Anestesia, Cirugía y Método de Cosecha para la Evaluación de Tornillos Transpediculares Usando un In Vivo Modelo de columna lumbar porcina
31 de mayo de 2017
Aquí, se introduce un método para evaluar los tornillos transpedicular mediante la utilización de un modelo de la columna lumbar porcino in vivo .
El objetivo general de esta intervención quirúrgica es evaluar los tornillos transpediculares utilizando un modelo in vivo de columna lumbar porcina. Este método puede ayudar a responder preguntas clave sobre tales complicaciones de la columna vertebral, como el aflojamiento del tornillo pedicular. La principal ventaja de esta técnica es que podemos comparar la estabilidad a largo plazo de diferentes tipos de tornillos.
Mantener cerdos miniatura de 12 meses de edad en la unidad experimental durante al menos una semana. Después de este período de aclamación, realice a cada cerdo un examen clínico, mida la frecuencia respiratoria, la frecuencia cardíaca y la temperatura corporal. Antes de la anestesia, mata de hambre a los cerdos durante 12 horas.
Para sedar a un cerdo, inyecte atropina en la región del músculo cervical lateral detrás de la oreja. Una vez sedado, presione una mano alrededor de la base de la oreja y luego limpie la oreja con alcohol. Luego, coloque un catéter de plástico sobre la aguja en la vena del oído.
Luego, enjuague el catéter con solución salina heparinizada y asegúrelo con cinta adhesiva. Ahora, induzca la anestesia con ketamina y xilacina a través del catéter. Para intubar al cerdo, colóquelo en decúbito esternal.
Y con la ayuda de un asistente, mantenga abierta la mandíbula con un cabestrillo adecuado. A continuación, se pasa la punta del laringoscopio por la cavidad faríngea para desplazar la epiglotis del paladar blando. Una vez intubado, escuche la respiración en ambos pulmones.
Luego, llene la copa del tubo endotraqueal con aire con una jeringa de 10 mililitros y fije el tubo al hocico, usando cinta adhesiva. A continuación, comience a suministrar isoflurano al 2% a través del tubo. A continuación, se examinan los reflejos corneales y palpebrales del cerdo para confirmar un plano quirúrgico de anestesia.
Ahora, aplique ungüento en los ojos y coloque monitores de signos vitales, que deben revisarse al menos cada cinco minutos. 30 minutos antes de la cirugía, administre un bolo de cefazolina a través del catéter de la vena del oído. Luego, cambie la vía intravenosa para administrar solución salina y fentanilo a 37 grados centígrados para el manejo del dolor.
Para empezar, afeita el lomo del cerdo 10 centímetros a cada lado de la línea media. A continuación, limpie la piel con exfoliantes alternos de solución de povidona yodada y etanol al 70%. Ahora, haga una incisión longitudinal en la línea media desde la segunda apófisis espinosa de la columna lumbar hasta la primera cresta sacra mediana.
Luego, diseccione a través del tejido subcutáneo y la fascia hasta la punta de las apófisis espinosas. A continuación, utilizando un elevador de Cobb, eleve los músculos paraespinales subperiósticamente desde la lámina subyacente. Luego, diseccionar a lo largo de la apófisis espinosa y la lámina en las articulaciones facetarias.
En el punto de entrada, que es justo inferior al proceso mamilar de L3 a L5, use una rebaba o rongeur para abrir la corteza superficial. A continuación, inserte el lápiz guía paralelo a la placa final superior y en un ángulo de 20 grados con respecto a la apófisis espinosa. Ahora, tome radiografías laterales anteriores posteriores para definir los puntos de inserción de los tornillos pediculares.
A continuación, inserte una sonda pedicular, de hasta 25 milímetros, y confirme una trayectoria intraósea completa utilizando el dispositivo de sondeo y palpación. Ahora, inserte seis tornillos pediculares. Asegúrese de que las cabezas de los tornillos estén bien asentadas.
Preste atención a la orientación de la abertura del sitio y la posición horizontal que debe alinearse con la varilla. Luego, inserte dos varillas en ambos lados de las cabezas de los tornillos pediculares. A continuación, fije los manguitos y las tuercas a la cabeza del tornillo.
Primero apriete las tuercas sin apretar con una llave de tubo recta y luego apriételas con una llave dinamométrica. A continuación, confirme las posiciones de los tornillos pediculares mediante radiografías. Una vez que el sitio esté listo para cerrar, riégalo con tres litros de solución salina normal.
A continuación, coloque un desagüe de silicona y saque la punta de silicona. Ahora, cierre los músculos paraespinales y los tejidos subcutáneos con suturas reabsorbibles y, a continuación, cierre la piel con suturas de nailon no absorbibles. Después de suturar, desinfecte el sitio con povidona yodada y aplique un apósito.
Una vez que se manifieste un fuerte reflejo de deglución, extuba al cerdo y transfiéralo a una sala de recuperación. Una vez que esté completamente consciente, proporciónele al cerdo comida y agua y verifique sus patrones de puertas. Monitorear el movimiento de las extremidades traseras para evaluar el implante y proporcionar analgésicos durante tres días.
12 semanas después de la implantación, eutanasia al cerdo. Para extraer una sección de la columna vertebral, haga una incisión longitudinal en la línea media de la legión de cicatrices de la cirugía anterior. A continuación, diseccione los tejidos blandos y los músculos paraespinales para exponer completamente el implante de L3 a L5. Ahora, retire las tuercas con una llave dinamométrica.
Y luego retire las varillas. A continuación, con una sierra oscilante, corte el espacio del disco L2-3 y el espacio del disco L5-S1. Luego, diseccione ambos sitios en la parte media y anterior de la columna L3-5 con un elevador de Cobb y pinzas de torre.
Si la sección de la columna vertebral no se puede analizar de inmediato, guárdela en una gasa empapada en solución salina a menos 20 grados centígrados. Se evaluó la fuerza de unión entre los tornillos pediculares y el hueso para tres tipos de tornillos. Sin recubrimiento, recubierto de hidroxiapatita y recubierto de titanio.
El par máximo de torsión de extracción principal, o fuerza de unión, fue mayor con los tornillos pediculares recubiertos de titanio. La región de interés puede evaluarse mediante un programa de micro-TC para el análisis de la fracción de volumen óseo, la densidad de la superficie ósea y la superficie ósea específica. El escaneo de una sección de la columna vertebral con tricrómico de Goldner muestra la interfaz entre el tornillo pedicular, y el hueso.
El tejido fibroso es rojo y el hueso es azul. Cuando se utilizaron tornillos pediculares sin recubrimiento, solo se observó tejido fibroso en la interfaz. Sin embargo, se encontró nueva formación de hueso en la interfaz para ambos tipos de tornillos recubiertos.
Incluso se observó que con los tornillos pediculares recubiertos de titanio, el espacio entre las roscas de los tornillos en el hueso se compactaba por completo. Una vez dominada, esta técnica se puede realizar en tres horas si se realiza correctamente. Al intentar este procedimiento, es importante concentrarse en la colocación adecuada de los tornillos del pedículo para evitar la mala colocación del pedículo.
Después de su desarrollo, esta técnica allanó el camino para que los investigadores en el campo de la cirugía de columna exploraran el aflojamiento de los tornillos pediculares en pacientes con osteoporosis.
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Descripción general
Este estudio presenta un método para evaluar tornillos transpediculares utilizando un modelo in vivo de columna lumbar porcina. La técnica tiene como objetivo abordar las complicaciones relacionadas con el aflojamiento del tornillo pedicular y evaluar la estabilidad a largo plazo de diversos tipos de tornillos.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Cirugía ortopédica
- Biomecánica
Antecedentes
- Los tornillos transpediculares se utilizan comúnmente en cirugías de la columna vertebral.
- Comprender la estabilidad del tornillo es crucial para el éxito quirúrgico.
- Los modelos in vivo proporcionan información valiosa sobre los resultados a largo plazo.
- Los modelos porcinos son relevantes debido a las similitudes anatómicas con los seres humanos.
Objetivo del estudio
- Evaluar el rendimiento de los tornillos transpediculares.
- Comparar la estabilidad a largo plazo de diferentes tipos de tornillos.
- Investigar complicaciones como el aflojamiento del tornillo.
Métodos Utilizados
- Uso de un modelo de columna lumbar porcina para pruebas in vivo.
- Exámenes clínicos de cerdos miniatura antes de la cirugía.
- Monitoreo de signos vitales, incluidas las frecuencias respiratoria y cardíaca.
- Preparación de los cerdos mediante un ayuno de 12 horas antes de la anestesia.
Resultados Principales
- Datos sobre la estabilidad de los tornillos durante un período definido.
- Análisis comparativo de diferentes tipos de tornillos.
- Información sobre la incidencia de aflojamiento de tornillos.
- Establecimiento de un método fiable de evaluación para estudios futuros.
Conclusiones
- El modelo porcino es efectivo para evaluar tornillos transpediculares.
- Este método puede orientar las prácticas quirúrgicas y mejorar los resultados.
- Se necesita más investigación para perfeccionar los diseños de tornillos a partir de los hallazgos.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
Este método proporciona un modelo preclínico para evaluar la fijación de implantes espinales, abordando un desafío clave en el desarrollo de dispositivos ortopédicos: la estabilidad a largo plazo de los tornillos pediculares. Al permitir el análisis comparativo de diseños de tornillos en un sistema de animal grande fisiológicamente relevante, apoya la reducción mecanicista de riesgos y la confianza predictiva en la validación de objetivos para biológicos espinales y materiales de implantes. El enfoque orienta las decisiones de avance o interrupción en las fases iniciales del descubrimiento mediante la cuantificación de la calidad de la interfaz hueso-implante y la reducción del riesgo biológico en etapas tardías dentro de las líneas de desarrollo de dispositivos.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Permite la evaluación de hipótesis terapéuticas relacionadas con la integración hueso-implante y la estabilidad de fijación.
- Valor operativo: Apoya la reducción de riesgos biológicos mediante la evaluación directa de la histología de la interfaz tornillo-tejido y la resistencia mecánica del enlace.
- Valor predictivo: Facilita la selección de carteras mediante la comparación del potencial de osteointegración entre diferentes recubrimientos y diseños de tornillos.
Desarrollo de Cribado y Ensayos
- Listo para ensayo: Prepara sistemas biológicos validados para la evaluación posterior del rendimiento del implante bajo carga fisiológica.
- Resultados cuantitativos: Genera puntos finales medibles, incluyendo el par torsional máximo, la fracción de volumen óseo y la densidad de superficie ósea mediante micro-TC.
- Reproducibilidad: Estandariza los procedimientos de preparación quirúrgica, implantación y extracción para permitir la comparación entre estudios y la reutilización de la plataforma.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Relevancia para la enfermedad: Modela la biomecánica de la columna lumbar humana, apoyando la continuidad traslacional desde el descubrimiento hasta la validación preclínica.
- Reducción de riesgos mecanicistas: Clarifica los modos de fallo, como la formación de tejido fibroso frente al crecimiento óseo en la interfaz del implante.
- Avance ajustado al riesgo: Informa las decisiones de avance al cuantificar las diferencias en la resistencia de fijación entre tipos de tornillos recubiertos y no recubiertos.
Integración de la canalización y flujo de trabajo
El método se integra en la continuidad desde el descubrimiento hasta la fase preclínica, permitiendo específicamente las etapas de identificación de compuestos activos y validación preclínica para tecnologías de implantes espinales al proporcionar evaluaciones cuantitativas, respaldadas por histología, de la estabilidad de fijación.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la verificación de hipótesis sobre las interacciones entre el implante y el tejido, y la aclaración de las vías de los mecanismos de osteointegración.
- Selección: Permite la preparación de ensayos mediante la implantación quirúrgica estandarizada y un seguimiento postoperatorio constante.
- Análisis: Proporciona lecturas cuantitativas, como el par torsional máximo de extracción y morfometría ósea derivada de micro-TC, para el análisis comparativo de condiciones.
- Investigación Traducional: Se conecta con la continuidad preclínica mediante la implantación longitudinal y la recolección terminal para el análisis de la interfaz.
- Reutilización Empresarial: Establece una capacidad reutilizable para evaluar múltiples diseños de implantes en diversas campañas de descubrimiento.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Confianza predictiva en la estabilidad del implante, reducción de la ambigüedad mecanicista en las interfaces hueso-implante.
- Valor operativo: Procedimiento quirúrgico estandarizado, obtención reproducible y procesamiento de tejidos escalable.
- Valor estratégico: Mejora en las decisiones de avance o interrupción, eficiencia del capital en pruebas preclínicas, reducción del riesgo de fracaso en fases avanzadas.
- Impacto en la cartera: Priorización basada en riesgos de candidatos a implantes según datos de resistencia de fijación y osintegración.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en cirugía de grandes animales, anatomía espinal y cuidados posoperatorios.
- Necesita instrumentación para administración de anestesia, imágenes intraoperatorias (rayos X) e instrumentos quirúrgicos (trepano, llaves de torque, sierra oscilante).
- Exige estandarización entre equipos quirúrgico, de imágenes y de histología para obtener resultados consistentes.
- Las consideraciones de adaptación incluyen ajustes específicos del modelo para sistemas espinales porcinos frente a otros grandes animales.
- Las limitaciones prácticas incluyen un periodo de implantación de 12 semanas y la necesidad de sacrificio terminal, lo que impide imágenes longitudinales in vivo más allá del punto final.
