本研究证实了采用后路椎间融合 Cage 与钢板固定的 pilot 大鼠尾椎椎间融合模型的技术可行性。术后 12 周的组织形态计量学分析确认了连续的骨性桥接以及 Cage 内明确的骨组织成熟模式。该技术模型为未来的大规模研究提供了初步基础。
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摘要
摘要
大鼠尾椎广泛用于骨再生和脊柱融合研究，是测试骨移植材料和植入物的便捷部位。以往的大鼠尾椎融合模型通过椎间盘切除联合骨移植，或借助外固定装置实现椎体间融合。然而，目前尚未建立一种使用类似于临床应用的椎间融合 cage 的小型动物模型。本研究假设，在大鼠尾椎实施模拟临床手术的后路 cage 植入并辅以钢板固定，可在不引起神经并发症的前提下，建立可评估的骨融合环境。本项初步的探索性研究（n = 1）旨在评估该技术的可行性。研究建立了一种手术方法，将微型钛合金 cage 精确植入相邻尾椎之间的椎间盘切除间隙，高度模拟人类手术操作。选择钛合金制作 cage，因其在临床上广泛应用且具有良好的生物相容性。初步结果证实了该技术方法的可行性。植入的 cage 成功维持了椎间隙高度和脊柱排列。术后观察到新骨逐渐长入 cage 内，至术后12周时，影像学和组织学均证实已形成跨越椎间隙的连续骨桥。影像学和组织学检查确认存在连续的骨小梁结构，且无纤维组织介入。总体而言，这种基于 cage 的大鼠尾椎融合模型为评估新型生物材料及研究椎体间骨融合机制提供了一个有前景的平台。但由于本研究为单例设计，缺乏对照组和统计学分析，研究结果的普适性受限，仍需进一步验证。
引言
椎体间融合术是治疗多种脊柱疾病（包括脊柱不稳、脊椎滑脱和退行性疾病）的一种成熟外科治疗方法；值得注意的是，该技术作为标准术式已发展了约70年1,2。该手术包括切除椎间盘，并植入融合 Cage 或骨移植物，以促进相邻椎体之间形成坚固的骨性融合3,4。此外，在 Cage 植入基础上联合后路内固定可降低假关节形成率，并拓展其临床适应证5。然而，假关节形成和 Cage 下沉等并发症仍是重要的临床挑战，因此有必要建立可靠的临床前模型，用于评估新型材料及促进融合的因素6,7。
大鼠因其经济可行、繁殖迅速、愈合快且易于操作，已被广泛应用于脊柱融合研究8,9。然而，现有的大鼠椎体间融合模型存在显著局限性。具体而言，大鼠的前路腰椎椎体间融合（ALIF）术式需要对腹腔主要血管和器官进行广泛操作，导致手术侵入性高，并伴随较大的并发症风险10....
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方案
所有动物实验均按照经济医科大学动物护理与使用委员会批准的方案进行（批准编号：2023–034C1）。本研究设计为一项初步可行性研究。为在大规模验证之前评估这种高度精细且新颖的后路椎间笼植入技术在大鼠尾椎中的技术可行性，根据伦理指南，初始技术评估阶段仅使用一只动物（n = 1），以最大限度减少动物使用。选用雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠作为脊柱融合研究的标准品系。纳入标准为健康雄性，年龄8–10周，体重200–250 g，以确保椎间盘高度（1.8–2.2 mm）与2 mm椎间笼相匹配。排除表现出 > 在适应期出现体重减轻超过10%、活动减少或尾部明显畸形的动物被排除。本研究使用一只雄性Sprague–Dawley大鼠（8周龄，体重221.8 g；Japan SLC，日本静冈）饲养于环境条件可控的 25°C 相对湿度为50%（允许范围30–70%），并保持12小时光照/12小时黑暗循环，且提供 随意 可自由获取水和标准啮齿类动物饲料。大鼠饲养在实底笼具中，笼内提供筑巢材料和咀嚼棒以丰富环境。在手术前实施为期3天的适应性饲养。为防止同笼动物啃咬尾部植入物，该实验期间大鼠始终单独饲养，这是本实验设计中的关键因素。
螺钉和接骨板的制备
手术前准备内固定材料。将 commercially available 的不锈钢螺钉（原始直径：1.2 mm，长度....
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结果
体重（表1）
术后12周内测量体重，显示体重稳定增加（从221.8 g增至346.8 g），表明生理稳态良好，并间接支持未发生严重慢性痛苦。这一结论得到每日多模式评估结果的证实，评估显示动物活动正常，伤口愈合无并发症。
伤口（图3）
术后4周实现伤口愈合。 在本队列中，发生了自发性缝线排出。为避免因缝线残留引起的长期局部炎症性异物反应，我们 建议在术后10–14天拆除皮肤缝线。 术后病程平稳，12周内未观察到感染迹象。
显微CT与数字化放射成像
术后1至12周的连续影像学评估（采用显微CT）证实，椎间融合器无松动或移位现象（
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讨论
本研究建立了一种新型的大鼠尾椎椎体间融合模型。该模型通过后路植入钛合金融合 Cage，并结合钢板-螺钉固定方式进行增强。随后，采用详细的组织形态计量学分析评估 Cage 内的骨形成情况。该模型具有三个显著特点：1）通过将椎体间 Cage 与后路内固定相结合， closely 模拟了临床后路腰椎椎体间融合术或经椎间孔腰椎椎体间融合术的操作过程；2）利用解剖上易于操作的尾椎部位，从而确保手术技术及动物福利的标准化；最重要的是，3）该模型可对包括 Cage 内部在内的整个目标区域进行系统的组织形态计量学分析和偏振光显微镜观察，且使用未脱钙切片即可完成。因此，该模型能够评估在传统大鼠模型中难以量化的“Cage 内骨体积”和“骨成熟度”，为椎体间融合 Cage 材料及骨替代物的临床前评价提供了适宜的平台。颅侧区域表现出较高的骨体积、较高的板层骨比例以及较低的荧光标记，提示骨形成已接近完成并进入成熟阶段；而尾侧区域的结果则表明新骨形成仍处于活跃进行中。
与更接近临床生物力学环境（如轴向压缩和剪切力）及手术通路的腰椎大鼠模型（例如类似侧方腰椎椎间融合术XLIF的方法）相比，当前的尾椎模型具有不同.......
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披露
作者声明未从该公司获得任何工资、咨询费或其他个人经济利益。
致谢
我们感谢日本新潟市的伊藤骨组织形态计量学研究所（https://itobone.sakura.ne.jp/）在组织学切片制备过程中提供的帮助。我们也感谢美国密歇根州史赛克公司（Stryker）为本研究提供钛合金笼具及经费支持。最后，我们感谢 Editage（www.editage.com）提供的英文语言编辑服务。本研究由美国密歇根州史赛克公司（Stryker）资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 4-0 尼龙缝合线 | Natsume | ER-25-30N2 | |
| 明场显微镜 | 基恩士。（日本大阪） | BZ-X800 | |
| 布托啡诺 | FUJIFILM | 021-19001 | |
| 钙黄绿素 | FUJIFILM | 76082 | |
| 卡洛芬 | 富士胶片 | 037-19761 | |
| 头孢氨苄 | 富士胶片 | 036-11051 | |
| 计算机图像分析仪 | System Supply Co. (Nagano, 日本) | 组织形态计量 RT CSS-840 | |
| 荧光共定位共聚焦激光扫描显微镜 | 卡尔蔡司。（德国耶拿） | LSM 980 | |
| 刮匙 | Natsume | E-8-00 | |
| 金刚石锯微切片机 | Leica.（德国韦茨拉尔） | SP1600 | |
| 电钻 | TAMIYA | N/A | https://www.amazon.co.jp /%E3%82%BF%E3%83% 9F-雅- 82%AF%E3%83%A9% E3%83%95%E3%83% 88% 83% E3%82%B7%E3%83% AA- 82%BA-无-42- %BB%E5%8B%95%E3% 83%8F%E3%83%B3%E3 83%87%E3%82%A3 E3%83%AA%E3%83%A5 - BF-3 83%97%E3%83%A9%E3 83%A2%E3%83%87%E3 应用 工具/详细信息/B 01LZ05WWY/ref=sr_1_2?ad grpid=54785347873&dib=eyJ 2IjoiMSJ9.f61YHQv80N0nxws VOdlrIFtTsQoJICvSb4t4rVt97 FEBWkOo4ilX5O2lZH-5vADU HT9CRXO308QpVFqdBNli0C osd4iBSfSzEcKxP9HMX4DhiI S-Qko5ix33W7FjPQqpgTWbj3 CV_vBytnvfqvSyoGN9IB8445o 5Kc0pjeKPG-SRR3Ixpqr2-FT_ ZgUyWstoyQVFTcv_Rq_K4-E OWnuT41BBYtBh757EOAoBe z2lkCd6Psz99wZxfUuvzRUAH Ecq9QV6EmiT9LAY8dYYq08k aLt7Klqx2k-MdV8XbWRxgKk 7TWzXBGA1PeNmB4me_Cz4 mMFAKBAv5H3YXAw_HPuLd E&dib_tag=se&hvadid=651687 588880&hvdev=c&hvexpln=0& hvlocphy=1009309&hvnetw=g& hvocijid=5538300633798619650 --&hvqmt=e&hvrand=55383006 33798619650&hvtargid=kwd-33 4267191534&hydadcr=4289_13 319726&jp-ad-ap=0&关键词=大鼠尾椎, 骨再生, 脊柱融合, 椎间融合器, 骨移植材料, 植入物, 椎间盘切除术, 外固定装置, 钛合金 cage, 技术可行性, 骨长入, 骨桥形成, 放射学评估, 组织学分析, 小动物模型, 生物材料评价 %Tamii 电泳 请提供需要翻译的源文本内容。当前提供的源文本为编码错误或无效内容，无法进行翻译。 B3 脊椎 E3%83%89%E3%83%AA%E3% 83%AB&mcid=6b8ff8c984ba3d45 be477b407ef2d1ba&qid=1767395 580&sr=8-2 |
| 手钻 | VEAGIA | N/A | https://www.amazon.co.jp/dp/B0D2 9B4W18/ref=sspa_dk_detail_5?pd _rd_i=B0D29B4W18&pd_rd_w=xe kNz&content-id=amzn1.sym.f293b e60-50b7-49bc-95e8-931faf86ed1e &pf_rd_p=f293be60-50b7-49bc-95e8 -931faf86ed1e&pf_rd_r=HPW6B367R QC0VPB7WTTS&pd_rd_wg=E8mAS &pd_rd_r=dbeb0aa7-1bea-4f40-99dd -38bcb05c8234&sp_csd=d2lkZ2V0T mFtZT1zcF9kZXRhaWw&th=1 |
| 美托咪定 | 富士胶片 | 135-17473 | |
| 咪达唑仑 | FUJIFILM | 135-13791 | |
| 销钉夹具 | ANEX | N/A | https://www.amazon.co.jp/%E3%82% A2 82%AF%E3%82%B9-ANEX-%E3% 椎间融合 cage 模型在大鼠尾椎中的应用 %グリ% 83%83%プ-ピ %ヌバ 82% 8E纳米式 -No-98-R/dp/B000T4D0XQ/ ref=pd_bxgy_thbs_d_sccl_1/3 55-1353338-1511720?pd_rd_w =pnGb2&content-id=amzn1.sy m.fb3df7da-4601-4c73-b94b-e2 75cd0eb364&pf_rd_p=fb3df7da -4601-4c73-b94b-e275cd0eb364 &pf_rd_r=KBMW265N2ZK5TTH 76ZW7&pd_rd_wg=ApIxl&pd_rd_ r=e53648bf-e253-43a7-add1-966f f5070c9a&pd_rd_i=B000T4D0XQ &th=1 |
| 塑料内固定材料 | Matec Co. Ltd.（日本广岛） | N/A | 聚甲醛，3 mm 宽 × 18 mm 长 × 1 mm 高，定制加工 |
| 偏振光显微镜 | 奥林巴斯。（日本东京） | BX-53 | |
| 小型镊子 | Natsume | A-31 | |
| 不锈钢螺钉 | 松本产业株式会社（日本千叶） | TD-00224 | #0 特殊桁架头 [1805]+, 1.2 × 14，钝化 |
| 钛笼 | Stryker. (MI, USA) | N/A | 由Fujiflex有限公司（日本奈良）将A Cascadia TL钛合金 Cage（Stryker，MI，USA）加工至宽度2 mm、深度2 mm、高度2 mm |
| 钢丝剪 | Natsume | B-16 |
参考文献
- Mobbs, R. J., Phan, K., Malham, G., Seex, K., Rao, P. J. Lumbar interbody fusion: techniques, indications, and comparison of interbody fusion options including PLIF, TLIF, MI-TLIF, OLIF/ATP, LLIF, and ALIF. J Spine Surg. 1 (1), 2-18 (2015).
- Cole, C. D., McCall, T. D., Schmidt, M. H., Dailey, A. T.
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