Radiological changes of cervical spine in patients with benign disease that were treated surgically with an anterior approach: correlations with post-operative clinical results

Abstract

Introduction: Degenerative disease as well as trauma are the leading causes of cervical spine disease, with millions of patients undergoing surgery worldwide. A newer field of development and study is the radiological changes of cervical lordosis pre- and postoperatively, as well as the anatomical relationship of cervical spine with other adjacent anatomical structures such as the esophagus and trachea. Aim: This study aims to gather data regarding imaging changes of cervical spine anatomy in patients undergoing anterior spine procedures due to benign diseases (degenerative diseases, trauma). The collected data could theoretically contribute to a better understanding of simple and more complex complications by analyzing their mechanism of occurrence. In addition, the results of this study could provide important insight into how cervical lordosis changes after an anterior approach and whether this change is positive or negative for patient’s final outcome. Theoretically, the establishment of a model of cervical lordosis changes based on preoperative surgical anatomy is one of the objectives of this study. Methods and Patients: This study is retrospective and includes adult patients that underwent an anterior cervical spine procedure for a benign disease. All included patients should have preoperative and postoperative cervical radiographs (up to 2 months after surgery) as well as preoperative examination of their cervical spine with magnetic resonance imaging (MRI). All patients filled out a questionnaire about their quality of life postoperatively. The study of cervical lordosis was based on Cobb's angles and the measurements were conducted according to already published studies. The study included also other measurements such prevertebral soft tissue edema (PSTE) as well a new index based on C2 and C7 vertebras, the SPD index. The degree of cervical spine degeneration was recorded based on the Modic scaling scale. The measurements of the muscle elements of the cervical spine were made by calculating the cervical extensors muscle surface at C5/C6 level as well as the degree of muscle fat infiltration based on the pre-operative MRI. The statistical analysis was performed with the statistical package SPSS.20.Results: We included in our study 79 patients who have had an anterior surgical approach for benign diseases. VAS scores were significantly correlated with cervical sagittal balance parameters, hospitalization rates, cervical extensor’s calculated surface and the SPD index. Regarding cervical alignment, there were found several correlations between the studied parameters. Modic changes were correlated negatively with pre-op C2C7 SVA distance (r -0,049) and negatively correlated with post-op FSU angle (r -0,041). The statistical analysis revealed that only a small portion of our patients were not having sufficient autonomy. In addition, the majority of the patients declared that they were capable of performing their daily activities more efficiently after the surgical procedure. Lastly, 55,7% of the patients declared that they are having the best quality of their life after surgery and 32,9% of them that they are having a good quality of life post-operatively. Nine patients (11,4%) declared that they had no significant improvement after the performed procedure. Conclusions: Anterior approaches in the cervical spine are considered relatively safe and low complications rate surgical procedures for experienced spine surgeons. Visual Analog Scale (VAS) of pain is a valuable tool for the follow up of patients after a cervical spine procedure. There is significant correlation between cervical extensors musculature, VAS scores and SVA. Cervical sagittal parameters are linked to patients’ functionality and quality of life. Interestingly, we didn’t find any correlation of fat infiltration in cervical extensor muscles and cervical sagittal balance parameters although there are several studies in the literature with ambiguously results. SPD index is a valuable measurement with clinical significance for the spine surgeon. C7 slope is a significant marker of the overall sagittal balance.

Εισαγωγή: Η εκφυλιστική νόσος καθώς και το τραύμα είναι οι κύριες αιτίες της νόσου της αυχενικής μοίρας της σπονδυλικής στήλης, με εκατομμύρια ασθενείς να υποβάλλονται σε χειρουργική επέμβαση παγκοσμίως. Ένα νεότερο πεδίο ανάπτυξης και μελέτης είναι οι ακτινολογικές αλλαγές της αυχενικής λόρδωσης προ χειρουργείου και μετεγχειρητικά, καθώς και η ανατομική σχέση της αυχενικής μοίρας της σπονδυλικής στήλης με άλλες παρακείμενες ανατομικές δομές. Σκοπός: Η παρούσα μελέτη στοχεύει στη συλλογή δεδομένων σχετικά με τις απεικονιστικές αλλαγές της ανατομίας της αυχενικής μοίρας της σπονδυλικής στήλης σε ασθενείς που υποβάλλονται σε πρόσθιες επεμβάσεις της αυχενικής μοίρας της σπονδυλικής στήλης (ΑΜΣΣ) λόγω καλοήθων νόσων. Τα δεδομένα που συλλέχθηκαν θα μπορούσαν θεωρητικά να συμβάλουν στην καλύτερη κατανόηση απλών και πιο πολύπλοκων επιπλοκών αναλύοντας τον μηχανισμό εμφάνισής τους. Επιπλέον, τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης θα μπορούσαν να παρέχουν σημαντική εικόνα για το πώς αλλάζει η αυχενική λόρδωση μετά από μια πρόσθια προσέγγιση και εάν αυτή η αλλαγή είναι θετική ή αρνητική για την τελική έκβαση του ασθενούς. Θεωρητικά, η καθιέρωση ενός μοντέλου αλλαγών της αυχενικής λόρδωσης με βάση την προεγχειρητική χειρουργική ανατομία είναι ένας από τους στόχους αυτής της μελέτης. Μέθοδοι και ασθενείς: Αυτή η μελέτη είναι αναδρομική και περιλαμβάνει ενήλικες ασθενείς που υποβλήθηκαν σε επέμβαση πρόσθιας αυχενικής μοίρας της σπονδυλικής στήλης για καλοήθη νόσο. Όλοι οι ασθενείς που περιλαμβάνονται θα έπρεπε να υποβληθούν σε προεγχειρητικές και μετεγχειρητικές ακτινογραφίες (έως και 2 μήνες μετά την επέμβαση) καθώς και προεγχειρητική εξέταση της αυχενικής τους μοίρας με μαγνητική τομογραφία. Όλοι οι ασθενείς συμπλήρωσαν ένα ερωτηματολόγιο σχετικά με την ποιότητα της ζωής τους μετεγχειρητικά. Η μελέτη της αυχενικής λόρδωσης βασίστηκε στις γωνίες κατά Cobb και οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν σύμφωνα με ήδη δημοσιευμένες μελέτες. Η μελέτη περιελάμβανε επίσης άλλες μετρήσεις όπως το οίδημα του προσπονδυλικού μαλακού ιστού (PSTE) καθώς και έναν νέο δείκτη που βασίζεται στους σπονδύλους C2 και C7, τον δείκτη SPD. Ο βαθμός εκφύλισης της αυχενικής μοίρας της σπονδυλικής στήλης καταγράφηκε με βάση την κλίμακα κατά Modic. Οι μετρήσεις των μυϊκών στοιχείων της αυχενικής μοίρας της σπονδυλικής στήλης έγιναν με υπολογισμό της επιφάνειας των εκτατικών μυών της αυχενικής μοίρας της σπονδυλικής στήλης (ΑΜΣΣ) στο επίπεδο Α5/Α6 καθώς και του βαθμού διήθησης του μυϊκού ιστού με λίπος με βάση την προεγχειρητική μαγνητική τομογραφία. Η στατιστική ανάλυση έγινε με το στατιστικό πακέτο SPSS.20. Αποτελέσματα: Συμπεριλάβαμε στη μελέτη μας 79 ασθενείς. Τα σκόρ του πόνου (VAS) συσχετίστηκαν σημαντικά με τις παραμέτρους της οβελιαίας ισορροπίας της ΑΜΣΣ και τον δείκτη SPD. Όσον αφορά την ισορροπία της ΑΜΣΣ σε οβελιαίο επίπεδο βρέθηκαν αρκετές συσχετίσεις μεταξύ των παραμέτρων που μελετήθηκαν. Η στατιστική ανάλυση αποκάλυψε ότι μόνο ένα μικρό μέρος των ασθενών μας δεν είχε επαρκή αυτονομία. Επιπλέον, η πλειονότητα των ασθενών δήλωσαν ότι ήταν σε θέση να εκτελούν τις καθημερινές τους δραστηριότητες πιο αποτελεσματικά μετά τη χειρουργική επέμβαση. Τέλος, το 55,7% των ασθενών δήλωσαν ότι έχουν την καλύτερη ποιότητα ζωής μετά την επέμβαση και το 32,9% από αυτούς ότι έχουν καλή ποιότητα ζωής μετεγχειρητικά. Εννέα ασθενείς (11,4%) δήλωσαν ότι δεν είχαν σημαντική βελτίωση μετά την επέμβαση. Συμπεράσματα: Οι πρόσθιες προσπελάσεις στην αυχενική μοίρα της σπονδυλικής στήλης θεωρούνται σχετικά ασφαλείς με χαμηλό ποσοστό επιπλοκών. Η οπτική αναλογική κλίμακα (VAS) του πόνου είναι ένα πολύτιμο εργαλείο για την παρακολούθηση των ασθενών μετά από επέμβαση αυχενικής μοίρας της σπονδυλικής στήλης. Υπάρχει σημαντική συσχέτιση μεταξύ των εκτατικών μυών της ΑΜΣΣ, των σκόρ του πόνου και του SVA. Ο δείκτης SPD είναι μια πολύτιμη μέτρηση με κλινική σημασία για τον χειρουργό σπονδυλικής στήλης.