E RE D ETI KÖZLEMÉNY EK
A spondylolysis és a spondylolisthesis kialakulásának biomechanikája 1
Klemencsics Zoltán L. dr. és Kiss Rita M. dr.
2
Fővárosi Önkormányzat Weiss Manfréd Kórháza (főigazgató Budai András dr..) 2 MTA-BME Vasbeton Támogatott Kutatócsoport (vezető: Hegedűs István dr.)
1
A spondylolysis és a spondylolisthesis etiológiája, amelyet a szerzõk a cikk elsõ részében foglalnak össze, igen fontos kutatási terület, de e kórképek kialakulásának biomechanikájával igen kevés szerzõ foglalkozik. A szerzõk elsõként dolgoztak ki biomechanikai modellt a spondylolysis és a spondylolisthesis kialakulására. A mechanikai egyenletekkel bizonyítható, ha a pars interarticularis repedésmentes, akkor a ráható igénybevételeket (húzó-, nyíró-, hajlító- igénybevételek) a pars interarticularis és a ligamentumok közösen viselik. Ha a pars interarticularisban kialakuló húzófeszültség eléri a szakadó szilárdságát, akkor megreped, azaz a spondylolysis kialakul. A szakadt csigolyaív nem képes további húzófeszültség felvételére, az összes húzóerõt a ligamentumoknak kell viselniük. Ha a pars interarticularis összenyomódása eléri határértékét, nem tud több erõt felvenni, de a spondylolisthesis nem alakul ki, mert a csigolyatest nem tud megcsúszni, mivel az ép szalagok összetartják. Ha a pars interarticularisra jutó terhelést csökkentjük, a pars interarticularisban keletkezett repedések záródnak, gyermekkorban össze is csontosodhatnak. Ha a ligamentum éri el szakadó nyúlását, akkor a ligamentum elszakad, a pars interarticularis hirtelen végigreped és a csigolyatest megcsúszik, azaz kialakul a spondylolisthesis. A cikk utolsó részében a szerzõk a spondylolisthesis mûtéti kezelésének legismertebb eljárásait foglalják össze.
The biomechanics of spondylolysis and spondylolisthesis. The etiology and predisposing factors of spondylolysis and spondylolisthesis, which are summarized in the first part of this article, have received considerable attention, but there biomechanics is little published. The goal of this article is to show a biomechanical model for the development of spondylolysis and spondylolisthesis. With mechanical equations it has been established, the pars interarticularis and the ligaments resist together the tensile and shear force, the bending moment if the pars interarticularis is uncracked. If the tensile stress in the pars interarticularis reaches its strength, crack occurs and the spondylolysis is developed. The cracked pars interarticularis is no longer capable of sustaining tension, the tensile force is transferred to the ligament. When the compressive strain of the pars interarticularis reaches its strain limit, the spondylolisthesis does not develop, because the vertebra can not slip with the unbroken ligaments. If the loading on the pars interarticularis would be decreasing, the cracks close and the pars interarticularis can ossify. If the tensile stress in the ligament reaches its strength and the ligament breaks, the pars interarticularis cracks through, the vertebra slips and the spondylolisthesis develops. In the last part of the article the methods of the conservative and operative treating are summarized.
Kulcsszavak: spondylolysis, spondylolisthesis, gerinc biomechanikája
Key words: spondylolysis, spondylolisthesis, biomechanics of the spine
A spondylolysis a pars interarticularis szakadása, míg a spondylolisthesis a csigolyatestnek a felette lévő csigolyákkal együtt történő előrecsúszása. A spondylolysis az esetek nagy többségében az LIV-LV, illetve LV-SI csigolyák találkozásánál gyermekkorban alakul ki. Az irodalomban többen foglalkoztak a spondylolysis etiológiájával, illetve konzervatív és műtéti kezelésével. Kutatásunk célja az volt, hogy biomechanikai modellt dolgozzunk ki a spondylolysis és a spondylolisthesis kialakulására.
Az elméletek egy része, azt mondja, hogy a spondylolysis és a spondylolisthesis fejlődési rendellenesség következtében alakul ki (hibás fejlődésű ossificatiós centrum, hypoplasiás ívfejlődés, malformációk, lumbalisatio, sacralisatio) (11, 21, 28, 29). A veleszületett spondylolysis elméletet Rowe (24) és Roche (23) kutatásai cáfolták, akik több mint 500 újszülött holttestét vizsgálták meg és spondylolysist egyetlenegy esetben sem találtak. Figyelembevéve, hogy a népességben e betegség előfordulása 3–5%, a felmérésükben tapasztalniuk kellett volna a congenitalis elváltozást, ha az létezne újszülöttkorban. Az elméletek második csoportja szerint a spondylolysis és a spondylolisthesis töréses jellegű elváltozás eredményeként alakulna ki, például születéskor, a csigolyaív csecsemőkori túlterhelése következtében a hiperflexiós és hiperextenziós mozgások beindulásakor, általános kötőszöveti gyengeség miatt kialakuló relatív instabilitás miatt, a pars interarticularisban bekövetkező patológiás
A spondylolysis és a spondylolisthesis etiológiája Az elváltozás etiológiájára különböző elméletek alakultak ki, a maga idejében mindegyik megalapozottnak tűnt. A leggyakrabban leírt elméleteket két nagy csoportba sorolhatjuk.
Orvosi Hetilap 2001, 142 (5), 227–233.
227
csontelváltozás, túlterhelés mint fáradásos törés következtében (2, 3, 5–8, 15, 19, 20). Jelenleg az a legelfogadottabb nézet, hogy a spondylolysis és a spondylolisthesis túlterhelés következtében általában tünetmentesen, fokozatosan alakul ki. A panaszok a kialakult elváltozás további túlterhelésekor jelentkeznek. A lysis bekövetkezésére prediszponáló tényező a hypoplasiás és a dysplasiás csigolyaívek vagy a hátsó fúziók, mikor is a terhelés nagy része az alacsonyabb mobilitási szintre tevődik át. A spondylolysis kialakulását elősegítheti a sacrum fokozott dőlése miatt kialakuló túlterhelés is. Nehéz fizikai munka vagy sporttevékenység is hozzájárulhat a spondylolysis kialakulásához (4, 12, 13, 16, 22, 25). Különösen veszélyes a nagy vertikális terhelést okozó súlyemelés, vagy a hiperextenziós és hiperflexiós mozgásformájú torna, illetve a gerelyhajítás és a kenu, ahol a lumbális szakasz rotációs igénybevétele jelentős.
Módszer A gerinc biomechanikai szempontból bonyolult, statikus és dinamikus elemeket egyaránt tartalmazó rendszernek fogható fel. A mozgások okozta rezgéseket a lumbális és nyaki lordosis, valamint a háti kyphosis nyeli el. A mozgásrendszer dinamikus része az izomzat, a hidrodinamikus tulajdonságokkal rendelkező intervertebralis discus. A rendszer statikus teherviselő részei elsősorban a csigolyák és a kisízületek. Kisízületi rendszer biomechanikai szerepe A kettős kisízületi rendszer felelős az egyes szintek mobilitásáért. A kisízületi felszínek iránya meghatározza a csigolya közötti mozgáslehetőség irányát és fokát. A spondylolysis szempontjából fontos lumbális szakaszon a kisízületi felszínek iránya olyan, hogy az LI-LIV szint között történik a flexiós-extenziós mozgások 5–10%-a, míg a LIV-LV között a 20–25%-a, a lumbosacralis átmeneten a mozgások 65–70%-a (27). Az LV szint az, ahol a mobilis gerincben ébredő erők a stabil medencegyűrűre átadódnak, ami igen nagy erőket ébreszt ezen a szinten. King és munkatársai (9) bizonyították, hogy ebben a teherátadásban nemcsak a csigolyatest, hanem a kisízületek is jelentős szerepet játszanak. Megállapították, hogy hiperextenziós mozgás esetén a kialakuló nyomóerőnek mintegy 30%-a a kisízületeken adódik át. Miller (17), Adams és Hutton (1) kutatásai igazolták, hogy tartós teher esetén, a csigolyákon fellépő nyíróerőnek közel 85–90%-át a kisízületeknek kell viselniük. A gerincben keletkező igénybevételek meghatározása A spondylolysis és a spondylolisthesis kialakulásának biomechanikai leírásához különösen fontos, hogy a külső terhelésből a gerincben keletkező nyomó- és nyíróerőt megfelelő pontossággal tudjuk meghatározni, illetve a sacrum mindenkori anatómiai helyzetét is figyelembe vegyük. Ismert, hogy a sacrum fokozott dőlése túlterheltséget okozhat. Az irodalomban ismertetett modellel (10) végzett számítások alapján az 1. ábrán bemutatjuk egy 80 kg-os ember esetében álláskor a sacrum felső síkjában keletkező igénybevételek (nyomó- és nyíróerő) alakulását a sacrum dőlésszögének figyelembevételével. A fenti számítások igazolták, hogy a sacrum dőlésének fontos szerepe van a túlterhelés és ennek következtében a spondylolysis kialakulásában. 228
1. ábra: A gerincben keletkezõ igénybevételek alakulása a sacrum dõlésszögének függvényében
A pars interarticularist terhelő igénybevételek meghatározása A függőleges terheket, ami a test és az esetlegesen emelt teher súlya, illetve a hátizomban keletkező, a felsőtesttel párhuzamos erő, a csigolya síkjára merőleges nyomóerővel és síkjával párhuzamos nyíróerővel képes ellensúlyozni (2. ábra). A nyíróerő egy részét az intervertebralis discus és a szalagok veszik fel, másik részét a kisízületeknek (Sf0) kell viselniük, ami a kisízület síkjára merőleges erőként (Sf) adódik át (3. ábra). Feltételezve, hogy a két kisízület azonos szöget (β) zár be, akkor egy kisízületen átadódó erő
2. ábra: A gerincben keletkezõ erõk a külsõ terhelés hatására
Ffelsõtest a felsõtest súlya; Fizom a hátizomban keletkezõ erõ; Fteher a felemelt teher súlya; Rc a külsõ terhelésbõl keletkezõ reakcióerõnek a csigolya lapjára merõleges komponense, azaz nyomóerõ; Rs a külsõ terhelésbõl keletkezõ reakcióerõnek a csigolya lapjával párhuzamos komponense, azaz nyíróerõ
3. ábra: A pars interarticularisra ható nyíróerõ felosztása az egyes kisízületekre
Sf a kisízület által viselt nyíróerõnek a kisízület felszínére merõleges komponense; Sf0 a kisízület által viselt nyíróerõ; β a kisízület és a sagittalis sík által bezárt szög
Sf =
Sf0 2 ⋅ cos β
,
ahol Sf a kisízület által viselt nyíróerőnek a kisízület felszínére merőleges komponense; Sf0 a kisízület által viselt nyíróerő; β a kisízület és a saggitalis sík által bezárt szög. A csigolya hátsó részére egyrészt hat a hátizomban keletkező erőnek azon része, amely, azokban az izmokban keletkezik, amelyek ezen a csigolyán erednek, illetve tapadnak (Fi, i), másrészt a kisízületeken átadódó nyíróerő (Sf). A probléma térbeli, de egyszerűsítsük síkbelivé (4. ábra), amikor is a keletkező igénybevételek Ps = Sf × cosϕ–Fi, i × cos (90–α – ϕ), Pt = Sf × sinϕ + Fi, i × sin (90 – α – ϕ), M = Sf × ds – Fi, i × df, ahol df a csigolyán eredő, ill. tapadó izmokban keletkező erő és a vizsgált keresztmetszet síkja közötti távolság; ds a kisízületre ható nyíróerő és a vizsgált keresztmetszet síkja közötti távolság; Fi, i a csigolyán eredő, illetve tapadó izmokban keletkező erő; M a külső terhelésből a pars interarticularis legkeskenyebb részén keletkező hajlítónyomaték; Ps a külső terhelésből a pars interarticularis legkeskenyebb részén keletkező nyíróerő; Pt a külső terhelésből a pars interarticularis legkeskenyebb részén keletkező húzóerő; Sf a kisízület által viselt nyíróerőnek a kisízület felszínére merőleges komponense; α a vízszintes sík és a csigolya felső síkja által bezárt szög; φ a csigolya alsó síkja és a vizsgált keresztmetszet síkja által bezárt szög. Azt mondhatjuk, hogy a csigolyaív legkeskenyebb részét a két erőből keletkező húzó- és nyíró igénybevétel, illetve hajlítónyomaték terheli, amelyek hatását szuperponálni kell.
A spondylolysis és spondylolisthesis kialakulásának biomechanikája A modellnek figyelembe kellett venni azt, hogy a pars interarticularist összetett igénybevétel éri, a pars interarticularis lehet ép és szakadt. A modellnek választ kellett adni, arra a kérdésre is, hogy milyen terhelésekkor
4. ábra: A külsõ erõkbõl a pars interarticularison keletkezõ igénybevételek, ha a térbeli problémát síkbeli problémává redukáljuk
df a csigolyán eredõ, ill. tapadó izmokban keletkezõ erõ és a vizsgált keresztmetszet síkja közötti távolság; ds a kisízületre ható nyíróerõ és a vizsgált keresztmetszet síkja közötti távolság; Fi, i a csigolyán eredõ, illetve tapadó izmokban keletkezõ erõ; M a külsõ terhelésbõl a pars interarticularis legkeskenyebb részén keletkezõ hajlítónyomaték; Ps a külsõ terhelésbõl a pars interarticularis legkeskenyebb részén keletkezõ nyíróerõ; Pt a külsõ terhelésbõl a pars interarticularis legkeskenyebb részén keletkezõ húzóerõ; Sf a kisízület által viselt nyíróerõnek a kisízület felszínére merõleges komponense; α a vízszintes sík és a csigolya felsõ síkja által bezárt szög; φ a csigolya alsó síkja és a vizsgált metszet síkja által bezárt szög
szakad el a csigolyaív és mi a feltétele annak, hogy a csigolya meg is csússzon. A vizsgált keresztmetszetben a külső erőkből keletkező axiális igénybevételekkel, mint a húzóerővel (Pt) és a hajlítónyomatékkal (M) a keresztmetszet pars interarticularis részén és ligamentumokban (ligamentum flavum, interspinosum, supraspinosum és intertransversale) keletkező belső erők tartanak egyensúlyt. A külső igénybevételek hatására létrejövő alakváltozásokat figyelembevéve (5. ábra) megállapítható, hogy a nyomott részen található ligamentum flavum nem vesz részt a teherviselésben, mert a ligamentumok csak húzást képesek felvenni. A ligamentum interspinosumban és a supraspinosumban keletkező alakváltozás oly csekély, hogy azok elhanyagolhatóak. A fentiekből következik, hogy a teherviselésben csak a pars interarticularis és a ligamentum intertransversale vesz részt. Először vizsgáljuk azt az állapotot, amikor a pars interarticularis repedésmentes. A külső igénybevételek, a hajlítónyomaték (M) és a húzóerő (Pt) hatására keletkező alakváltozások, feszültségek és belső erők, mechanikai egyenletek (kompatibilitási, anyag és egyensúlyi egyenletek) segítségével a két ismeretlen paraméter a keresztmetszet semleges tengelyének helye ( x) és elfordulása (κ) meghatározása után számítható (6. ábra): 1 1 − ⋅ Ai− ( x ) ⋅ Ei ⋅ κ ⋅ x + ⋅ Ai+ ( x ) ⋅ Ei ⋅ κ ⋅ (hi − x ) + 2 2 + Al ⋅ El ⋅κ ⋅ (h − x ) = Pt . 1 − 1 2 Ai ( x ) ⋅ Ei ⋅ κ ⋅ x 2 + ⋅ Ai+ ( x ) ⋅ Ei ⋅ κ ⋅ (hi − x ) + 3 3 2 + Al ⋅ El ⋅ κ ⋅ (h − x ) = M .
229
El a ligamentum rugalmassági modulusa; hi a pars interarticularis „magassága”; h a pars interarticularis magasságának és a pars interarticularis és a szalag közötti távolságának és a szalag „átmérőjének” összege; M a külső terhelésből a pars interarticularis legkeskenyebb részén keletkező hajlítónyomaték; Pt a külső terhelésből a pars interarticularis legkeskenyebb részén keletkező húzóerő; x a keresztmetszet semleges tengelyének helye; κ a keresztmetszet görbülete. A repedésmentes keresztmetszet vizsgálatához meg kell határozni a nyíróerőből keletkező feszültségeket (7. ábra) is a Zsuravszkij-képlet segítségével
τ=
Ps ⋅S x , l x ⋅b
ahol b a vizsgált keresztmetszet szélessége; Ix a pars interarticularis inercianyomatéka; Ps a külső terhelésből a pars interarticularis legkeskenyebb részén keletkező nyíróerő; Sx a keresztmetszet statikai nyomatéka; τ a vizsgált keresztmetszet tangenciális feszültsége. Az axiális és tangenciális feszültségek együttes vizsgálatához szükségesek a főfeszültségek (7. ábra) 5. ábra: A csigolyaív legkeskenyebb részén felvett keresztmetszet alakváltozásai a külsõ axiális igénybevételek hatására
M a külsõ terhelésbõl a pars interarticularis legkeskenyebb részén keletkezõ hajlítónyomaték; Ps a külsõ terhelésbõl a pars interarticularis legkeskenyebb részén keletkezõ nyíróerõ; Pt a külsõ terhelésbõl a pars interarticularis legkeskenyebb részén keletkezõ húzóerõ; PI pars interarticularis, LF ligamentum flavum, LI ligamentum interspinosum, LS ligamentum supraspinosum, LIT ligamentum intertransversale
ahol A-i(x) a pars interarticularis nyomott területének nagysága, amely függ a semleges tengely helyétől; A+i(x) a pars interarticularis húzott területének nagysága, amely függ a semleges tengely helyétől; Al a ligamentum keresztmetszeti területe; Ei a pars interarticularis rugalmassági modulusa;
σ I , II =
σ σ2 ± + τ2, 2 4
ahol σ a vizsgált keresztmetszetben keletkező axiális feszültség; σI, II a vizsgált keresztmetszetben számítható húzó-, illetve nyomó főfeszültség; τ a vizsgált keresztmetszetben keletkező tangenciális feszültség. Ha húzó főfeszültség eléri a pars interarticularis húzószilárdságának értékét, akkor a pars interarticularis bereped, azaz szakad, vagyis kialakul a spondylolysis. A szakadt pars interarticularis esetén feltételezhetjük, hogy az nem képes húzóerő felvételére, továbbiakban a külső terhelés hatására keletkező összes húzóerőt a ligamentum intertransversalenak kell felvennie. A szakadt állapotban a külső
6. ábra: A repedésmentes pars interarticularis legkeskenyebb részén felvett keresztmetszet nyúlásai, feszültségei, belsõ erõi a külsõ terhelés hatására
A-i(x) a pars interarticularis nyomott területének nagysága, amely függ a semleges tengely helyétõl; A+i(x) a pars interarticularis húzott területének nagysága, amely függ a semleges tengely helyétõl; Al a ligamentum keresztmetszeti területe; Ci a pars interarticularisban keletkezõ nyomóerõ; dl a ligamentum „átmérõje”; El a ligamentum rugalmassági modulusa; Ei a pars interarticularis rugalmassági modulusa; hi a pars interarticularis „magassága”; hk a pars interarticularis és a ligamentum közötti távolság; h a pars interarticularis magasságának és a pars interarticularis és a szalag közötti távolságának és a szalag „átmérõjének” összege; M a külsõ terhelésbõl a pars interarticularis legkeskenyebb részén keletkezõ hajlítónyomaték; Pt a külsõ terhelésbõl a pars interarticularis legkeskenyebb részén keletkezõ húzóerõ; x a keresztmetszet semleges tengelyének helye; Ti a pars interarticularisban keletkezõ húzóerõ; Tl a ligamentumban keletkezõ húzóerõ; ε1 a pars interarticularis nyomott szélsõ szálának összenyomódása; ε2 a pars interarticularis húzott szélsõ szálának nyúlása; ε3 a ligamentum felsõ szélsõ szálának nyúlása; ε4 a ligamentum alsó szélsõ szálának nyúlása; εl a ligamentum átlagos nyúlása; κ a keresztmetszet görbülete; σ1 a pars interarticularis nyomott szélsõ szálában keletkezõ feszültség; σ2 a pars interarticularis húzott szélsõ szálában keletkezõ feszültség; σ3 a ligamentum felsõ szélsõ szálában keletkezõ húzófeszültség; σ4 a ligamentum alsó szélsõ szálában keletkezõ húzófeszültség; σl a ligamentumban keletkezõ átlagos húzófeszültség; PI pars interarticularis; LIT ligamentum intertransversale
230
ahol
7. ábra: A pars interarticularis legkeskenyebb részén felvett keresztmetszet axiális és tangenciális feszültsége a külsõ terhelések hatására
b a vizsgált keresztmetszet szélessége; dl a ligamentum „átmérõje”; hi a pars interarticularis „magassága”; hk a pars interarticularis és a ligamentum közötti távolság; h a pars interarticularis magasságának és a pars interarticularis és a szalag közötti távolságának és a szalag „átmérõjének” összege; M a külsõ terhelésbõl a pars interarticularis legkeskenyebb részén keletkezõ hajlítónyomaték; Ps a külsõ terhelésbõl a pars interarticularis legkeskenyebb részén keletkezõ nyíróerõ; Pt a külsõ terhelésbõl a pars interarticularis legkeskenyebb részén keletkezõ húzóerõ; σ a vizsgált keresztmetszet axiális feszültsége; σ1 a pars interarticularis nyomott szélsõ szálában keletkezõ feszültség; σ2 a pars interarticularis húzott szélsõ szálában keletkezõ feszültség; σ3 a ligamentum felsõ szélsõ szálában keletkezõ húzófeszültség; σ4 a ligamentum alsó szélsõ szálában keletkezõ húzófeszültség; τ a vizsgált keresztmetszet tangenciális feszültsége; PI pars interarticularis; LIT ligamentum intertransversale
erők hatására kialakuló alakváltozások, feszültségek és belső erők a mechanikai egyenletek segítségével a két ismeretlen paraméter, a semleges tengely helye (x) és elfordulása (κ) meghatározása után számítható (8. ábra)
1 − ⋅ A i− ( x ) ⋅ E i ⋅ κ ⋅ x + A l ⋅ E l ⋅ κ ⋅ ( h − x ) = Pt 2 1 − 2 A i ( x) ⋅ E i ⋅ κ ⋅ x 2 + A l ⋅ E l ⋅ κ ⋅ ( h − x) = M 3
A-i(x) a pars interarticularis nyomott területének nagysága, amely függ a semleges tengely helyétől; Al a ligamentum keresztmetszeti területe; Ei a pars interarticularis rugalmassági modulusa; El a ligamentum rugalmassági modulusa; h a pars interarticularis magasságának és a pars interarticularis és a szalag közötti távolságának és a szalag „átmérőjének” összege; M a külső terhelésből a pars interarticularis legkeskenyebb részén keletkező hajlítónyomaték; Pt a külső terhelésből a pars interarticularis legkeskenyebb részén keletkező húzóerő; x a keresztmetszet semleges tengelyének helye; κ a keresztmetszet görbülete. Ha a csigolyaív szakadt, az összes nyíróerőt a ligamentumoknak kell felvenniük.
Vizsgáljuk meg, hogyan alakulhat ki a spondylolysis illetve a spondylolysisbőli a spondylolisthesis. Repedésmentes állapotban az ép pars interarticularis és a ligamentumok közösen viselik a ráható igénybevételeket (húzás, hajlítás, nyírás). Ha e terhelés növekedésével a pars interarticularisban kialakuló húzófeszültség eléri szakadó szilárdságát a pars interarticularis bereped, szakad azaz a spondylolysis kialakul. A szakadt csigolyaív nem képes további húzófeszültséget felvenni, az összes húzóerőt a ligamentumoknak kell felvenniük. A terhelés növekedésével kialakulhat egy olyan állapot, amikor a pars interarticularisban kialakuló nyomófeszültség eléri nyomószilárdságának értékét, akkor az további terheket nem képes viselni, de a csigolya nem csúszik meg, mert a ligamentumok összetartják a rendszert. A terhelés növekedésével létrejöhet egy olyan állapot is, amikor a ligamentum intertransversaleban kialakuló feszültség eléri a szakítószilárdságot. Ebben az esetben a
8. ábra: A szakadt pars interarticularis legkeskenyebb részén felvett keresztmetszet nyúlásai, feszültségei, belsõ erõi a külsõ terhelés hatására
A-i(x) a pars interarticularis nyomott területének nagysága, amely függ a semleges tengely helyétõl; Al a ligamentum keresztmetszeti területe; Ci a pars interarticularisban keletkezõ nyomóerõ; dl a ligamentum „átmérõje”; El a ligamentum rugalmassági modulusa; Ei a pars interarticularis rugalmassági modulusa; hi a pars interarticularis és a ligamentum közötti távolság; h a pars interarticularis magasságának és a pars interarticularis és a szalag közötti távolságának és a szalag „átmérõjének” összege; M a külsõ terhelésbõl a pars interarticularis legkeskenyebb részén keletkezõ hajlítónyomaték; Pt a külsõ terhelésbõl a pars interarticularis legkeskenyebb részén keletkezõ húzóerõ; Tl a ligamentumban keletkezõ húzóerõ; x a keresztmetszet semleges tengelyének helye; ε1 a pars interarticularis nyomott szélsõ szálának összenyomódása; ε3 a ligamentum felsõ szélsõ szálának nyúlása; ε4 a ligamentum alsó szélsõ szálának nyúlása; εl a ligamentum átlagos nyúlása; κ a keresztmetszet görbülete; σ1 a pars interarticularis nyomott szélsõ szálában keletkezõ húzófeszültség; σ3 a ligamentum felsõ szélsõ szálában keletkezõ húzófeszültség; σ4 a ligamentum alsó szélsõ szálában keletkezõ húzófeszültség; σl a ligamentumban keletkezõ átlagos húzófeszültség; PI pars interarticularis; LIT ligamentum intertransversale
231
ligamentum szakadása után a csigolya megcsúszik, azaz kialakul a spondylolisthesis. A kialakuló csigolyacsúszás több milliméteres, sőt egy csigolyatestnyi is lehet. A csúszás mértékét az határozza meg, hogy a többi szalag, illetve a discus, hogyan tudja az elszakadt szalagot a teherviselésben helyettesíteni. A mindennapi életben általában a pars interarticularist terhelő nyomaték iránya változó. A másik irányú nyomaték esetében is a fenti gondolatmenet követhető, de a ligamentum intertransversale szerepét a ligamentum flavum veszi át.
A spondylolysis és a spondylolisthesis kezelése A fentiekből látszik, hogy a spondylolysis és a spondylolisthesis kialakulása azonos mechanizmusú, a végeredményt az egyén alkati tényezői, a szöveti rugalmasság, a csontszerkezet és az izomzat fejlettsége dönti el. A vizsgálatok és a megfigyelések szerint a spondylolysis kialakulásának időpontja leggyakrabban a serdülőkor gyors növekedési fázisának időszaka, mikor olyan gyors változások mennek végbe a csont–ízületi rendszerben, amit az izomzat nem képes mozgásstabilan kompenzálni, így kialakul egy serdülőkori fiziológiás lumbális instabilitás. Véleményünk szerint ennek a konzervatív kezelés szempontjából óriási jelentősége van. Ha serdülőkorban spondylolysis kialakulásakor a lumbális gerincszakaszt 3 hónapra Boston corsette segítségével rögzítjük, akkor a lysis vonala átcsontosodhat, a későbbi időszakot meghaladó csontosodási képességnek köszönhetően. A korábbi nézettel szemben, miszerint a spondylolysis esetén a gyermeket ki kell venni a sportból, a tapasztalatunk az, ha célzott egyéni gerinctornával megfelelő stabilizáló izomzatot tudunk felépíteni az érintett gerincszakasz köré, akkor panaszmentes sportolást tudunk biztosítani. Ellenkező esetben krónikus derékfájás keletkezik, a stabilizáló izomzat eltűnésével pedig, előbb-utóbb műtéti beavatkozás válik szükségessé. Sajnos az esetek nagyrészében az elváltozás csak a későbbiekben okoz panaszt, amikor ez a lehetőség már nem adott. Ekkor a feladat a panaszok csökkentése, a fájdalom csillapítása, illetve a mozgásterjedelem javítása. A spondylolysis és a spondylolisthesis műtéti kezelésére számos, jellegében különböző műtéti eljárás került kidolgozásra. A műtétek mindegyikének az a célja, hogy a spondylolisthesis esetén a további csúszást meggátolja, a fájdalmakat és az esetleges radicularis panaszokat megszüntesse. A spondylolisthesis műtéti megoldására általában a következő eljárásokat alkalmazzák: A Morscher-féle (18) horgas-csavaros rögzítés műtéttechnikailag igen nehéz, mert minimális iránytévesztés, a csavar rögzítési pontjának vagy a horog beakasztási helyének a rossz megválasztása a műtét eredménytelenségéhez, az instabilitás megmaradásához vezet. A Buck-féle csavarozás (26) a spondylolisthesis direkt átcsavarozása, stabil rögzítést kellene eredményeznie, de a tapasztalatok azt mutatták, hogy a csontvégek kompressziója nem volt végig biztosítható. Jakab (7) e műtéti eljárást, úgy módosította, hogy a direkt szintézist kompressziós csavarokkal végezte az álízületi felszín elvétele és a csontvégek felfrissítése után. A kanülált csavar húzóhurokkal (17) kombinált rögzítése általában stabil rögzítést eredményez és az iránytartási nehézségek kiküszöbölhetőek.
232
Megbeszélés A pars interarticularis teherviselésének vizsgálatára felírt modellel bizonyítható, hogy a spondylolysis abban az esetben alakul ki, ha a terhelés hatására kialakuló húzófeszültség eléri a pars interarticularis húzószilárdságát. A modellel bizonyítható az is, ha a pars interarticularisban kialakuló nyomófeszültség éri el határértékét, akkor az további terheket nem képes viselni, de a csigolya nem csúszik meg, mert a ligamentumok összetartják a rendszert. Abban az esetben, ha a teherviselésben szerepet játszó ligamentumban (ligamentum intertransversale vagy flavum) kialakuló feszültség éri el a szakítószilárdságot, akkor a ligamentum szakadása után a csigolya megcsúszik, kialakul a spondylolisthesis. A fenti gondolatmenet alapján látható, hogy a spondylolysis, illetve a spondylolisthesis kialakulása egy igen komplex folyamat, amelynél szerepet játszik a túlterhelés, a pars interarticularis húzószilárdsága, illetve a ligamentumok szakítószilárdsága. A tapasztalatok azt mutatják, hogy a spondylolysis konzervatív kezelésekor a stabilizáló izomzat kifejlesztése és erősítése a legfontosabb. A műtéti kezelés eljárásai során, azt a módszert kell alkalmazni, amely a legkevésbé terheli meg az adott páciens gerincét és amellyel a legkönnyebben visszaállítható a normális életritmus. Köszönetnyilvánítás: A kutatást a MTA–BME Vasbeton Támogatott Kutatócsoport és a Fővárosi Önkormányzat Weiss Manfréd Kórháza közötti együttműködés keretében végeztük. A kutatást a FKFP 366/1997 projektje is támogatta. A szerzők a cikket Springer György professzor úrnak hálával és tisztelettel, illetve Klemencsics Líviának és Gesztessy Ákos főorvos úrnak ajánlják szeretettel. IRODALOM: 1. Adams, M. A., Hutton, W. C.: The mechanical function of the lumbar apophyseal joints. Spine, 1983, 8, 327. – 2. Bellah, R. D., Summervilleer, D. A., Trves, S. T. és mtsai: Low back pain in adolescent athletes: detection of stress injury to the pars interarticularis with SPECT. Radiology, 1991, 180, 509–512. – 3. Cyron, B. M., Hutton, W. L.: Variation in the amount and distribution of cortical bone across the pars interarticularis of L5: a predisposing factor in spondylolysis? Spine, 1979, 4, 163. – 4. Dobos J., Massányi L., Somogyvári K. és mtsai: Válogatott kenusok gerinc-elváltozásai. Hung. Rev. of Sport Med., 1987, 28, 227–232. – 5. Friberg, O.: Instability in spondylolisthesis. Orth., 1991, 14, 463–465. – 6. Hensinger, R. N.: Spondylolysis and spondylolisthesis in children. Instr. Course Lect., 1983, 32, 132–151. – 7. Jakab G.: A spondylolysis keletkezésének és műtéti kezelésének modern szemlélete. Reumat., Balneo., Allergol., 1979, 20, 99–106. – 8. Kalebo, P., Kadziolka, R., Swaard, L. és mtsai: Stress view in the comparative assessment of spondylolytic spondylolisthesis. Skel. Radiol., 1989, 17, 570–575. – 9. King, A. I., Prasad, P., Ewing, C. L.: Mechanism of spinal injury due to caudcephalad acceleration. Orthop. Clin. North Am., 1978, 6, 19. – 10. Kiss R. M., Klemencsics Z. L.: A teher felemelésének biomechanikája. BME Vasbetonszerkezetek Tanszéke Tudományos Közleményei, 2000, 147–161. old. – 11. Klemencsics Z. L.: Spondylolysis problémaköre sportolók esetében. Magy. Ort. Társ. Zinner Nándor Pályázata, 1993, 44. old. – 12. Klemencsics Z. L., Mecseki S.: Lumbális gerinc instabilitás 18 év alatti sportolóknál. Sportorv. Szle., 1995, 36, 52. – 13. Klemencsics Z. L., Mecseki S.: Lumbális gerinc instabilitás 18 év alatti sportolóknál. Magy. Sportorvosi Kongr., Budapest, 1995. március 23–25. – 14. Krahe, T., Zielke, K.: Stabilisation of thoracolumbarsacral segment by distracting posterolateral spondylodesis using the Zielke divided sacral strut. Analysis of 400 cases based on indications, results and cause of errors. Z. Orth., 1986, 124, 713–725. – 15. Kránicz I., Barta O., Bellyei Á. É.: Perthes betegség és spondylolysis-olisthesis, illetve egyéb steril necrosisok együttes előfordulása. Magy. Traum., 1976, 19, 250. – 16. Mecseki,
S, Dobos, J., Klemencsics, Z. L.: Analysis of spinal deformations with selected canoests. VIth European Congress of Sports Medicine, 17–20. June, 1991, Budapest, 96. – 17. Miller, J. A. A., Haderspeck, K. A., Schultz, A. B.: Posterior element loads in lumbar motion segments. Spine, 1983, 8, 331. – 18. Morsher, E., Gerber, B., Fasel, J.: Surgical of treatment of spondylolisthesis by bone grafting and direct stabilisation of spondylolysis by means of a hook screw. Arch. Orth. Traum. Surg., 1984, 103, 175–178. – 19. Nachemson, A.: Lumbar spine instability. A critical update and symposium summary. Spine, 1983, 10, 290–291. –20. O’Neill, D. B., Micheli, L. J.: Postoperative radiographic evidence for fatigue fracture as the etiology in spondylolysis. Spine, 1989, 14, 1342–1355. – 21. Pedersen, A. K., Hagen, R.: Spondylolysis and spondylolisthesis. J. Bone Joint Surg., 1988, 70A, 15–24. – 22. Pollahne, W., Albrecht, W. D.: Die spondylolisthesis Vera bei jugendlichen Sportlern. Med. Sport, 1977,
17, 38. – 23. Roche, M. B., Rowe, G. G.: The incidence of separate neural arch and coincident bone variations. J. Bone Joint Surg., 1952, 34A, 491. – 24. Rowe, G. G., Roche, M. B.: The etiology of separate neural arch. J. Bone Joint Surg., 1953, 35A, 102. – 25. Saal, J. A.: Common American football injuries. Sports. Med., 1991, 12, 132–147. – 26. Stefee, A. D., Biscup, R. S., Sitkowski, D. J.: Segmental spine plates with pedicle screw fixation. A new internal fixation device for disorders of the lumbar and thoracolumbar spine. Clin. Orth., 1986, 203, 45–53. – 27. White, A. A., Panjabi, M. M.: Clinical Biomechanics of the Spine. J. B. Lippincott, Philadelphia, 1978. – 28. Wiltse, L. L., Widell, E. H., Jackson, D. W.: Fatigue fracture: The basis lesion in isthmic spondylolisthesis. J. Bone Joint Surg., 1975, 57A, 17. – 29. Wiltse, L. L.: Etiology of spondylolisthesis. Clinical Orth., 1957, 10, 48–59. (Kiss Rita M. dr., Budapest, Bertalan L. u. 2. 1521)
123 A Springer Tudományos Kiadó hamarosan megjelenteti Répássy Dénes
Az urológiai nyílt műtétek gyakorlata című könyvet. A szerző célja, hogy egy jól használható gyakorlatias, áttekinthető urológiai műtéttani könyvet adjon az urológus szakorvosok kezébe. A könyv amerikai műtéttani könyvekben szokásos tematikának megfelelően anatómiai logika szerint sorban tárgyalja a különböző nyílt műtéteket. Egyszerű „forgatókönyvet” kínál a sebészeknek, elméleti kérdések csak szükségszerű érintésével, inkább az urológiai műtő mindennapos feladataira koncentrálva. A fontosabb operatív fordulatokat, lépéseket sematikus grafikai ábrák szemléltetik. A könyvet a szerző elsősorban urológusoknak ajánlja, de jól használhatják nőgyógyászok, onkológusok, hasi sebészek, illetve medikusok is. Terjedelem: kb. 160 oldal + 250 ábra A könyv bolti ára: 9600.- Ft
ELŐJEGYZÉSI LAP Alulírott előjegyzem Répássy Dénes: Az urológiai nyílt műtétek gyakorlata című könyvet ............... példányban 9600.- Ft/pld. áron. A megrendelést a könyv megjelenése után egy hónapon belül, postai úton teljesítjük, a postaköltséget a megrendelő fizeti. Név: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lakcím: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Számla címzettje: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dátum: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...................................... aláírás
233
