ระบบสกรูสำหรับกระดูกสันหลังให้ผลลัพธ์เป็นอย่างไรในผู้ป่วยที่เป็นโรคกระดูกพรุน

เมื่อศัลยแพทย์ใส่ สกรูสำหรับกระดูกสันหลัง ลงในกระดูกที่เป็นโรคกระดูกพรุน สภาพแวดล้อมเชิงกลจะแตกต่างโดยสิ้นเชิงจากกระดูกสันหลังส่วนลำตัวที่แข็งแรงปกติ โรคกระดูกพรุนทำให้ความหนาแน่นของแร่ธาตุในกระดูกลดลง และทำลายโครงสร้างของเนื้อเยื่อกระดูกแบบร่อน ส่งผลให้ส่วนเนื้อเยื่อกระดูกแบบร่อนภายในกระดูกสันหลังส่วนลำตัวมีมวลวัสดุน้อยลงอย่างมากในการยึดสกรูสำหรับกระดูกสันหลัง ผลที่ตามมาคือ ความต้านทานต่อการดึงออก (pullout strength) ความต้านทานต่อการเคลื่อนไหวแบบสั่นคลอน (toggling resistance) และความน่าเชื่อถือของการยึดตรายาวนานลดลงอย่างวัดค่าได้ การเข้าใจพฤติกรรมของสกรูสำหรับกระดูกสันหลังภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้อย่างละเอียดเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับทีมแพทย์ทุกทีมที่ดูแลผู้ป่วยที่มีภาวะพังผืดของกระดูกสันหลังหรือบาดเจ็บที่กระดูกสันหลังในประชากรผู้สูงวัย

ความเสี่ยงทางคลินิกมีสูงมาก การล้มเหลวของสกรูสำหรับผ่าตัดกระดูกสันหลังในผู้ป่วยที่เป็นโรคกระดูกพรุนอาจนำไปสู่การหย่อนคล้อยของโครงสร้างการยึดตรึง การเกิดแรงกดทับมากเกินไปต่อส่วนของกระดูกสันหลังที่อยู่ใกล้เคียง หรือจำเป็นต้องผ่าตัดแก้ไขซ้ำซึ่งก่อให้เกิดความเจ็บปวด อย่างไรก็ตาม ขั้นตอนการผ่าตัดนี้มักหลีกเลี่ยงไม่ได้ เนื่องจากผู้ป่วยที่เป็นโรคกระดูกพรุนมักประสบภาวะกระดูกสันหลังหักและไม่เสถียร ซึ่งเป็นสาเหตุที่จำเป็นต้องใช้การผ่าตัดเพื่อเสริมความมั่นคงให้กับกระดูกสันหลังบทความนี้จะวิเคราะห์ประสิทธิภาพของสกรูสำหรับผ่าตัดกระดูกสันหลังในกระดูกที่มีความหนาแน่นต่ำ สาเหตุเชิงชีวภาพและเชิงกลที่ทำให้การยึดตรึงลดลง รวมถึงกลยุทธ์การเสริมความแข็งแรงที่ศัลยกรรมกระดูกสันหลังสมัยใหม่ใช้เพื่อฟื้นฟูความสามารถในการยึดตรึงของสกรูอย่างน่าเชื่อถือในกระดูกสันหลังที่เสื่อมสภาพ

เหตุใดโรคกระดูกพรุนจึงทำให้การยึดตรึงของสกรูสำหรับผ่าตัดกระดูกสันหลังลดลง

พื้นฐานเชิงกลที่ทำให้ความสามารถในการยึดตรึงลดลง

สกรูสำหรับกระดูกสันหลังสร้างการยึดตราย primarily ผ่านการล็อกเกี่ยวของเกลียวสกรูกับเนื้อกระดูกแทรเบคูลาร์รอบข้าง ในกระดูกสันหลังที่แข็งแรง เครือข่ายกระดูกสปอนจิโอซัสที่หนาแน่นจะกระจายแรงความเครียดออกไปอย่างกว้างขวางรอบก้านสกรูสำหรับกระดูกสันหลัง แต่ในกระดูกที่เป็นโรคกระดูกพรุน เครือข่ายกระดูกสปอนจิโอซัสเดียวกันนี้จะบางลงและมีรูพรุน ส่งผลให้พื้นที่สัมผัสระหว่างเกลียวสกรูสำหรับกระดูกสันหลังกับกระดูกลดลงอย่างมาก งานวิจัยด้านชีวกลศาสตร์แสดงอย่างต่อเนื่องว่า แรงดึงออก (pullout force) ของสกรูสำหรับกระดูกสันหลังแบบมาตรฐานลดลง 30 ถึง 60 เปอร์เซ็นต์ เมื่อความหนาแน่นแร่ของกระดูกต่ำกว่าเกณฑ์ที่กำหนดสำหรับโรคกระดูกพรุน การสั่นคลอน (toggling) ภายใต้แรงโหลดแบบเป็นจังหวะเร่งกระบวนการเสื่อมสภาพนี้ ทำให้ช่องว่างที่เกิดขึ้นบริเวณรอยต่อระหว่างสกรูกับกระดูกกว้างขึ้น และก่อให้เกิดการเคลื่อนไหวระดับจุลภาค (micro-motion) ซึ่งขัดขวางกระบวนการรวมตัวทางชีวภาพ

การยึดเกาะกับกระดูกชั้นคอร์เทกซ์และการใช้เทคนิคยึดผ่านกระดูกสองชั้น

กลยุทธ์ชดเชยหนึ่งวิธีคือการเลื่อนปลายสกรูกระดูกสันหลังผ่านเปลือกกระดูกด้านไกลของตัวกระดูกสันหลัง เพื่อให้เกิดการยึดเกาะทั้งสองด้านของเปลือกกระดูก (bicortical purchase) เปลือกกระดูกมีความแข็งแรงมากกว่ากระดูกแบบพรุนอย่างมีนัยสำคัญ แม้ในผู้ป่วยที่เป็นโรคกระดูกพรุน ดังนั้นการให้ปลายสกรูกระดูกสันหลังยึดเกาะทั้งสองชั้นของเปลือกกระดูกจึงสามารถเพิ่มความต้านทานต่อแรงดึงออกตามแนวแกนได้อย่างมาก อย่างไรก็ตาม วิธีนี้มีข้อเสียคือเพิ่มความเสี่ยงต่อการบาดเจ็บของหลอดเลือดบริเวณด้านหน้า โดยเฉพาะในบริเวณกระดูกสันหลังส่วนเอว ศัลยแพทย์จึงจำเป็นต้องพิจารณาถึงประโยชน์เชิงกลไกที่เพิ่มขึ้นจากการใช้สกรูกระดูกสันหลังแบบยึดเกาะทั้งสองด้านของเปลือกกระดูกเทียบกับความเสี่ยงทางกายวิภาคที่เฉพาะเจาะจงต่อแต่ละระดับของตัวกระดูกสันหลัง สำหรับบริเวณกระดูกสันหลังส่วนอก ซึ่งไขสันหลังอยู่ทันทีด้านหลังของเปลือกกระดูกด้านหลัง ขอบเขตความปลอดภัยจึงแคบยิ่งกว่า

การเสริมความมั่นคงของสกรูกระดูกสันหลังด้วยซีเมนต์กระดูก

การเสริมซีเมนต์กระดูกเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมของการยึดตรายังไง

การเสริมแรงสกรูกระดูกสันหลังด้วยซีเมนต์โพลีเมทิลเมทาคริเลตได้กลายเป็นวิธีที่นิยมใช้มากที่สุดในการเพิ่มความแข็งแรงของสกรูกระดูกสันหลังในกระดูกที่เป็นโรคกระดูกพรุน ในการทำวิธีนี้ สกรูกระดูกสันหลังแบบกลวงจะถูกใส่ผ่านทางส่วนลำตัวของสกรูที่มีรูเจาะไว้ จากนั้นจึงฉีดซีเมนต์ที่มีความหนืดต่ำเข้าไปภายใต้แรงดันที่ควบคุมผ่านตัวสกรูกระดูกสันหลังโดยตรง ซีเมนต์จะไหลเข้าไปเติมช่องว่างในโครงสร้างแทรเบคูลาร์รอบๆ สกรูกระดูกสันหลังแล้วจึงแข็งตัวกลายเป็นเปลือกแข็งที่ช่วยเพิ่มพื้นที่สัมผัสที่มีประสิทธิภาพอย่างมาก รายงานการศึกษาพบว่า แรงดึงออก (pullout strength) ของสกรูกระดูกสันหลังที่เสริมด้วยซีเมนต์นั้นเทียบเคียงหรือสูงกว่าสกรูกระดูกสันหลังแบบทั่วไปที่ใช้ในกระดูกที่มีความหนาแน่นปกติ ด้วยเหตุนี้ การยึดตรึงด้วยซีเมนต์จึงเป็นทางเลือกที่เชื่อถือได้เมื่อภาวะกระดูกพรุนอาจทำให้โครงสร้างการยึดตรึงไม่เพียงพอ

ข้อพิจารณาทางคลินิกสำหรับการใช้สกรูกระดูกสันหลังที่เสริมด้วยซีเมนต์

ปริมาตรและค่าความหนืดของซีเมนต์ที่ฉีดผ่านสกรูสำหรับการยึดกระดูกสันหลังต้องควบคุมอย่างระมัดระวังอย่างยิ่ง ซีเมนต์ที่ใช้ในปริมาณมากเกินไปจะเพิ่มความเสี่ยงต่อการรั่วไหลเข้าสู่ช่องเอพิดูรัลหรือระบบหลอดเลือด ซึ่งอาจก่อให้เกิดความเสียหายต่อระบบประสาทหรือภาวะลิ่มเลือดอุดตันในปอด สกรูสำหรับกระดูกสันหลัง การใช้ภาพถ่ายเรืองแสง (Fluoroscopic) หรือภาพถ่ายคอมพิวเตอร์โทโมแกรม (CT) ระหว่างการทำหัตถการเสริมสกรูสำหรับการยึดกระดูกสันหลัง ช่วยให้ศัลยแพทย์สามารถติดตามการไหลของซีเมนต์แบบเรียลไทม์ และหยุดการฉีดก่อนที่ซีเมนต์จะรั่วไหลออกนอกบริเวณเป้าหมายได้ ทั้งนี้ สกรูสำหรับการยึดกระดูกสันหลังที่ออกแบบให้มีรูเปิดหลายรูขนาดเล็กบริเวณด้านข้าง (Fenestrated spinal screw) แทนที่จะมีรูเปิดเพียงรูเดียวที่ปลายส่วนปลาย จะช่วยส่งเสริมให้ซีเมนต์กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอมากขึ้นรอบๆ แกนสกรู และลดโอกาสที่ซีเมนต์จะรั่วไหลอย่างมีทิศทางเข้าสู่ช่องไขสันหลัง ปัจจัยการคัดเลือกผู้ป่วยก็มีความสำคัญเช่นกัน: หัตถการเสริมสกรูสำหรับการยึดกระดูกสันหลังมีความเสี่ยงต่อการรั่วไหลของซีเมนต์สูงขึ้นเมื่อผนังด้านหลังของกระดูกสันหลังแตกหรือบกพร่อง

การออกแบบสกรูสำหรับการยึดกระดูกสันหลังรุ่นล่าสุดสำหรับกระดูกที่เปราะบางจากโรคกระดูกพรุน

การออกแบบสกรูที่สามารถขยายตัวได้และสกรูที่ปรับมุมได้หลากหลาย

นอกเหนือจากการเสริมด้วยซีเมนต์แล้ว วิศวกรผู้ออกแบบอุปกรณ์ฝังตัวยังได้พัฒนารูปทรงของสกรูสำหรับใช้กับกระดูกสันหลังโดยเฉพาะ เพื่อให้ทำงานได้ดีขึ้นในกระดูกที่มีความหนาแน่นต่ำ ระบบสกรูสำหรับใช้กับกระดูกสันหลังแบบขยายได้จะขยายปีกหรือใบมีดออกในแนวรัศมีหลังจากที่สอดเข้าไปแล้ว ทำให้เกิดการยึดเกาะเชิงกลกับโครงสร้างตรับคูลาร์ (trabecular structure) รอบข้างอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งสกรูสำหรับใช้กับกระดูกสันหลังแบบทั่วไปไม่สามารถทำได้เช่นนี้ การขยายตัวดังกล่าวช่วยกระจายแรงลงบนปริมาตรกระดูกที่กว้างขึ้น จึงลดความเข้มข้นของแรงที่บริเวณรอยต่อระหว่างเกลียวสกรูกับกระดูก ขณะที่ระบบสกรูสำหรับใช้กับกระดูกสันหลังแบบปรับมุมได้ (variable-angle spinal screw systems) ช่วยให้ศัลยแพทย์สามารถปรับเส้นทางการเจาะให้เหมาะสมที่สุดหลังจากวางสกรูไว้เบื้องต้นแล้ว ซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อจุดเริ่มต้นที่วางแผนไว้ให้ความหนาแน่นของกระดูกไม่เพียงพอ และการเปลี่ยนเส้นทางเล็กน้อยจะช่วยให้สกรูสัมผัสกับกระดูกบริเวณใกล้เคียงที่มีความหนาแน่นสูงกว่า ทั้งสองแนวทางการออกแบบนี้มีเป้าหมายร่วมกันคือ ทำให้สกรูสำหรับใช้กับกระดูกสันหลังสามารถรองรับการกระจายความหนาแน่นของกระดูกที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งพบได้บ่อยในกระดูกสันหลังของผู้ป่วยโรคกระดูกพรุน

เทคนิคการเจาะตามแนวกระดูกโคอร์ติคัล

เทคนิคการวางแนวสกรูกระดูกส่วนเปลือก (cortical bone trajectory technique) ปรับเปลี่ยนเส้นทางของสกรูกระดูกส่วนหลังให้ผ่านเนื้อกระดูกส่วนเปลือกที่มีความหนาแน่นสูงเป็นระยะทางที่ยาวขึ้นภายในคันรับสกรู (pedicle) และส่วนหลังของตัวกระดูกส่วนลำตัว (posterior vertebral body) ส่วนสกรูกระดูกส่วนหลังแบบมาตรฐานจะวางแนวเข้าด้านในผ่านเนื้อกระดูกชนิดพรุน (cancellous tissue) เป็นหลัก ขณะที่สกรูกระดูกส่วนหลังแบบวางแนวตามส่วนเปลือกเริ่มต้นจากตำแหน่งที่อยู่ด้านข้างมากกว่า จากนั้นจึงเอียงเข้าด้านในและขึ้นด้านบนอย่างชัน เพื่อเพิ่มพื้นที่สัมผัสกับผนังส่วนเปลือกของคันรับสกรูซึ่งมีความหนาแน่นสูงให้มากที่สุด ผลการศึกษาในตัวอย่างกระดูกจากผู้เสียชีวิตที่เป็นโรคกระดูกพรุนแสดงว่า สกรูกระดูกส่วนหลังแบบวางแนวตามส่วนเปลือกสามารถสร้างแรงต้านการหลุดออก (pullout strength) ได้ใกล้เคียงกับสกรูกระดูกส่วนหลังแบบมาตรฐานที่ใช้ในกระดูกปกติ แม้ในกรณีที่ตัวกระดูกส่วนลำตัวของผู้ป่วยมีภาวะกระดูกพรุนรุนแรงมากก็ตาม ทำให้เทคนิคนี้มีความน่าสนใจอย่างยิ่งสำหรับการผสานกระดูกส่วนเอวแบบแผลเล็กในผู้สูงอายุ

คำถามที่พบบ่อย

เหตุใดสกรูกระดูกส่วนหลังแบบมาตรฐานจึงหลวมตัวเร็วกว่าในผู้ป่วยที่เป็นโรคกระดูกพรุน

กระดูกที่เป็นโรคกระดูกพรุนมีความหนาแน่นของโครงสร้างตรับคูลา (trabecular) ลดลง และเปลือกกระดูกส่วนโคร์เทกซ์ (cortical shell) มีความแข็งแรงน้อยลง ส่งผลให้สกรูสำหรับผ่าตัดกระดูกสันหลังมีเนื้อเยื่อกระดูกน้อยลงในการยึดเกาะ ภายใต้แรงโหลดซ้ำ ๆ บริเวณรอยต่อระหว่างกระดูกกับสกรูที่ลดลงจะทำให้เกิดการเคลื่อนไหวเล็กน้อย (micro-motion) ซึ่งค่อย ๆ ขยายขนาดของช่องว่างรอบสกรูกระดูกสันหลัง ส่งผลให้สกรูหลุดออกเร็วกว่าปกติเมื่อเปรียบเทียบกับการยึดในกระดูกที่มีความหนาแน่นปกติ

การเสริมด้วยปูนซีเมนต์สำหรับกระดูกนั้นปลอดภัยสำหรับผู้ป่วยทุกรายที่ต้องใช้สกรูกระดูกสันหลังในกรณีกระดูกพรุนหรือไม่

การเสริมด้วยปูนซีเมนต์ช่วยเพิ่มแรงดึงสกรูกระดูกสันหลังออกจากกระดูกได้อย่างมีนัยสำคัญ แต่ไม่เหมาะสมกับผู้ป่วยทุกราย ผู้ป่วยที่มีผนังหลังของกระดูกสันหลังเสียหาย แพ้ส่วนประกอบของปูนซีเมนต์ หรือมีภาวะหัวใจและระบบทางเดินหายใจล้มเหลวรุนแรง จำเป็นต้องประเมินความเสี่ยงเป็นรายบุคคลก่อนวางแผนการผ่าตัดสกรูกระดูกสันหลังแบบเสริมด้วยปูนซีเมนต์ นอกจากนี้ การฉีดปูนซีเมนต์ภายใต้การนำทางด้วยภาพถ่ายทางการแพทย์และการควบคุมปริมาตรอย่างระมัดระวังยังคงเป็นมาตรการความปลอดภัยที่จำเป็น

ศัลยแพทย์ตัดสินใจเลือกวิธีการใช้สกรูกระดูกสันหลังในผู้ป่วยที่เป็นโรคกระดูกพรุนได้อย่างไร

การตัดสินใจมักพิจารณาจากผลการวัดความหนาแน่นของมวลกระดูกก่อนผ่าตัด ระดับของกระดูกสันหลังที่จะใส่อุปกรณ์ ระดับความรุนแรงของการผิดรูปที่ต้องการแก้ไข และสถานะสุขภาพโดยรวมของผู้ป่วย ผู้ป่วยที่มีภาวะกระดูกพรุนรุนแรงซึ่งเข้ารับการผ่าตัดเชื่อมกระดูกสันหลังบริเวณเอวหลายระดับอาจได้รับประโยชน์จากการเสริมซีเมนต์ร่วมกับการใช้สกรูยึดกระดูกสันหลังแบบ cortical trajectory ในขณะที่ผู้ป่วยที่มีภาวะกระดูกพรุนเล็กน้อยซึ่งเข้ารับการผ่าตัดเพียงระดับเดียวอาจจัดการได้ด้วยการออกแบบสกรูยึดกระดูกสันหลังแบบขยายได้เพียงอย่างเดียว