Surgical outcomes in patients with spinal deformities associated with neurological deficit

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: The surgical treatment in patients with spinal deformities associated with neurological deficit remains a subject of debate. Existing research is mostly limited to case-control studies or case series, with no statistical assessment of treatment outcomes. The absence of a standardized surgical approach and the scarcity of statistically significant outcome data highlight the relevance of further research into this topic.

AIM: The work aimed to assess treatment efficacy in patients with spinal deformities associated with neurological deficit.

METHODS: A retrospective analysis of surgical treatment outcomes was conducted in 51 patients with spinal deformities associated with neurological deficit. Patients were divided into three groups based on the surgical technique used. All patients underwent standard diagnostic examinations. Based on CT myelography findings, individualized 3D models of the spine and spinal cord were created (n = 23), and customized implants were manufactured (n = 8). Patient questionnaires were used, and neurological status was assessed using the Frankel, ASIA, and FIM scales.

RESULTS: A significant regression of neurological deficit was observed in patients classified as Frankel B, C, or D. Motor function improved within days after surgery, whereas sensory function improved on average within six months. Spinal cord decompression at the site of maximal stenosis was found to be a key factor influencing neurological deficit regression.

CONCLUSION: Postoperative neurological deficit regression is determined by its severity and duration prior to surgery, as well as adequate spinal cord decompression at the site of maximal spinal stenosis. Patient-specific 3D models of the spine and spinal cord are a valuable tool for assessing local spinal cord compression.

About the authors

Alexander A. Kuleshov

N.N. Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopaedics

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

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, 10 Priorova st, Moscow, 127299

Anton G. Nazarenko

N.N. Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopaedics

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

Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, MD, Dr. Sci. (Medicine), professor of RAS

Russian Federation, 10 Priorova st, Moscow, 127299

Alexander I. Krupatkin

N.N. Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopaedics

Email: krup.61@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5582-5200
SPIN-code: 3671-5540

MD, Dr. Sci. (Medicine), professor

Russian Federation, 10 Priorova st, Moscow, 127299

Igor M. Militsa

N.N. Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopaedics

Author for correspondence.
Email: igor.milica@mail.ru
ORCID iD: 0009-0005-9832-316X
SPIN-code: 4015-8113

MD

Russian Federation, 10 Priorova st, Moscow, 127299

Marchel S. Vetrile

N.N. Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopaedics

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

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, 10 Priorova st, Moscow, 127299

Uliya V. Strunina

N.N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery

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

MD

Russian Federation, Moscow

Sergey N. Makarov

N.N. Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopaedics

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

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, 10 Priorova st, Moscow, 127299

Igor N. Lisyansky

N.N. Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopaedics

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

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, 10 Priorova st, Moscow, 127299

Vladislav A. Sharov

N.N. Priorov National Medical Research Center of Traumatology and Orthopaedics

Email: sharov.vlad397@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0801-0639
SPIN-code: 8062-9216

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, 10 Priorova st, Moscow, 127299

References

  1. Goel SA, Neshar AM, Chhabra HS. A rare case of surgically managed multiple congenital thoraco-lumbar and lumbar block vertebrae with kypho-scoliosis and adjacent segment disease with myelopathy in a young female. Journal of Clinical Orthopaedics and Trauma. 2020;11(2):291–294. doi: 10.1016/j.jcot.2019.04.017
  2. Matee S, Ayaz SB, Bashir U. Progressive thoracic kyphoscoliosis leading to paraplegia in a child with neurofibromatosis type-1. Journal of the College of Physicians and Surgeons Pakistan. 2021;31(1):98–100. doi: 10.29271/jcpsp.2021.01.98
  3. Ulrikh EV, Mushkin AYu, Gubin AV. Congenital spine deformities in children: epidemiological prognosis and management. Russian Journal of Spine Surgery. 2009;(2):055–061. doi: 10.14531/ss2009.2.55-61
  4. Novikov VV, Kolesov SV, Ryabykh SO, et al. Surgical management of neurologically complicated kyphoscoliosis using transposition of the spinal cord: Case report. International Journal of Surgery Case Reports. 2016;27:13–17. doi: 10.1016/j.ijscr.2016.07.037
  5. Sugimoto Y, Ito Y, Tomioka M, et al. Cervical cord injury in patients with ankylosed spines: Progressive paraplegia in two patients after posterior fusion without decompression. Spine. 2009;34(23):E861–E863. doi: 10.1097/BRS.0b013e3181bb89fc
  6. Lonstein JE, Akbarnia BA, Boachie-Adjei O, et al. Neurologic deficits secondary to spinal deformity: A review of the literature and report of 43 cases. Spine. 1980;5(4):331–355. doi: 10.1097/00007632-198007000-00007
  7. Song KS, Chang BS, Yeom JS, et al. Surgical treatment of severe angular kyphosis with myelopathy: Anterior and posterior approach with pedicle screw instrumentation. Spine. 2008;33(11):1229–1235. doi: 10.1097/BRS.0b013e31817152b3
  8. Shamji MF, Ames CP, Smith JS, et al. The association of cervical spine alignment with neurologic recovery in a prospective cohort of patients with surgical myelopathy: Analysis of a series of 124 cases. World Neurosurgery. 2016;86:112–119. doi: 10.1016/j.wneu.2015.09.044
  9. Khokhlova O.I. Rehabilitation potential of personality and functional independence of persons with traumatic spinal cord injury. Politravma. 2020;(3):100–107. doi: 10.24411/1819-1495-2020-10038 EDN: CLWSXA
  10. Maxwell AKE. Spinal cord traction producing an ascending, reversible, neurological deficit: Case report. Verhandlungen der Anatomischen Gesellschaft. 1967;115:49–69.
  11. Ransohoff J, Spencer F, Siew F, et al. Case reports and technical notes. Journal of Neurosurgery. 1969;31:459–461.
  12. Vetrile ST, Kuleshov AA. Surgical treatment of severe progressive forms of scoliosis: simultaneous intervention on the ventral and dorsal spine using instrumentation Cotrel-Dubousset. N.N. Priorov Journal of Traumatology and Orthopedics. 2000;7(3):14–20. (in Russ.).
  13. Kuleshov AA, Vetrile MS, Lisyansky IN, et al. Urgical treatment of a patient with congenital deformity of the spine, the thoracic and lumbar pedicle aplasia, and spinal compression syndrome. Russian Journal of Spine Surgery. 2016;13(3):41–48. doi: 10.14531/ss2016.3.41-48 EDN: WKYPBR
  14. Ailon T, Smith JS, Shaffrey CI, et al. Progressive spinal kyphosis in the aging population. Neurosurgery. 2015;77(Suppl 4):S164–S172. doi: 10.1227/NEU.0000000000000944
  15. Dommisse GF. The blood supply of the spinal cord: A critical vascular zone in surgery. The Journal of Bone and Joint Surgery. 1974;56(2):225–235.
  16. Kleinberg S, Kaplan A. Scoliosis complicated by paraplegia. The Journal of Bone and Joint Surgery. 1952;34-A(1):162–7.
  17. Masini M, Maranhão V. Experimental determination of the effect of progressive sharp-angle spinal deformity on the spinal cord. European Spine Journal. 1997;6(2):89–92. doi: 10.1007/BF01358738
  18. McMaster MJ, Singh H. Natural history of congenital kyphosis and kyphoscoliosis: A study of one hundred and twelve patients. The Journal of Bone and Joint Surgery. American Volume. 1999;81(10):1367–1383. doi: 10.2106/00004623-199910000-00002
  19. Saito M. Anterolateral decompression for thoracic myelopathy due to severe kyphosis using the costotransversectomy approach. Rinsho Seikei Geka. 1997;32:523–530.
  20. Shimode M, Kojima T, Sowa K. Spinal wedge osteotomy by a single posterior approach for correction of severe and rigid kyphosis or kyphoscoliosis. Spine. 2002;27(20):2260–2267. doi: 10.1097/00007632-200210150-00015
  21. Wilcox B, Smith JA, Brown MJ, et al. Systematic review of 3D printing in spinal surgery: The current state of play. Journal of Spine Surgery. 2017;3(3):433–443. doi: 10.21037/jss.2017.09.01
  22. Borzunov DYu, Shevtsov VI, Stogov MV, Ovchinnikov EN. Analysis of the experience of carbon nanostructured implants use in traumatology and orthopaedics. N.N. Priorov Journal of Traumatology and Orthopedics. 2016;(2):77–81. EDN: WGESGN

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Anatomical life-size 3D model of the spine (yellow) and spinal cord (red) at the Th6–Th10 level in a patient with the following diagnosis: Hereditary neuropathy (Charcot–Marie–Tooth disease type 4C). Neurogenic left-sided thoracic kyphoscoliosis, grade IV. Spinal cord compression at Th6–Th9. Lower mixed deep paraparesis: a, posterior view; b, c, sagittal views of the model in disassembled configuration. The blue oval indicates the zone of greatest compression of the myeloradicular structures at the level of Th6-9, caused by the radixes of the arches, costotransverse joints, and heads of the ribs on the concave side of the deformity.

Download (290KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Computed tomography (sagittal slice) of the thoracic spine in a patient with the following diagnosis: Congenital thoracic kyphoscoliosis, grade IV. Spinal stenosis at Th4–Th5. Cervicothoracic myelopathy: upper mixed distal paraparesis, lower spastic paraparesis: a, preoperative CT myelography; b, postoperative CT of the spine; line 1: cross-sectional area of the spinal cord in the neutral zone (cm²); line 2: cross-sectional area of the spinal cord at the site of maximal compression (mm²) at the apex of the deformity. Compression ratio (CR): preoperative, 79.6%; postoperative, 61.2%. .

Download (150KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Distribution of patients by type of spinal deformity.

Download (65KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Distribution of patients by age.

Download (113KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Boxplot of the relative spinal stenosis ratio (CR%) before and after surgery: a, Group 1; b, Group 2; c, Group 3.

Download (208KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Correlation matrix of functional independence parameters (vertical axis) and kyphotic deformity correction angle (horizontal axis).

Download (71KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Correlation matrix of the relationship between neurological deficit duration (horizontal axis) and neurological status (vertical axis) in children and young adults (p <0.042).

Download (77KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Correlation matrix of the relationship between neurological deficit duration (horizontal axis) and motor function on the ASIA scale (vertical axis) in Group 3 (p <0.032).

Download (82KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Correlation matrix of the relationship between neurological deficit duration (horizontal axis) and neurological status on the Frankel scale (vertical axis) in Group 3 (p <0.0077).

Download (83KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 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».