Анализ причин проседания современных раздвижных телозамещающих кейджей при хирургическом лечении повреждений грудного и поясничного отделов позвоночника

Цель исследования. Анализ причин проседания современных телозамещающих опорных кейджей в раннем послеоперационном периоде при хирургическом лечении повреждений грудопоясничного отдела позвоночника.

Материал и методы. Ретроспективно оценены данные 46 пациентов, оперированных в одну хирургическую сессию по поводу нестабильных повреждений грудопоясничного отдела позвоночника в объеме циркулярной стабилизации с использованием раздвижного телескопического телозамещающего кейджа. Оценили проседание кейджа по степени в соответствии с критериями Marchi et al.: внедрение имплантата в тело смежного краниального или каудального позвонка на 25 % – 1-я степень, 25–50 % – 2-я степень, 50–70 % – 3-я степень, 75–100 % – 4-я степень. Выполнили сравнительную оценку демографических, клинико-рентгенологических параметров у пациентов с наличием и отсутствием проседания кейджа в течение одного года после операции.

Результаты. Проседание имплантата у 76,5 % (n = 13) выявлено в момент проведения операции, у 23,5 % (n = 4) – через 4 мес. на амбулаторном приеме. Преобладало проседание в краниальное тело (76,5 %, n = 13). Передняя/задняя этапность операции в сочетании с остеопенией и остеопорозом доминирует в группе исследования (83,3 %; n = 10). Такие количественные параметры, как возраст, сегментарный угол, показатели ROI (интересующей области) в HU, индекс площади контакта поверхностей, а также качественные параметры (женский пол, период травмы, ее низкоэнергетический характер), имели статистически значимые различия в группах исследования и контроля (p < 0,05). Аугментация винтов и протяженность фиксации не влияли на формирование проседания, но имеют связь с его величиной.

Заключение. Применение современных раздвижных телозамещающих кейджей при реконструкции передней колонны позвоночника приводит в ряде случаев к их проседанию. Возраст пациента, женский пол, сниженная плотность костной ткани, площадь контакта имплантат/кость, передняя/задняя стабилизация и поздний период травмы значимо влияют на формирование проседания при применении раздвижных телозамещающих имплантатов. Отношение средней площади контакта поверхности имплантата и замыкательной пластинки тела позвонка менее 0,4 является перспективным с точки зрения прогнозирования проседания показателем, требующим дальнейшего изучения.

1. Vercoulen TFG, Niemeyer MJS, Peuker F, Verlaan JJ, Oner FC, Sadiqi S. Surgical treatment of traumatic fractures of the thoracic and lumbar spine: A systematic review. Brain Spine. 2024;4:102745. DOI: 10.1016/j.bas.2024.102745

2. Verheyden AP, Spiegl UJ, Ekkerlein H, Gercek E, Hauck S, Josten C, Kandziora F, Katscher S, Kobbe P, Knop C, Lehmann W, Meffert RH, Müller CW, Partenheimer A, Schinkel C, Schleicher P, Scholz M, Ulrich C, Hoelzl A. Treatment of fractures of the thoracolumbar spine: recommendations of the spine section of the German society for orthopaedics and trauma (DGOU). Global Spine J. 2018;8(2 Suppl):34S–45S. DOI: 10.1177/2192568218771668

3. Joaquim AF, Patel AA, Schroeder GD, Vaccaro AR. Clinical application and cases examples of a new treatment algorithm for treating thoracic and lumbar spine trauma. Spinal Cord Ser Cases. 2018;4:56. DOI: 10.1038/s41394-018-0093-4

4. Blattert TR, Schnake KJ, Gonschorek O, Gercek E, Hartmann F, Katscher S, Mörk S, Morrison R, Müller M, Partenheimer A, Piltz S, Scherer MA, Ullrich BW, Verheyden A, Zimmermann V. Nonsurgical and surgical management of osteoporotic vertebral body fractures: recommendations of the spine section of the German society for orthopaedics and trauma (DGOU). Global Spine J. 2018;8(2 Suppl):50S–55S. DOI: 10.1177/2192568217745823

5. Spiegl U., Jarvers JS., Heyde CE, Josten C. Osteoporotic vertebral body fractures of the thoracolumbar spine: indications and techniques of a 360°-stabilization. Eur J Trauma Emerg Surg. 2017;43:27–33. DOI: 10.1007/s00068-016-0751-9

6. Lang S, Neumann C, Schwaige, C, Voss A, Alt V, Loibl M, Kerschbaum M. Radiological and mid- to long-term patient-reported outcome after stabilization of traumatic thoraco-lumbar spinal fractures using an expandable vertebral body replacement implant. BMC Musculoskelet Disord. 2021;22:744. DOI: 10.1186/s12891-021-04585-y

7. Lau D, Song Y, Guan Z, La Marca F, Park P. Radiological outcomes of static vs expandable titanium cages after corpectomy: A retrospective cohort analysis of subsidence. Neurosurgery. 2013;72:529–539. DOI: 10.1227/NEU.0b013e318282a558

8. Eleraky MA, Duong HT, Esp E, Kim KD. Expandable versus nonexpandable cages for thoracolumbar burst fracture. World Neurosurg. 2011;75:149–154. DOI: 10.1016/j.wneu.2010.09.018

9. Lee GJ, Lee JK, Hur H, Jang JW, Kim TS, Kim SH. Comparison of clinical and radiologic results between expandable cages and titanium mesh cages for thoracolumbar burst fracture. J Korean Neurosurg Soc. 2014;55:142–147. DOI: 10.3340/jkns.2014.55.3.142

10. Graillon T, Rakotozanany P, Blondel B, Adetchessi T, Dufour H, Fuentes S. Circumferential management of unstable thoracolumbar fractures using an anterior expandable cage, as an alternative to an iliac crest graft, combined with a posterior screw fixation: Results of a series of 85 patients. Neurosurg Focus. 2014;37:E10. DOI: 10.3171/2014.5.FOCUS1452

11. Arts MP, Peul WC. Vertebral body replacement systems with expandable cages in the treatment of various spinal pathologies: a prospectively followed case series of 60 patients. Neurosurgery, 2008;63:537–545. DOI: 10.1227/01.NEU.0000325260.00628.DC

12. Parisien A, Wai EK, ElSayed MSA, Frei H. Subsidence of spinal fusion cages: a systematic review. Int J Spine Surg. 2022;16:1103–1118. DOI: 10.14444/8363

13. Terai H, Takahashi S, Yasuda H, Konishi S, Maeno T, Kono H, Matsumura A, Namikawa T, Kato M, Hoshino M, Tamai K, Toyoda H, Suzuki A, Nakamura H. Differences in surgical outcome after anterior corpectomy and reconstruction with an expandable cage with rectangular footplates between thoracolumbar and lumbar osteoporotic vertebral fracture. N Am Spine Soc J. 2021;6:100071. DOI: 10.1016/j.xnsj.2021.100071

14. Ullrich BW, Schenk P, Spiegl UJ, Mendel T, Hofmann GO. Hounsfield units as predictor for cage subsidence and loss of reduction: following posterior-anterior stabilization in thoracolumbar spine fractures. Eur Spine J. 2018;27:3034–3042. DOI: 10.1007/s00586-018-5792-9

15. Schömig F, Becker L, Schönnagel L, Völker A, Disch AC, Schnake KJ, Pumberger M. Avoiding spinal implant failures in osteoporotic patients: a narrative review. Global Spine J. 2023;13(1_suppl):52S–58S. DOI: 10.1177/21925682231159066

16. Schnake KJ, Stavridis SI, Kandziora F. Five-year clinical and radiological results of combined anteroposterior stabilization of thoracolumbar fractures. J Neurosurg Spine. 2014;20:497–504. DOI: 10.3171/2014.1.SPINE13246

17. Середа А.П., Андрианова М.А. Рекомендации по оформлению дизайна исследования. Травматология и ортопедия России. 2019;25(3):165–184. [Sereda AP, Andrianova MA. Study design guidelines. Traumatology and Orthopedics of Russia. 2019;25(3):165–184. In Russian]. DOI: 10.21823/2311-2905-2019-25-3-165-184 EDN: NJCXSG

18. Vaccaro AR, Oner C, Kepler CK, Dvorak M, Schnake K, Bellabarba C, Reinhold M, Aarabi B, Kandziora F, Chapman J, Shanmuganathan R, Fehlings M, Vialle L. AOSpine thoracolumbar spine injury classification system: fracture description, neurological status, and key modifiers. Spine. 2013;38:2028–2037. DOI: 10.1097/brs.0b013e3182a8a381

19. Marchi L, Abdala N, Oliveira L, Amaral R, Coutinho E, Pimenta L. Radiographic and clinical evaluation of cage subsidence after stand-alone lateral interbody fusion. J Neurosurg Spine, 2013;19:110–118. DOI: 10.3171/2013.4.SPINE12319

20. McCormack T, Karaikovic E, Gaines RW. The load sharing classification of spine fractures. Spine. 1994;19:1741–1744. DOI: 10.1097/00007632-199408000-00014

21. Zaidi Q, Danisa OA, Cheng W. Measurement techniques and utility of Hounsfield unit values for assessment of bone quality prior to spinal instrumentation a review of current literature. Spine. 2019;44:E239–E244. DOI: 10.1097/BRS.0000000000002813

22. Hasegawa K, Abe M, Washio T, Hara T. An experimental study on the interface strength between titanium mesh cage and vertebra in reference to vertebral bone mineral density. Spine. 2001;26:957–963. DOI: 10.1097/00007632-200104150-00022

23. Takeuchi T, Yamagishi K, Konishi K, Sano H, Takahashi M, Ichimura S, Kono H, Hasegawa M, Hosogane N. Radiological evaluation of combined anteroposterior fusion with vertebral body replacement using a minimally invasive lateral approach for osteoporotic vertebral fractures: verification of optimal surgical procedure. J Clin Med. 2022;11:629. DOI: 10.3390/jcm11030629

24. Taiji R, Takami M, Yukawa Y, Hashizume H, Minamide A, Nakagawa Y, Nishi H, Iwasaki H, Tsutsui S, Okada M, Okada S, Teraguchi M, Murata S, Kozaki T, Yamada H. A short-segment fusion strategy using a wide-foot-plate expandable cage for vertebral pseudarthrosis after an osteoporotic vertebral fracture. J Neurosurg Spine. 2020;33:862–869. DOI: 10.3171/2020.5.SPINE2062

25. Segi N, Nakashima H, Kanemura T, Satake K, Ito K, Tsushima M, Tanaka S, Ando K, Machino M, Ito S, Yamaguchi H, Koshimizu H, Tomita H, Ouchida J, Morita Y, Imagama S. Comparison of outcomes between minimally invasive lateral approach vertebral reconstruction using a rectangular footplate cage and conventional procedure using a cylindrical footplate cage for osteoporotic vertebral fracture. J Clin Med. 2021;10:5664. DOI: 10.3390/jcm10235664

26. Okuwaki S, Tatsumura M, Eto F, Funayama T, Yamazaki M. Usefulness of the round endcap expandable cage placed on the vertebral ring apophysis in anterior spinal reconstruction. Cureus. 2022;14:e23586. DOI: 10.7759/cureus.23586

27. Iwata S, Kotani T, Sakuma T, Iijima Y, Okuwaki S, Ohyama S, Maki S, Eguchi Y, Orita S, Inage K, Shiga Y, Inoue M, Akazawa T, Minami S, Ohtori S. Risk factors for cage subsidence in minimally invasive lateral corpectomy for osteoporotic vertebral fractures. Spine Surg Relat Res. 2023;7:356–362. DOI: 10.22603/ssrr.2022-0215

28. Sircar K, Weber M, Walter SG, Ott N, Prescher A, Eysel P, Kernich N. Torque forces of expandable titanium vertebral body replacement cages during expansion and subsidence in the osteoporotic lumbar spine. Clin Biomech (Bristol). 2024;114:106239. DOI: 10.1016/j.clinbiomech.2024.106239

29. Pekmezci M, Tang JA, Cheng L, Modak A, McClellan T, Buckley JM, Ames CP. Comparison of expandable and fixed interbody cages in a human cadaver corpectomy model, part I: endplate force characteristics. J Neurosurg Spine. 2012;17:321–326. DOI: 10.3171/2012.7.SPINE12171

30. Reinke A, Magudya B, Schmid G, Stemmer B, Kraus M, Wild AT, Shiban E. One year experience with the use of a new expendable cage and large endplates for thoracolumbar vertebral body replacement. J Surgery. 2022;2:1070. [Electronioc resource]. Available at: www.journalonsurgery.org

31. Ulrich BW, Schenk P, Spiegl UJ, Mendel T, Hofmann GO. Hounsfield units as predictor for cage subsidence and loss of reduction: following posterior-anterior stabilization in thoracolumbar spine fractures. Eur Spine J. 2018;27:3034–3042. DOI: 10.1007/s00586-018-5792-9

32. Brandão RACS, Martins WCDS, Arantes AA Jr, Gusmão SNS, Perrin G, Barrey C. Titanium versus polyetheretherketone implants for vertebral body replacement in the treatment of 77 thoracolumbar spinal fractures. Surg Neurol Int. 2017;8:191. DOI: 10.4103/sni.sni_113_17

33. Oberkircher L, Krüger A, Hörth D, Hack J, Ruchholtz S, Fleege C, Rauschmann M., Arabmotlagh M. Anterior cement augmentation of adjacent levels after vertebral body replacement leads to superior stability of the corpectomy cage under cyclic loading – a biomechanical investigation. Spine J. 2018;18:525–531. DOI: 10.1016/j.spinee.2017.10.068

34. Mohammad-Shahi MH, Nikolaou VS, Giannitsios D, Ouellet J, Jarzem PF. The effect of angular mismatch between vertebral endplate and vertebral body replacement endplate on implant subsidence. J Spinal Disord Tech. 2013;25:268–273. DOI: 10.1097/BSD.0b013e3182425eab

35. Stinchfield T, Vadapalli S, Pennington Z, Sivagnanam R, Prevost J, Schroeder G, Sciubba DM. Improvement in vertebral endplate engagement following anterior column reconstruction using a novel expandable cage with self-adjusting, multiaxial end cap. J Clin Neurosci. 2019;67:249–254. DOI: 10.1016/j.jocn.2019.06.017