ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Оптимального решения проблемы поясничной боли до сих пор не найде­но. Несмотря на большой объем исследований, многие авторы прямо указы­вают на огромный недостаток наших знаний о патологии межпозвонковых дисков (Богородицкий Д.К., Герман Д.Г., Годованик О.О., 1975, Lipson G., Muir Н., 1981).

В клинической практике используются различные подходы к классифика­ции грыжи поясничного межпозвонкового диска. Так, по отношению к поперечнику позвоночника их подразделяют на задние, парамедианные, срединные и фораминальные (Брехов А.Н., Темиров Э.С. 1992). Различают протрузию диска - циркулярное выпячивание фиброзного кольца и пролапс — выпадение части диска с разрывом фиброзного кольца. При разрыве задней продольной связки и расположении свободного фрагмента диска в просвете позвоночного канала говорят о секвестрированой грыже.

Практика оперативного лечение грыж поясничных межпозвонковых дисков берет начало с 1911 года, когда Е. Elsberg представил анализ 60 ламинэктомий при заболеваниях позвоночника. В 1927 году V. Putti описал исчезновение радикулярных болей после декомпрессии L5 и S1 нервных корешков. Несколько позже W. Dandy, С. Elsberg и В. Stookey описали грыжу

как “хондрому”, возникающую из межпозвонкового диска и методику ее удаления. В России первое сообщение о дискэктомии принадлежит И.С.

Проблема рецидивов болевого синдрома после хирургического удаления грыжи межпозвонковых дисков поясничного отдела позвоночника обсуждает­ся с тех пор, как началось применение этих операций. Возникновение болей или отсутствие улучшения после оперативных вмешательств получило назва­ние - “синдром неудачной хирургии спины” (в англоязычной литературе “failed back surgery syndrome - FBSS”) или постдискэктомический синдром (Матвеев В. И., 2005). В ноябре 1998 г. в Роттердаме (Нидерланды) этой про­блеме был посвящен международный конгресс (Гельфенбейн М.С., 2000), где было установлено, что в зависимости от структуры заболевания, видов опера­ций, длительности наблюдений и способов оценки результатов, число рециди­вов колеблется от 15 до 50%. По обобщенным материалам иностранных авто­ров (Hoffman R.M., et al. Цит. по: Щербук Ю.А., Парфенов В.Е., Топтыгин С.В., 1999) рецидивы болевого синдрома составили 25%. Несколько лучшие показатели приводят отечественные авторы. По данным Г.С. Юмашева и со- авт. 1984., процент рецидивов болевого синдрома колебался от 15 до 20%. Среди причин рецидива послеоперационного болевого синдрома в литературе чаще всего фигурируют: рубцово-спаечный процесс, эпидурит, арахноидит, варикоз эпидуральных вен, образование ликворных кист в области операции, дисцит, возникновение или нарастание нестабильности в оперированном по­звоночно-двигательном сегменте и другие, более редкие причины (Ахадов Т.А., Оноприенко Г.А., Шантырь В.Ю., Кравцов А.К. 1999, Щербук Ю.А., Парфенов В.Е., Топтыгин С.В. 1999, Davis R.A., 1994). Однако одной из ос­новных причин болевого синдрома является рецидив грыжи МПД.

Из сказанного следует, что для понимания процесса возникновения гры­жи межпозвонкового диска, а особенно ее рецидива, решения конкретных за­дач лечения больных, требуется детальный анализ морфологических и ультра-

структурных изменений межпозвонкового диска, являющихся следствием де­генеративного процесса.

1.1. Структурно-функциональные и анатомические особенности МПД.

С биомеханической точки зрения позвоночник представляет собой кине­матическую цепь, состоящую из отдельных звеньев. Межпозвонковые диски входят в единую функционально-анатомическую систему с телами прилежа­щих позвонков, дугоотросчатыми суставами данного уровня, их связочным и капсульным аппаратом, продольными связками позвоночника, желтой связкой и мышцами спины и формируют у человека 23 - 24 двигательные сегментар­ные единицы позвоночника.

capsule articularis

processus articularis inferior vertebrae lumbalis II \

ligamentum longitudinale anterior

Рис. 1. Срез через межпозвонковый диск. Атлас анатомии. Синельников 1956.

Анатомический комплекс, состоящий из одного межпозвонкового диска, двух смежных позвонков с соответствующими дугоотростчатыми суставами и связочным аппаратом называется позвоночно-двигательным сегментом

(Schmorl и Junghanns, 1931) (рис. 2).

lig. longitudinale anterior

lig. supraspinale lig. interspinale

Рис. 2. Позвоночно-двигательный сегмент (связочный аппарат).

nucleus pulposus

anulus fibrosus

H.F. Farfaii (1982) рассматривает межпозвонковый диск и дугоотростча- тые суставы позвоночника этого уровня как единый трехсуставной комплекс, правильное функционирование которого возможно лишь при сочетанном дей­ствии каждого сустава.

Каждый межпозвонковый диск обеспечивает прочное соединение тел смежных позвонков. Важнейшей функцией межпозвонкового диска является гашение постоянных для позвоночника вертикальных ударных нагрузок и ко­лебательных движений. J. Cyriax (1980) указывает на важность участия межпо­звонковых дисков в сохранении размеров суставной щели синовиальных сус­тавов позвоночника и диаметра межпозвонковых отверстий.

Межпозвонковые диски функционально представляют собой форму хря­щевых соединений, среднюю между синхондрозами и истинными суставами.

телей, изучавших МПД, описывают в центре диска полость, именуемую по­лость “Люшка”, и фиброзное кольцо (ФК) (annulus fibrosus) (рис 3,4).

Вопрос о принадлежности гиалиновых пластинок, разграничивающих хрящевую ткань диска и костную ткань тела позвонка, решается различно: од­ни авторы рассматривают гиалиновые пластинки как элемент межпозвонково­го диска, другие - как часть тела позвонка, третьи - как переходную структуру.

Рис. 3. Макропрепарат межпозвонкового диска поясничного отдела по­звоночника взрослого человека: 1 - область пульпозного ядра; 2- фиброзное кольцо; 3- край диска. (По Павловой В.Н. 1988.)

Рис. 4. Межпозвонковый диск. Продольное сечение через два соседних позвонка: 1 - край диска; 2 - фиброзное кольцо; 3 - пульпозное ядро; 4 - кост­ная ткань тел позвонков. Видны участки проникновения кровеносных сосудов в ткань диска. Гематоксилин и эозин х50. (По Павловой В.Н. 1988.)

Пульпозное ядро.

Пульпозное ядро (рис.5) считается функциональным центром межпозвон­кового диска и соответствующего сегмента позвоночника и гасит до 80% на­грузки на сегмент (H.J. Hansen, 1981). Пульпозное ядро не является самостоя­тельным образованием. Оно представляет центральную часть межпозвоночно­го диска и непосредственно связано с остальными его структурами. На осно­вании исследований позвонков с межпозвонковыми дисками от 18 человече­ских эмбрионов 7-16 недель и от 100 трупов лиц в возрасте до 85 лет Т.П. Ви­ноградова (1963) доказала, что пульпозное ядро межпозвоночного диска не яв­ляется рудиментом хорды, а представляет собою полноценную функциональ­ную структуру, сменившую хорду в процессе филогенетического развития

Рис.

Клеточные элементы ФК располагаются строго упорядоченно в лакунах между коллагеновыми пучками, образуя вытянутые в направлении пучков ма­локлеточные изогенные группы - своеобразные цепочки клеток. Количество клеточных элементов фиброзного кольца относительно велико в наружных его отделах, до 500 на 1 мм² среза ткани, и резко падает к зоне перехода в пуль- позное ядро, до 50-30 клеток на 1 мм² плоскости среза. Клетки фиброзного кольца синтезируют типичный для фибробластов I тип коллагена, который формирует волокнистые структуры пластин. Углеводный компонент основно­го вещества фиброзного кольца преимущественно участвует в формировании гликопротеидных макромолекул. Концентрация гликозаминогликанов невели­ка и резко снижается к периферии фиброзного кольца.

Коллаген составляет 65-85% массы высушенной ткани ФК диска челове­ка (именно высокая концентрация коллагена служит главным основанием для отнесения кольца к числу фиброзных хрящей). В последовательных слоях ФК в направлении от ПЯ к периферии диска уменьшается содержание коллагена 2 типа и увеличивается содержание коллагена 1 типа. В наружных пластинах

17

капсулы, сформированной нежными коллагеновыми фибриллами.

Многие авторы (Керн М., 1982; Погожева Т.И., 1985, Павлова В.П. 1988, B.Wabst et al., 1992) выделяют хондроцит или изогенную группу вместе с зо­ной окружающего матрикса как структурно-функциональную или функцио­нально-метаболическую единицу хрящевой ткани, называя ее хондроном. При этом в окружающем клеточные элементы матриксе различают несколько зон. Непосредственно к клеточной мембране прилежит перицеллюлярная зона, ко­торая кнаружи переходит во внутреннюю территориальную зону, окруженную капсулой изогенной группы. Капсула с внешней стороны граничит с наружной территориальной зоной матрикса изогенной группы, окруженной узкой кон­центрической перитерриториальной зоной.

Хондроциты продуцируют коллаген II типа, который формирует фибрил­лы, наиболее приспособленные к несению компрессионных нагрузок. Колла­геновые фибриллы организованы в трехмерную сеть, которая считается осно­вой “механической архитектоники” межпозвонкового диска (Ilashizmino Н., 1986). В волокнистом остове пульпозного ядра удерживается основное веще­ство с физическими константами желатинового геля, содержащего 83—85% воды (Погожева Т.И., 1985, Павлова В.П. 1988, Adams Р., Eyre D.R., 1987). Кроме воды и коллагенового белка, основными и почти единственными био-

18

химическими компонентами пульпозного вещества являются протеогликаны; концентрация их углеводных компонентов (гликозаминогликанов) составляет около половины массы высушенной ткани. Столь высокая концентрация про- теогликанов обеспечивает удержание и структурирование в матриксе ПЯ че­ловека больших количеств воды, благодаря чему оно имеет консистенцию студенистой жидкости.

В ПЯ взрослого человека содержится примерно 25 г коллагена в 100 г вы­сушенной ткани; с возрастом эта концентрация изменяется очень незначитель­но (Погожева Т. И., 1985). Практически весь коллаген ПЯ - это коллаген II ти­па, характерный для матрикса гиалинового хряща (Eyri D.R., 1979). Кроме то­го, в ПЯ обнаруживаются некоторые представители группы минорных хряще­вых коллагенов (Ayad S. et all., 1981).

Гликозаминогликанами в составе протеогликановых комплексов пульпоз­ного вещества являются хондроитинсульфаты и, в меньшей пропорции, кера- тансульфат. Функцией хондроитинсодержащего региона протеогликановой макромолекулы является создание имбибиционного давления, связанного с пространственной структурой макромолекулы.

Гидрофильность протеогликановых молекул обеспечивает и их собствен­ное пространственное разделение, и разобщенность коллагеновых фибрилл. Гидрофильные свойства протеогликановых макромолекул чрезвычайно важны для функциональной полноценности межпозвонкового диска, поскольку со­противление пульпозного ядра компрессии прямо пропорционально количест­ву связанной в нем воды, что обеспечивает амортизирующую функцию пуль­позного ядра. (Виноградова Т.П., 1963, Погожева Т.И., 1985, Павлова В.Н. 1988, Adams Р., Eyre D. R., 1987). Протеогликановые комплексы, в свою оче­редь, пространственно стабилизированы электростатическим взаимодействи­ем, а также закреплением в сети коллагеновых фибрилл, чему способствует крупная величина протеогликановых молекул.

Кератансульфатный регион протеогликанового комплекса способен взаи-

19

модействовать с коллагеновыми фибриллами и их протеогл и каповыми чехла­ми с формированием поперечных связей. Это усиливает пространственную стабилизацию протеогликанов и обеспечивает равномерное распределение в ткани отрицательно заряженных концевых групп гликозаминогликанов, что необходимо для транспорта метаболитов в пульпозном ядре.

Пульпозное ядро занимает до 40% площади поясничных межпозвонковых дисков и окружено фиброзным кольцом. Именно на фиброзное кольцо распре­деляется большая часть преобразованных в пульпозном ядре нагрузок на меж­позвонковый диск. На срезах, проведенных через межпозвонковые диски лиц среднего возраста, не имевших при жизни патологии позвоночника, пульпоз­ное ядро и фиброзное кольцо визуально разделены достаточно четко, но с воз­растом эта четкость теряется (Виноградова Т.П., 1963, Eyri D.R., 1979, Cyriax J. 1980). Некоторые отечественные и зарубежные авторы выделяют эту часть межпозвонкового диска как переходную или рыхловолокнистую зону.

Пульпозное ядро в норме - аваскулярная структура. Питание осуществля­ется со стороны сосудов позвонков. Экспериментально показано (Барер Ф.С., 1984), что нарушение артериального и венозного кровообращения в соответст­вующей области позвоночника приводит к резким дистрофическим изменени­ям и склерозированию ПЯ.

Функциональное значение ПЯ определяется высоким гидратированным состоянием его матрикса. У человека в норме ПЯ выполняет роль меняющей свои объем протекторной подушки, принимающей на себя компрессионную нагрузку и амортизирующей ее действие. Функциональным принципом ее действия является обратимая деформация (Погожева Т.И., 1985).

Высокое, выходящее за пределы нормы напряжение ткани ПЯ является причиной образования грыж. К ним относятся узлы Шморля (выпячивание ткани ПЯ в костную основу позвонка), а также грыжи, выпячивающие или разрывающие фиброзное кольцо и сдавливающие нервные корешки.

Фиброзное кольцо (рис. 6) сформировано параллельными концентриче-

скими пластинами, каждая из которых состоит из однонаправленных коллаге­новых волокон или пучков. Коллагеновые фибриллы в ФК значительно толще, чем и ПЯ. По данным F. Нарреу (1980), толщина волокон ПЯ у человека в зре­лом возрасте не превышает 40 нм, а в ФК она составляет 70 нм и более. Колла­геновые волокна в пластинах ориентированы под углом около 60° к оси позво­ночного столба и около 120° относительно волокон смежных пластин (Семе­нова Г.Л., 1983, Нарре F., 1976, 1980; Boyde A., Jones S.J., 1983) (рис. 7.). Такая ориентация коллагеновых фибрилл в пластинах придает фиброзному кольцу некоторую эластичность при компрессии. Число пластин в переднем отделе фиброзного кольца достигает 22-24 и уменьшается в дорзальном направлении до 8-9. Пластины разделены тонкими прослойками основного вещества, что обеспечивает ограниченно подвижное и прочное их соединение.

Рис. 6. Фиброзное кольцо: 1 - матрикс; 2 - хондроциты. Коллагеновые пучки образуют пластины, расположенные под углом друг к другу (двуосная ориентация). Гематоксилин и эозин, х400.

Рис. 7. Фиброзное кольцо. Двуосная ориентация коллагеновых пластин в чередующихся слоях (по Нарреу F, 1956). СЭМ, х 1000.

Клеточные элементы ФК располагаются строго упорядоченно в лакунах между коллагеновыми пучками, образуя вытянутые в направлении пучков ма­локлеточные изогенные группы - своеобразные цепочки клеток. Количество клеточных элементов фиброзного кольца относительно велико в наружных его отделах, до 500 на 1 мм² среза ткани, и резко падает к зоне перехода в пуль­позное ядро, до 50-30 клеток на 1 мм² плоскости среза. Клетки фиброзного кольца синтезируют типичный для фибробластов I тип коллагена, который формирует волокнистые структуры пластин. Углеводный компонент основно­го вещества фиброзного кольца преимущественно участвует в формировании гликопротеидных макромолекул. Концентрация гликозаминогликанов невели­ка и резко снижается к периферии фиброзного кольца.

Коллаген составляет 65-85% массы высушенной ткани ФК диска челове­ка (именно высокая концентрация коллагена служит главным основанием для отнесения кольца к числу фиброзных хрящей). В последовательных слоях ФК в направлении от ПЯ к периферии диска уменьшается содержание коллагена 2 типа и увеличивается содержание коллагена 1 типа. В наружных пластинах

22

кольца преобладает коллаген 1 типа. В ФК диска человека на долю коллагена II типа приходится в среднем 60% общего количества коллагена. Неколлаге­новые белки МПД изучены недостаточно. Известно, однако, что большая их часть связана с коллагеновыми волокнами (Eyre D.R., 1979).

Коллагеновые волокна наружной пластины фиброзного кольца перепле­таются с волокнами продольных связок позвоночника. Значительная часть коллагеновых волокон наружных пластин фиброзного кольца продолжается в костной ткани тел прилежащих позвонков и плотно закрепляется компактной костью, где называются “шарпеевскими”. Фибриллы внутренних пластин фиб­розного кольца продолжаются в гиалиновые пластинки, отделяющие ткань межпозвонковых дисков от тел позвонков. Так формируется своеобразный не­прерывный каркас из связанных в единую систему волокон фиброзного кольца на периферии и гиалиновых пластинок со стороны позвонковых тел. Такая же­сткая стабилизация является одной из основ и необходимым условием выпол­нения амортизационной функции пульпозным ядром. Считается, что именно вязкоэластические свойства фиброзного кольца определяют статическую тол­щину межпозвонкового диска, а также степень сжатия и упругости пульпозно­го ядра.

Кроме функционирования в единой с пульпозным ядром системе гашения компрессионных нагрузок, фиброзное кольцо выполняет специфическую роль ограничителя сгибательных и ротационных движений, а также осуществляет функцию направления и гашения любых тангенциально приложенных нагру­зок. К выполнению этой функции фиброзное кольцо адаптировано в наиболь­шей степени, на что указывает и направление хода волокон, формирующих пластины фиброзного кольца. При этом фиброзное кольцо чрезвычайно проч­но связывает позвонки в единый орган - позвоночник (рис.8, рис 9).

Таким образом, строгая пространственная организация пластин коллаге­новых волокон ФК, связанных с волокнистыми элементами как ПЯ, так и за­мыкающей хрящевой пластинки кости, обеспечивает структурную и функцію-

нальную целостность межпозвоночного диска и обеспечивает определенный объем движений в позвоночно-двигательном сегменте.

Перечисленные функциональные возможности фиброзной ткани МД обу­словлены не только свойствами самого коллагена, но и особенностями его взаиморасположения и взаимодействия с макромолекулами протеогликанов и неколлагеновых белков.

9

Рис. 8. Общие закономерности структуры межпозвоночного диска (про­дольное сечение): 1- пульпозное ядро; 2 - фиброзное кольцо; 3 - гиалиновый хрящ замыкающей пластинки; 4 - компактное и губчатое вещество тела по­звонка (по Eyre D.R., 1975).

Рис. 9. Детали структуры межпозвоночного диска на поперечном сечении: 1 - пульпозное ядро; 2 - коллагеновые пластины фиброзного кольца; 3 - вза­имная ориентация коллагеновых пучков в пластине и направление коллагено­вых фибрилл (по Eyre D.R.,1975).

24

1.