Thoracic and Lumbar spinal injuries

Thoracic and Lumbar spinal injuries

นพ.พีรพงษ์ มนตรีวิวัฒนชัย หน่วยประสาทศัลยศาสตร์

รพ.จุฬาลงกรณ์

Incidence

—  50% T-L junction (T₁₁-L₁), 30% L₂-L₅, 20% Thoracic

—  Motor vehicle accident50% > fall 30%

—  Complete neurologic injury 20% incomplete 15%

—  50% มี Associated injury

—  5% มี multi level injury

Incidence จุฬา

—  เฉพาะที่ผ่าตัด และเป็นผู้ป่วย Neurosurgery ไม่รวมของ orthopedics

—  1 มค 2550 – 31 กค 2554

—  26 ราย 27 levels

—  Fall 15 ราย( 58%) MVA 6 ราย( 23%) crush 2 ราย( 8%) spontaneous 3 ราย( 11.5%)

fall 58%

MVA 23%

Crush 8%

Spont 11%

Cause(N=26)

Neuro chula

T 26%

TL 41%

L 33%

Fracture level(N=27)

—  T-L junction (T₁₁-L₁) 11 level (41%)

—  Thoracic 7 level(26%)

—  Lumbar 9 level(33%)

Incidence จุฬา

—  Complete neurologic injury 6 ราย (23%), incomplete neurologic injury 14 ราย (54 %), no neurologic injury 6 ราย (23%)

—  9 (34%)รายมี associate injury

—  2 (8%)รายเป็น multilevel injury

complete

23% incomplete

54%

not injured 23%

Neurological injury(N=26)

Anatomy ที่เกี่ยวข้อง

—  Thoracic spine มี intrinsic stability สูงเนื่องจาก rib cage

—  ในขณะเดียวกัน Thoracic spine มี spinal canal แคบ ทําให้เกิด cord injury ได้ง่ายเวลามี trauma

—  ใน thoracic spine เนื่องจากมี natural kyphosis

—  จุดศูนย์ถ่วงของน้ําหนักร่างกายอยู่หน้าต่อ spinal column

—  vertebral body รับ axial load

—  Posterior element ทําหน้าที่ tension band

Anatomy ที่เกี่ยวข้อง

—  ใน lowerlumbar spine เนื่องจาก natural lordosis

—  จุดศูนย์ถ่วงของน้ําหนักร่างกายลงผ่าน spinal column

—  Load จากน้ําหนักร่างกายกระจายผ่านทั้ง vertebral body และ posterior element

—  lowerlumbar spine จึงไม่ค่อยจะ vulnerable to injury เพราะ

—  ตัว vertebral body ใหญ่

—  Load จากน้ําหนักร่างกายกระจายผ่านทั้ง vertebral body และ posterior element

—  natural lordosisทําให้มันอยู่ลึกเข้าไปอยู่กลางตัว

Anatomy ที่เกี่ยวข้อง

—  Thoracolumbar spine เป็นส่วนที่ susceptible to injury มาก ที่สุด

—  เพราะมันขาดคุณลักษณะที่ทําให้ thoracic spine และ lower lumbar spine ไม่ค่อยจะ susceptible to injury และ

—  มันอยู่ตรงรอยต่อระหว่าง thoracic spine ที่เคลื่อนไหวได้น้อย และlower lumbar spine ที่เคลื่อนไหวได้มาก

Mechanism of injury

Force vector หรือ combination of force vectors ดังต่อไปนี้

—  Axial compression

—  Lateral compression

—  Flexion

—  Extension

—  Distraction

—  Shear

—  Rotation

—  ที่พบบ่อยที่สุดคือ flexion- rotation และ flexion- distraction

Initial evaluation and management

—  Airway Breathing Circulation

—  Treat shock

—  Shock อาจเกิดจาก associate injury e.g. chest injury

abdominal injury, head injury, orthopedic injury หรืออาจเกิด จาก neurologic injury (Neurogenic shock)

—  associate injury อาจซุกซ่อนอยู่ตรวจไม่พบ เพราะ ผู้ป่วย mentally obtunded หรือมี cord injury เลยชา ไม่เจ็บ

Initial evaluation and management

—  Spine precaution

—  Rigid backboard, cervical collar

—  Log roll พลิกผู้ป่วยเป็นชิ้นเดียวเหมือนกลิ้งซุง

—  ขณะ Log roll ตรวจดูว่ามี sign of trauma หรือไม่ ecchymosis etc

—  Rotating bed ป้องกัน bedsore

—  Steroid, controversy และจัดเป็น treatment option

—  Cord injury within 8 hours 30mg/kgiv loading ตามด้วย 5.4 mg/kg/hour iv infusion

—  X 23 hours ถ้ามาภายใน 3 ชม.

—  x48hours ถ้ามาเกิน 3 ชม. แต่ยังไม่เกิน 8 ชม.

Initial neurologic evaluation

—  Motor exam เพื่อหาระดับของการบาดเจ็บ

—  Muscle power grading เพื่อดูว่า complete หรือ incomplete injury

—  Grade 5- against full resistance

—  Grade 4- against some resistance

—  Grade 3- against gravity

—  Grade 2- movement only with gravity eliminated ขยับได้ใน แนวระนาบ

—  Grade 1 palpable or visible muscle contraction without limb movement

—  Grade 0 no any function

Initial neurologic evaluation

—  ในการตรวจ motor exam ต้องตรวจ PR ด้วย เพราะในหลายๆ คร้ง พบว่า sphincter ยังอยู่ ทั้งทีกล้ามเนื้อมัดอื่น grade 0

—  Sensory exam ควรตรวจทุก mode

—  Pain à เข็ม

—  Temperature à alcohol swab

—  Vibration à tuning fork

—  Joint position à digit position

—  Perineal sensation เช่นเดียวกับ PR ในการตรวจ Sensory exam ต้องตรวจPerineal sensation ด้วย เพราะอาจเป็น sensation เดียว ที่ยังเหลือ

Initial neurologic evaluation

—  Reflex exam

—  Superficial abdominal reflex เขี่ยผิวหนังที่ท้อง à สะดือเคลื่อน หาสิ่งกระตุ้น

—  Cremasteric reflex เขี่ยผิวหนังที่ inner thigh à scrotum หดยก สูงขึ้น

—  Knee jerk (L₃- L₄) ankle jerk S1

—  Anal wink reflex เขี่ยผิวหนังที่ perineum àsphincter หด

—  Bulbocavernosus reflex(S₂-S₄) กด clitoris บีบ glan penis หรือ ดึง Foley's catheter àsphincter หด

Initial neurologic evaluation

—  Paralysis ที่ไม่มี reflex เลย อาจเป็นของไม่จริง เพราะยังอยู่ใน ช่วง spinal shock

—  เมื่อ reflex กลับมา = พ้น spinal shock สิ่งที่ตรวจได้คือของจริง

—  reflex แรกที่จะกลับมาคือ bulbocavernosus reflex

Neurologic injury classification

—  Complete injury

—  Incomplete injury

—  Central cord syndrome

—  Anterior cord syndrome

—  Posterior cord syndrome

—  Brown-Sequard’s syndrome

—  Conus medullaris syndrome

—  Complete

—  incomplete

—  Cauda equina syndrome

—  Classified ตาม nerve root involved

Neurologic injury classification

—  Central cord syndrome เป็น cord syndrome ที่พบได้บ่อย ที่สุด แต่ถ้า exclude cervical spinal cord injury ออกไป จะ พบ central cord syndrome น้อยใน thoracic spinal cord injury

—  More weakness of trunk and thigh muscle

—  Relatively preserve leg muscle

Neurologic injury classification

—  Anterior cord syndrome เป็น incomplete cord pattern ที่พบได้

บ่อยที่สุดใน thoracic spinal cord injury (Bohlman JBJS Am 67:360-369, 1985)

—  Loss motor, sensory

—  Spare vibration and joint position

—  poor prognosis

—  Brown-Sequard’s syndrome มักพบใน penetrating trauma

—  Ipsilateral weak, contralateral numb

—  prognosis ดีที่สุดใน incomplete cord pattern

Neurologic injury classification

—  Conus medullaris syndrome

—  T12-L1 level

—  Flaccid paralysis

—  loss of reflexes

—  Sensory loss in lower extremities

—  Bowel bladder sexual dysfunction

—  Cauda equina syndrome

—  อาการคล้ายกับ conus medullaris syndrome แต่จะมีความเป็น asymmetry มากกว่า

Radiologic evaluation

—  Plain radiograph ใช้ทั้ง screening และ preop planning

—  ปัจจุบัน CT เริ่มเข้ามาแทนที่ Wedging VB (compression fracture)

Widening interpedicular distance(burst)

Fracture dislocation

Breaking posterior cortex (burst)

Radiologic evaluation

—  CT

—  เห็น fracture ที่ plain film อาจไม่เห็นเช่น breaking of posterior cortex ที่ใช้แยกระหว่าง wedge กับ burst fracture

—  CT ในปัจจุบันประสิทธิภาพสูง เร็วมาก เหมาะกับ

casemultiple trauma ที่ต้องการความเร็วจนบาง trauma center ใช้เป็น screening ทั้งตัว

—  เห็นรายละเอียดกระดูกได้ดีกว่า MRI แต่เห็น soft tissueไม่

ดีเท่า MRI

—  MRI

—  เห็น soft tissue, cord, ligament, disc, hematoma ได้

ดีกว่า

Spinal stability

—  Stable spine คือ spine ที่ทําหน้าที่สําคัญของมัน 2 อย่างได้ คือ 1.รับน้ําหนักร่างกาย และ 2.ปกป้อง Spinal cord และ nerve roots

—  ยิ่ง Injury severity เพิ่มinstability ก็ยิ่งเพิ่มแต่การเพิ่มเป็น แบบ continuum scale ซึ่งเมื่อถึง

จุดหนึ่ง

ก็จะเกิด clinical instability คือจะเกิด progressive deformity หรือ chronic pain (รับน้ําหนักร่างกายไม่ได้-mechanical instability) หรือเกิด progressive neurological deficit (ปกป้อง Spinal cord และ nerve roots ไม่ได้ -neurological instability) ปัญหาคือจุดนั้นอยู่ที่ไหน? จะหาเจอได้อย่างไร?

Fracture classification systems

—  Fracture classification systems ซึ่งมีอยู่หลาย systems มีจุด ประสงค์เพื่อจําแนกประเภท fracture, เพื่อให้ง่ายต่อการสื่อสาร การวิจัย, บอก prognosis, และที่สําคัญคือ guiding treatment(ทํานายโอกาสเกิด clinical instability)

—  ไม่มี system ใดที่ได้รับ universal acceptance หรือสามารถ ทํานายการเกิด clinical instability ได้ถูกต้องโดยตลอด

—  Assessment of stability ยังคงเป็น judgment of surgeon และ แตกต่างกันไประหว่าง surgeon แต่ละคน

Two-column theory

—  Holdsworth, Kelly, Whitesides

—  Anterior column ทําหน้าที่รับ axial load และ posterior ligamentous complex รับ tensile force

—  Preserved posterior ligamentous complex = stable

—  ตามนิยามข้างบน Burst fracture = stable

—  Neurologic injury ไม่นํามาใช้ประเมิน stability ใน two- column theory

Three-column theory

—  Denis

—  CT based

—  Fracture มี 4 ประเภทคือ compression, burst, flexion- distraction, fracture-dislocation

—  Concept ว่า instability มีทั้ง mechanical instability และ neurological instability

—  Injury ที่มี neurological injury = มี neurological instability และ injury ที่มี neurological instability มักมี mechanical instability ไปด้วย

Three-column theory

—  ประเมิน Mechanical instability โดยใช้ three column concept

—  fail2 column ขึ้นไป ถือว่ามี mechanical instability

Fracture classification systems

McAfee

—  Wedge compression

—  Stable burst

—  Unstable burst

—  Chance

—  Flexion-distraction

—  Translational

Allen-Ferguson

—  Compressive flexion

—  Distractive flexion

—  Lateral flexion

—  Translational

—  Torsional flexion

—  Vertical compression

—  Distractive extension

—  Isolated transverse process fracture

Fracture classification systems

Three main type

A.  Compression B.  Distraction C.  Rotation

AO

ArbeitsgemeinschaftfürOsteosynthesefragen Association for the Study of Internal Fixation

* ยังมีซอยย่อยลงไปอีก หลายสิบ Subtypes เช่น A2.2, B3.3

Fracture classification systems

ให้ score 3 categories แล้วรวมคะแนน ทํานองเดียวกันกับ Glasgow coma score

—  Injury morphology

—  Integrity of posterior ligamentous complex

—  Neurologic status

—  Score ≤3 conservative, ≥ 5 operative, 4 borderline

TLICS

(ThoracoLumbar Injury Classification and Severity score)

Spine 30:2325–2333, 2005

Compression fracture

—  Axial compression through vertebral body มี Anterior column failure

—  ปกติแล้วไม่มี middle column injury ถ้ามี

ถือเป็น burst fracture

—  ใน plain film บางครั้งไม่เห็นรอยแตกที่ขอบ หลังของ vertebral body ทําให้วินิจฉัยผิดว่า เป็น compression fracture ทั้งที่จริงๆเป็น burst fracture ในกรณีนี้ CT จะช่วยได้

—  ปกติแล้วไม่มี posterior ligamentous complex injury ถ้ามี posterior

ligamentous complex disruption ร่วมด้วย ถือเป็น flexion distraction injury

“Chance fracture”

Burst fracture

—  Axial compression, fail anterior and middle columns มัก spare posterior column

—  Involvement of posterior cortex of

vertebral body (middle column) เป็นตัวที่ใช้

แยกระหว่าง compression fracture กับ burst fracture

—  Retropulsed bone fragment เข้าไปใน spinal canal อาจกด neural structure

Flexion-Distraction injuries

—  อีกชื่อ Chance fractures and Chance variants (G Q Chance 1948) หรือ seatbelt type injury

—  Tension failure of posterior ligamentous complex

—  Osseous type, ligamentous type (Chance variants), mix type

Flexion-Distraction injuries

—  10-15% มี neurological deficit, high incidence of intra-abdominal injury

—  อาจ diagผิดเป็น compression fracture หากไม่เห็น posterior element disruption กรณีเช่นนี้ CT จะ ช่วย

Fracture-Dislocations

—  เกิดจากแรงผสมหลายทิศทาง

—  3 column disruption

—  มักมี neuro injury รุนแรง

—  unilateral or bilateral facet dislocation

Neuro CU 1 มค 2550 – 31 กค 2554

—  Compression fracture 4 ราย

—  Complete neuro injury 1

—  Incomplete neuro injury 4

—  Flexion Distraction Injury 1

—  incomplete

—  Burst 16

—  Complete 1

—  Incomplete 11

—  No neurologic injury 4

—  Fracture Dislocation 5

—  Complete 5

Treatment principles

Prolonged bed rest

—  Injury unstable เกินกว่าจะขึ้น ด้วย brace และผู้ป่วย ผ่าตัดไม่

ได้ หรือไม่ยอมผ่า

—  Bone injury และ deformity ไม่

มาก

—  Complication ของการนอนนาน Bracing

—  Mechanically stable

—  Neurologically intact Surgical

—  Mechanically unstable

—  Neurological deficit

—  Significant deformity

—  ไม่สามารถใส่ brace ได้จากผล ของ injury อื่นๆ

Bracing

—  T6 and above CervicoThoracic Orthosis (CTO)

—  T6-L3 Jewett brace, Custom molded ThoracoLumboSacral Orthosis (TLSO)

—  L3 and below TLSO with thigh extension

—  ใส่ Brace เมื่อต้องอยู่ใน upright position

—  ใส่นาน ประมาณ 3 เดือน

evaluate เป็นระยะโดย X ray

Surgery : Goal

—  Anatomic reduction

—  Decompression

—  Stabilization

Surgical consideration:

anterior or posterior approach

—  Neural element decompression ได้ดี

กว่า

—  Restore anterior column ได้ดีกว่า โดยการใช้ strut graft หรือ cage

—  Anterior instrumentation ไม่แข็งแรง เท่า posterior instrumentation ทําได้

ยากใน lower lumbar spine และอาจมี

complication ในกรณีที่ต้องทํา thoracotomy

Anterior Approach

Surgical consideration:

anterior or posterior approach

—  posterior instrumentation แข็งแรงกว่า , สามารถ apply แรง ในการทํา reduction ได้มากกว่า มีข้อจํากัดตาม level ของ spine น้อยกว่า anterior instrumentation

—  Neural element decompression ได้ไม่ดีเท่า anterior approach

—  Restore posterior ligamentous complex ได้(โดยการทํา fusion)

หากจําเป็น ควรพิจารณา combined approach

Surgical consideration:

decompression

—  Decompression ทําในผู้ป่วยที่มี neurological deficit

—  Anterior approach สามารถทํา direct decompression ได้ดี

โดยเฉพาะใน burst fracture with retropulsed bone fragments

Retropulsed

fragment decompressed

Neuro Chula

—  1 มค 2550 – 31 กค 2554

—  26 ราย;4 compression, 16 burst, 1 flexion distraction,5 fracture dislocation

—  Posterior approach 24

—  Anterior approach 2 เป็น burst fracture ทั้ง 2 ราย

Surgical consideration:

decompression

—  Posterior approach สามารถทํา indirect decompression โดยวิธี Ligamentotaxis แต่วิธีนี้ต้องทํา early surgery มิฉะนั้น อาจ reduce ไม่เข้า

Surgical consideration:

decompression

—  ในระดับ thoracic spine การทํา posterolateral approach อาจทํา direct decompression ได้แต่ทําได้ไม่ดี

เท่า anterior approach

—  ใน Lumbar spine ซึ่งสามารถ retract thecal sac ได้ อาจ reduce

retropulsed fragment ได้โดยใช้ bone tamp

—  การใส่ strut graft มักจะต้องตัด nerve root ซึ่งในระดับ thoracic อาจไม่มี

ปัญหา แต่ในระดับ lumbar spine การตัด nerve root อาจทําให้เกิด neurological deficit ที่รุนแรง

หากจําเป็น ควรพิจารณา combined approach

Surgical consideration:

Short or Long construct

—  ใน Lumbar spine ซึ่งเป็น highly mobile นิยมทําเป็น spine short segment construct (บน 1 ล่าง 1)เพื่อไม่ให้เสีย motion segment มาก นัก

—  ความแข็งแรงอาจไม่เท่า long segment construct ควรใส่ orthosis เสริม หลังผ่าตัด

Surgical consideration:

Short or Long construct

—  ใน Thoracic spine ซึ่งเป็นส่วนที่เคลื่อนไหวไม่มากอยู่แล้วร่วม กับความที่มี pedicle เล็ก ทําให้ใส่ screw ได้ตัวเล็กจึงมักนิยม ทํา long segment fixation (2-3 บนและ 2-3 ล่าง)

Neuro Chula

9

16

1

Total 26 cases

short construct long construct no fixation

Neuro chula

T 41%

TL 35%

L 24%

long construct (N= 17 levels) 26% T

41% TL L

33%

Fracture level(N=27)

Neuro Chula

0% T

TL 44%

L 56%

short construct(N=9 levels)

T 26%

TL 41%

L 33%

Fracture level(N=27)

Neuro Chula

—  Fracture dislocation มัก highly unstable ต้องใช้

corrective force ค่อนข้าง มาก จึงมักทํา long construct

0 5 10 15 20

long

construct short construct

12 9

5

0

other type FD

Treatment of compression fracture

—  Low energy trauma-osteoporotic fracture, high energy trauma normal quality bone

—  Conservative treatment เป็นส่วนใหญ่ โดยให้ bed rest และ brace การพยากรณ์โรคค่อนข้างดี แต่จํานวนหนึ่งของผู้ป่วยจะลงเอยโดยการ มี chronic back pain และ progressive kyphosis

—  Injury severity มาก คือ vertebral body height loss มาก หรือมี

posterior ligamentous complex injury อาจสัมพันธ์กับการมี

chronic back pain และ progressive kyphosis

—  Injury severity เป็น continuum เป็นการยากที่จะทํานายว่าณ จุดใด ที่ stable compression fracture เปลี่ยนไปเป็น unstable

compression fracture แต่โดยทั่วไปถือเอาvertebral body height loss มากกว่า 50% angulation มากกว่า 30% เป็น indication ในการ ผ่าตัด

Treatment of compression fracture

—  การผ่าตัดส่วนใหญ่ เป็น posterior fixation and fusion

—  ไม่จําเป็นต้องผ่าตัดเข้า ด้านหน้าเพื่อทํา decompression เพราะ ไม่มี retropulsed fragment

PLC disruption

Height loss >50%

Treatment of compression fracture

—  ในราย chronic อาจต้องผ่าตัดเข้าด้านหน้าเพื่อ release kyphosis

Treatment of compression fracture

—  ในราย osteoporotic fracture มักไม่มี posterior

ligamentous complex injury เพราะเป็น low energy trauma แต่อาจมี prolonged back pain เพราะ vertebral body height loss มาก พิจารณารักษาโดย vertebroplasty หรือ kyphoplasty

Treatment of burst fracture

—  Burst= compression fracture +injury ต่อ posterior cortex of vertebral body (middle column)ดังนั้ันหากยึดตาม Denis Three column concept ก็ต้องถือว่า unstable และต้องผ่าหมด

—  แต่ในความเป็นจริง burst fracture ก็เป็น injury continuum กล่าวคือ มีตั้งแต่ burst น้อย(stable burst fracture) ไปจนถึง burst มาก(unstable burst fracture)

—  stable burst fracture à brace

—  unstable burst fracture à ผ่าตัด

Treatment of burst fracture

—  เป็นการยากที่จะบอกว่าจุดใดเป็นจุดเปลี่ยนจาก stable burst fracture à unstable burst fracture

—  Factors ต่อไปนี้ใช้ในการวางแผนการรักษา

—  การมีหรือไม่มี neurological deficit

—  % spinal canal compromise

—  Deformity มาก หรือ น้อย % vertebral body height loss, degree of kyphosis

—  Posterior ligamentous complex intact หรือ disrupt

Treatment of burst fracture

Controversy

—  ก่อนยุคของ MRI เคยถือเอาว่าเมื่อใดมี vertebral body height loss มากกว่า 50% angulation มากกว่า 30 degree ถือว่าน่าจะมี Posterior ligamentous complex disruption และถือเป็น unstable fracture พอถึงยุคของ MRI จึงพบว่า อาจจะไม่จริงก็ได้

—  เดิมเคยถือว่า canal compromise > 50% เป็น indication for decompressive surgery ปัจจุบันพบว่าไม่จําเป็นถ้าผู้

ป่วยไม่มี neurological deficit เพราะ retropulsed bone fragment นั้นจะ resorption ไปได้

Treatment of burst fracture

— Brace treatment ไดถา&

—  Vertebral body height loss< 50%

—  angulation < 30 degree&

—  No neurological deficit

—  Intact posterior ligamentous complex&

Treatment of burst fracture

indication for surgery

—  Neurological injury(neurologicinstabilty)

—  Incomplete injury ทำเพื่อเพิ่มโอกาส recover และปองกันไมใหอาการเลวลง

—  Complete injury ทำเพื่อจะได ambulate ผูปวยไดไว&

—  เขาดานหนาจะ decompress ไดดีกวาดานหลัง

&

Burst fracture

indication for surgery

—  Mechanically unstable

—  Posterior ligamentous complex disruption

ควรผาเขา จากดานหลัง

pediclescrew fixation posterior fusion

—  Vertebral body height loss> 50%

—  Vertebral body

แตกเละมาก

&

—  2 กรณีหลังนี้ พิจารณาทำ

anterior approach เพื่อ restore anterior column ดวย strut graft แลวทำ anterior fixation หรือ combine anterior and posterior fixation&

Treatment of flexion distraction injury (Chance fracture)

—  bony type ถ้ามี angulation ไม่มากนัก อาจรักษาด้วย brace

—  bony type ที่มี angulation มาก และ ligamentous type ควร รักษาด้วยการผ่าตัด

—  เมื่อไหร่จึงถือว่ามี angulation มาก มี Clinical study ที่พบว่า

—  Kyphosis > 17 degree associate with poor prognosis J trauma 30:436-444,1990

—  Brace treatment fail in all cases ที่ kyphosis มากกว่า 20 degree J Trauma 33:882-886,1992

Treatment for fracture dislocation

—  highly unstable

—  ORIF

—  ส่วนใหญ่ posterior approach เพราะมักจะ  complete spinal cord injury ไปแล้ว