Methodenartikel

Ein sicheres, effektives und wirtschaftliches Protokoll für das Einsetzen von Wirbelschrauben bei Kaninchen

DOI:

10.3791/68702

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19. August 2025

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1Tianjin Union Medical Center, The First Affiliated Hospital of Nankai University, 2Tianjin Medical University, 3Tianjin University of Traditional Chinese Medicine

* These authors contributed equally

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Dieser Artikel beschreibt ein sicheres, effektives und kosteneffizientes Schritt-für-Schritt-Protokoll für die Fixation der hinteren Lendenwirbelschraube bei neuseeländischen weißen Kaninchen und etabliert einen standardisierten Ansatz für das Einsetzen von Wirbelschrauben in diesem Tiermodell.

Zusammenfassung

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Die Fixation der hinteren Lendenwirbelschraube ist die häufigste chirurgische Methode bei einem lumbalen Bandscheibenvorfall, aber die Patienten sind postoperativ oft mit mehreren Komplikationen konfrontiert. Das Auftreten einer Lockerung der Schneckenbahn kann zu einem Schmelzversagen und sogar zu einer lebensbedrohlichen Extrusion der Schneckenbahn führen. Derzeit fehlt es jedoch an Tiermodellen, die speziell auf Veränderungen der Schraubenbahn nach einer lumbalen Schraubenfixierung abzielen. In dieser Studie wurde eine Methode zum Einsetzen von Wirbelschrauben entwickelt, die auf neuseeländischen weißen Kaninchen basiert, um das Risiko einer postoperativen Schraubenpenetration in den Wirbelkanal zu minimieren und so Rückenmarksverletzungen zu vermeiden. In diesem Protokoll wird als Eintrittspunkt der Schnittpunkt der horizontalen Linie von der Oberkante des Querfortsatzes und der Verbindung des Stiels empfohlen. Der Einführwinkel sollte ca. 45°-55° nach außen und 20°-40° nach unten betragen. Darüber hinaus ist diese Methode, basierend auf der Platzierung der Schraube unter direkter Sicht und der Verwendung kommerzieller Instrumente, im Vergleich zu bestehenden Modellierungstechniken für Großtiere einfacher und kostengünstiger. Es dient als Tiermodell für die anschließende Grundlagenforschung zur Lockerung von Schraubenbahnen und der Mikroumgebung der Schneckenbahn.

Einleitung

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Ein lumbaler Bandscheibenvorfall (LDH) ist eine häufige Ursache für chronische Schmerzen im unteren Rückenbereich und ausstrahlende Beinschmerzen, insbesonderebei jungen und mittleren Menschen 1,2,3. Die Erkrankung resultiert in der Regel aus einem Riss im Anulus fibrosus der Bandscheibe, der zu einem Vorfall des Nucleus pulposus und einer Kompression der Nervenwurzeln führt 4,5. Während viele Patienten von konservativen Behandlungen wie Ruhe und Änderung des Lebensstils, medikamentöser Therapie, Physiotherapie, Rehabilitationsübungen, dem Tragen einer Orthese und einer Nervenblockade oder epiduralen Injektionstherapie profitieren6, ist bei anderen eine Operation erforderlich, insbesondere bei Patienten mit schweren Symptomen oder ineffektiver konservativer Behandlung 7,8,9.

Die posteriore Lumbalschraubenfixation (PLF) ist ein Standardverfahren an der Wirbelsäule, das sich besonders für Patienten mit Wirbelsäuleninstabilität, Nervenwurzelkompression oder degenerativen Veränderungen eignet3. Eine Schraubenlockerung tritt auf, wenn die Fixationsfestigkeit zwischen den eingesetzten Schrauben und dem Knochen verloren geht und die Schrauben daran gehindert werden, die Wirbel zu stabilisieren10,11. Die Lockerung kann von leichten Bewegungen bis hin zur vollständigen Ablösung reichen und ist in der Regel mit wiederkehrenden Symptomen, sich verschlimmernden Rückenschmerzen oder Instabilität der Wirbelsäule verbunden12. Studien berichten, dass eine Schraubenlockerung in 5 % bis 20 % der PLF-Fälle auftritt10, abhängig von Faktoren wie dem technischen Niveau des Krankenhauses, dem Alter des Patienten und den postoperativen Aktivitäten. Die genauen Mechanismen, die dem Lösen von Schrauben zugrunde liegen, sind noch unklar. Derzeit sind geeignete Tiermodelle für solche Untersuchungen begrenzt. Diese Studie beschreibt die Entwicklung eines chirurgischen Protokolls für die posteriore lumbale Schraubenfixation bei neuseeländischen weißen Kaninchen, das ein grundlegendes Modell für zukünftige Forschungen zu den Mechanismen der Schraubenlockerung darstellen könnte.

In der Grundlagenforschung ist die Auswahl geeigneter Tiermodelle entscheidend für die Bestimmung der Glaubwürdigkeit und der Ergebnisse von Studien. In der Forschung zur Bandscheibendegeneration der Lendenwirbelsäule sind Mäuse und Ratten aufgrund ihrer relativ kleinen Bandscheiben nur eingeschränkt anwendbar13. Andere Tiere, wie Ziegen, Schweine und Hunde, haben Einschränkungen in Bezug auf die Anästhesie und sind aufgrund der Kosten für den Kauf von Tieren, die Zucht und die Zuchteinrichtungen nicht breit anwendbar14. Das neuseeländische weiße Kaninchen, ein mittelgroßes Tier, wird aufgrund seiner relativ großen Wirbel, des ausreichenden Operationsraums und der einfachen Anästhesie durch Ohrveneninjektion ohne Beatmungsgerät häufig in der Bandscheibenforschung eingesetzt15. Angesichts dieser Faktoren gilt das neuseeländische weiße Kaninchen als ideales Modell. Derzeit gibt es kein Tiermodell für PLF, daher wurde auf der Grundlage früherer Erfahrungen eine Operationsmethode für die Operation der Lendenwirbelsäule bei Kaninchen entwickelt.

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Protokoll

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Das Tierversuchsprotokoll wurde von der Ethikkommission für das Wohlergehen und die Ethik von Labortieren des Instituts für Radiologische Medizin der Chinesischen Akademie der Medizinischen Wissenschaften überprüft und genehmigt (Ethiknummer: IRM/2-IACUC-2404-005). Alle Umgangsverfahren mit den Tieren entsprachen den einschlägigen nationalen Vorschriften zum Tierschutz und zur Tierethik.

HINWEIS: In dieser Studie wurden neuseeländische weiße Kaninchen für experimentelle Untersuchungen verwendet. Die Kaninchen waren von gewöhnlicher Qualität, wogen etwa 2,5-3,0 kg, waren 3-5 Monate alt und weiblich. Die Kaninchen wurden in einem standardisierten Kaninchenraum untergebracht.

1. Anästhesie

  1. Desinfizieren Sie den Operationssaal 30 Minuten lang mit ultraviolettem Licht und verwenden Sie eine UV-Lampe.
  2. Betäuben Sie das Kaninchen durch Verabreichung von 3% Pentobarbital-Natrium (30 mg/kg) in steriler Kochsalzlösung über die marginale Ohrvene.
    HINWEIS: Injizieren Sie 2/3 der 3%igen Pentobarbital-Natriumlösung und beobachten Sie die Pupillenreaktion und den Pupillenreflex des Kaninchens. Achten Sie darauf, dass sich die Pupillen verengen und der Pupillenreflex schwächer wird. Wenn nach 5 Minuten keine Schwächung auftritt, sollten Sie in Betracht ziehen, das verbleibende 1/3 zu injizieren. Wenn der Reflex nachlässt, injizieren Sie 2 ml 0,9% Kochsalzlösung.

2. Chirurgischer Eingriff

  1. Sobald die Anästhesie ausreichend ist, beobachten Sie den direkten Hornhautreflex und stellen Sie sicher, dass der Hornhautreflex verringert wird, was auf eine erfolgreiche Anästhesie hinweist. Positionieren Sie das Kaninchen in Bauchlage für die Vorbereitung der Operationsstelle. Desinfizieren Sie vor der Operation die Inzisionsstelle des Kaninchens zweimal mit Jodtinktur und legen Sie während des Eingriffs ein steriles OP-Abdecktuch an (Abbildung 1A).
    HINWEIS: Stellen Sie sicher, dass alle chirurgischen Instrumente durch Autoklavieren sterilisiert werden.
  2. Machen Sie einen 5 cm langen Hautschnitt in der Lendenwirbelsäule (Abbildung 1B) und schneiden Sie nacheinander mit einem Skalpell durch die Haut und die oberflächliche Faszie.
  3. Unter Ausnutzung der Dehnbarkeit zwischen Haut und Unterhautgewebe das Unterhautgewebe vorsichtig trennen und vollständig freilegen, so dass die Wurzel des Dornfortsatzes deutlich sichtbar wird (Abbildung 1C).
  4. Präparieren Sie mit einer hämostatischen Pinzette den Querfortsatz und den Stiel des chirurgischen Segments, wobei Sie benachbarte Facettengelenksegmente vermeiden (Abbildung 1D). Verwenden Sie einen kleinen Retraktor, um den Operationsbereich vollständig freizulegen (Abbildung 1E).
  5. Identifizieren Sie den Eintrittspunkt für die Nadel am Schnittpunkt der horizontalen Linie von der Oberkante des Querfortsatzes und der Verbindungsstelle des Stiels (Abbildung 1F). Bohren Sie mit einem chirurgischen Bohrer ein kleines Loch in den kortikalen Knochen in einem Winkel von ca. 45°-55° nach außen und 20°-40° nach unten (Abbildung 1G).
  6. Setzen Sie die Pedikelschrauben (3,5 mm × 10,0 mm) nacheinander ein (Abbildung 1H).
  7. Montieren Sie eine Längspleuelstange in geeigneter Größe und ziehen Sie sie mit einer Kopfschraube fest (Abbildung 1I bis Abbildung 1J).
  8. Vergewissern Sie sich erneut, dass die Schrauben fest im Wirbelkörper fixiert sind und dass der Fixierstange richtig verriegelt ist. Überprüfen Sie die Positionierung der internen Fixation durch intraoperative Direktvisualisierung. Stellen Sie sicher, dass keine signifikanten Blutungen auftreten, spülen Sie den Operationsbereich mit Kochsalzlösung und führen Sie eine kontinuierliche Naht der Muskeln und Faszien mit einem resorbierbaren 4-0-Nahtmaterial durch.
  9. Verwenden Sie eine 7-0-Naht für intermittierende vertikale Matratzennähte für den Hautschnitt, gefolgt von einem Antiseptikum auf Jodbasis und einer Abdeckung mit steriler Gaze, um sie an Ort und Stelle zu fixieren. Die Operation ist abgeschlossen (Abbildung 1K).

3. Nachsorge

  1. Sobald das Bewusstsein wiedererlangt ist, überprüfen Sie die motorischen Fähigkeiten der Hintergliedmaßen, um den Erfolg der Operation zu beurteilen.
    HINWEIS: Vergewissern Sie sich, dass das Kaninchen nach der Narkose wieder zu Bewusstsein gekommen ist, seine motorische Funktion der Gliedmaßen intakt ist, es sich normal bewegen kann und es keine Anzeichen von Hemiplegie oder Querschnittslähmung gibt.
  2. In den ersten 3 Tagen nach der Operation täglich 1,2 × 106 E/kg Penicillin per intramuskulärer Injektion verabreichen, um eine Wundinfektion zu verhindern.

4. Morphologische Untersuchung

  1. Am Ende der 12. Woche nach der Operation ist eine Luftembolie über die marginale Ohrvene einzuleiten, um das Tier einzuschläfern. Verwenden Sie anschließend einen posterioren lumbalen Zugang, um die paraspinalen Weichteile freizulegen, und führen Sie eine lumbale Diskektomie durch. Nachdem Sie die Proben entnommen und das chirurgische Segment bestätigt haben, lagern Sie sie vorübergehend in 4% Paraformaldehyd zur Gewebefixierung. Führen Sie dann Mikro-CT- und Röntgenscans durch.
    1. Entfernen Sie die Wirbelsäulenproben von 4% Paraformaldehyd und wischen Sie die Oberflächenfixierungsflüssigkeit ab. Unterziehen Sie dann die Proben einer Mikro-CT-Untersuchung. Stellen Sie die Abtastparameter wie folgt ein: Spannung 60 kV, Strom 200 μA und Auflösung 8 μm. Führen Sie eine Nachbearbeitung der Regions of Interest (ROIs) in den gescannten Dateien mit einer speziellen Bildanalyse- und Visualisierungssoftware durch (siehe Materialtabelle). Führen Sie die Röntgenbildgebung gleichzeitig mit dem Mikro-CT-Scan durch.

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Ergebnisse

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Beurteilung der Motorik nach dem Aufwachen
Unmittelbar nachdem das Kaninchen nach der Narkose wieder zu Bewusstsein gekommen war, wurde die motorische Funktion seiner Hinterbeine untersucht. Es wurde festgestellt, dass das Einsetzen des Lendenschrauben-Fixationssystems die motorische Funktion des Kaninchens nicht beeinträchtigte (siehe Ergänzendes Video 1), was darauf hindeutet, dass das Rückenmark während des Eingriffs nicht verletzt wurde.

Mikro-C...

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Diskussion

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Die schwerwiegendste Komplikation der posterioren Lendenwirbelschraubenfixation (PLF) ist das Potenzial für eine Rückenmarksverletzung, die durch das Eindringen der Schraube in den Spinalkanal während des Einsetzens verursachtwird 10. Der kritischste Aspekt dieser Methode ist die Freilegung des Querfortsatzes und des Pedikels sowie der Winkel, in dem die Schrauben eingesetzt werden. Durch Einstellen des Einführwinkels kann verhindert werden, dass die Schraube in d...

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Offenlegungen

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Die Autoren haben keine relevanten finanziellen oder nicht-finanziellen Interessen offenzulegen.

Danksagungen

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Diese Studie wurde finanziert durch das Tianjin Key Medical Discipline (Specialty) Construction Project (TJYXZDXK-064B), das Tianjin Health Commission Science and Technology Project (TJWJ2022XK025, TJWJ2022QN039, TJWJ2023QN041) und das Tianjin Institute of Spinal Surgery.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
CTAnBURKERWird in der Analyse verwendet
DatviewerBURKERWird in der Analyse verwendet
Mikro-CTBURKERWird in der Analyse verwendet
Neu Zeland Rabbit PentobarbitalTianjin Yuda Laboratory Animal Breeding Co., Ltd. Beijing Jiehui Biotechnology Co. MCEin dieser Forschung verwendet
Pedikel-SchraubenHebei Ruihe Medical Equipment Co., Ltd532003510wird bei chirurgischen Eingriffen verwendet
PenizillinMCEHY-17591Rwird in der postoperativen Versorgung verwendet
PentobarbitalBeijing Jiehui Biotechnologie Co.wird in der Anästhesie verwendet
RutenHebei Ruihe Medical Equipment Co., Ltd532003510wird bei chirurgischen Eingriffen verwendet
chirurgische Instrumente und NähteHebei Ruihe Medical Equipment Co., Ltd532003510wird bei chirurgischen Eingriffen verwendet

Referenzen

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Schlagwörter

Protokoll zur SchraubeninsertionLumbale SchraubenfixationPosteriore Lumbale FixationLockerung des SchraubenkanalsTiermodell der Wirbels uleR ckenmarksch digungPedikeleintrittspunktSchraubenplatzierungstechnikGro tiermodell

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