Pathological fractures of the spine in children (review of the literature and clinical and morphological monocenter cohort analysis)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. Pathological vertebral fractures are rare and occur in inflammatory, tumor, and dystrophic lesions.

Aim. This study aimed to analyze clinical features and morphological structure of pathological fractures of the spine in children.

Materials and methods. The authors examined and operated 62 children aged 2–17 years for pathological vertebral fractures. We investigated the clinical, radiological, and morphological features.

Results. The average age of children at the time of hospitalization was 10 years. Lesions of thoracic vertebrae prevailed (78%) with the maximum frequency of occurrence at the apex of physiological kyphosis Th7–8. In 10 cases, multiple lesions were noted, including the pathology of other parts of the skeleton. In 69% of observations, clinical symptoms were not dominated by mechanical back pain. Palpation pain (34%) and local spinal deformation (27%) were noted. On average, local kyphosis was 24°. Eleven patients (18%) manifested a neurological deficiency, of which nine fractures were a consequence of the tumor process. In 16% of observations, the fracture of the vertebra was detected to be an accidental Х-ray finding. Among the radiation manifestations, all cases (12 patients) registered the decrease in the height of the vertebral body in the form of collapse. Destruction was manifested by various options other than blastic. Therapeutic and diagnostic interventions were performed in 56 patients, and in six children, manipulation was limited to trepan biopsy. The pathological fracture was caused by an inflammatory process in 50% of observations and tumors in 42%, of which 31% is malignant.

Conclusions. Pathological spinal fracture in children should be considered as a syndrome, which in most cases is based on an inflammatory or tumor process. The high frequency of neoplastic, including malignant processes, requires active invasive diagnosis. Therapeutic tactics are determined by the clinical, radiation, and morphological characteristics of pathology.

About the authors

Vyacheslav I. Zorin

Saint Petersburg State Research Institute of Phthisiopulmonology; North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Author for correspondence.
Email: maletin_aleksei@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9712-5509

MD, PhD, orthopedic and trauma surgeon of the Clinic of Children’s Surgery and Orthopedics; Associate Professor of the Department of Children’s Surgery

Russian Federation, 2-4, Ligovskiy pr., Saint-Petersburg, 191036; 41, Kirochnaya street, Saint-Petersburg, 191015

Alexander Yu. Mushkin

Saint Petersburg State Research Institute of Phthisiopulmonology

Email: aymushkin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1342-3278

MD, PhD, D.Sc., Professor, Head of the Clinic of Pediatric Surgery and Orthopedics, Head of the Scientific and Clinical Center of Spine Pathology

Russian Federation, 2-4, Ligovskiy pr., Saint-Petersburg, 191036

Tatyana A. Novitskaya

Saint Petersburg State Research Institute of Phthisiopulmonology

Email: lab_immun@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5137-5126

MD, PhD, Head of the Pathoanatomical Department

Russian Federation, 2-4, Ligovskiy pr., Saint-Petersburg, 191036

References

  1. Скрябин Е.Г., Смирных А.Г. Переломы тел позвонков в структуре детского травматизма // Травматология и ортопедия России. – 2012. – № 3. – С. 106–110. [Skryabin EG, Smirnykh AG. Fractures of vertebral bodies in the structure of children’s traumatism. Travmatologiia i ortopediia Rossii. 2012;(3):106-110. (In Russ.)]
  2. Залетина А.В., Виссарионов С.В., Баиндурашвили А.Г., и др. Структура повреждений позвоночника у детей в регионах Российской Федерации // Хирургия позвоночника. – 2017. – Т. 14. – № 4. – С. 52–60. [Zaletina AV, Vissarionov SV, Baindurashvili AG, et al. Structure of spinal injuries in children in regions of the Russian Federation. Spine surgery. 2017;14(4):52-60. (In Russ.)]. https://doi.org/10.14531/ss2017.4.52-60.
  3. Снищук В.П., Владовская М.Д., Виссарионов С.В., и др. Избранные аспекты эпидемиологии опухолей и опухолеподобных заболеваний позвоночника и спинного мозга у детей // Ортопедия, травматология и восстановительная хирургия детского возраста. – 2018 – Т. 6. – № 2. – С. 44–53. [Snishchuk VP, Vladovskaya MD, Vissarionov SV, et al. Selected aspects of the epidemiology of tumors and tumor-like diseases of the spine and spinal cord in children: A 19-year regional cohort study in the Leningrad region. Pediatric traumatology, orthopaedics and reconstructive surgery. 2018;6(2):44-53. (In Russ.)]. https://doi.org/10.17816/PTORS6244-53.
  4. Кавалерский Г.М., Каранадзе А.Н., Гордеев Г.Г., и др. Лечение патологических переломов тел шейных позвонков // Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. – 2010. – № 1. – С. 54–58. [Kavalerskiy GM, Karanadze AN, Gordeev GG, et al. The treatment of pathologic fractures of cervical vertebrae bodies. Khirurgiia (Mosk). 2010;(1):54-58. (In Russ.)]
  5. Заборовский Н.С., Пташников Д.А., Топузов Э.Э., и др. Эпидемиология опухолей позвоночника у пациентов, получивших специализированную ортопедическую помощь // Травматология и ортопедия России. – 2019. – Т. 25. – № 1. – С. 104–112. [Zaborovskiy NS, Ptashnikov DA, Topuzov EE, et al. Spine tumor epidemiology in patients who underwent orthopaedic surgery. Travmatologiia i ortopediia Rossii. 2019;25(1):104-112. (In Russ.)]. https://doi.org/10.21823/2311-2905-2019-25-1-104-112.
  6. Алиев М.Д., Тепляков В.В., Каллистов В.Е., и др. Современные подходы к хирургическому лечению метастазов злокачественных опухолей в кости // Практическая онкология. – 2001. – Т. 2. – № 1. – С. 39–43. [Aliev MD, Teplyakov VV, Kallistov VE, et al. Sovremennye podkhody k khirurgicheskomu lecheniyu metastazov zlokachestvennykh opukholey v kosti. Prakticheskaia onkologiia. 2001;2(1):39-43 (In Russ.)]
  7. Li Y, Liu G, Zhao Y, et al. SAPHO syndrome with pathological fractures of vertebral bodies: a case report. BMC Musculoskelet Disord. 2019;20(1):27. https://doi.org/10.1186/s12891-019-2410-x.
  8. Anderson SE, Heini P, Sauvain MJ, et al. Imaging of chronic recurrent multifocal osteomyelitis of childhood first presenting with isolated primary spinal involvement. Skeletal Radiol. 2003;32(6):328-336. https://doi.org/10.1007/s00256-002-0602-0.
  9. Мушкин А.Ю., Алаторцев А.В., Маламашин Д.Б., и др. Информативность чрескожной трепанбиопсии в дифференциальной диагностике ограниченных деструктивных поражений позвоночника // Хирургия позвоночника. – 2012. – № 1. – С. 62–66. [Mushkin AY, Alatortsev AV, Malamashin DB, et al. Informative value of percutaneous trepan biopsy for differential diagnosis of circumscribed destructive lesions of the spine. Spine surgery. 2012;(1):62-66. (In Russ.)]
  10. Spinnato P, Bazzocchi A, Facchini G, et al. Vertebral fractures of unknown origin: role of computed tomography-guided biopsy. Int J Spine Surg. 2018;12(6):673-679. https://doi.org/10.14444/5084.
  11. Geffroy L, Hamel O, Odri GA, et al. Treatment of an aneurysmal bone cyst of the lumbar spine in children and teenagers, about five cases. J Pediatr Orthop B. 2012;21(3):269-275. https://doi.org/10.1097/BPB.0b013e32834f16b5.
  12. Наумов Д.Г., Сперанская Е.А., Мушкин М.А., и др. Аневризмальная костная киста позвоночника у детей: систематический обзор литературы // Хирургия позвоночника. – 2019. – Т. 16. – № 2. – С. 49–55. [Naumov DG, Speranskaya EA, Mushkin MA, et al. Spinal aneurysmal bone cyst in children: systematic review of the literature. Spine surgery. 2019;16(2):49-55. (In Russ.)]. http://dx.doi.org/10.14531/ss2019.2.49-55.
  13. Huang WD, Yang XH, Wu ZP, et al. Langerhans cell histiocytosis of spine: a comparative study of clinical, imaging features, and diagnosis in children, adolescents, and adults. Spine J. 2013;13(9):1108-1117. https://doi.org/10.1016/j.spinee.2013.03.013.
  14. Fletcher CD, Unni RR, Mertens F. World Health Organization classification of tumors. Pathology and genetics of tumors of soft tissue and bone. Lyon: IARC press; 2002.
  15. Bortoletto A, Rodrigues LCL, Matsumoto MH. Pathological fracture of lumbar vertebra in children with acute neurological deficit: case report. Rev Bras Ortop. 2011;46(3):315-317. https://doi.org/10.1016/s2255-4971(15)30202-0.
  16. Lu GH, Li J, Wang XB, et al. Surgical treatment based on pedicle screw instrumentation for thoracic or lumbar spinal Langerhans cell histiocytosis complicated with neurologic deficit in children. Spine J. 2014;14(5):768-776. https://doi.org/10.1016/ j.spinee.2013.06.104.
  17. Di Felice F, Zaina F, Donzelli S, Negrini S. Spontaneous and complete regeneration of a vertebra plana after surgical curettage of an eosinophilic granuloma. Eur Spine J. 2017;26(Suppl 1):225-228. https://doi.org/10.1007/s00586-017-5063-1.
  18. Nakamura N, Inaba Y, Aota Y, et al. Characteristic reconstitution of the spinal langerhans cell histiocytosis in young children. J Pediatr Orthop. 2019;39(4):e308-e311. https://doi.org/10.1097/BPO.0000000000001283.
  19. Jiang L, Liu XG, Zhong WQ, et al. Langerhans cell histiocytosis with multiple spinal involvement. Eur Spine J. 2011;20(11):1961-1969. https://doi.org/10.1007/s00586-010-1390-1.
  20. Luong TC, Scrigni A, Paglia M, et al. Langerhans cell histiocytosis with vertebral involvement and soft tissue extension: clinical case. Arch Argent Pediatr. 2016;114(4):e256-259. https://doi.org/10.5546/aap.2016.e256.
  21. Kuleta-Bosak E, Kluczewska E, Machnik-Broncel J, et al. Suitability of imaging methods (X-ray, CT, MRI) in the diagnostics of Ewing‘s sarcoma in children — analysis of own material. Pol J Radiol. 2010;75(1):18-28. 3389856.
  22. Пташников Д.А., Усиков В.Д., Засульский Ф.Ю. Патологические переломы костей // Практическая онкология. – 2006. – Т. 7. – № 2. – С. 117–125. [Ptashnikov DA, Usikov VD, Zasul’skiy FY. Patologicheskie perelomy kostey. Prakticheskaia onkologiia. 2006;7(2):117-125. (In Russ.)]
  23. Губин А.В., Ульрих Э.В., Мушкин А.Ю., и др. Неотложная вертебрология: шейный отдел позвоночника у детей // Хирургия позвоночника. – 2013. – № 3. – С. 81–91. [Gubin AV, Ul’rikh EV, Mushkin AY. Emergency vertebrology: cervical spine in children. Spine surgery. 2013;(3):81-91. (In Russ.)]
  24. Yu L, Kasser JR, O’Rourke E, Kozakewich H. Chronic recurrent multifocal osteomyelitis. Association with vertebra plana. J Bone Joint Surg Am. 1989;71(1):105-112.
  25. Копчак О.Л., Мушкин А.Ю., Костик М.М., Малетин А.С. Вертебральная форма небактериального остеомиелита: клинико-лабораторная характеристика и особенности лечения // Хирургия позвоночника. – 2016. – Т. 13. – № 3. – С. 90–101. [Kopchak OL, Mushkin AY, Kostik MM, Maletin AS. Vertebral form of non-bacterial osteomyelitis: clinical and laboratory features and treatment characteristics. Spine surgery. 2016;13(3):90-101. (In Russ.)]. https://doi.org/10.14531/ss2016.3.90-101.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The level structure of the distribution of pathological vertebral fractures (81 affected vertebrae)

Download (129KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Etiological structure of the pathology verified according to the histological examination of the material from the affected area. ABC, aneurysmal bone cyst; MS, myeloid sarcoma; Mts, tumor metastasis.

Download (77KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The number of pediatric patients with inflammatory and tumor lesions of the spine, depending on the age group

Download (73KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Pathological fracture of the Th9 vertebra with an aneurysmal bone cyst in an 8-year-old pediatric patient. (a and b) Preoperative mid-sagittal computed tomography and magnetic resonance imaging sections: osteolytic destruction of the ventral and dorsal elements of the Th9 vertebra, local kyphosis of 21°, and compression of the spinal cord with the epidural component of the tumor with a myeloblastic lesion. (c and d) Intraoperative photographs (arrows indicate a tumor and a defect formed after its removal); (e and f) control postoperative radiographs; (g) imprint smear (stained with hematoxylin and eosin, ×100): red blood cells and osteoblast-type giant multinucleated cells. SC, spinal cord

Download (686KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Tactical algorithm for pathological spinal fracture. SCT, spiral computed tomography; MRI, magnetic resonance imaging; CT, chemotherapy; RT, radiation therapy

Download (255KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2020 Zorin V.I., Mushkin A.Y., Novitskaya T.A.

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».