Comparative characteristics of cervical sagittal balance parameters and atlantoaxial instability criteria in normal and Down syndrome children

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Sagittal balance of the spine has received considerable development in recent years. However, most studies focused on the assessment of vertebral–pelvic parameters. The cervical spine has long received insufficient attention from researchers, but this trend has been changing. The study of cervical sagittal balance in children with Down syndrome is beneficial in approaching the preconditions of atlantoaxial instability.

AIM: To perform a comparative analysis of cervical sagittal balance parameters and atlantoaxial instability criteria in normal and Down syndrome children.

MATERIALS AND METHODS: Radiographs of the cervical spine in the neutral position in lateral projection and postural radiographs of 110 pediatric patients were analyzed retrospectively. The patients were divided into two groups: group 1 (normal), 60 children aged 4–17 years without spinal pathology, and group 2 (Down syndrome), 50 children aged 4–17 years with Down syndrome. The parameters of cervical sagittal balance (Oc-C2, Oc-C7, C1-C2, C2-C7, C2-C7H, C7S, Th1S, TIA, NT) and criteria for atlantoaxial instability (Nakamura angle, ADI, SAC-C1, SAC-C1/SAC-C4) were obtained, and data was statistically analyzed.

RESULTS: Significant differences in the parameters C7S, Th1S, and TIA increased in children with Down syndrome. These parameters are involved in cervical lordosis; however, no significant differences in cervical lordosis angles were found. Furthermore, significant differences were noted in the criteria of atlantoaxial instability ADI, SAC-C1, and SAC-C1/SAC-C4 toward their decreasing in children with Down syndrome.

CONCLUSION: In patients with Down syndrome, the indices of cervical lordosis are statistically greater than those in normal children. Moreover, the parameters of cervical lordosis in patients with Down syndrome do not differ from those in normal children. Therefore, during flexion, subcompensation of the cervical spine is observed in children with Down syndrome. Given the statistically smaller indicators ADI, SAC-C1, SAC-C1/SAC-C4, low neck muscle tone, and ligamentous hypermobility, these abnormalities can be considered as congenital predisposition factors for atlantoaxial instability in children with Down syndrome.

About the authors

Alexander A. Kuleshov

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: cito-spine@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9526-8274
SPIN-code: 7052-0220

MD, Dr. Sci. (Med.)

Russian Federation, Moscow

Anton G. Nazarenko

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: cito@cito-priorov.ru
ORCID iD: 0000-0003-1314-2887
SPIN-code: 1402-5186

MD, Dr. Sci. (Med.), professor of Russian Academy of Sciences

Russian Federation, Moscow

Vladislav A. Sharov

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Author for correspondence.
Email: sharov.vlad397@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0801-0639
SPIN-code: 8062-9216
Russian Federation, Moscow

Marchel S. Vetrile

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: vetrilams@cito-priorov.ru
ORCID iD: 0000-0001-6689-5220
SPIN-code: 9690-5117

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Moscow

Anatoliy V. Ovsyankin

Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Joint Replacement

Email: ovsjankin@rambler.ru
SPIN-code: 4417-3617

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Smolensk

Elena S. Kuzminova

Federal Center of Traumatology, Orthopedics and Joint Replacement

Email: muxuxo@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2876-6844
SPIN-code: 5992-6657
Russian Federation, Smolensk

Igor N. Lisyansky

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: lisigornik@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-2479-4381
SPIN-code: 9845-1251

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Moscow

Sergey N. Makarov

Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics

Email: moscow.makarov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0406-1997
SPIN-code: 2767-2429

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Moscow

Uliya V. Strunina

Burdenko National Scientific and Practical Center for Neurosurgery

Email: ustrunina@nsi.ru
ORCID iD: 0000-0001-5010-6661
SPIN-code: 9799-5066
Russian Federation, Moscow

References

  1. Dubousset J. Three-dimensional analysis of the scoliotic deformity. In: Weinstein SL, editor. The pediatric spine: principles and practice. New York: Raven Press; 1994. P: 479–496.
  2. Le Huec JC, Thompson W, Mohsinaly Y, Barrey C, Faundez A. Sagittal balance of the spine. Eur Spine J. 2019;28(9):1889–1905. EDN: KDEURA doi: 10.1007/s00586-019-06083-1
  3. Glukhov DA, Zorin VI, Maltseva YaA, Mushkin AYu. Sagittal balance of the cervical spine in children older than 4 years: what is the norm? Russian Journal of Spine Surgery (Khirurgiya Pozvonochnika). 2022;19(4):19–29. EDN: OBZBIX doi: http://dx.doi.org/10.14531/ss2022.4.19-29
  4. Abelin-Genevois K. Sagittal balance of the spine. Orthop Traumatol Surg Res. 2021;107(1S):102769. doi: 10.1016/j.otsr.2020.102769
  5. Alijani B, Rasoulian J. The Sagittal Balance of the Cervical Spine: Radiographic Analysis of Interdependence between the Occipitocervical and Spinopelvic Alignment. Asian Spine J. 2020;14(3):287–297. doi: 10.31616/asj.2019.0165
  6. Le Huec JC, Demezon H, Aunoble S. Sagittal parameters of global cervical balance using EOS imaging: normative values from a prospective cohort of asymptomatic volunteers. Eur Spine J. 2015;24(1):63–71. EDN: ZSQYBK doi: 10.1007/s00586-014-3632-0
  7. Caird MS, Wills BP, Dormans JP. Down syndrome in children: the role of the orthopaedic surgeon. J Am Acad Orthop Surg. 2006;14(11):610–9. doi: 10.5435/00124635-200610000-00003
  8. Collacott RA. Atlantoaxial instability in Down’s syndrome. Br Med J (Clin Res Ed). 1987;294(6578):988–9. doi: 10.1136/bmj.294.6578.988
  9. Carfì A, Liperoti R, Fusco D, et al. Bone mineral density in adults with Down syndrome. Osteoporos Int. 2017;28(10):2929–2934. EDN: VCRVWA doi: 10.1007/s00198-017-4133-x
  10. McKelvey KD, Fowler TW, Akel NS, et al. Low bone turnover and low bone density in a cohort of adults with Down syndrome. Osteoporos Int. 2013;24(4):1333–8. EDN: UGFAMY doi: 10.1007/s00198-012-2109-4
  11. Sergeenko OM, Dyachkov KA, Ryabykh SO, Burtsev AV, Gubin AV. Atlantoaxial dislocation due to os odontoideum in patients with Down’s syndrome: literature review and case reports. Childs Nerv Syst. 2020;36(1):19–26. doi: 10.1007/s00381-019-04401-y
  12. Kuleshov AA, Gubin AV, Sharov VA, Vetrile MS, Lisyansky IN, Makarov SN. Screening examination of the cervical spine in patients with Down syndrome. N.N. Priorov Journal of Traumatology and Orthopedics. 2023;30(3):325−334. EDN: APTTNT doi: 10.17816/vto568156
  13. Nakamura N, Inaba Y, Oba M, et al. Novel 2 Radiographical Measurements for Atlantoaxial Instability in Children with Down Syndrome. Spine. 2014;39(26):E1566–E1574. doi: 10.1097/brs.0000000000000625
  14. Khusainov NO, Vissarionov SV, Kokushin DN. Craniocervical instability in children with Down’s syndrome. Pediatric Traumatology, Orthopaedics and Reconstructive Surgery. 2016;4(3):71–77. doi: 10.17816/PTORS4371-77
  15. Lee SH, Kim KT, Seo EM, Suk KS, Kwack YH, Son ES. The influence of thoracic inlet alignment on the craniocervical sagittal balance in asymptomatic adults. J Spinal Disord Tech. 2012;25:E41–E47. doi: 10.1097/BSD.0b013e3182396301
  16. Janusz P, Tyrakowski M, Glowka P, Offoha R, Siemionow K. Influence of cervical spine position on the radiographic parameters of the thoracic inlet alignment. Eur Spine J. 2015;24:2880–2884. EDN: GRBAFQ doi: 10.1007/s00586-015-4023-x
  17. French HG, Burke SW, Roberts JM, Johnston CE 2nd, Whitecloud T, Edmunds JO. Upper cervical ossicles in Down syndrome. J Pediatr Orthop. 1987;7(1):69–71. doi: 10.1097/01241398-198701000-00014
  18. Cros T, Linares R, Castro A, Mansilla F. A radiological study of the cervical alterations in Down syndrome. New findings on computerized tomography and three dimensional reconstructions. Rev Neurol. 2000;30(12):1101–7. (In Span). doi: 10.33588/rn.3012.99216

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. a, b — technique for measuring cervical sagittal balance parameters.

Download (199KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Methodology for measuring atlantoaxial instability criteria: a — Nakamura angle, b — SAC-C1, SAC-C1/SAC-C4, ADI.

Download (169KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Evaluation of normality of age distribution in the groups using with Shapiro–Wilk test: a — group 1 (normal), b — group 2 (Down syndrome).

Download (228KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Graphs of statistically significant differences in cervical sagittal balance parameters between groups presented using the Mann–Whitney test: a — C7 tilt (C7S), b — Th1 tilt (Th1S), c — thoracic inlet angle (TIA).

Download (200KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Graphs of statistically significant differences in atlantoaxial instability criteria presented using the Mann–Whitney test: a — anterior atlantodental interval (ADI), b — space available for cord at C1 level (SAC-C1), c — coefficient of ratio of space available for cord at C1 level and C4 level (SAC-C1/SAC-C4).

Download (195KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Representation of statistical relationships between all investigated parameters in groups using Spearman’s rank correlation coefficient: a — group 1 (normal), b — group 2 (Down syndrome).

Download (189KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 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».