Doctor of Medicine dissertation summary: Research the clinical, diagnostic imaging characteristics and evaluate the surgical outcomes of traumatic C1-C2 fracture

Describe the clinical and diagnostic imaging characteristics of unstable traumatic C1 - C2 fracture. Describe the clinical and diagnostic imaging characteristics of unstable traumatic C1 - C2 fracture.

MINISTRY OF EDUCATION  MINISTRY OF  AND TRAINING NATIONAL DEFENCE MILITARY MEDICAL UNIVERSITY KIEU VIET TRUNG RESEARCH THE CLINICAL, DIAGNOSTIC  IMAGING CHARACTERISTICS AND  EVALUATE THE SURGICAL OUTCOMES  OF TRAUMATIC C1­C2 FRACTURE   Specialty : Surgery Code : 97 20104 DOCTOR OF MEDICINE DISSERTATION SUMMARY Hanoi ­ 2020 THE RESEARCH WAS COMPLETED AT THE MILITARY MEDICAL UNIVERSITY Scientific instructor: Associate Prof. PhD. Vu Van Hoe Reviewer 1: Associate Prof. PhD.  Nguyen Van Thach Reviewer 2: Associate Prof. PhD. Bui Van Lenh Reviewer 3: Associate Prof. PhD. Nguyen The Hao The thesis will be defended before the university grade thesis  examination board in military medical university:  The thesis can be found at: ­ National library of Viet Nam ­ Library of military medical university INTRODUCTION Upper cervical spine injury is a very serious injury in general,  particularly in spinal injury. The mortality or  severe sequelae rate  caused  by  cervical   spine  injury  are  very  high   The   upper   cervical  spine including the atlas (C1) and the axis (C2) is the transition area  between   the   skull   and   the   spine,   which   is   one   of   the   most  complicated joints in the body. At the Neurosurgery Department of  the Da Nang Hospital,  we have applied this technique for 10 recent  years for unstable C1 – C2 injury treatment. Through clinical practice,  we realize that the  unsolved  problem  in  C1  – C2  fracture  is  a full  understanding of the injury characteristics, classification, indications  for surgery and the selection of techniques and tools  for surgery as  well as bone graft. In order to make new contributions to the process  of diagnosis, selection of treatment method and plan for unstable C1 –  C2 injury, we conducted the thesis "Research the clinical, diagnostic  imaging  characteristics  and   evaluate   the  surgical   outcomes  of  traumatic C1 – C2 fracture ” with 2 objectives:  1. Describe the clinical and diagnostic imaging characteristics of  unstable traumatic C1 ­ C2 fracture  Evaluate the surgical outcomes of  C1  ­ C2  stabilization with  screw   via  C1  lateral   mass   and  C2  pedicle   combined   with   bone  allograft New contributions of the thesis:  ­ Gave the size of C1 lateral mass and C 2 pedicle, then calculated  the appropriate screws size in the C1­C2 fixation surgery ­ Provided the effectiveness of a surgical method and the use  of bone­graft materials which helped patients have no pain at the  bone   donor   site,   shorter   operation   duration   and   100%   bone  ­ healing rate       Showed   further   postoperative   outcomes   (long   time  tracking, 18 months); the VAS score, NDI and ASIA were better  than before surgery with statistical significance (11.24% compared  with 52.8%)  The thesis structure: The thesis consists of 137 pages including  45   tables,   68   pictures   and     charts   The   layout   includes   the  introduction (3 pages); chapter 1: Overview (35 pages); chapter 2:  patients   and   methods   (26   pages);   chapter   3:   results   (28   pages);  chapter 4: discussions (41 pages); conclusions (2 pages); the list of  research publishes (1 page); references (128 documents including 7  Vietnamese and 121 English documents) and appendices CHAPTER 1: OVERVIEW 1.1.  The cervical spine anatomy  1.1.1. The bone structure 1.1.1.1.  The atlas C1 The C1 vertebral has no vertebral body. It is ring­like, rugged  and consists of two large lateral masses  which contain two superior  concave facets for articulation with occipital condyles and two inferior  concave facets for articulation with the axis C2. The structure of the atlas  includes  anterior  arch,  posterior   arch,  lateral   mass,  anterior  tubercle,  posterior tubercle, transverse process, transverse foramen, articular facet  with occipital condyles and articular facet with the axis.  The anterior  and posterior arches are thinner to the two sides and where contact  with the lateral masses is the thinnest; therefore it is a weak position  and easy to break in trauma 1.1.1.2.  The axis C2 The axis is the thickest and strongest vertebra in the cervical  spine with a goose­like shape. The axis is easily identifiable due to its  dens (odontoid process) which extends superiorly from the anterior  portion of the vertebra. The dens is upward cylindrical, about 16.6  mm   high   and   9.3mm   wide   The   anterior   facet   of   the   dens   apex  contains the facet for articulation with the concave at the posterior  facet of the atlas anterior arch and the posterior facet of dens apex  contains the facet for articulation with the transverse ligament, which  form the medial atlanto­axial joint 1.1.2.  The system of articulations and ligaments between C1 and  C2 1.1.2.1 .  The medial atlanto­axial joint  Formed   by   the   articulation   of   the   dens   of   the   axis   with   the  articular facet of the atlas.  The   cruciform   ligament  consists   of   two   parts:   the   transverse  ligament connecting the inner facet of the atlas lateral masses and the  longitudinal   fibers   connecting  the  upper   edge   of   transverse  ligament  with the occipital bone and the lower edge of transverse ligament with  the axis.  The transverse ligament of the atlas  is stronger than the dens,  therefore the odontoid process is often broken before the ligament in  trauma  However,   the  transverse ligament   is   not   strong enough  in  some people and it is one of the pathological causes of atlanto­axial  joint instability.  1.1.2.2. The lateral atlanto­axial joints  They are  plane  type synovial  joints  which are  formed  by  the  articulation between the superior facets of C2 and the inferior facets  of   C1  The   movements   occur   on   the   three   articular   facets  simultaneously and mostly are rotation.  1.1.3. Nerves: The cervical spinal cord originates in the medulla oblongata and  passes through the foramen magnum. It is wider at C3 and widest at  C6 with the circumference of 38mm. The spinal cord consists of the  white   and   grey   matter   that   can   be   distinguished   on   magnetic  resonance   imaging  At   the   upper   cervical   spine,   the   spinal   cord  occupies only 2/3 of the spinal canal circumference, so  the nervous  clinical   symptoms   are   very   poor   in   trauma   in   spite   of   the   spine  dislocation The shape of cervical spinal cord: It is divided into 2 balanced  parts by the anterior median fissure and posterior median sulcus. The  fissure   is   deeper   and   wider   than   the   sulcus   The   posterior   sulcus  contains blood vessels and a fold of the pia mater 1.1.4. The blood vessels:  The vertebral artery, which originates from  the subclavian artery is the main blood supply for cervical cord  In  most cases, the vertebral artery enters the transverse foramen of C6, goes  through the transverse foramen of vertebrae along the sides of cervical  spine, bypasses the lateral mass and posterior arch of C1 and enters the  foramen magnum 1.2. THE BIOMECHANICS OF C1 ­ C2 STRUCTURE The C1, C2 and occipital cranium form a complex that contains  the  most   complicated  joints   in  the  body  because   they  support   the  head and its movement, protect the spinal cord and other important  structures.  Most of rotation and a part of nodding and turning of the head  movements   occur   at   the   superior   cervical   spine   (C0­C1­C2)   The  loosening of joints allow the cervical spine to rotate nearly 50%. The  tension is enough strong to protect the delicate spinal cord structures,  blood   vessels   and   withstand   the   weight   of   head   and   the   force   of  antagonistic muscles.  1.3. THE CLINICAL SYMPTOMS OF C1 – C2 INJURY The clinical symptoms of C1 – C2  injury are often poor, mainly  are neck pain, stiff neck, radiating pain and numbness in the occipital  region   and   limited   head   rotation   and   flexion   movements   Patients  with C1  – C2  trauma combined with severe spinal cord injury often  die before hospitalization because upper spinal cord trauma causes  damage   to   respiratory   and   circulatory   centers   in   the   medulla  oblongata 1.4. IMAGING OF C1 ­ C2 INJURY 1.4.1. Plain X ­ ray 1.4.1.1. Conventional X ­ ray A   standard   3­view   cervical   spine   radiography   including  anteroposterior, lateral and open­mouth odontoid views has a certain  value in defining the damage in the C1 ­ C2 area.   The Spence index is calculated by  the  lateral overlap of the C1  lateral   masses   on   both   sides   against   the   lateral   borders   of   C 2,  normally less than 6.9mm. If the Spence index is >  6.9 mm,  it is a  definitive diagnosis of a transverse ligament rupture and the damage  is unstable and requires surgical treatment The C1 – C2 dislocation was diagnosed based on the ADI index,  which was calculated by the distance between the dens and anterior  arch of  C1. In general, the  ADI  is