Аддитивные технологии в лечения травматических повреждений позвоночника у собак с применением экстракорпоральной навигационной системы

    

Данная статья освещает часть научно-практической работы коллектива ветеринарной клиники «ЭФА» и некоторых научно-исследовательских центров выполнявших по нашей просьбе сопутствующую работу.

Резюме. С целью улучшения результатов лечения посттравматических заболеваний позвоночника требующих чрезкожной фиксации нами был разработан и экспериментально апробирован метод экстракорпоральной навигации с использованием технологии аддитивной печати системы внешних направляющих на основе первичных данных получаемых из пакета DICOM при первичном МСКТ обследовании пораженного сегмента позвоночника.

    Хирургическое лечение проведено на 5 животных - собаках разных пород с преимущественно схожим механизмом автотравмы и однотипными последствиями травмы приведшими к переломо-вывиху одного из поясничных позвонков. Все случаи оценивались в динамике  по стандартной шкале мышечной силы с целью оценки неврологического дефицита и по рентгенологической картине до и после проведенного лечения. Динамическое наблюдение велось на протяжении 6-ти месяцев после проведенного хирургического вмешательства.

В основе лечения лежит принцип минимально-инвазивного проведения спицевых фиксаторов по предварительно изготовленной экстракорпоральной системе навигации с применением аддитивных технологий по принципу персонализированной медицины. Применение нового метода лечения позволяет достичь снижения хирургических рисков мальпозиции ( проникновения спиц в позвоночный канал) при проведении педикулярных и межтеловых спицевых и винтовых фиксаторов, позволяет снизит интраоперационную нагрузку на операционную бригаду. Описываемая технология повторима, проста в исполнении, не требует высокотехнологичного оборудования на этапе хирургического вмешательства, может быть выполнена в минимально оснащенной операционной. Исследование показало перспективность тематики и возможность применения элементов разработанной технологии в хирургической практике лечения травматических поражений у животных.

    Хирургическое лечение травматических поражений позвоночника в его современном аспекте требует сложной, современной и дорогостоящей техники в оснащении операционной. Основой навигационного оборудования является электронно-оптический преобразователь, компьютерный томограф или связанная с ними оптическая навигационная система. Перечисленные факторы ведут к сокращению числа клиник способных оказывать подобные виды хирургической помощи. Стоит отметить и высокую лучевую нагрузку на пациента как в зоне непосредственной рентген визуализации, так и в смежных органах и тканях за счет отраженного и более опасного излучения. Не меньшей нагрузке подвержены руки хирурга и ассистента находящиеся в зоне прямой рентгенологической визуализации при выполнении этапов ортопедической фиксации и стабилизации, стоит отметить многократные эпизоды облучения в связи с регулярной хирургической активностью кратные десяткам, а иногда и сотням в год в зависимости от специализации хирурга и его активности в работе хирургической бригады. Одним из возможных решений для нашей исследовательской группы стало разработка системы навигации без использования рентгенологического оборудования в операционной и без дополнительного облучения хирургической бригады.

Основным принципом работы является предоперационное мультиспиральное компьютерно-томографическое сканирование пораженного сегмента позвоночника в ходе которого получается пакет DICOM данных из которого возможно извлечение трехмерной модели костных структур позвоночника, определение оптимальных и безопасных точек проведения спицевых или стержневых фиксаторов учетом мягкотканных анатомических структур органов и тканей в зоне хирургического лечения.

Рис 1 -  После определения оптимальных точек и углов проведения фиксаторов формируется индивидуальная модель экстракорпоральной системы навигации. 

Рис. 2 - Создается аппарат на базе модели экстракорпоральной системы навигации с использованием любой системы аддитивной печати (3D-принтер) полимерными биосовместимыми материалами, которые возможно подвергнуть химической стерилизации. 

Рис. 3- Предоперационное обследование собаки при помощи МСКТ.

    

Материал и методы. Лечение проведено на 5 собаках различных пород массой 25-30 кг, 3-6 летнего возраста в анамнезе которых были автомобильные травмы повлекшие деформацию грудного или грудо-поясничного или поясничного отдела позвоночника.

Предоперационное исследование включало: общий и биохимический анализ крови, рентгенографию и компьютерную томографию позвоночного столба, неврологическое обследование животных.

Результаты. При анализе показателей крови мы нашли, что степень отклонений от референсных значений зависит от сроков травмы

Таблица.1 Гематологические показатели собак, n=5

Показатели	Референсные значения	До операции	На 3 день после операции	На 7 день после операции	На 14 день после операции	На 50 день после операции
Эритроциты х1012/л	6,3±3,3	6,5±3,6	7,0±4,0	7,8±0,6	7,1±2,9	7,9±4,1
Лейкоциты х109/л	10,6±3,6	19,1±5,1	16,0±4,9	13,1±5,5	11,6±3,8	10,3±4,1
Эозинофилы	5,9±2,8	3,0±0,8	3,1±0,7	2,6±1,1	1,0±0,5	2,1±0,9
Базофилы	0,9±0,9	2,0±0,3	3,2±0,8	3,1±1,1	0,3±0,03	0,1±0,05
Нейтрофилы палочкоядерные	11,5±5,8	13,9±3,8	14,6±4,9	13,5±6,1	11,5±4,4	12,1±5,7
Нейтрофилы сегментноядерные	43,2±13,2	45,6±10,9	51,0±12,9	49,1±8,9	44,6±16,7	43,5±20,4
Лимфоциты	45,8±14,8	34,4±12,1	30,4±16,2	33,6±21,5	38,9±18,6	45,0±
Моноциты	3,1±3,4	6,1±2,6	4,0±1,1	3,8±1,8	5,0±2,4	4,0±1,7
СОЭ	1-3	12,1±6,0	16,6±9,9	5,3±3,1	6,0±2,6	4,9±1,1

Анализ гематологических данных показал, что до операции у животных наблюдался лейкоцитоз (при физиологической норме 10,6±3,6 х10⁹/л [1] до 19,1±5,1 х10⁹/л) что характеризует воспалительную реакцию после травмы связанную, в том числе, и с подвижностью отломков тел позвонков. Фиксация позвоночного столба аппаратом приводила уже к 7 дню к значениям близким к референсным. Подобная динамика наблюдалась и в отношении моноцитов и СОЭ.

Таблица 2. Биохимические показатели крови собак, n=5

Показатели	Референсные значения	До операции	На 3 день после операции	На 7 день после операции	На 14 день после операции	На 50 день после операции
Щелочная фосфотаза, ед/л	81,9±1,33	180,9±32,0	260,8±65,9	200,1±70,4	190,8±61,7	90,5±40,1
АсАТ, ед/л	30,82±2,7
АлАТ,ед/л	8,9±1,15	96,0±29,8	106,2±64,0	79,6±32,6	80,6±29,4	71,9±18,4
Кальций, ммоль/л	2,75±1,13	2,0±0,8	1,9±0,6	2,8±0,7	2,6±0,9	2,7±0,7
Фосфор, ммоль/л	1,94±0,45	1,5±0,8	1,5±0,7	1,4±0,7	1,6±0,6	1,9±0,9

Из биохимических показателей крови обращает на себя внимание щелочная фосфотаза, активность которой до операции составляла 180,9±32,0 ед/л к 3 дню после операции увеличивалась на 44,0%, но после этого активность данного фермента постепенно снижалась и к 50 дню наблюдений достигала значений чуть выше референсных (табл. 2). Концентрация кальция и фосфора в крови является константным, поэтому даже небольшие колебания в плазме крови имеют важное клиническое значение. Мы наблюдали достаточно низкий уровень кальция и фосфора как до операции, так и после хирургического вмешательства и только к концу наблюдений их концентрация стала близкой к референсным значениям (табл. 2)   Результаты клинического мониторинга за животными:

На первые сутки после хирургического вмешательства состояние животных оценивалось как среднетяжелое. Животные адинамичные, аппетит снижен. Места введения спиц без признаков воспаления с небольшой экссудацией. Все животные не проявляют физическую активность. Температура тела выше нормы на 0,7-0,9ºС.

На 2-е сутки общее состояние животных с умеренной положительной динамикой, животные проявляют интерес к еде. Экссудация прекратилась, однако, все животные не проявляют физическую активность. Температура тела выше нормы на 0,2-0,4ºС.

На 3-й сутки животные стали активными. Состояние животных близкое к предоперационному. Температура тела соответствует физиологическим показателям

Все животные не проявляют физическую активность предпочитая функциональное положение задних конечностей.

4 сутки состояние животных расценить как удовлетворительное, малоподвижны, стараются не опираться на задние конечности.

На 7-е животные передвигаются с осторожностью используя задние конечности, среднее расстояние прогулки в сутки 300-500 метров. Состояние расценивается как удовлетворительное.

На 21 сутки животное передвигается, умеренно щадя пояснично-тазовую часть тела , среднее расстояние прогулки в сутки 1-1,5 км. Состояние удовлетворительное.

Через 6 месяцев все животные в разной степени функциональности использовали тазовые конечности с проявлением как глубокой, так и поверхностной чувствительности.

Рис. 4 Установка навигационной рамки на зону повреждения позвоночника и использованием остистых отростков в качестве реперных точек

Рис. 5- Проведение спиц через тела позвонков

    

Рис. 6-После проведения спиц навигационная рамка удаляется

Рис. 7-Установка полуколец от аппарата Илизарова на спицевые фиксаторы с возможностью тракции (растягивания) тел позвонков для создания правильной анатомической позиции позвоночника.

Заключение. Данный метод нейрохирурической помощи показал себя как малотравматичный, тканесберегающий, экономичный, позволяющий в короткие сроки проводить хирургическую помощь и получать положительные результаты.