали сравнительному анализу.

Результаты. В группе 1 переднее сдвиговое смещение С6 позвонка вызвать не удалось во всех сериях. В группах 2, 3, 4 во всех сериях отмечено сдвиговое смещение ≥4 мм. В группе 3, где дополнительно был смоделирован перелом суставного отростка, среднее значение предела текучести составило 423,5 ± 46,8 Н. Эластическая зона, время до наступления предела текучести, время в конечной точке или при сдвиге С6 ≥4 мм не имели значимых различий. В группе 4 отмечено трансляционное смещение ≥4 мм, однако среднее значение предела текучести при этом составило 1536,0 ± 40,0 Н.

Заключение. Направление прикладываемой к фиксированному позвоночному сегменту нагрузки, а также наличие повреждения суставных отростков играют решающую роль в сохранении устойчивости к сдвиговой деформации позвоночного сегмента при его инструментальной стабилизации. При высоких значениях TIA (T1 slope) и наличии переломов суставных отростков изолированная передняя стабилизация менее эффективна, циркулярная фиксация 360° при этих условиях придает позвоночному сегменту высокую инициальную стабильность.

Об авторах

А. Д. Ластевский
Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Я.Л. Цивьяна, Россия, 630091, Новосибирск, ул. Фрунзе, 17,
Россия

заведующий травматолого-ортопедическим отделением № 1, научный сотрудник отделения патологии позвоночника



А. И. Попелюх
Новосибирский государственный технический университет Россия, 630073, Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, корп. V
Россия

канд. тех. наук, доцент кафедры материаловедения в машиностроении



С. В. Веселов
Новосибирский государственный технический университет Россия, 630073, Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, корп. V
Россия

канд. тех. наук, доцент кафедры материаловедения в машиностроении



В. А. Батаев
Новосибирский государственный технический университет, Россия, 630073, Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, корп. V
Россия

д-р тех. наук, проф., заведующий кафедрой материаловедения в машиностроении



В. В. Рерих
Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Я.Л. Цивьяна; Новосибирский государственный медицинский университет Россия, 630091, Новосибирск, ул. Фрунзе, 17; Россия, 631091, Красный проспект, 52
Россия

д-р мед. наук, начальник научно-исследовательского отделения патологии позвоночника; профессор кафедры травматологии и ортопедии, 



Список литературы

1. Aebi M, Zuber K, Marchesi D. Treatment of cervical spine injuries with anterior plating. Indications, techniques, and results. Spine. 1991;16(3 Suppl):S38–S45. DOI: 10.1097/00007632-199103001-00008.

2. Allen BL Jr, Ferguson RL, Lehmann TR, Obrien RP. A mechanistic classification of closed, indirect fractures and dislocations of the lower cervical spine. Spine. 1982;7:

3. –27. DOI: 10.1097/00007632-198200710-00001.

4. Koller H, Reynolds J, Zenner J, Forstner R, Hempfing A, Maislinger I, Kolb K, Tauber M, Resch H, Mayer M, Hitzl W. Mid- to long-term outcome of instrumented anterior cervical fusion for subaxial injuries. Eur Spine J. 2009;18:630–653. DOI: 10.1007/s00586-008-0879-3.

5. Yang JS, Liu P, Liu TJ, Zhang HP, Zhang ZP, Yan L, Tuo Y, Chen H, Zou P, Li QD, Zhao YT, Hao DJ. When is the circumferential stabilization necessary for subaxial cervical fracture dislocations? The posterior ligament-bone injury classification and severity score: a novel treatment algorithm. Eur Spine J. 2021;30:524–533. DOI: 10.1007/s00586-020-06580-8.

6. Theodotou CB, Ghobrial GM, Middleton AL, Wang MY, Levi AD. Anterior reduction and fusion of cervical facet dislocations. Neurosurgery. 2019;84:388–395. DOI: 10.1093/neuros/nyy032.

7. Johnson MG, Fisher CG, Boyd M, Pitzen T, Oxland TR, Dvorak MF. The radiographic failure of single segment anterior cervical plate fixation in traumatic cervical flexion distraction injuries. Spine. 2004;29:2815–2820. DOI: 10.1097/01.brs.0000151088.80797.bd.

8. Henriques T, Olerud C, Bergman A, Jonsson H Jr. Distractive flexion injuries of the subaxial cervical spine treated with anterior plate alone. J Spinal Disord Tech. 2004;17:1–7. DOI: 10.1097/00024720-200402000-00002.

9. Anissipour AK, Agel J, Baron M, Magnusson E, Bellabarba C, Bransford RJ. Traumatic cervical unilateral and bilateral facet dislocations treated with anterior cervical discectomy and fusion has a low failure rate. Global Spine J. 2017;7:110–115. DOI: 10.1177/2192568217694002.

10. Рерих В.В., Ластевский А.Д., Аветисян А.Р. Особенности тактики хирургического лечения флексионно-дистракционных повреждений субаксиального уровня шейного отдела позвоночника // Хирургия позвоночника. 2017. Т. 14. № 4.

11. С. 32–38. [Rerikh VV, Lastevsky AD, Avetisyan AR. Features of the tactics of surgical treatment of flexion-distraction injuries of the subaxial cervical spine. Hir. Pozvonoc. 2017;14(4):32–38. In Russian]. DOI: 10.14531/ss2017.4.32-38.

12. Sribnick EA, Hoh DJ, Dhall SS. Traumatic high-grade cervical dislocation: treatment strategies and outcomes. World Neurosurg. 2014;82:1374–1379. DOI: 10.1016/j.wneu.2014.02.008.

13. Ластевский А.Д., Лукинов В.Л., Рерих В.В. Прогнозирование потери коррекции после изолированной передней стабилизации при хирургическом лечении вывихов шейных позвонков субаксиальной локализации // Хирургия позвоночника. 2020. Т. 17. № 3. С. 20–31. [Lastevsky AD, Lukinov VL, Rerikh VV. Predicting the loss of correction after isolated anterior stabilization in the surgical treatment of subaxial cervical dislocations. Hir. Pozvonoc. 2020;17(3):2031. In Russian].

14. DOI: 10.14531/ss2020.3.20-31.

15. Quarrington RD, Costi JJ, Freeman BJC, Jones CF. Quantitative evaluation of facet deflection, stiffness, strain and failure load during simulated cervical spine trauma. J Biomech. 2018;72:116–124. DOI: 10.1016/j.jbiomech.2018.02.036.

16. Ivancic PC, Pearson AM, Tominaga Y, Simpson AK, Yue JJ, Panjabi MM. Biomechanics of cervical facet dislocation. Traffic Inj Prev. 2008;9:606–611. DOI: 10.1080/15389580802344804.

17. Nightingale RW, Bass CR, Myers BS. On the relative importance of bending and compression in cervical spine bilateral facet dislocation. Clin Biomech (Bristol, Avon). 2019;64:90–97. DOI: 10.1016/j.clinbiomech.2018.02.015.

18. Lee SH, Son ES, Seo EM, Suk KS, Kim KT. Factors determining cervical spine sagittal balance in asymptomatic adults: correlation with spinopelvic balance and thoracic inlet alignment. Spine J. 2015;15:705–712. DOI: 10.1016/j.spinee.2013.06.059.

19. Abdelgawaad AS, Metry ABS, Elnady B, Sheriff EE. Anterior cervical reduction decompression fusion with plating for management of traumatic subaxial cervical spine dislocations. Global Spine J. 2021;11:312–320. DOI: 10.1177/2192568220903741.

20. Jack A, Hardy-St-Pierre G, Wilson M, Choy G, Fox R, Nataraj A. Anterior surgical fixation for cervical spine flexion-distraction injuries. World Neurosurg. 2017;101:

21. –371. DOI: 10.1016/j.wneu.2017.02.027.

22. Henriques T, Cunningham BW, Mcafee PC, Olerud C. In vitro biomechanical evaluation of four fixation techniques for distractive–flexion injury stage 3 of the cervical spine. Ups J Med Sci. 2015;120:198–206. DOI: 10.3109/03009734.2015.1019684.

23. Lee DY, Park YJ, Song MG, Kim KT, Kim DH. Comparison of anterior-only versus combined anterior and posterior fusion for unstable subaxial cervical injuries: a meta-analysis of biomechanical and clinical studies. Eur Spine J. 2021. DOI: 10.1007/s00586-020-06704-0.

24. Lins CC, Prado DT, Joaquim AF. Surgical treatment of traumatic cervical facet dislocation: anterior, posterior or combined approaches? Arq Neuropsiquiatr. 2016;74:745–749. DOI: 10.1590/0004-282X20160078.

25. Mackiewicz A, Banach M, Denisiewicz A, Bedzinski R. Comparative studies of cervical spine anterior stabilization systems – Finite element analysis. Clin Biomech. 2016;32:72–79. DOI: 10.1016/j.clinbiomech.2015.11.016.

26. Izzo R, Guarnieri G, Guglielmi G, Muto M. Biomechanics of the spine. Part II: spinal instability. Eur J Radiol. 2013;82:127–138. DOI: 10.1016/j.ejrad.2012.07.023.

27. Panjabi MM. Cervical spine models for biomechanical research. Spine. 1998;23:

28. –2700. DOI: 10.1097/00007632-199812150-00007.

29. Espinoza Orías AA, He J, Wang M. Biomechanical testing of the intact and surgically treated spine. In: Zdero R., ed. Experimental Methods in Orthopaedic Biomechanics. Academic Press, 2017:133–147. DOI: 10.1016/b978-0-12-803802-4.00009-3.

30. Friis EA, Arnold PM, Goel VK. Mechanical testing of cervical, thoracolumbar, and lumbar spine implants. In: Friis E., ed. Mechanical Testing of Orthopaedic Implants. Woodhead Publishing, 2017:161–180. DOI: 10.1016/b978-0-08-100286-5.00009-3.

31. Coe JD, Warden KE, Sutterlin CE 3rd, McAfee PC. Biomechanical evaluation of cervical spinal stabilization methods in a human cadaveric model. Spine. 1989;14:

32. –1131. DOI: 10.1097/00007632-198910000-00016.

33. Oberkircher L, Born S, Struewer J, Bliemel C, Buecking B, Wack C, Bergmann M, Ruchholtz S, Kruger A. Biomechanical evaluation of the impact of various facet joint lesions on the primary stability of anterior plate fixation in cervical dislocation injuries: a cadaver study: Laboratory investigation. J Neurosurg Spine. 2014;21:634–639. DOI: 10.3171/2014.6.spine13523.

34. Kim SM, Lim TJ, Paterno J, Park J, Kim DH. A biomechanical comparison of three surgical approaches in bilateral subaxial cervical facet dislocation. J Neurosurg Spine. 2004;1:108–115. DOI: 10.3171/spi.2004.1.1.0108.

35. Panjabi MM. Biomechanical evaluation of spinal fixation devices: I. A conceptual framework. Spine. 1988;13:1129–1134. DOI: 10.1097/00007632-198810000-00013.

36. Wilke HJ, Wenger K, Claes L. Testing criteria for spinal implants: recommendations for the standardization of in vitro stability testing of spinal implants. Eur Spine J. 1998;7:148–154. DOI: 10.1007/s005860050045.

37. Joaquim AF, Lee NJ, Riew KD. Circumferential operations of the cervical spine. Neurospine. 2021;18:55–66. DOI: 10.14245/ns.2040528.264.


Для цитирования:


Ластевский А.Д., Попелюх А.И., Веселов С.В., Батаев В.А., Рерих В.В. Биомеханические аспекты первичной стабильности инструментальной фиксации при лечении вывихов шейных позвонков субаксиальной локализации: экспериментальное исследование. "Хирургия позвоночника". 2021;18(3):43-52. https://doi.org/10.14531/ss2021.3.43-52

For citation:


Lastevsky A.D., Popelyukh A.I., Veselov S.V., Bataev V.A., Rerikh V.V. Biomechanical aspects of the initial stability of instrumental fixation in the treatment of subaxial cervical dislocations: an experimental study. Hirurgiâ pozvonočnika (Spine Surgery). 2021;18(3):43-52. https://doi.org/10.14531/ss2021.3.43-52

Просмотров: 214


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1810-8997 (Print)
ISSN 2313-1497 (Online)