Musculus multifidus makes provisions to posterolateral spine fusion after transpedicular fixation of lumbar spine

Abstract

Disturbances of structure and function of paravertebral muscles are one of the risk factors of lumbar spine degenerative diseases. It is proved that muscles play an important role in spine fusion and in other bones fusion. Objective: to analyze the relationship between the results of the posterolateral lumbar fusion after stabilization of LIV–LV vertebrae with the use of transpedicular screws and structural features of m. multifidus caused by different levels of physical activity. Methods: 20 laboratory rats were divided in four groups, each of five animals: І — have swum before and after surgery; ІІ — have swum before surgery only; IІІ — have swum after surgery only; ІV — have not swum. All animals underwent posterolateral spinal fusion, transpedicular construction was mounted at LIV–LV level. X-ray examination was performed directly after surgical procedure, and 3 months later. Histologic study was performed for evaluating of m. multifidus and spine fusion area. Results: using X- ray examination the signs of formed posterior spine fusion were observed 3 months after operation in 80 % animals of I group, in 60 % of II, in 40 % of III, in 20 % of IV. Histologically it was established that the degree of muscles changes directly correlates with the quality of spine fusion. Minimal signs of muscle fibers destructive changes, as well as maximum observations of formed spine fusion, were registered in the I group under increased physical activity regimen, while most evident destructive changes and the worst results — in IV group with low physical activities. We have established weak but statistically significant correlations between increased physical activity and reduction of the content of adipose (р = 0.010512) and fibrous (р = 0.019142) tissue in the muscles of operated rats. Conclusion: physical activity has a positive influence upon functional and adaptive muscle capacity and forming of posterior spine fusion. Key words: spine fusion, vertebral fusion, m. multifidus, histology, vertebrae stabilization, in vivo study.

Структурно-функциональные нарушения паравертебральных мышц являются одним из факторов риска дегенеративных заболеваний поясничного отдела позвоночника. Доказано, что мышцы играют важную роль для достижения спондилодеза позвоночника и слияния других костей. Цель: проанализировать взаимосвязь результатов заднелатерального поясничного спондилодеза после стабилизации тел позвонков LIV–LV транспедикулярными винтами со структурными особенностями m. multifidus, обусловленными разным уровнем физической активности. Методы: 20 лабораторных крыс были разделены на четыре группы, каждая из пяти животных: І — плавали до и после операции; ІІ — плавали только до операции; IІІ — плавали только после операции; ІV — не плавали. Животным выполнен заднелатеральный спондилодез, транспедикулярная конструкция установлена на уровне LIV–LV. Рентгенография проведена сразу и через 3 мес. после хирургического вмешательства. Выполнен гистологический анализ m. multifidus и зоны спондилодеза. Результаты: при рентгенологическом обследовании признаки формирования спондилодеза через 3 мес. после операции обнаружены у 80 % животных I группы, 60 % — II, 40 % — III, 20 % — IV. Установлено, что степень изменения мышц прямо связана с качеством спондилодеза. Минимальные деструктивные изменения мышечных волокон, а также максимальная частота образования спондилодеза зарегистрированы в I группе с повышенным режимом физической активности, а наиболее выраженные деструктивные изменения и худшие результаты спондилодеза — в IV с низкой физической активностью. Установлена слабая, но значимая корреляция между повышенной физической активностью и уменьшением содержания жировой (р = 0,010512) и соединительной (р = 0,019142) тканей в мышцах прооперированных крыс. Вывод: физическая активность положительно влияет на адаптационные способности мышц и формирование спондилодеза позвоночника. Ключевые слова: спондилодез, слияние позвонков, m. multifidus, гистология, стабилизация позвонков, исследование in vivo.