Проседание протезов тел позвонков при опухолях позвоночника: систематический обзор литературы

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

Протезирование тел позвонков является одним из ключевых методов хирургического лечения опухолевых поражений позвоночника. Данное вмешательство обеспечивает восстановление опорной функции и стабильности позвоночного столба после резекции пораженного позвонка [1, 2]. Долгосрочная эффективность метода во многом определяется стабильностью установленного имплантата и его интеграцией с прилежащими костными структурами [3]. Проседание протеза тела позвонка представляет собой одно из наиболее распространенных осложнений, которое может приводить к нарушению сагиттального баланса, компрессии нервных структур, болевому синдрому и, в конечном итоге, к необходимости ревизионного вмешательства [4].

Оценка частоты проседания имплантатов и выявление факторов, влияющих на развитие данного осложнения, имеет критическое значение для оптимизации хирургической тактики и улучшения отдаленных результатов лечения [5]. В современной спинальной хирургии используется широкий спектр протезов тел позвонков, включая традиционные титановые сетчатые конструкции, раздвижные имплантаты, а также инновационные и индивидуально изготовленные 3D-протезы [6]. Каждый тип имплантата обладает уникальными биомеханическими характеристиками, которые могут по-разному влиять на риск развития проседания.

Несмотря на значительный прогресс в разработке новых типов имплантатов, в литературе отсутствует систематизированная информация о сравнительной эффективности различных протезов тел позвонков в отношении частоты проседания при опухолевых поражениях позвоночника.

Цель обзора — сравнить частоту проседания различных типов протезов тел позвонков при хирургическом лечении опухолевых поражений грудного и поясничного отделов позвоночника для определения оптимальных методов реконструкции позвоночного столба у пациентов с опухолями позвоночника.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Настоящее исследование представляет собой систематический обзор литературы, проведенный в соответствии с рекомендациями PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses). Поиск литературы осуществлялся в электронных базах данных PubMed, Google Scholar и eLibrary на русском и английском языках с использованием следующих ключевых слов: протезирование тел позвонков, протез тела позвонка, реконструкция тел позвонков, опухоли позвоночника, опухоли позвонков, метастазы позвоночника, проседание имплантата, проседание протеза, проседание кейджа, спондилэктомия, корпэктомия, вертебрэктомия, титановая сетка, раздвижной имплантат, 3D-протез, реконструкция позвоночника, передний спондилодез; vertebral body replacement, vertebral body prosthesis, vertebral body reconstruction, spinal tumor, spine tumor, vertebral tumor, spinal metastases, implant subsidence, prosthesis subsidence, cage subsidence, spondylectomy, corpectomy, vertebrectomy, titanium mesh, expandable cage, 3D printed implant, spinal reconstruction, anterior spinal fusion. Первоначальный поиск выявил 1054 потенциально релевантных статей (рис. 1).

 

Рисунок 1. Блок-схема поиска и отбора публикаций

Figure 1. Flow diagram of article search and selection

 

Для отбора исследований использовался метод PICO (Population, Intervention, Comparison, Outcome). Популяция (P) включала взрослых пациентов (18 лет и старше) с первичными или метастатическими опухолями в грудном и/или поясничном отделах позвоночника. Вмешательство (I) представляло собой протезирование тел позвонков с использованием различных типов имплантатов (раздвижные, сетчатые, 3D серийные или индивидуальные). Сравнение (C) проводилось между различными типами имплантатов. Основным исходом (O) являлась частота проседания имплантатов.

Критерии включения:

1) язык публикации — английский или русский;

2) период публикации — с 2010 по 2025 г. включительно;

3) дизайн — рандомизированное контролируемое исследование, когортное исследование, исследование случай-контроль или серии случаев с не менее чем 10 пациентами;

4) доступность полнотекстовой версии статьи.

Критерии исключения: обзорные статьи, редакционные статьи, письма в редакцию, тезисы конференций.

В обзор включали исследования, фокусирующиеся на протезировании тел позвонков при опухолевых поражениях, содержащие четкое определение и методы измерения проседания, а также анализ факторов риска, связанных с проседанием. Исключались исследования, посвященные исключительно травматическим повреждениям или инфекционным заболеваниям позвоночника, дублирующие публикации.

Два независимых исследователя проводили скрининг заголовков и абстрактов, а затем — полнотекстовый анализ отобранных статей. Разногласия разрешались путем обсуждения с привлечением третьего исследователя при необходимости. Из каждого включенного исследования извлекались следующие данные: дизайн исследования, характеристики пациентов (количество, возраст, пол, тип и локализация опухоли), тип имплантата, определение и методы измерения проседания, частота проседания, факторы риска и длительность наблюдения.

Анализ данных проводился с использованием количественных показателей и описательных методов. Особое внимание уделялось сравнению частоты проседания между различными типами имплантатов и анализу факторов риска, связанных с проседанием.

РЕЗУЛЬТАТЫ

В ходе систематического обзора литературы было проанализировано 13 исследований, посвященных протезированию тел позвонков при опухолевых поражениях позвоночника. Подавляющее большинство (12 из 13) исследований имели ретроспективный дизайн, и только одно исследование было проспективным. Преобладание ретроспективного дизайна может ограничивать возможность установления причинно-следственных связей на основе полученных результатов (табл. 1).

 

Таблица 1

Характеристика включенных исследований

Исследование	Дизайн исследования	Популяция пациентов	Тип имплантата	Период наблюдения
Viswanathan A. et al., 2012 [7]	Ретроспективное когортное исследование	95 пациентов (24% — с первичными, 76% — с метастатическими)	Раздвижной титановый протез	Медиана 7,4 мес. (диапазон 1–62 мес.)
Yoshioka K. et al., 2017 [8]	Ретроспективное когортное исследование	47 пациентов (15 — с первичными опухолями позвоночника, 32 — с метастатическими)	Титановый сетчатый протез	Среднее 70,2 мес. (диапазон 17–120 мес.)
Girolami M. et al., 2018 [9]	Проспективная серия случаев	13 пациентов (8 — с первичными опухолями костей, 5 — с солитарными метастазами)	Индивидуальный титановый 3D-протез	Среднее 10 мес. (диапазон 2–16 мес.)
Li Z. et al., 2020 [10]	Ретроспективное когортное исследование	30 пациентов (23 — с первичными опухолями позвоночника, 7 — с метастатическими)	Титановый сетчатый протез	Среднее 41,8 мес. (диапазон 13–120 мес.)
Tang X. et al., 2021 [11]	Ретроспективное когортное исследование	27 пациентов (преимущественно с первичными опухолями позвоночника, 4 — с метастатическими)	Модульный 3D-протез	Среднее 22 мес. (диапазон 12–41 мес.)
Shen F.H. et al., 2022 [12]	Серия случаев, ретроспективный многоцентровой обзор	13 пациентов (8 — с первичными опухолями, 5 — с метастатическими)	Индивидуальный имплантат из CFR PEEK	Среднее 8 мес. (диапазон 1–21 месяцев)
Zhou H. et al., 2022 [13]	Ретроспективное когортное исследование, серия случаев	23 пациента (18 — с первичными опухолями позвоночника, 5 — с метастатическими)	3D (индивидуальные и серийные)	Медиана 37 мес. (диапазон 24–58 мес.)
Cao Y. et al., 2023 [14]	Ретроспективное когортное исследование, сравнительное исследование	20 пациентов с метастазами в грудопоясничном отделе	Искусственный 3D-протез	Медиана 21,8 мес. (диапазон 12–38 мес.)
Chen Z. et al., 2023 [15]	Ретроспективное сравнительное исследование	35 пациентов (26 — с первичными злокачественными опухолями, 9 — с метастатическими)	Серийный 3D-протез, титановый сетчатый протез	Среднее 24,6 мес. (диапазон 12–60 мес.)
Shimizu T. et al., 2023 [16]	Ретроспективное когортное исследование	136 пациентов (тип опухоли не указан)	Титановый сетчатый протез	Среднее 101 мес. (диапазон 36–232 мес.)
Hu J. et al., 2023 [17]	Ретроспективное когортное исследование	51 пациент (33 — с первичными опухолями, 18 — с метастатическими)	3D (индивидуальные и серийные)	Медиана 21 мес. (диапазон 7–57 мес.)
Hu X. et al., 2023 [18]	Ретроспективное когортное исследование	145 пациентов (79 — с первичными опухолями позвоночника, 66 — с метастатическими)	Титановый сетчатый протез, раздвижной титановый протез, индивидуальный 3D-протез	Среднее 53,61 мес. (диапазон 12–149 мес.)
Schwendner M. et al., 2023 [19]	Ретроспективное когортное исследование, серия случаев	25 пациентов (8% — с первичной опухолью позвоночника, 92% — с метастатической)	Раздвижной протез из полиэфирэфиркетона, армированный углеродным волокном (CFR PEEK)	Медиана 295 дней (диапазон 13–491 дней)

 

Информация о типе опухоли была представлена в 11 из 13 исследований. В этих 11 исследованиях участвовали 258 пациентов с первичными опухолями и 267 пациентов с метастатическими поражениями. Для 136 пациентов из двух исследований тип опухоли не был указан. Смешанный характер опухолевых поражений (первичные и метастатические) в анализируемых исследованиях свидетельствует о разнородности популяции пациентов, что может влиять на возможность экстраполяции результатов на конкретные типы опухолей.

Относительно типов используемых имплантатов 3D-протезы тел позвонков упоминались наиболее часто — в 7 из 13 исследований. Титановые сетчатые протезы использовались в четырех исследованиях, раздвижные имплантаты — в трех, индивидуально изготовленные протезы — в пяти, а имплантаты полиэфирэфиркетона, армированного углеродным волокном (CFR PEEK) — в двух исследованиях. Разнообразие используемых типов имплантатов отражает эволюционный характер технологий протезирования позвоночника и может затруднять прямое сравнение результатов между исследованиями.

Продолжительность периода наблюдения также варьировалась в исследованиях. В 5 из 13 исследований указывалась медиана периода наблюдения, которая составляла от 7,4 до 37 мес. (с учетом перевода дней в месяцы для исследования M. Schwendner с соавторами). В 8 из 13 исследований указывалось среднее значение периода наблюдения от 8 до 101 месяцев. Широкий диапазон продолжительности наблюдения может оказывать влияние на регистрацию отдаленных результатов и осложнений в различных исследованиях.

Показатели проседания имплантатов значительно варьировались в зависимости от типа используемого протеза тела позвонка. Для титановых сетчатых протезов частота проседания составила от 63,8 до 71,4%, что было зафиксировано в исследованиях K. Yoshioka с соавторами и Z. Chen с соавторами соответственно [8, 15]. В исследовании Z. Chen с соавторами также оценивалась эффективность 3D-печатного стандартного протеза, для которого частота проседания составила 64,3% [15].

Раздвижные имплантаты продемонстрировали различные показатели проседания. В исследовании A. Viswanathan с соавторами для титанового имплантата этот показатель составил 12,6%, в то время как в работе M. Schwendner с соавторами для имплантата из полиэфирэфиркетона, армированного углеродными волокнами (CFR PEEK), частота проседания достигала 35,3% [7, 19].

Результаты применения 3D-имплантатов были неоднородными. В исследовании X. Hu с соавторами не было зарегистрировано случаев проседания среди 51 пациента, которому были установлены 3D-протезы (как индивидуальные, так и стандартные) [18]. В исследовании F.H. Shen с соавторами также не наблюдалось проседания при использовании имплантатов из CFR PEEK с индивидуальными контактными поверхностями из титана [12]. Однако в исследовании M. Girolami с соавторами было зафиксировано проседание у всех пациентов (100%), которым были установлены индивидуальные титановые 3D-протезы [9]. В работе H. Zhou с соавторами частота проседания 3D-имплантатов составила 21,7%, а в исследовании X. Tang с соавторами для модульного 3D-протеза — 38,5% [11, 13] (табл. 2).

 

Таблица 2

Показатели проседания в зависимости от типа имплантата

Исследование	Тип имплантата	Частота проседания	Определение проседания	Время обнаружения
Viswanathan A. et al., 2012 [7]	Раздвижной титановый протез	12/95 (12,6%)	> 1 мм миграции	Непосредственно после операции и более чем через 30 дней
Yoshioka K. et al., 2017 [8]	Титановый сетчатый протез	30/47 (63,8%)	> 2 мм	Через месяц после операции
Girolami M. et al., 2018 [9]	Индивидуальный титановый 3D-протез	13/13 (100%)	4,3±5,7 мм	При последнем наблюдении
Li Z. et al., 2020 [10]	Титановый сетчатый протез	8/52 (15,4%)	10,9±4,5 мм	При последнем наблюдении
Tang X. et al., 2021 [11]	Модульный 3D-протез	10/26 (38,5%)	> 2 мм миграции	В течение периода наблюдения
Shen F.H. et al., 2022 [12]	Индивидуальный CFR PEEK имплантат	0/13 (0%)	Не применимо	Не применимо
Zhou H. et al., 2022 [13]	3D индивидуальные	1/10 (10%)	> 2 мм миграции	При последнем наблюдении
	3D серийные	4/13 (30,8%)	> 2 мм миграции	При последнем наблюдении
Cao Y. et al., 2023 [14]	3D самостабилизирующийся искусственный позвонок	7/10 (70%)	1,8±2,1 мм	При последнем наблюдении
	Титановый сетчатый протез	9/10 (90%)	5,2±5,1 мм	При последнем наблюдении
Chen Z. et al., 2023 [15]	Серийный 3D-протез	9/14 (64,3%)	Снижение средней высоты позвонка более 3 мм	При последнем наблюдении
	Титановый сетчатый протез	15/21 (71,4%)	Потеря средней высоты позвонка > 3 мм	При последнем наблюдении
Shimizu T. et al., 2023 [16]	Титановый сетчатый протез	44/136 (32,4%)	2–18 мм	Через месяц после операции
Hu J. et al., 2023 [17]	3D (индивидуальные и серийные)	0/51 (0%)	Не применимо	Не применимо
Hu X. et al., 2023 [18]	Титановый сетчатый протез	18/70 (25,7%)	Не указано	При последнем наблюдении
	Раздвижной титановый протез	4/75 (5,3%)	Не указано	При последнем наблюдении
Schwendner M. et al., 2023 [19]	Раздвижной CFR PEEK имплантат	6/17 (35,3%)	3,8±3,1 (1–8) мм	При последнем наблюдении

 

Степень проседания варьировалась в исследованиях: от миграции имплантата более чем на 1 мм до потери высоты сегмента более чем на 3 мм. Время обнаружения проседания также варьировалось — от непосредственного послеоперационного периода до окончательного наблюдения. В большинстве исследований проседание оценивалось через месяц после операции или во время последующего наблюдения.

Показатели нестабильности имплантатов были представлены в 12 из 13 исследований. Зарегистрированные показатели нестабильности варьировались от 0 до 32,4%, что свидетельствует о значительной вариабельности эффективности имплантатов в различных исследованиях. Информация о сроках возникновения нестабильности имплантата была представлена только в трех исследованиях: в одном сообщалось о среднем времени 37,41 мес., в другом — о медиане времени 31 мес., а в третьем были указаны конкретные сроки — 24 и 36 мес. В 9 исследованиях информация о сроках возникновения нестабильности отсутствовала, а в одном этот параметр был не применим в связи с отсутствием случаев нестабильности. Отсутствие последовательного представления данных о сроках развития нестабильности ограничивает возможность формулирования выводов о долгосрочной эффективности различных типов имплантатов.

ОБСУЖДЕНИЕ

Настоящий систематический обзор представляет первый комплексный анализ проседания протезов тел позвонков при опухолевых поражениях позвоночника, охватывающий различные типы имплантатов и результаты их клинического использования. Полученные данные демонстрируют значительную вариабельность частоты проседания между различными типами протезов, что имеет важные клинические последствия для выбора оптимального метода реконструкции позвоночника у онкологических пациентов.

Наиболее высокие показатели проседания были зафиксированы при использовании титановых сетчатых протезов — 15,4–90,0%. Эти результаты согласуются с данными литературы о высокой частоте проседания титановых имплантатов, особенно в условиях остеопороза или ослабленных замыкательных пластинок [20]. Высокая частота проседания титановых сетчатых протезов может быть обусловлена несоответствием модуля упругости между имплантатом и костной тканью, а также концентрацией напряжений на относительно небольшой площади контакта с замыкательными пластинками. Полученные результаты согласуются с данными биомеханических исследований, демонстрирующих, что высокий модуль упругости титана создает неблагоприятные условия для распределения механических нагрузок в системе «имплантат — кость», особенно у пациентов с компрометированным качеством костной ткани вследствие онкологического процесса [21, 22].

Раздвижные протезы продемонстрировали более благоприятные результаты с частотой проседания 5,3–35,3%. Преимущество раздвижных конструкций заключается в возможности точного восстановления высоты позвоночного сегмента и равномерного распределения нагрузки по замыкательным пластинкам. Кроме того, раздвижные имплантаты позволяют хирургу корректировать высоту интраоперационно, что способствует оптимальному контакту с костными структурами.

Результаты применения 3D-имплантатов оказались наиболее противоречивыми, варьируя от 0 до 100% в различных исследованиях. Такая значительная вариабельность может быть объяснена различиями в дизайне имплантатов, материалах изготовления и индивидуальных характеристиках пациентов. Индивидуализированные 3D-протезы теоретически должны обеспечивать лучшее соответствие анатомии пациента, однако клинические результаты не всегда подтверждают это предположение.

Стандартным материалом для изготовления индивидуальных 3D-имплантатов является титановый сплав, который, несмотря на свою биосовместимость и прочность, обладает существенными биомеханическими недостатками. Даже пористые титановые конструкции демонстрируют значительное несоответствие модуля упругости по сравнению с костной тканью — модуль упругости титана составляет приблизительно 110 ГПа, в то время как для кости этот показатель варьирует от 3,78 до 14,64 ГПа [. Это несоответствие приводит к развитию эффекта экранирования напряжения (стресс-шилдинг), при котором более жесткий имплантат принимает на себя основную нагрузку, что приводит к снижению механической стимуляции окружающей костной ткани. Согласно закону Вольфа, недостаточная механическая нагрузка на кость вызывает ее резорбцию и ослабление, что в конечном итоге способствует развитию проседания имплантата и нестабильности конструкции . Кроме того, концентрация напряжений на относительно небольшой площади контакта между жестким титановым имплантатом и ослабленными замыкательными пластинками позвонков создает дополнительные предпосылки для проседания. В условиях онкологической патологии, когда качество костной ткани уже скомпрометировано опухолевым процессом, химиотерапией или лучевой терапией, эти биомеханические факторы становятся еще более критичными.

Парадоксально, но индивидуализация геометрии 3D-протезов, которая должна была решить проблему оптимального распределения нагрузки, не устраняет принципиального несоответствия механических свойств материала. Это объясняет то, почему даже анатомически точные индивидуальные имплантаты могут демонстрировать высокие показатели проседания, как было показано в исследовании M. Girolami с соавторами, в котором частота проседания составила 100% [9]. Данная проблема подчеркивает необходимость разработки новых материалов для 3D-печати, таких как композиты на основе PEEK, которые могли бы обеспечить более близкое соответствие механических свойств костной ткани при сохранении преимуществ индивидуализированного дизайна.

Ограничения

Настоящий систематический обзор имеет несколько ограничений. Во-первых, значительная гетерогенность включенных исследований по дизайну, популяции пациентов и типам имплантатов ограничивает возможность проведения количественного метаанализа. Во-вторых, различия в определении проседания и методах измерения затрудняют прямое сравнение результатов. В-третьих, относительно короткие периоды наблюдения в некоторых исследованиях могут не отражать долгосрочные результаты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данный систематический обзор подчеркивает необходимость индивидуального подхода к выбору типа протеза тела позвонка у пациентов с опухолями позвоночника с учетом различных факторов риска. Раздвижные имплантаты демонстрируют наиболее благоприятные результаты в отношении частоты проседания, в то время как 3D-протезы требуют дальнейшего изучения для оптимизации их дизайна и клинического применения.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Заявленный вклад авторов

Заборовский Н.С. — концепция и дизайн исследования, написание и редактирование текста рукописи.

Шайлиева Ш.Л. — концепция и дизайн исследования, написание и редактирование текста рукописи.

Масевнин С.В. — поиск и анализ литературы, написание и редактирование текста рукописи.

Смекалёнков О.А. — поиск и анализ литературы, статистическая обработка данных, анализ и интерпретация данных.

Мураховский В.С. — поиск и анализ литературы, статистическая обработка данных, анализ и интерпретация данных.

Пташников Д.А. — научное руководство, редактирование текста рукописи.

Все авторы прочли и одобрили финальную версию рукописи статьи. Все авторы согласны нести ответственность за все аспекты работы, чтобы обеспечить надлежащее рассмотрение и решение всех возможных вопросов, связанных с корректностью и надежностью любой части работы.

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

Возможный конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Этическая экспертиза. Не применима.

Информированное согласие на публикацию. Не требуется.

Генеративный искусственный интеллект. При создании статьи технологии генеративного искусственного интеллекта не использовали.

Об авторах

Никита Сергеевич Заборовский

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена» Минздрава России; ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»

Автор, ответственный за переписку.
Email: n.zaborovskii@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4562-8160
SPIN-код: 3766-5993

канд. мед. наук

Россия, г. Санкт-Петербург; г. Санкт-Петербург

Шеридан Ларсеновна Шайлиева

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена» Минздрава России

Email: sheri21072001@gmail.com
ORCID iD: 0009-0005-2113-3077
SPIN-код: 8199-7620
Россия, г. Санкт-Петербург

Сергей Владимирович Масевнин

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена» Минздрава России

Email: drmasevnin@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9853-7089
SPIN-код: 5505-2641

канд. мед. наук

Россия, г. Санкт-Петербург

Олег Анатольевич Смекалёнков

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена» Минздрава России

Email: drsmekalenkov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4867-0332
SPIN-код: 7902-6380

канд. мед. наук

Россия, г. Санкт-Петербург

Владислав Сергеевич Мураховский

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена» Минздрава России

Email: drmurakhovsky@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9985-5636
SPIN-код: 3819-8485
Россия, г. Санкт-Петербург

Дмитрий Александрович Пташников

ФГБУЗ «Санкт-Петербургская клиническая больница Российской академии наук»

Email: drptashnikov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5765-3158
SPIN-код: 7678-6542

д-р мед. наук, профессор

Россия, г. Санкт-Петербург

Список литературы

Дополнительные файлы