Деротация сколиотический деформации и грудной клетки с применением транспедикулярных винтов и с использованием набора инструментов для проведения корригирующего маневра позвоночника (VCM).

    Революционный замысел и технические возможности инструментария  Cotrel-Dubousset (CD®), разработанного и внедренного в начале 1980-ых годов, коренным образом изменили лечение деформаций позвоночника. До этого, в течение почти 20 лет, крючки были единственными имплантами, использовавшимися для фиксации в грудном отделе позвоночника. Однако, начиная с 1990-ых годов, хирурги начали использовать транспедикулярные винты на поясничном и грудопоясничном уровнях в каудальном отделе конструкций при коррекции деформаций. Превосходные результаты применения транспедикулярных винтов, установленных в поясничном отделе позвоночника при коррекции сколиоза, были подтверждены в мультицентровых исследованиях, и такие работы продолжаются и сегодня.
    С началом использования инструментария CD®, несмотря на хорошую коррекцию деформации, оставалась самая неуловимая, труднокорригируемая часть деформации - ротационное смещение. Предложенный и внедренный  Yves Cotrel и Jean Dubousset деротационный маневр превосходно корригировал сколиотическую деформацию во фронтальной и сагиттальной плоскостях, но это был по существу трансляционный коррегирующий маневр в аксиальной плоскости, с минимальной истинной деротацией апикального позвонка и изменением формы грудной клетки (1).

    Однако, с начала нового тысячелетия, во всем мире увеличивается количество хирургов, занимающихся лечением сколиоза, которые стали использовать транспедикулярные винты и в грудном отделе позвоночника. Во многих центрах множество хирургов подтвердили эффективность этой техники для грудного отдела (2). Хирурги, которые начали использовать в грудном отделе транспедикулярные винты вместо крючков, поначалу были удивлены безопасностью фиксации трех опорных колонн позвоночника, обеспечиваемой винтами, превосходным контролем верхнего и нижнего включенных в зону фиксации позвонков и возможностью корригировать большие деформации из одного только заднего доступа (3,4). Кроме того, в последнее время пришло осознанное понимание того, что фиксация винтами всех трех колонн позвоночника в периапикальной области сколиотической деформации может обеспечить механизм для истинной апикальной деротации.


    Эти последние достижения в использовании педикулярных винтов и в грудном, и в поясничном отделах сколиотичекой дуги в результате обеспечили возможность продвижения 3-мерной переориентации, коррекции сколиоза в процессе периапикальной деротации. Как всегда бывает при разработке любого нового принципа, существует много технических приёмов, обеспечивающих достижение этой периапикальной деротации. Использование моноаксиальных педикулярных винтов в области вершины обеспечивает значительно больший деротационный эффект, чем применением мультиаксиальных винтов из-за большей возможности контролировать соотношение между деротацией винта и деротацией позвонка, предоставляемой винтом с фиксированным углом головки (5). Эффективный деротационный маневр заключается в манипуляциях по обеим сторонам деформации: с вогнутой стороны апикальные винты смещаются в латеральном направлении, по выпуклой стороне апикальные винты смещаются медиально, что также вызывает эффект деротации. С биомеханической точки зрения было установлено, что смещающее усилие и деротация с выпуклой стороны на периапикальных транспедикулярных винтах обеспечивает более эффективный и более безопасный деротационный маневр, чем манипуляция периапикальными винтами по вогнутой стороне (6).
Анатомическое обоснование данного факта исходит из того, что медиальная граница ножки представлена более прочной костной тканью, способной в процессе деротации периапикального винта с выпуклой стороны выдержать прилагаемое к ней усилие, в отличие от более слабой костной ткани латеральной части тела позвонка. Расположение аорты по левой стороне грудного отдела позвоночника также необходимо учитывать; это требует взвешенного подхода к проведению односторонней деротации периапикального винта по вогнутой стороне из-за риска смещения кончика винта за границы тела позвонка.
    Принцип триангуляции педикулярных винтов, расположенных как по  вогнутой, так и по выпуклой стороне дуги, логично рассматривается применительно к процессу периапикальной деротации винта. Этот маневр распространяется и на устройство для поперечной тракции (DTT), которое соединяет обе половины спинальной конструкции. Этот принцип был поддержан более чем два десятилетия назад Daniel Chopin показавшим, что разбитые на системы треугольников поясничные педикулярные винты были чрезвычайно устойчивы к дорсальным вырывающим усилиям по сравнению с несвязанными педикулярными винтами. Основываясь на этих биомеханических и клинических положениях, был разработан набор инструментов для манипуляций на позвоночнике (VCM).


    Главная идея дорсального набора инструментов VCM состоит в том, чтобы первоначально разбить на треугольные системы периапикальные педикулярные винты, затем соединить эти треугольные винтовые системы в "четырехгранный" каркас для максимальной периапикальной фиксации транспедикулярного винта, контроля и распределения напряжения. Априори, чем большее количество периапикальных транспедикулярных винтов будет включено в систему и связано в единое целое в процессе манипуляции, тем меньше будет приложено усилие к каждой отдельной точке контакта кость-винт. Этот принцип был достоверно подтвержден в биомеханическом исследовании на кадаверном материале Cheng и коллегами (7). Они показали увеличивающуюся степень общей стабильности системы с уменьшением нестабильности в зоне контакта винт-кость каждого отдельного периапикального транспедикулярного винта при манипуляциях в следующей последовательности: односторонняя связанная система, триангулярная система, четырехгранный каркас; последний вариант системы и представлен в наборе инструментов VCM.



    Инструменты VCM включают в себя деротирующий держатель импланта, который присоединяется к стенке головки монаксиального или мультиаксиального транспедикулярного винта CD HORIZON® LEGACY™,  деротирующую соединяющую балку, которая связывается с деротирующими держателями имплантов и фиксируется с помощью муфт, и рукояток деротирующей балки, которые объединятся между собой специальными связующими звеньями (рис. 1). Сборка этой системы начинается с установки деротирующего держателя импланта на медиальную часть головки транспедикулярного винта CD HORIZON® LEGACY™, затем производиться сжатие концов рычага. На держатели имплантов, фиксированных к транспедикулярным винтам, расположенным по вогнутой и выпуклой сторонам каждого позвонка, присоединяется деротирующая балка, на которой уже имеются фиксирующие муфты, которые плотно затягиваются на балке билатерально, обеспечивая таким образом ее жесткую фиксацию. При небольших, мобильных деформациях может быть использована такая одноуровневая триангулярная система деротации; на деротирующую балку сверху и со стороне выпуклости дуги присоединяются рукоятки, что позволяет произвести деротирующий маневр на этом позвонке во время коррекции, производимой стержнем вогнутой стороны.
    Однако, обычно четырехгранный каркас накладывается на 4, 5, или 6 деротационных держателей импланта на уровне 2 - 3 периапикальных позвонков соответственно. Как только на всех 3 уровнях смонтированы треангулярные системы, производится сборка четырехгранного каркаса путем фиксации к рукояткам специальных связующих звеньев: соответственно отдельно фиксируются рукоятки, расположенные сверху и латерально. Затягиванием муфт связующих звеньев на рукоятках мы получаем жесткий четырехгранный каркас, напоминающий аппарат внешней фиксации. Соответственно, манипулируя всем этим смонтированным блоком VCM, мы получаем максимальную степень силы деротации, которая будет безопасно приложена к периапикальной области. Приложение на деротационный маневр силы, превышающей 100 - 120 нм, было безопасно  in vivo в процессе манипуляций на грудном, грудопоясничном и поясничном отделах позвоночника. Очевидно, что нужно всегда наблюдать за зоной контакта винт-кость в процессе выполнения этой манипуляции, но, обычно, при идиопатическом сколиозе эта система обеспечивает безопасное приложение силы к позвоночнику из-за множества точек фиксации на разных уровнях, что позволяет равномерно распределить напряжение между элементами системы и зонами их контакта с костными элементами позвоночного столба.
    Хотя предложено несколько технических вариантов коррекции, проводимых с помощью инструментария VCM, одним из наиболее распространенных является применение стержня с вогнутой стороны в сочетании с манипуляцией VCM, проводимой до фиксации стержня к винтам на вершине деформации. При этой манипуляции предизогнутый в сагиттальной плоскости стержень, располагаемый по вогнутой стороне деформации, фиксируется в головке наиболее краниально расположенного транспедикулярного винта; в это время стержень ротируется и фиксируется в дистальные винты, как только сагиттальная ориентация стержня будет полностью соответствовать сагиттальной плоскости тела на протяжении всей металлоконструкции (рис. 2). Другой вариант - сочетание деротационного и трансляционного маневра, проводимого набором инструментов VCM, когда стержень фиксируется в головках транспедикулярных винтов поочередно от конца конструкции к периапикальной области, с использованием в периапикальной области рокера и/или редуктора Beale. При большой сколиотической деформации вершинный мультаксиальный транспедикулярный редукционный винт, расположенный по вогнутой стороне деформации, будет облегчать фиксацию стержня в периапикальной области. При такой технике проведение деротационного маенвра, к вершинному мультаксиальному редукционному транспедикулярному винту по вогнутой стороне не присоединяется деротирующий держатель импланта, но периапикально по вогнутой и выпуклой сторонам дуги на винтах, а также на апикальном винте по выпуклой стороне вершины дуги, эта система монтируется (рис. 3).





























  
   
    Как только четырехгранный каркас VCM смонтирован, этой системой можно произвести корригирующий маневр несколькими различными способами. Манипуляция ручками по выпуклой стороне деформации вентрально обеспечит чистую апикальную деротацию. Соответствующая манипуляция верхними рукоятками может также помочь в редукции лордотической деформации в области вершины дуги. Одновременно этим инструментарием выполняется и трансляционный маневр; при этом происходит изменение формы и грудной клетки, и в результате происходит медиализация вершины деформации по направлению к стержню, расположенному по вогнутой стороне дуги. Универсальность этого инструментария в большей степени обусловлена многоуровневым способом фиксации и распределением напряжения на элементы металлоконструкции. Результирующий эффект - оптимальная апикальная деротация и ее положительное влияние на грудной реберный гиббус и выпуклость в поясничной области (8) (Lenke, неопубликованные данные, 2008), а так же на функции легких (9).  (рис. 4).
   
Уже 25 лет,  с начала внедрения инструментария CD®, продолжаются поиски оптимального метода трехплоскостной коррекции сколиотической деформации. Мы надеемся, что применение техники двусторонней апикальной вертебральной деротаци (BAVD) с использованием периапикальных грудных транспедикулярных винтов и набора инструментов VCM, является следующим эволюционным шагом в развитии этой философии. Инструментарий VCM не только обеспечивает возможность наилучшим образом манипулировать в периапикальной области позвоночника, но также и вызывает соответствующую коррекцию грудного реберного гиббуса и выпуклости в поясничной области. Разработки продолжаются, но следует подчеркнуть, что ни одна из них не была бы возможна без начального предвидения, новаторства и теорий, введенных докторами Yves Cotrel и Jean Dubousset 25 лет назад, навсегда изменивших наши принципы и подходы к хирургической коррекции сколиотической деформации.


References
1.    Lenke LG, Bridwell KH, Baldus C, Blanke K. Analysis of pulmonary function and axis rotation in adolescent and young adult idiopathic scoliosis patients treated with Cotrel-Dubousset instrumentation. У Spinal Disord. 1992;5(1): 16-25.
2.    Kim YJ, Lenke LG, Bridwell KH, Cho YS, Riew KD. Free hand pedicle screw placement in the thoracic spine: Is it safe? Spine. 2004;29(3):333-341.
3.    Kuklo TR, Lenke LG, O'Brien MF, Lehman Jr. RA, Polly Jr. DW, Schroeder TM. Accuracy and efficacy of thoracic pedicle screws in curves more than 90°. Spine. 2005;30(2):222-226.
4.    Luhmann SJ. Lenke LG, Kim YJ, Bridwell KH, Schoolman M. Thoracic adolescent idiopathic scoliosis curves between 70° and 100°: Is anterior release necessary? Spine. 2005;30(18):2061-2067.
5.    Kuklo TR, Potter BK, Polly Jr DW, Lenke LG. Monaxiai versus multiaxial thoracic pedicle screws in the correction of scoliosis. Spine. 2005;30(18):2113-2120.
6.    King A, Baratta R, Burger E, Farris J, Johnson B. Derotation of the thoracic spine using pedicle screws: A comparison of concave to convex screws. Paper #8 presented at the 39th Annual Meeting of the Scoliosis Research Society; 2004; Buenos Aires, Argentina.
7.    Cheng I, Lindsey DP, Iezza AP, Hay D, Lenke LG. Biomechanical analysis of derotation of the thoracic spine using linked pedicle screws. Paper #84 presented at the I4th International Meeting on Advanced Spine Techniques (IMAST); July 11-14, 2007; Paradise Island, Bahamas.
8.    Kuklo TR. Potter BK, Lenke LG. Vertebral rotation and thoracic torsion in adolescent idiopathic scoliosis. What is the best radiographic correlate? J Spinal Disord Гесй.2005;18(2):139-147.
Kim YJ, Lenke LG, Bridwell KH, Cheh G, Whorton J, Sides B. Prospective pulmonary function comparison following posterior segmental spinal instrumentation and fusion of adolescent idiopathic scoliosis. Is there a relationship between ma¬jor thoracic curve correction and pulmonary function test improvement? Spine. 2007;32(24):2685-2693.