Лабораторные и патоморфологические исследования

методы исследования при переломах и заболеваниях позвоночника

Лабораторные и патоморфологические исследованияУ больных с типичной деформацией позвоночника наблюдается выраженное нарушение архитектоники костной ткани, сопровождающееся дегенеративно-дистрофическими изменениями в межпозвонковых дисках и характерными анатомическими изменениями тел позвонков, что обусловлено поражением соединительной ткани позвоночника.

Морфологические, гистоэнзиматические и электронно-микроскопические исследования имеют исключительно важное значение для диагностики и лечения различных заболеваний позвоночника.

Нами изучены морфологические изменения в иссеченных во время операции структурных компонентах позвоночника 33 больных 12-17 лет, оперированных по поводу прогрессирующего искривления позвоночника. У 18 из них был идиопатический сколиоз, у 15 - диспластический, 26 больных имели сколиоз IV степени, 7-III степени. Были исследованы межпозвонковые диски с прилегающими участками тел позвонков грудного отдела на выпуклой (90 дисков) и вогнутой (5 дисков) стороне в области вершины искривления. В качестве контроля служили 62 межпозвонковых диска 18 детей 10-17 лет, умерших в результате травмы или соматических заболеваний и не имевших сколиоза. Извлеченные участки позвоночника фиксировали в растворе Кайзерлинга, декальцинировали в 10% нейтральном растворе селектона и после проводки заливали в целлоидин-парафин. Срезы окрашивали гематоксилин-эозином, по методу ван-Гизона и альциановым голубым. Толщину зон энхондрального роста измеряли с помощью окуляр-микрометра.

Одним из важных структурных компонентов тела позвонка является ростковая пластинка, определяющая рост тела позвонка в длину. Средняя толщина зоны энхондрального роста в контроле составила 201 ± 13,5 мкм. У детей со сколиозом толщина ее на выпуклой стороне деформации была значительно больше (268 ± 17,1 мкм). При диспластическом сколиозе зона энхондрального роста была существенно толще (302 ± 27,6 мкм), чем при идиопатическом (240 ± 17,1 мкм). В обоих случаях различия оказались статистически достоверными (р<0,05). На выпуклой стороне искривления наблюдалось не только увеличение толщины зоны энхондрального роста, но и нарушение порядка расположения хондроцитов, изменение соотношения между слоями колонок и гипертрофических клеток, извращение костеобразования и фрагментация зоны роста. Вследствие истончения слоя пролиферирующего хряща и слоя разрушения зона роста была представлена беспорядочно расположенными гипертрофическими клетками. Отмечены также уменьшение числа очагов физиологической дистрофии в зоне роста и смещение их в толщу хрящевой пластинки или в костную ткань. На вогнутой стороне деформации зона оказалась суженной (среднее ее значение 135 ± 7,7 мкм), коленчатое расположение хондроцитов было нарушено, некоторые участки зоны роста подверглись фрагментации.

У 12 больных из 15 с диспластическим сколиозом (38 хрящевых пластинок) и у 5 больных из 18 с идиопатическим сколиозом (14 пластинок) слой гипертрофических хондроцитов был в 1,5 раза толще слоя коленчатых клеток, а количество матрикса было резко уменьшено. Следовательно, такая картина более характерна для диспластического сколиоза. У большинства детей с идиопатическим сколиозом зона роста имела равномерную толщину с тонким слоем костеобразования на поверхности обызвествленного хряща. Иногда можно было видеть фрагментацию участков зоны роста.

Значительные патоморфологические изменения при сколиотической деформации обнаруживают в желатинозном ядре и фиброзном кольце межпозвонкового диска. Характерен их прогрессирующий склероз. У больных со сколиозом III степени фиброзное кольцо было образовано пучками волокон, располо женных параллельно. Клетки в нем соединительнотканного характера, а в более глубоких слоях - хрящевого. При сколиозе IV степени в фиброзном кольце отмечались распад коллагеновых волокон на фрагменты, их истончение, разрыхление и обеднение клетками. Наблюдались и изменения архитектоники пучковых структур. Эти нарушения в строении фиброзного кольца более отчетливо выражены во внутренних слоях. Следовательно, процесс разрушения фиброзного кольца происходит в желатинозном ядре. Наиболее резкие изменения в фиброзном кольце были выявлены при тяжелых искривлениях позвоночника, вплоть до его склерозирования. Описанные изменения были больше выражены на вогнутой стороне, где процесс склерозирования распространялся и на хрящевую пластинку.

Известно, что желатинозное ядро несет на себе буферную функцию. И. М. Митбрейт и Г. И. Лаврищева (1973), исследуя межпозвонковые диски при спондилолистезе, пришли к выводу, что по мере развития патологического процесса эластичность тканей межпозвонкового диска уменьшается и он теряет свойства буфера. Можно предполагать, что при сколиозе выраженные дегенеративно-дистрофические процессы в желатинозных ядрах снижают их. гидравлическое воздействие на развитие деформации, а прогрессирующий склероз фиброзного кольца, особенно с вогнутой стороны, затрудняет коррекцию деформации позвоночника и иногда делает малоэффективным результат оперативного лечения.

Нарушения метаболизма белково-углеводных комплексов соединительной ткани позвоночника играют определенную роль в патогенезе идиопатического сколиоза (Казьмин А. И., 1971, 1973). Увеличение концентрации гексоз, гексозаминов и сиаловой кислоты в крови больных сколиозом, а также в остистых отростках, связках и телах патологически измененных позвонков было обнаружено А. И. Казьминым и Р. В. Меркурьевой (1969, 1971), И. 3. Нейманом и О.В. Прошиной (1973), Т.Я. Балаба и соавт. (1977) и др. Оказалось, что отмеченные сдвиги появляются уже при сколиозе I степени, нарастают при сколиозе II и III степени искривления позвоночника и снижаются при сколиозе IV степени. По мнению Р.В. Меркурьевой (1973), указанные изменения являются следствием дезорганизации органического матрикса костной ткани под влиянием повышения активности ферментов катаболического ряда.

Определенный интерес представляет работа Л.П. Гроховского и соавт. (1976), которые наблюдали характер и динамику нарушений метаболизма соединительной ткани животных с экспериментальным сколиозом неврогенной этиологии. Они обнаружили накопление углеводно-белковых комплексов в костной ткани тел позвонков и остистых отростках как на уровне первичной сколиотической дуги, так и на уровне компенсаторных дуг искривлений. Одновременно ими были выявлены фазовые изменения углеводно-белковых комплексов в крови: накопление их в начальном периоде развития сколиоза, снижение уровня до субнормальных значений в последующий период и затем возвращение динамики к онтогенетическому типу. По мнению Л.П. Гроховского и соавт. (1976), нарушения метаболизма соединительной ткани, наблюдающиеся в процессе развития экспериментального сколиоза, носят вторичный характер, и в основе их фазовых изменений лежат закономерности, определяющие этапное развитие сколиотической болезни.

Биохимические исследования были проведены нами у 57 больных в возрасте от 6 до 15 лет; у 42 из них был идиопатический сколиоз, у 15 - диспластический. Деформация позвоночника III и IV степени установлена у 32 детей, I степени - у 25. Известно, что между характером и степенью нарушений метаболизма углеводно-белковых комплексов в телах позвонков и остистых отростках и в содержании этих комплексов в крови на различных этапах возникновения и развития сколиотической деформации имеется известный параллелизм (Меркурьева Р.В., 1973). В связи с этим мы считаем целесообразным использовать для суждения о количественных и качественных нарушениях в костной ткани позвоночника следующие показатели крови: содержание общих гексоз, связанных с белками, и гексозаминов, а также дифениламиновый показатель. Выявлено, что сдвиги в содержании углеводно-белковых комплексов в крови появляются уже при I степени идиопатического сколиоза. При дальнейшем прогрессировании деформации имеется тенденция к увеличению концентрации гексоз и гексозаминов. Наибольший подъем содержания гексоз обнаружен при идиопатических сколиозах III и IV степени - 1,31+0,05 г/л. При этом все различия по сравнению с нормой статистически достоверны (р<0,05). Дифениламиновый показатель статистически достоверно значительно повышен при идиопатических сколиозах I степени (0,204 ± 0,012). При дальнейшем прогрессировании искривления он уменьшается и составляет при сколиозе III-IV степени 0,181+0,06. Изменения содержания гексоз, гексозаминов и дифениламинового показателя при диспластическом и идиопатическом сколиозе одинаковы. Изучение белковых фракций крови осуществлялось только при III-IV степени идиопатического и диспластического сколиоза. У этих больных наблюдаются гипоальбуминемия и повышение уровня ai и аi-глобулинов, что соответствует данным других авторов.

Лабораторные исследования позвоночника

Применяемые в клинике обычные анализы мочи и крови в ряде случаев дают дополнительные сведения и помогают в дифференциальной диагностике при опухолевых заболеваниях позвоночника, а также позволяют более четко судить о состоянии больного. При большинстве доброкачественных опухолей и опухолеподобных диспластиче ских процессах (хондрома, экзостоз, гемангиома, кистозные формы остеобластскластомы) СОЭ и количество лейкоцитов, как правило, оставались нормальными. При литических остеобластокластомах у 11 больных СОЭ была в пределах 16-40 мм/ч, а количество лейкоцитов (лишь у 3 из них) - более (8-9)млрд./л. При остеоид-остеоме СОЭ оказалась повышенной у 3 детей. Более заметные изменения СОЭ и содержания лейкоцитов наблюдались у больных со злокачественными опухолями. У 7 больных СОЭ повышалась от 25 до 52 мм/ч.

Изменения в моче обнаружены лишь у больных с нарушением функции тазовых органов. При изучении фосфорно-кальциевого обмена у больных с доброкачественными опухолями позвоночника не вsявлено изменений количества кальция и фосфора в крови и моче. Активность щелочной фосфатазы в крови лишь у 2 больных эозинофильной гранулемой была несколько повышена - до 1,15 ммоль/(с*л); норма 0,45-0,90 ммоль/(с*л), у них заболевание сопровождалось подъемом температуры тела до 38° С. У больных со злокачественными новообразованиями позвоночника содержание кальция, фосфора и активность щелочной фосфатазы в крови и кальция и фосфора в моче изменялись незначительно.

Более четкие данные получены при изучении содержания мукопротеидов в сыворотке крови. У больных с литическими процессами при доброкачественных и злокачественных опухолях позвоночника содержание мукопротеидов было повышено. При литических остеобластокластомах со злокачественным ростом опухоли и вовлечением в процесс нескольких позвонков у 6 из 9 больных было 1,96-2,18 г/л мукопротеидов в сыворотке крови (норма 1,30-1,85 г/л), у больной с обширной литической остеобластокластомой - 308 ед. Содержание мукопротеидов было увеличено у 3 больных эозинофильной гранулемой позвоночника и у 1 с остеоидостеомой. При злокачественных опухолях, таких как саркома Юинга, содержание мукопротеидов повышалось до 200-210 ед., а при хондросаркоме грудного позвонка был ниже нормы (120 ед.). Таким образом, определение мукопротеидов в сыворотке крови у детей с опухолями позвоночника служит вспомогательным тестом при дифференциальной диагностике.

Исследование спинномозговой жидкости является одним из вспомогательных методов обследования больных с первичными опухолями позвоночника, дополняя данные ликвородинамических проб, миелографии и клиники. С помощью этого метода удается уточнить характер и степень компрессии спинного мозга, а в некоторых случаях - форму и характер опухоли. Исследование спинномозговой жидкости производилось нами у 25 больных с различными опухолями позвоночника (у 14 - с остеобластокластомой, у 4 - с остеоид-остеомой, у 2 - с гемангиомой и у 5 - со злокачественными опухолями). Изменения в спинномозговой жидкости при опухолях позвоночника лишь в незначительной степени зависят от характера опухоли, в основном же они связаны со степенью, протяженностью, уровнем компрессии спинного мозга и длительностью ее существования. При опухолях, не вызывающих компрессии спинного мозга, изменений в спинномозговой жидкости не наблюдалось ни у одного больного независимо от характера опухоли. Это же подтверждают данные других авторов, исследовавших спинномозговую жидкость при различных опухолях позвоночника.

При сдавлении спинномозгового канала и возникновении полного или частичного блока изменялись цвет, прозрачность, содержание белка, цитоз спинномозговой жидкости. Выраженная ксантохромия наблюдалась только у 1 больного со злокачественной остеобластокластомой и слабая - у 1 с литической остеобластокластомой. Происхождение ксантохромии обычно связывают с застойными явлениями в спинном мозге и окружающих его тканях. Некоторые авторы считают, что она возникает вследствие геморрагии из сосудов самого вещества опухоли или путем транссудации из застойных сосудов спинного мозга. В наших наблюдениях ксантохромия явилась, по-видимому, следствием геморрагии из сосудов спинного мозга, так как ни в том, ни в другом случае опухоль не прорастала оболочки спинного мозга, а сдавливала спинной мозг в течение нескольких месяцев. Ксантохромия - существенный диагностический признак, позволяющий в ряде случаев дифференцировать опухоль позвоночника от опухолей спинного мозга, для которых она является характерным признаком.

При полном или частичном блоке у всех больных наблюдалось повышение содержания белка в спинномозговой жидкости от 1,03 до 9,9 г/л, при этом количество белка не связывалось с характером опухоли, а зависело от длительности существования и степени блока. Повышенное содержание белка (до 9,9 г/л) с одновременным увеличением цитоза до 43 тыс./л элементов было у I больного остеобластокластомой с полным блоком Тш, что объяснялось, вероятно, реактивным воспалением, так как компрессия спинного мозга развилась остро после травмы и сопровождалась длительным подъемом температуры тела до 39°С. У 7 больных отмечалась белково-клеточная диссоциация - содержание белка повышалось от 1,9 до 9,9 г/л, а цитоз не превышал (2-3) тыс./л. Эти данные подтверждаются наблюдениями Н.Г. Крутикова и соавт. (1968), которые в большинстве случаев при блоке опухолями позвоночника обнаруживали белково-клеточную диссоциацию и лишь иногда нормальное содержание белка и цитоз, не превышающий (2-3) тфс./л.

Важной химической пробой является реакция Нонне-Апельта, которая у 9 наших больных была положительной и у 5 - резко положительной. Какой-либо зависимости между характером цитоза и гистологическим строением опухоли при первичных опухолях позвоночника не существует, что подтверждается как нашими данными, так и наблюдениями других авторов. Отсутствие значительного цитоза является дифференциально-диагностическим признаком при распознавании характера процесса. При различного рода воспалительных процессах цитоз, как правило, высокий.

Для выяснения характера и степени блока, наряду с исследованием спинномозговой жидкости, во всех случаях проводились ликвородинамические пробы (Квеккенштедта и Стуккея). При полном блоке в нижнегрудном отделе позвоночника первоначальное давление было повышенным до 2,06-2,55 кПа (210-260 мм вод. ст.) у 3 больных с доброкачественными опухолями и резко пониженным - до 0,490-0,588 кПа (50-60 мм вод. ст.) - у 2. Проба Квеккенштедта была положительной при блоке субарахноидальных пространств у 9 больных, из них у 3 проба Стуккея была отрицательной.

Изотопная миелография для исследования блока является наиболее эффективным методом. В настоящее время она получила широкое распространение благодаря своей простоте и четкости в корреляции клинических показателей.

Смесь радиоактивного газа ксенона с воздухом вводят эндолюмбально после проведения ликвородинамических проб и взятия для лабораторного исследования спинномозговой жидкости между Liii-Liv или Li-Liv в положении больного на боку с согнутыми ногами. После введения газа ребенка сажают и удерживают в приподнятом положении голову и туловище в течение всего времени исследования. Подсчет импульсов производят радиощупом сразу же после введения газа. Уровень и степень блока фиксируют по качеству изотопной активности. Кривая с небольшими подъемами на разных уровнях спинномозгового канала свидетельствует о наличии здесь блока.

Изотопная миелография проводилась нами у 7 больных с опухолью позвоночника. У тех из них, у кого клинически предполагалось наличие блока, с помощью этого метода был подтвержден уровень поражения. Только в одном наблюдении при изотопном исследовании блок дважды был диагностирован на 2 позвонка ниже клинически предполагаемого уровня. Такое несоответствие объяснялось наличием спаек и вторичных изменений в подоболочечном пространстве, что подтвердилось при оперативном вмешательстве.

Биопсия

Клинические и рентгенологические данные, если они не создают полной уверенности в характере опухоли или диспластического процесса в позвоночнике, должны быть уточнены с помощью гистологического исследования. Особенно это важно тогда, когда речь идет о злокачественных опухолях и проведении у больных химио- и рентгенотерапии, которые далеко не безвредны для детского организма. При опухолях позвоночника из-за особенностей расположения, глубокого залегания патологического процесса проведение биопсии значительно труднее, чем при локализации опухоли в других областях скелета, особенно из тел позвонков. Для получения патологической ткани из очага поражения при опухолевых процессах позвоночника пользуются или пункционной биопсией, или диагностической вертебротомией.

Пункционная биопсия при опухолях позвоночника, при поражении задних его отделов, технически не представляет каких-либо затруднений и может быть применена на всех уровнях позвоночного столба. Этой биопсией при опухолях позвоночника пользуются многие хирурги. Особенно важным и ценным является взятие материала для исследования из труднодоступных для открытой биопсии мест, например при локализации опухоли в телах позвонков. Биопсия тела позвонка является довольно сложной манипуляцией, требующей опыта и определенного навыка, а в некоторых отделах позвоночника, таких как верхний и средний грудные, она особенно опасна. Поэтому утверждение многих авторов о безопасности пункционной биопсии справедливо в отношении любых костей, кроме тел позвонков.

Для пункционной биопсии тел позвонков Ci, Cii, Сiii, лучше всего пользоваться фарингеальным доступом, остальных шейных позвонков и Ti - боковым доступом по заднему краю грудинно-ключично-сосцевидной мышцы. Единственным осложнением может быть повреждение позвоночной артерии.

Пункция Тii - Tix, по мнению многих авторов, опасна. Возможны повреждения непарной и верхней полой вены, аорты, плевры, диафрагмы, что доказано анатомическими исследованиями и некоторыми клиническими наблюдениями. Пункция тел поясничных позвонков особых трудностей не представляет и не таит в себе столько опасностей, как пункционная биопсия шейных и грудных позвонков.

Пункционную аспирационную биопсию мы применили у 16 больных с опухолями позвонков: у 11-задних отделов позвонков (3 шейных, 1 грудного, 3 поясничных и 4 крестцовых), у 5 - тел Сii, Сiii, Тх, Тхii, Lv. Положительный ответ получен у 10 больных, неопределенный - у 1, отрицательный - у 5. Пункционную биопсию как передних, так и задних отделов позвонка выполняли под контролем электронно-оптического преобразования. При пункции тел позвонков в шейном отделе необходимо следить, чтобы во избежание повреждения спинного мозга игла пересекла не более 3/4 тела позвонка. Пункцию тел позвонков в грудном и поясничном отделах позвоночника мы производили иглой с мандреном в положении больного на животе. Вкол иглы осуществляли отступя 3-4 см от задней срединной линии. При достижении поперечного отростка конец иглы опускался так, чтобы можно было подойти к телу позвонка. После этого под контролем электронно-оптического преобразователя, меняя положение больного, уточняли направление иглы и под визуальным контролем в положении больного на боку после удаления мандрена с некоторым усилием вводили иглу в тело позвонка. Осложнений не наблюдалось.

Когда проведение пункционной биопсии невозможно (при локализации опухоли в телах позвонков Тi - TiX) или же диагноз остается неясным после ее выполнения, некоторые авторы осуществляют диагностическую открытую биопсию, а операцию производят через несколько дней после получения гистологического ответа. Применение диагностических открытых биопсий на позвоночнике осложнено трудным доступом к очагу поражения. Поэтому целесообразнее проводить открытую срочную биопсию и сразу же оперативное вмешательство, руководствуясь результатами макро- и микроскопии, а также цитологическими данными. При предположении о наличии злокачественной опухоли операция направлена в основном на освобождение спинного мозга из патологической ткани, а при доброкачественной - по возможности на радикальное удаление опухоли. В более редких случаях, когда доступ к патологическому очагу не представляет трудностей, а пункционная биопсия оказывается отрицательной, возможно применение открытой биопсии. Открытая срочная биопсия проведена нами у 5 больных (у 3 с остеобластокластомой задних отделов позвонков и у 2 с опухолью Юинга).