Ламинэктомия - широко используемый метод оперативного вмешательства на поясничном отделе позвоночника при его патологии [1]. По данным отечественной и зарубежной литературы, частота неблагоприятных исходов хирургического лечения составляет от 10 до 40% [2; 3]. Ряд авторов склонны относить неблагоприятные исходы у оперированных пациентов к развитию «синдрома неудачно оперированного позвоночника» (FBSS), с сохранением и рецидивом у заболевших болевого синдрома с разной степенью интенсивности, как маркерного показателя данного синдрома, что связано с развитием эпидурального фиброза и вовлечением в процесс твердой мозговой оболочки, сосудисто-невральных образований в зоне ламинэктомии [4]. По данным литературы, механизм развития болевого синдрома в послеоперационном периоде многообразен, но не всегда объясним [5-8]. В доступной литературе имеется недостаточно информации по взаимосвязи формирования эпидурального фиброза с различной степенью повреждения твердой мозговой оболочки (ТМО), выраженностью асептического воспаления в ране по формированию болевого синдрома с развитием клинико-неврологических проявлений в послеоперационном периоде. ТМО – это ткань мезодермального происхождения, плотное и прочное соединительнотканное образование, имеющее биомеханические и биофизические характеристики [9]. Поэтому реакция ТМО на нанесение ей механического повреждения или проведения манипуляций с ней могут поставить под угрозу её биомеханические и иммунозащитные свойства. Важно понять структурные и биомеханические свойства этой мембраны, механизмы её репарации в ответ на повреждение [9; 10]. Адгезия (арахноидит) спинномозговых нервов может развиваться без повреждения ТМО при воспалительных процессах и травматических повреждениях позвоночника, субарахноидальных кровоизлияниях [11-13], и данный процесс является вторичным [2; 14; 15]. В связи с этим целью настоящего исследования явилась гистологическая оценка материала по развитию эпидурального фиброза во взаимосвязи его с повреждением твердой мозговой оболочки в эксперименте на 15, 30 и 100-е сутки.
Материал и методы исследования
Эксперимент проведен на крысах-самцах породы WISTAR в возрасте 4-5 месяцев с массой 250-300 грамм. Всем животным проведено оперативное вмешательство в объёме ламинэктомии на уровне LVI позвонка. Крысы были прооперированы однотипно для чистоты эксперимента. Животные были разделены на три срока выведения из эксперимента (15, 30 и 100-е сутки) по 5 крыс на каждом сроке. На 5-е сутки эксперимента проводилась мультиспиральная компьютерная томография для оценки уровня и объема хирургического вмешательства и его однотипности. Животных из эксперимента выводили передозировкой тиопентала натрия на указанные сроки. Проводилась «блок-резекция – места оперативного вмешательства». Материал фиксировали в растворе Finefix (Италия) в течение 3 суток, затем его декальцинировали в течение 96 часов в 8% забуференном растворе муравьиной кислоты [16] с последующей заливкой в Histomix. Срезы полученного материала проводили на микротоме на поперечных срезах толщиной 4 мкм вместе с позвонками LVI-SI, видимыми как целый сегмент. Гистологическое исследование проводили с использованием окраски гематоксилином и эозином. Срезы изучали под микроскопом (OLYMPUS BX41) при увеличении от 60- до 100-кратного увеличения с оценкой формирования соединительной ткани в эпидуральном пространстве и её связи с твердой мозговой оболочкой в зоне оперативного вмешательства по степеням от нуля до трех [17] на различных сроках заживления раны (15, 30 и 100-е сутки): ноль - без формирования соединительной ткани на твердой мозговой оболочке; 1-я степень – формирование тонкой полоски соединительной ткани на твердой мозговой оболочке; 2-я степень – визуализируется плотная адгезия соединительной ткани менее чем на 2/3 площади ламинэктомии; 3-я степень – определяется плотная адгезия соединительной ткани более чем на 2/3 области ламинэктомии. Проводилась оценка адгезии спинномозговых нервов к внутренней стенке твердой мозговой оболочки с её наличием (+) и при её отсутствии (-). Экспериментальное исследование выполнено соответственно нормативам ГОСТа в научном отделе экспериментальной хирургии с виварием ФГБНУ «ИНЦХТ» при свободном доступе животных к пище и воде. При выполнении исследования соблюдались требования Приказа Министерства здравоохранения СССР от 12.08.1977 г. N755, а также «Правила проведения работ с использованием экспериментальных животных», утвержденные Приказом МЗ СССР №742 от 13.11.1984 г., с соблюдением всех биоэтических норм и правил работы с экспериментальными животными по Хельсинкской декларации 1975 г. и ее пересмотренному варианту 2000 г. Протокол эксперимента одобрен комитетом по этике.
Техника ламинэктомии. Хирургическое вмешательство проводили в асептических условиях под общей анестезией с внутримышечным введением атропина 0,1% - 50 мг/кг, дроперидола 1,5 мг/кг, кетамина 35 мг/кг массы тела. Крысу в положении «лежа на животе» фиксировали на столике Сеченова. Операционное поле выбривали, с последующей обработкой его антисептическим раствором. Срединный разрез кожи и подлежащих мягких тканей осуществляли над остистыми отростками на уровне LV - SI позвонков с использованием бинокулярной оптики с 6-кратным увеличением и микрохирургического инструментария. С помощью высокооборотистой дрели, оснащенной алмазным буром (1 мм в диаметре), проводили выпиливание позвонковой дуги LVI позвонка с обеих сторон с последующим удалением желтой связки, не травмируя ТМО. Гемостаз осуществлялся орошением раны 0,9% раствором NaCl с послойным ушиванием раны атравматической иглой.
Мультиспиральная компьютерная томография (МСКТ). Однотипность, уровень и объём хирургического вмешательства оценивались проведением под общей анестезией мультиспиральной компьютерной томографии на 5-е сутки эксперимента. МСКТ проводилось на компьютерном томографе SOMATOM Emotion 16 SIEMENS (Германия), с толщиной реформатированных срезов 1.0 мм, с последующим трехмерным анализом изображений в опции мультиформатной реформации изображения (MPR) и 3D-представления объема (Volume Rendering – VRT) в реконструкции. Различий по уровню и объему ламинэктомии не выявлено. Ламинэктомическое окно (костный дефект) составило 2 х 2,5 мм (рис. 1).
Рис. 1. МСКТ-граммы позвоночника крысы на 5-е сутки эксперимента с 3D-реконструкцией
Результаты исследования и их обсуждение. Ни одна хирургическая процедура не обходится без побочных эффектов и осложнений. По данным литературы, различные интраоперационные осложнения при хирургии позвоночника встречаются от 1 до 17% случаев [18; 19]. Частота нераспознанных повреждений ТМО во время операции, приводящих к осложнениям с клинически значимым течением в послеоперационном периоде, по данным автора, составляет 0,28% [20]. Интраоперационные повреждения невральных структур не всегда диагностируются в связи с отсутствием патологических клинико-неврологических проявлений в раннем послеоперационном периоде, но с последующим их развитием в отдаленные сроки [21]. У всех экспериментальных крыс на 15, 30 и 100-е сутки сформировался эпидуральный фиброз 2-й и 3-й степени градации с адгезией спинномозговых нервов к внутренней стенке ТМО. Достоверных различий между данными сроками по оцениваемым критериям не выявлено. Так, при гистологическом исследовании в эксперименте на 15, 30 и 100-е сутки у 14 крыс было выявлено механическое повреждение ТМО без нарушения её анатомической целостности, которое было отнесено к молекулярно-клеточному повреждению, а у одной крысы - с нарушением анатомической целостности ТМО, которое отнесено к повреждению на тканевом уровне. Механическое повреждение ТМО без нарушения анатомической целостности на 15-е сутки эксперимента представлено на рисунке 2. В эпидуральном пространстве определяется сращение ТМО с новообразованной соединительной тканью, а субдурально - отдельные спинномозговые нервы плотно прилегают друг к другу, и их оболочки тесно связаны с ТМО в проекции ламинэктомического окна, что указывает, по данным ряда авторов, на возможное повреждение ТМО на клеточно-молекулярном уровне [9; 10].
Рис. 2. Гистологический срез на уровне ламинэктомии LVI-SI на 15-е сутки эксперимента.
ЭФ – эпидуральный фиброз; А - адгезия спинномозговых нервов; ТМО – твердая мозговая оболочка, СП – субдуральное пространство. В субдуральном пространстве определяется сращение (адгезия) оболочек спинномозговых нервов между собой и с внутренней поверхностью ТМО, в эпидуральном пространстве ТМО плотно связана с коллагеновыми волокнами формирующейся соединительной ткани. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 60х
На 30-е сутки гистологическая картина однотипна с морфологическими изменениями на 15-е сутки эксперимента. У одной крысы из 14 с молекулярно-клеточным повреждением ТМО на 30-е сутки эксперимента выявлено её разволокнение. ТМО истончена и сращена с новообразованной соединительной тканью, а субдурально определяется адгезия спинномозговых нервов между собой и внутренней поверхностью ТМО в зоне ламинэктомического окна. Волокна спинномозговых нервов, прилегающих субдурально к ТМО, имеют очаги с частично разрушенной мягкой мозговой оболочкой, а часть их при этом – демиелинизированы (рис. 3).
Рис. 3. Гистологический срез на уровне ламинэктомии LVI-SI на 30-е сутки эксперимента.
ЭФ – эпидуральный фиброз; А - адгезия спинномозговых нервов; ТМО – твердая мозговая оболочка. В проекции ламинэктомии LVI-SI определяются повреждения ТМО (в виде её расслоения и разволокнения) - в субдуральном пространстве визуализируется нарушение целостности оболочек спинномозговых нервов и их тесное сращение с внутренней поверхностью ТМО, а в эпидуральном пространстве ТМО плотно связана с коллагеновыми волокнами формирующейся соединительной ткани. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 100х
На 100-е сутки эксперимента гистологически у всех крыс определяется 3-я степень градации эпидурального фиброза, плотное сращение ТМО с новообразованной соединительной тканью в эпидуральном пространстве, а субдурально определяется более выраженная адгезия спинномозговых нервов между собой и их сращение с внутренней поверхностью ТМО и более тесное по сравнению со сроками 15 и 30 суток эксперимента (рис. 4). Адгезия спинномозговых нервов может являться результатом не только повреждения ТМО, но может зависеть от выраженности цитокинового каскада (воспалительного процесса) в зоне ламинэктомии и временных характеристик (периодов) заживления раны с возможным нарушением нейротрофической функции и ликвороциркуляции на уровне хирургического вмешательства [2]. Хотя патофизиология все еще недостаточно понятна [13; 22]. В данной работе ТМО рассматривается как барьер, и повреждение его на локальном уровне в месте ламинэктомии приводит к развитию арахноидита, что, возможно, связано с нарушением его проницаемости для цитокинов в ране и повреждением на молекулярно-клеточном уровне. [9; 10; 13]. Следовательно, нужно более бережно относиться к сосудисто-невральным структурам позвоночного канала и ТМО при проведении хирургического вмешательства.
Рис. 4. Гистологический срез на уровне ламинэктомии LVI-SI на 100-е сутки эксперимента.
ЭФ – эпидуральный фиброз; А - адгезия спинномозговых нервов; ТМО – твердая мозговая оболочка, СП – субдуральное пространство. Определяется субдурально адгезия оболочек спинномозговых нервов между собой и сращение их с внутренней поверхностью ТМО. Отмечено плотное связывание коллагеновых волокон новообразованной соединительной ткани с наружной поверхностью ТМО. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 60х
Из 15 крыс у одной на 30-е сутки эксперимента выявлен дефект ТМО размером 250 микрон (0,25 мм) в зоне оперативного вмешательства, через который спинномозговые нервы проникли в эпидуральное пространство, при этом часть нервных волокон разрушена, а часть волокон сращена с новообразованной соединительной тканью, которая распространяется в эпидуральном пространстве по боковым стенкам позвоночного канала (рис. 5). Формирующаяся соединительная ткань через дефект ТМО проникает и субдурально, где отмечено разрушение отдельных нервных волокон спинномозговых нервов конского хвоста.
Рис. 5. Гистологический срез на уровне ламинэктомии LVI-SI на 30-е сутки эксперимента с повреждением ТМО. ЭФ – эпидуральный фиброз; А - адгезия спинномозговых нервов; ТМО – твердая мозговая оболочка, СП – субдуральное пространство. В зоне хирургического доступа на уровне «ламинэктомического окна» визуализируется повреждение ТМО (в виде дефекта), выявлено проникновение через дефект спинномозговых нервов в эпидуральное пространство с их демиелинизацией и разрушением нервных оболочек. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 100х. (Дефект 250 мк)
В научной литературе встречаются работы как с симптоматическим, так и бессимптомным течением эпидурального фиброза, что, возможно, зависит от степени вовлечения в данный процесс ТМО [23]. По данным ряда авторов, в зависимости от информативности предлагаемых различных современных методов исследования патологии позвоночника процент выявляемости развития эпидурального фиброза в послеоперационном периоде колеблется от 10 до 75% [2]. По данным литературы с изучением морфологической картины операционной раны в эксперименте, отмечено в 100% случаев асептическое воспаление в ответ на травму при хирургическом вмешательстве, развитие соединительной ткани по законам заживления раны [2]. Роль и влияние сформированного фиброза на окружающие сосудисто-невральные структуры на различных периодах его развития недостаточно оценены. Так, при синдроме неудачно оперированного позвоночника оперирующими хирургами не всегда акцентируется значимость первостепенной причины - повреждения ТМО - на формирование болевого синдрома при развитии эпидурального фиброза, в связи с чем клиницистами ставятся необоснованные показания к повторным хирургическим вмешательствам. Повторные операции приводят к замкнутому порочному кругу. К другим осложнениям при ламинэктомии с повреждением ТМО относятся: ликворея, псевдоменингоцеле, арахноидит, приводящие в динамике к нарастанию стойкого болевого синдрома [24; 25]. В 1983 году Teplick J.G. с соавторами [26] провели КТ-исследование у 750 пациентов с патологией позвоночника, оперированных на поясничном отделе. Менингоцеле из этой группы пациентов диагностировали в 1,6% случаев без верифицированного повреждения ТМО интраоперационно. Данное исследование ещё раз подтверждает возможность развития и нарастания клинико-неврологических нарушений при недиагностированных повреждениях ТМО [24; 26].
Заключение. Из 15 животных у 14 экспериментальных крыс выявлено при ламинэктомии повреждение ТМО на клеточно-молекулярном уровне, а у одной - на тканевом. У всех 15 крыс развился эпидуральный фиброз 2-й и 3-й степени градации. Одним из факторов интраоперационной профилактики развития эпидурального фиброза следует отметить щадящее и бережное отношение к ТМО при хирургических вмешательствах на позвоночнике. В связи с выявленным в 100% случаях формированием эпидурального фиброза при ламинэктомии с повреждением ТМО, невизуализируемой во время хирургического вмешательства, целесообразно заранее проводить интраоперационную профилактику этого осложнения с использованием различных материалов в зависимости от характера повреждения ТМО. Поэтому важно знать, проводя профилактику эпидурального фиброза, что во время оперативного вмешательства может быть повреждение твердой мозговой оболочки от клеточно-молекулярного уровня с различной интенсивностью цитокинового каскада в ране до тканевого с дефектами этой оболочки различных размеров, не всегда визуализируемых с помощью микрохирургических технологий и оборудования.