Loss of temperature and pain sensation as risk marker of neurological complications in surgical correction of severe spinal deformity

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. Treatment of severe spinal deformity remains a challenging surgical problem, with an iatrogenic injury to the spinal cord being a critical complication. There is a high risk of neurological deficit following surgical correction of a severe spinal deformity.

Aim. To determine the relationship between the extent of disturbed thermal and pain sensations at Th1-S2 dermatomas and the intensity of the spinal cord pathways’ responses to surgical correction of the severe spinal deformity.

Material and methods. We reviewed 58 patients with severe spinal deformities of different etiologies (mean age, 15.7±0.8 years). All patients underwent surgical deformity correction followed by thoracic/thoracolumbar spine fixation by using a variety of internal transpedicular fixations. Intraoperative neurophysiological monitoring (IONM) with transcranial motor-evoked potentials (MEPs) was used during operative interventions. Preoperative and postoperative thermal and pain sensations were assessed in Th1-S2 dermatomas to the right and left by using an electrical aesthesiometer.

Results. The extent of disturbed preoperative and postoperative thermal and pain sensations in Th1-S2 dermatomas before and after correction of spinal deformities correlated with the response type scale (I–V) of the spinal cord pathways to the surgical correction we offered. Correlation between the response type and characteristics of thermal and pain sensations was mostly revealed by the test results for the thermal pain threshold (thermal analgesia). The incidence of postoperative thermal analgesia increased monotonically from patients with response type I (persistent MEP form and amplitude-time parameters close to the baseline) to patients with response type V (higher risk of neurological complications). The overall rate of thermal analgesia increased after surgical correction of the spinal deformity relative to the baseline and was higher (≤8%) in patients with response type V.

Conclusions. Surgeons and neurophysiologists who perform IONM should give careful attention to patients with severe spinal deformity who exhibit marked postoperative thermal analgesia.

About the authors

Elena N. Shchurova

Ilizarov Scientific Center for Restorative Traumatology and Orthopaedics

Author for correspondence.
Email: elena.shurova@mail.ru
SPIN-code: 6919-1265

Doctor of Biological Sciences, a leading researcher Scientific-and-Clinical Laboratory of Deformity Correction and Limb Lengthening.

 

Russian Federation, 6, M.Ulianova St., Kurgan, 640005

Marat S. Saifutdinov

Ilizarov Scientific Center for Restorative Traumatology and Orthopaedics

Email: maratsait@yandex.ru

Doctor of Biological Sciences, a leading researcher Scientific Clinical-and Experimental Laboratory of Axial Skeletal Pathology and Neurosurgery, Group of clinical neurophysiology

.

 

Russian Federation, 6, M.Ulianova St., Kurgan, 640005

Sergei O. Ryabykh

Ilizarov Scientific Center for Restorative Traumatology and Orthopaedics

Email: rso_@mail.ru

MD,Head of the Laboratory of Axial Skeletal Pathology and Neurosurgery

 

 

Russian Federation, 6, M.Ulianova St., Kurgan, 640005

References

  1. Koller H, Zenner J, Gajic V, et al. The impact of halo-gravity traction on curve rigidity and pulmonary function in the treatment of severe and rigid scoliosis and kyphoscoliosis: a clinical study and narrative review of the literature. Eur Spine J. 2012;21:514-529.
  2. Koptan W, El Miligui Y. Three-staged correction of severe rigid idiopathic scoliosis using limited halo-gravity traction. Eur Spine J. 2012;21(6):1091-1098.
  3. Helenius I, Mattila M, Jalanko T. Morbidity and radiographic outcomes of severe scoliosis of 90° or more: a comparison of hybrid with total pedicle screw instrumentation. J Child Orthop. 2014;8:345-352. doi: 10.1007/s11832-014-0604-1.
  4. Хить М.А., Колесов С.В., Колбовский Д.А., Морозова Н.С. Роль интраоперационного нейрофизиологического мониторинга в предотвращении развития послеоперационных неврологических осложнений в хирургии сколиотической деформации позвоночника // Нервно-мышечные болезни. – 2014. – № 2. – С. 36–41. [Hit MA, Kolesov SV, Kolbovky DA, Morozova NS. The role of intraoperative neurophysiological monitoring in prevention of postoperative neurological complications in scoliotic spinal deformation surgery. Neuromucular Diseases. 2014;(2):36-41. (In Russ.)]. doi: http://dx.doi.org/10.17650/2222-8721-2014-0-2-36-41.
  5. Teixeira da Silva LE, de Barros AG, de Azevedo GB. Management of severe and rigid idiopathic scoliosis. Eur J Orthop Surg Traumatol. 2015;25(1):7-12. doi: 10.1007/s00590-015-1650-1.
  6. Bridwell KH, Lenke LG, Baldus C, Blanke R. Major intraoperative neurologic deficits in pediatric and adult spinal deformity patients. Incidence and etiology at one institution. Spine. 1998;23:324-331.
  7. Diab M, Smith AR, Kuklo TR. The Spinal Deformity Study Group. Neural complications in the surgical treatment of adolescent idiopathic scoliosis. Spine. 2007;32:2759-2763.
  8. Schwartz DM, Auerbach JD, Dormans JP, et al. Neurophysiological detection of impending spinal cord injury during scoliosis surgery. J Bone Joint Surg Am. 2007;89(11):2440-2449.
  9. Pastorelli F, Di Silvestre M, Plasmati R, et al. The prevention of neural complications in the surgical treatment of scoliosis: the role of the neurophysiological intraoperative monitoring. Eur Spine J. 2011;20(1):S105-14. doi: 10.1007/s00586-011-1756-z.
  10. Новиков В.В., Новикова М.В., Цветовский С.Б., и др. Профилактика неврологических осложнений при хирургической коррекции грубых деформаций позвоночника // Хирургия позвоночника. – 2011. – № 3. – С. 66–76. [Novikov VV, Novikova MV, Tsvetovsky SB, et al. Prevention of Neurological Complications in Correction Surgery for Severe Spinal Deformities. Khirurgiia pozvonochnika. 2011;(3):66-76. (In Russ.)]
  11. Langeloo DD, Journée HL, deKleuver M, Grotenhuis JA. Criteria for transcranial electrical motor evoked potential monitoring during spinal deformity surgery A review and discussion of the literature. Neurophysiol Clin. 2007;37(6):431-439.
  12. Modi HN, Suh SW, Yang JH, Yoon JY. False-negative transcranial motor-evoked potentials during scoliosis surgery causing paralysis: a case report with literature review. Spine. 2009;34(24):E896-900. doi: 10.1097/BRS.0b013e3181b40d4f.
  13. Acharya S, Palukuri N, Gupta P, Kohli M. Transcranial Motor Evoked Potentials during Spinal Deformity Corrections – Safety, Efficacy, Limitations, and the Role of a Checklist. Front Surg. 2017;4:8. doi: 10.3389/fsurg.2017.00008.
  14. Kobayashi K, Imagama S, Ito Z, et al. Transcranial motor evoked potential waveform changes in corrective fusion for adolescent idiopathic scoliosis. J Neurosurg Pediatr. 2017;19(1):108-115. doi: 10.3171/2016.6.PEDS16141.
  15. Kothbauer KF. The Interpretation of Muscle Motor Evoked Potentials for Spinal Cord Monitoring. J Clin Neurophysiol. 2017;34(1):32-37. doi: 10.1097/WNP.0000000000000314.
  16. Fehlings MG, Brodke DS, Norvell DC, Dettori JR. The evidence for intraoperative neurophysiological monitoring in spine surgery: does it make a difference? Spine. 2010;35(9Suppl):S37-46. doi: 10.1097/BRS.0b013e3181d8338e.
  17. Matsumoto M, Ishida K. Intraoperative neurophysiological monitoring of the spinal cord. Masui. 2012;61(1):16-24.
  18. Tomé-Bermejo F, Garrido E, Glasby M, Thinn S. Rare true-positive isolated SSEP loss with preservation of MEPs response during scoliosis correction. Spine. 2014;39(1):E60-63. doi: 10.1097/BRS.0000000000000076.
  19. Рябых С.О. Применение двойного деротационного маневра для коррекции сколиозов тяжелой степени // Гений ортопедии. – 2013. – № 4. – С. 71–75. [Riabykh SO. The use of double derotation maneuver to correct severe scoliosis. Genij Ortopedii. 2013;(4):71-75. (In Russ.)]
  20. Рябых С.О. Выбор хирургической тактики при врожденных деформациях позвоночника на фоне множественных пороков позвонков // Хирургия позвоночника. – № 2. – 2014. – С. 21–28. [Riabykh SO. The choice of surgical approach for congenital spinal deformity caused by multiple vertebral malformations. Khirurgiia pozvonochnika. 2014;(2):21-28. (In Russ.)]
  21. Рябых С.О., Савин Д.М., Медведева С.Н., Губина Е.Б. Опыт лечения нейрогенных деформаций позвоночника // Гений ортопедии. – 2013. – № 1. – С. 87–92. [Riabykh SO, Savin DM, Medvedeva SN, Gubina EB. The experience in treatment of the spine neurogenic deformities. Genij Ortopedii. 2013;(1):87-92. (In Russ.)]
  22. Рябых С.О., Савин Д.М., Третьякова А.Н. Хирургия тяжелых комбинированных кифозов на фоне миелоцеле: первый отечественный опыт // Хирургия позвоночника. – № 1. – 2014. – С. 65–70. [Riabykh SO, Savin DM. Surgical treatment of severe combined kyphosis secondary to myelocele: first homeland experience. Khirurgiia pozvonochnika. 2014;(1):65-70. (In Russ.)]
  23. Hansen R, Schliack H. Segmentale Innervation. Stuttgart: Thieme; 1962.
  24. Гайдышев И.П. Анализ и обработка данных: специальный справочник. – СПб.: Питер, 2001. [Gaidyshev IP. Data analysis and processing: a special reference book. Saint Petersburg: Piter; 2001. (In Russ.)]
  25. Скрипников А.А., Сайфутдинов М.С., Рябых С.О., и др. Балльная оценка результатов интраоперационного нейромониторинга при оперативной коррекции деформаций // Травматология и ортопедия России. – 2015. – № 4. – С. 37–45. [Skripnikov AA, Saiphutdinov MS, Ryabykh SO, et al. Rating of intra-operative neuro-monitoring results in operative correction of the spinal deformities. Travmatologiya i ortopediya rossii. 2015;(4):37-45. (In Russ.)]
  26. Щурова Е.Н., Рябых С.О., Кобызев А.Е., Очирова П.В. Особенности состояния температурно-болевой чувствительности у подростков с идиопатическим сколиозом III–IV степени // Физиология человека. – 2016. – Т. 42. – № 1. – С. 100–105. [Shchurova EN, Riabykh SO, Kobyzev AE, Ochirova PV. The Details of Thermoesthesia and Algesthesia State in Patients with Idiopathic Scoliosis of III–IV Degree. Human Physiology. 2016;42(1):84-89. (In Russ.)]. doi: 0.1134/S0362119715060080.
  27. Шеин А.П., Сайфутдинов М.С., Скрипников А.А., и др. Интраоперационный и послеоперационный нейромониторинг моторного дефицита у пациентов с деформациями позвоночника // Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. – 2017. – № 4. – С. 19–23. [Shein АP, Sayphutdinov МS, Skripnikov АА, et al. Correlation of the intra-operative neuromonitoring data and emg-characteristics of post-operative motor deficit in patients with spinal deformities. Khirurgiya. Zhurnal imeni N.I. Pirogova. 2017;(4):19-23. (In Russ.)]. doi: 10.17116/hirurgia2017419-23.
  28. Feng B, Qiu G, Shen J, et al. Impact of multimodal intraoperative monitoring during surgery for spine deformity and potential risk factors for neurological monitoring changes. J Spinal Disord Tech. 2012;25(4):E108-114. doi: 10.1097/BSD.0b013e31824d2a2f.
  29. Aleem AW, Thuet ED, Padberg AM, et al. Spinal Cord Monitoring Data in Pediatric Spinal Deformity Patients With Spinal Cord Pathology. Spine Deformity. 2015;3:88-94. doi: 10.1016/j.jspd.2014.06.011.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2017 Shchurova E.N., Saifutdinov M.S., Ryabykh S.O.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».