Успешные результаты оперативного лечения дегенеративного стеноза поясничного отдела позвоночника варьируются в значительном диапазоне – от 57% до 96% [1–4]. Наибольшее распространение получили декомпрессивно-стабилизирующие вмешательства с использованием ригидных систем фиксации позвоночно-двигательного сегмента (ПДС). Неудовлетворительные результаты таких хирургических вмешательств, связанные прежде всего с развитием синдрома смежного сегмента, послеоперационной нестабильностью, псевдоартрозом, стимулируют исследователей к поиску основных причин, определяющих развитие осложнений [5]. Формирование синдрома смежного диска связано с увеличением нагрузки на фасеточные суставы и межпозвонковые диски смежного уровня. Особое внимание уделяется состоянию фасеточных суставов (ФС) при использовании различных вариантов динамической фиксации позвоночника, а именно степени дегенерации суставов по (Fujiwara), «тропизму дугоотросчатых суставов» и показателю фасеточного угла, а также степени дегенерации диска по (Pfirrmann) [6, 7].
Разработанная классификация дегенерации суставов OARSI [8, 9] не полностью отображает весь характер патоморфологических изменений и архитектоники в структуре ФС.
В литературе отсутствуют научные публикации, посвященные детальному морфологическому анализу изменений фасеточных суставов при дегенеративных заболеваниях поясничного отдела позвоночника в зависимости от степени дегенерации межпозвонкового диска.
Цель исследования: изучить морфологические изменения в фасеточных суставах при различных степенях дегенерации межпозвоночного диска по (Pfirrmann).
Материалы и методы исследования
С января 2017 г. по декабрь 2018 г. в отделении травматологии № 2 (вертебрологии) БУЗОО «КМХЦ МЗОО» г. Омска выполнено 145 операций при дегенеративных заболеваниях поясничного отдела позвоночника. Исследование выполнено в соответствии с Хельсинской декларацией Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы проведения научных медицинский исследований с участием человека» с поправками 2000 г. и «Правилами клинической практики в Российской Федерации», утвержденными Приказом Минздрава РФ от 19.06.2003 г. № 266. Исследование одобрено этическим комитетом Омского государственного медицинского университета. Все лица, участвующие в исследовании, или их законные представители подписали информированное согласие на участие и публикацию данных без идентификации личности. Исследование проведено в рамках государственного задания НИР № АААА-А18 118011190073-0 от 11.01.2018 г.
Критериями включения в группы исследования были:
– неэффективная консервативная терапия;
– длительный рецидивирующий болевой синдром;
– стойкий неврологический дефицит;
– отсутствие признаков сегментарной нестабильности;
– одноуровневая и двухуровневая дегенерация дисков II–V степени (Pfirrmann) по данным МРТ исследования.
Критериями исключения были:
– спондилолистез со спондилолизом;
– необходимость значимой коррекции сагиттального баланса;
– значимый остеопороз.
В исследование включены 145 пациентов, которым после комплексного клинико-инструментального исследования проведены декомпрессивно-стабилизирующие вмешательства на поясничном отделе позвоночника. В процессе оперативного пособия проводились транспедикулярная фиксация ПДС, полная и частичная фасетэктомия на уровне поражения, а также задний межтеловой спондилодез кейджем – технология (TLIF). Полученный материал во время операции подвергался морфологическому анализу.
На основе методов МРТ визуализации все морфологически исследуемые ФС были разделены на 4 группы в зависимости от степени дегенерации диска по Pfirrmann: в группу Pfirrmann II степени дегенерации диска вошло 31 наблюдение, в группу Pfirrmann III степени – 36, в группу Pfirrmann VI степени – 46 и в группу Pfirrmann V степени – 32 наблюдения.
Морфологическое исследование проводилось на базе кафедры судебной медицины ОмГМУ путем фиксации полученного в процессе оперативного доступа материала в 10%-ном нейтральном формалине. В дальнейшем материал подвергался декальцинации в 0,1 н. растворе соляной кислоты на физиологическом растворе. После декальцинации осуществлялись стационарная проводка материала по спиртам восходящей плотности и заливка в парафин. Парафиновые среды окрашивались гематоксилином и эозином, пикрофуксином по Ван Гизону. Препараты просматривались в световом микроскопе, а в необходимых случаях осуществлялись исследование и цифровое микрофотографирование в микроскопе NuLifeSciencts. При стандартной морфометрии выявлялись счетные и мерные признаки.
Статистическая обработка полученных данных проводилась методами вариационной статистики с использованием стандартных пакетов Microsoft Excel 2008, Statistica 12,0, Biostat. При создании базы данных использовались редактор электронных таблиц MS Exel, 1С. В случае отличного от нормального типа распределения применялись непараметрические критерии. Статистическое измерение связи (силы и направления) между признаками проводилось с помощью вычисления коэффициента корреляции рангов Спирмена (rs) с последующей оценкой диагностической значимости (критерии информативности: чувствительность (Se) и специфичность (Sp)).
Расчет объема выборки проводился по формуле Лера для мощности 80% и двухстороннего уровня значимости 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
При морфологическом анализе операционного материала в группе Pfirrmann II были отмечены начальные признаки патологической костной регенерации в виде единичных врастаний костных трабекул из субхондральных слоев кости фасеточных суставов в сторону хрящевой пластинки (рис. 1). В 28 наблюдениях этой группы вблизи костных трабекул отмечали активную регенерацию хондроцитов в глубоких слоях хрящевой пластинки. Выявлено статистически достоверное увеличение объемного содержания хондроцитов в поверхностной зоне хряща (табл. 1) за счет увеличения трех- и четырехклеточных лакун при одновременном снижении числа одноклеточных лакун, что свидетельствует об активации репаративных процессов.
Рис. 1. Морфологическая картина фасеточных суставов в зоне поражения – группа Pfirrmann II: активная регенерация хондроцитов в глубоких слоях, единичное врастание костных трабекул. Окраска гематоксилином и эозином. х 180
Таблица 1
Цифровые показатели морфометрии операционного материала ФС
при различных степенях дегенерации межпозвоночных дисков по Pfirrmann
|
Критерий |
II группа |
III группа |
IV группа |
V группа |
Информативность, J |
Se |
Sp |
|
|
% |
% |
|||||||
|
1 |
Объемное содержание хондроцитов в поверхностной зоне |
19,85±0,14 |
4,25±0,39 |
4,1±0,33 |
3,85±0,2 |
0,38 |
85,6 |
85,28 |
|
2 |
Объемное содержание хондроцитов в промежуточной зоне |
5,0±0,55 |
3,98±0,40 |
7,51±0,24 |
6,2±0,34 |
0,36 |
40,3 |
97,5 |
|
3 |
Объемное содержание хондроцитов в глубокой зоне |
4,58±0,49 |
4,58±0,51 |
4,02±0,19 |
4,35±0,40 |
0,46 |
32,5 |
98,72 |
|
4 |
Среднее число гаверсовых каналов в единице зрения |
6±0,30 |
4,5±0,60 |
5±0,60 |
4,8±0,3 |
0,26 |
31,2 |
98,21 |
В 31 наблюдении в группе Pfirrmann III вследствие увеличения нагрузки на исследуемые суставы выявляли морфологические признаки увеличения трабекулярных костных врастаний (патологическая регенерация) как по количеству, так и по глубине, что приводило к изменению топографической архитектоники на границе хряща и кости (рис. 2). Регенерация хондроцитов была одинаковой во всех слоях хрящевой пластинки и имела тенденцию к снижению (табл. 1). В костных структурах ФС выявили достоверное увеличение диаметра гаверсовых каналов, а также число прорастаний сосудов, что свидетельствовало о компенсаторном повышенном питании сустава.
При морфологическом анализе операционного материала в группе Pfirrmann IV был отмечен активный рост костных трабекул (патологическая костная регенерация), которые замещали хрящевую пластинку на всем протяжении. Морфометрически установлены существенное увеличение объемного содержания хондроцитов в промежуточной зоне за счет увеличения числа двух- и трехклеточных лакун (табл. 1) и уменьшение объемной плотности клеток в хрящевой пластине, что свидетельствовало о ее истончении. Одновременно отмечали продолжающееся увеличение числа сосудов и диаметра гаверсовых каналов в костных структурах ФС, а также признаки прорастания соединительной ткани в хрящевые и костные структуры фасеточного сустава, что свидетельствовало о стойком нарушении питания хряща, склеротизации суставных поверхностей и как следствие – меняющейся плотности элементов ФС (рис. 3).
Морфологический анализ в группе Pfirrmann V выявил глубокие патологические разрастания костных трабекул с формированием полноценных костных элементов на всем протяжении хрящевой пластинки. В межтрабекулярных пространствах сохранялись единичные и неполноценные хрящевые зоны, в которых определяли скопление двух- и трехклеточных лакун. В хрящевые и костные структуры ФС, как и в предыдущей группе, прорастала соединительная ткань, что не позволяло визуализировать четкие границы между костной и хрящевой тканью (рис. 4). По данным морфометрии в костных элементах ФС установлены достоверный рост сосудов и увеличение диаметра гаверсовых каналов (табл. 1).
Рис. 2. Морфологическая картина фасеточных суставов в зоне поражения – группа Pfirrmann III: увеличение количества костных врастаний по глубине и количеству.
Окраска гематоксилином и эозином. х 180
Рис. 3. Морфологическая картина фасеточных суставов в зоне поражения – группа Pfirrmann IV: активное врастание костных трабекул,
прорастание соединительной ткани в хрящевые и костные структуры фасеточного сустава. Окраска гематоксилином и эозином. х 180
Рис. 4. Морфологическая картина фасеточных суставов в зоне поражения – группа Pfirrmann V: неполноценные хрящевые зоны и глубокие патологические костные разрастания. Окраска гематоксилином и эозином. х 180
Проведенное морфологическое исследование выявило существенное увеличение объемного содержания хондроцитов при начальных проявлениях дегенерации с сохранением функциональности сустава. Установлено, что с увеличением степени дегенерации диска объемное содержание хондроцитов существенно снижалось, происходила перестройка микроархитектоники, в том числе за счет прорастания костных трабекул и соединительной ткани в структурные элементы ФС. Это приводило к изменению толщины суставного хряща, склерозированию и нарушению взаимоотношений между хрящевыми и костными структурами фасеточного сустава, направленными в сторону анкилозирования и соответственно – к нарушению функции сустава.
Проводимый поиск патогенетических концепций в возникновении синдрома смежного диска в отдаленном послеоперационном периоде основан только на инструментальных стандартных методах нейровизуализации, что не позволяет получить объективную картину течения патологического процесса, без учета морфологического анализа изменений в элементах ПДС [10, 11]. Детальное изучение патоморфологического субстрата, пораженного дегенеративным процессом ПДС, является основой для разработки критериев нейровизуализации, которые могут быть использованы не только для выбора эффективной патогенетической хирургической методики, но и для оценки результатов лечения таких пациентов в отдаленном периоде.
Заключение
На основании проведенного морфологического исследования установлено, что при Pfirrmann II было визуализировано увеличение объемного содержания хондроцитов, что свидетельствует о сохранении функциональности сустава и позволяет использовать в качестве хирургического пособия динамическую фиксацию. При тяжелой степени дегенерации диска при Pfirrmann V в ФС происходили глубокие патологические изменения с нарушением архитектоники всех элементов сустава: образование неполноценных хрящевых зон, формирование костных элементов и прорастаний соединительной ткани в хрящевые и костные структуры сустава. В этих случаях методом выбора является ригидная фиксация пораженного ПДС.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.