Vývoj technik PLIF a TLIF

Souhrn

PLIF (posterior lumbar interbody fusion) a TLIF (transforaminal lumbar interbody fusion) jsou operační techniky používané u degenerativního postižení bederní páteře zahrnující operační přístup do oblasti meziobratlové ploténky bederní páteře, její resekci a následnou aplikaci biokompatibilního materiálu za účelem meziobratlové fúze. Metoda PLIF byla poprvé publikována v roce 1944 Briggsem a Milliganem, kteří do intervertebrálního prostoru vložili drť kostních štěpů. Dále techniku vložení štěpů rozvíjel zejména Cloward. Od uvedení válcovité klece Bagbyho a Kuslicha z antikorozní oceli v 80. letech a Brantiganovy kvádrové klece ze semikrystalického polymeru polyéteréterketonu (PEEK) vyztuženého karbonovými vlákny v 90. letech došlo k vývoji množství implantátů jak z hlediska tvarů, tak materiálů. Dominující snahou v dnešní době je vývoj samostojné (stand-alone) klece bez nutnosti doplňující zadní stabilizace. Přestože jsou techniky PLIF a TLIF známé a vyzkoušené, při nedodržení biomechanických zásad může dojít k selhání fúze a vzniku nestability.

Klíčová slova:
zadní bederní mezitělová fúze – trans­foraminální bederní mezitělová fúze

Úvod

PLIF (posterior lumbar interbody fusion) a TLIF (transforaminal lumbar interbody fusion) jsou operační techniky zahrnující operační přístup do oblasti meziobratlové ploténky bederní páteře, její resekci a následnou aplikaci biokompatibilního materiálu za účelem meziobratlové fúze. Hlavní indikací je degenerativní postižení bederní páteře [1]. Počet fúzovaných segmentů není omezen.

Nejprve je proveden zadní operační přístup k bederní páteři – buď standardní ve střední čáře, nebo paramediální transmuskulární, následně jsou v případě PLIF ozřejmeny laminy obratlů indikovaných k fúzi a mezi laminami je resekován žlutý vaz. Resekce je provedena v rozsahu minimálně výšky meziobratlové ploténky, někdy je nutné pro přehlednější přístup resekovat i část lamin. Poté je durální vak retrahován mediálně, je obnažen zadní podélný vaz a provedena kompletní či inkompletní diskektomie. V případě techniky TLIF je přístup do intervertebrálního prostoru veden laterálněji, přes intervertebrální fasetový kloub a následně foramen.

Historie

V mnoha vědeckých pracích jsou jako autoři techniky PLIF uváděni Jaslow [2] nebo Cloward [3], nicméně již v roce 1944 publikovali Briggs a Milligan [4] uložení drtě kostních štěpů do intervertebrálního prostoru ze zadního přístupu v rámci techniky interlaminární fúze pomocí drtě kostních štěpů. Ve zkoumaném vzorku se jim však nepodařilo dosáhnout mezitělové fúze. Cloward prezentoval svoji techniku na výročním setkání zdravotní asociace na ­Havaji již v roce 1945, ale výsledky souboru 321 pacientů publikoval až v roce 1953 [3]. K fúzi užíval kortikospongiózní štěp z lopaty kyčelní, a to jak autoštěp, tak z odběru u kadaverů. Podařilo se mu dosáhnout fúze v 85 %. Clowardovu techniku v 80. letech dále rozvíjel zejména Lin [5,6], který zkoušel implantovat různé počty a tvary štěpů. Pokusy s implantací bovinních štěpů nebyly úspěšné [7].

Na počátku 80. let Bagby [8,9] rozvinul Clowardovu metodu přední fúze krční páteře [10] pomocí odvrtání ploténky a přilehlých částí obratlových těl za vzniku kruhového otvoru tím, že nahradil Clowardem užívaný štěp za klec. Jednalo se o dutý válcovitý implantát (cylindrical cage) z antikorozní oceli [11], peroperačně plněný štěpy a Bagby metodu zpočátku užíval u dostihových koní. Dal tím vzniknout řadě dalších klecí, známých pod názvem BAK (­Bagbyho a Kuslichova klec). Během dalšího vývoje byly klece opatřeny závitem. Od roku 1992 začaly být používány jako PLIF klece, většinou ve dvojici jako samostojné (stand-alone). Po zašroubování do intervertebrálního prostoru se BAK klece závitem částečně zanořují přes krycí plotny, což zamezuje translačnímu pohybu a zvyšuje stabilitu. Jsou však zatíženy rizikem úplného zanoření, nebo naopak migrace (obr. 1) a jejich závit může poté poškodit okolní tkáně [12,13].

V roce 1991 prezentovali autoři ­Brantigan et al [14] klece tvaru kvádru (rectangular cage) s dutinou pro vložení štěpů vyrobené ze semikrystalického polymeru polyéter­éterketonu (PEEK) vyztuženého karbonovými vlákny (carbon ­fiber-reinforced polymer, CFRP), které kombinovali se Steffeeho transpedikulární stabilizací [15]. PEEK (obr. 2) byl vyvinut na přelomu 70. a 80. let firmou ­Imperial ­Chemical Industries (ICI) a uveden v roce 1981 na trh pod názvem Victrex [16]. Je užíván v řadě průmyslových odvětví a je vhodný k výrobě medicínských implantátů, neboť je vysoce odolný proti chemickým i fyzikálním vlivům, je dokonce odolnější než antikorozní ocel (tab. 1) [17]. ­Hrabálek et al [18] nicméně udávají při užití klecí samostojných z PEEKu větší incidenci kostních cyst obratlů a progresi Modicových změn oproti titanovým klecím. Z PEEKu se postupně začaly vyrábět klece všech tvarů včetně BAK klecí (například Vista firmy Zimmer).

Stejně intenzivně jako tvarový a materiálový vývoj klecí probíhalo i hledání optimálního operačního přístupu do intervertebrálního prostoru. Blume [19] v 80. letech prezentoval unilaterální přístup s resekcí dvou třetin intervertebrálního kloubu vedený z větší části přes foramen. Tento přístup pojmenoval U-PLIF. Technika označená jako TLIF s přístupem vedeným transforaminálně byla celosvětově popularizována Harmsem et al [20–22], kteří roku 1998 prezentovali soubor 191 pacientů operovaných mezi lety 1993 a 1996. Výhodou byla možná dekomprese foraminální stenózy a také eliminace epidurálního jizvení. Harms implantoval do intervertebrálního prostoru dvě kovové klece v kombinaci s transpedikulární stabilizací. Rozmach techniky TLIF vedl i ke vzniku jedné z dnes nejpoužívanějších klecí – tvaru válce, jehož podstava je ohraničena křivkou banánovitého tvaru („banana“ shaped, semi­lunar, curved cage). Klec po zavedení rotuje dlouhou osou o 90°, a tím získá v intervertebrálním prostoru symetrickou pozici, není tedy zapotřebí implantovat klece dvě (např. Travios firmy Synthes).

U implantátů pro užití ve dvojici došlo také od Brantiganovy přísně pravoúhlé klece k rozvoji tvarů umožňujících jednodušší zavedení do intervertebrálního prostoru, např. zkosením přední části. Krycí plotny obratlů jsou konkávní, proto bikonvexní tvar klecí (např. Capstone firmy ­Medtronic) napomáhá k centraci klece. Vzhledem k tomu, že PEEK není rtg kontrastní, jsou do implantátů inkorporovány kontrastní značky k vizualizaci optimálního umístění klece v intervertebrálním prostoru (obr. 3).

Další alternativou jsou klece, jejichž mikro­struktura tvořená porézní prostorovou trámčinou z tantalu (např. Trabecular Metal TM-500 firmy Zimmer) je podobná spongiózní kosti [23,24]. Klece z keramických materiálů se standardně nevyrábějí.

Současné směry vývoje

Nadále probíhá intenzivní vývoj klecí jak materiálový, tak tvarový. Materiálové složení má zajistit vznik novotvorby kosti, která by vytvořila co nejpevnější fúzi v co nejkratší době. Z hlediska osteoinduktivních ­materiálů je hlavním směrem využití a vývoj dalších typů BMP (bone morphogenic protein) [25–27], dále mohou být klece na povrchu opatřeny ­materiálem na bázi kalciumfosfátu nebo speciální povrchovou úpravou (např. Prospace firmy B. Braun s povrchem Plasmacore).

Z hlediska tvaru je dominující snahou doplnění přídatného mechanizmu ke zlepšení stability samostojných kvádrových klecí (rectangular cages). Může se jednat o pevný kýl, který však zvyšuje průřez klece v koronární rovině, a tím představuje riziko poranění nervových kořenů při manipulaci s klecí v oblasti páteřního kanálu, například Invadur firmy Pina (schematicky na obr. 4a). Dále existují klece, jejichž stabilizační mechanizmus se vysune až po zavedení, což je sice bezpečnější, ale velikost výsuvné plochy, a tím i stabilita je limitována maximálním přesahem plochy vzniklé rotací zadní části klece, např. HRL cage firmy Eurospine (schematicky na obr. 4b). Dostupné jsou i samostojné klece zcela nového mechanizmu, např. B-twin firmy Disc-O-Tech Medical Technologies Ltd. [28], která má před aplikací tvar válce o malém průměru a po zavedení je klec pomocí závitu uvnitř válce podélně stažena, čímž vznikne několik výběžků zvětšujících průměr klece přibližně na trojnásobek (schematicky na obr. 4c).

Další možností je inkorporování mechanizmu, který sice markantně nezvýší stabilitu klece, ale umožní dodatečnou korekci lordózy, event. kyfózy. Klece jsou opatřeny podélným nářezem v transverzální rovině, do něhož je vložen klín opatřený závitem. Uvnitř klínu je závitový dřík, s nímž je možno po zavedení klece manipulovat, a tím měnit polohu klínu, například Dynamic Plif firmy Pina Eurospine (schematicky na obr. 4d). Stejný mechanizmus je možno inkorporovat i do válcové klece na bázi BAK, například Tyche lumbar expandable cage firmy Kyungwon Medical Co Ltd. [29]. Všechny výše zmíněné klece je nutné zavádět vždy ve dvojici z bilaterálního přístupu. Válcová klec s podstavou ohraničenou křivkou banánovitého tvaru („banana“ shaped, semi­lunar, curved cage) se stabilizačním mechanizmem nebyla doposud prezentována.

Na pomezí technik PLIF a TLIF se nachází některé typy implantace náhrad nucleus pulposus [30]. Existují sice náhrady tvarově podobné klecím, např. Prosthetic Disc Nucleus firmy Raymedica, nicméně využívají pouze operačního přístupu technik PLIF a TLIF, ale účelem implantace není dosažení fúze. Injekční implantace biomateriálů do oblasti nukleus pulposus již nemá s technikami PLIF a TLIF nic společného. Jiná nefúzní technika – arteficiální náhrada meziobratlové ploténky se standardně provádí z předního přístupu [31]. Ačkoli existují návrhy na implantát zaváděný technikou PLIF (například patent US20050033431), implantace je náročnější a rizikovější, neboť šířka arteficiální náhrady je výrazně větší než standardní PLIF klec. V případě implantátu Inlign TMS firmy Disc Motion Technologies je kloubní plocha arteficiální náhrady rozdělena mezi dvě klece, je tedy nutná vysoká přesnost implantace.

Možné chyby při provádění technik PLIF a TLIF

Chyby lze rozdělit na indikační a chyby operační techniky. Základní chybou indikační je výběr postupu nezajišťující dostatečnou stabilitu páteře ke vzniku fúze. Při užití samostojné klece je bez výjimky nutné a při užití klece v kombinaci se zadní instrumentací vhodné do intervertebrálního prostoru vložit materiál indukující kostní novotvorbu, nejlépe autogenní spongiózní štěpy. K zadní stabilizaci lze užít různé instrumentace, nicméně standardní transpedikulární implantát se šrouby a tyčemi zajistí nejlepší stabilitu [32].

Chybou operační techniky je poranění nervových struktur při operačním přístupu a dále chybné umístění klece v operovaném prostoru. Umístění klece příliš laterálně (obr. 5) může vést k migraci a nezajistí podmínky pro vznik fúze. Při užití příliš vysoké klece nebo při agresivní manipulaci s klecí v intervertebrálním prostoru může dojít k poškození kortikální kosti krycích ploten a k zanoření klece do obratlových těl. Naopak při užití příliš nízké klece, nezaručující stabilní postavení v operovaném segmentu, nebo při uložení klece v příliš malé vzdálenosti od zadní hrany může dojít k nejnebezpečnější komplikaci – stenóze při dislokaci klece do páteřního kanálu (obr. 6). Studie Faundeze et al [33] neprokázala rozdíl ve stabilitě segmentu mezi uložením v přední a zadní části intervertebrálního prostoru v kombinaci s transpedikulární fixací. Experimentální studie Grantové et al [34] prokázala nejvyšší mechanickou odolnost krycích ploten v segmentech L3, 4, 5 v jejich zadní části a snížení odolnosti ve středu a v přední části krycí plotny. Naopak u krycí plotny sakra byla zjištěna odolnost zvyšující se směrem dopředu. Vzhledem k výše zmíněnému riziku dislokace do páteřního kanálu se ale i u segmentů L3, 4, 5 jako optimální jeví umístění klecí v intervertebrálním prostoru ­anteromediálně, což vyplývá i z klinické studie Abbushiho et al [35].

Velmi dobré výsledky vzniku fúze prezentovali Perrin [36] a Wendsche [37] při užití semirigidního systému ISOLOCK, avšak otázka použití kombinace PLIF/TLIF klecí s dynamickými stabilizacemi se jeví jako kontroverzní. Ty jsou primárně koncipovány jako motion preservation techniky, navíc je zde riziko zanoření klece a vzniku neoarthrosu (obr. 7).

Závěr

PLIF a TLIF jsou dynamicky se rozvíjející techniky s možností výběru ze širokého spektra implantátů. Přesto nesmí být zapomenuto na jejich podstatu – zabezpečení vzniku pevné fúze spolu s dostatečnou dekompresí nervových struktur.

MUDr. Jiří Šrámek
Untere Bergstr. 42
943 27 Bogen
e-mail: jiri.sramek@spinesurgery.cz

Přijato k recenzi: 19. 2. 2010
Přijato do tisku: 31. 3. 2010