麻酔、手術および収縮法を用いた経肛門用ねじの評価インビボ豚の腰椎モデル

サマリー

ここでは、 インビボでのブタの腰椎モデルを用いて経椎骨のネジを評価する方法を紹介する。

要約

椎弓根スクリュー固定は、脊髄疾患の処置のためのゴールドスタンダードです。しかし、脊髄手術後の茎ねじ緩みの問題が多くの研究によって報告されており、これは深刻な問題である。この問題に対処するために、様々なタイプの椎弓根スクリューを検査し、脊椎骨における良好な固定強度および骨結合を有するものを同定した。ブタの脊椎は、解剖学的サイズ、機械的特性、およびコストのために椎弓根スクリューの評価における人間の背骨のための良い選択肢です。いくつかの研究では、椎弓根スクリューはブタモデルにおいて効率的であると報告されているが、ブタモデルを用いた椎弓根スクリューの評価のための詳細なプロトコールは記載されていない。ここでは、インビボブタ腰椎モデルを使用して経椎骨ねじを評価するための詳細な方法を説明する。ここで提供される麻酔、背骨手術、収穫の技術的な詳細は、ranspedicularスクリュー固定モデル。

概要

経椎弓根スクリュー固定術は、脊椎の3つの列を含み、安定化を達成するため、変性腰椎および破裂骨折のゴールドスタンダード治療法です^1,2.しかし、そのような手術を受けるほとんどの患者は、骨粗鬆症^{3,4も持っています}。骨粗鬆症の患者では、現在使用されている椎弓根スクリューの緩みが報告されているため、多くの研究が経椎弓根スクリューの固定強度とオッセオインテグレーションの状態を評価しています^5,6。

ブタの背骨は、大きさの点で人間の背骨に似ています。霊長類の model^{7 に比べて安価です}。さらに、in vivoでの機械的研究により、四足歩行のブタの背骨は基本的に人間の脊椎と同じ方法で負荷がかかることが示されています⁸、これが多くの研究者が椎弓根のスクリューの緩みの防止に関する研究にブタの背骨を使用している理由です。ただし、ブタの背骨の椎弓根スクリューの研究には、椎弓根スクリューの長期的な安定性を特定するには時間がかかるため、数か月かかります。椎体内の異なる種類のネジを比較するためには、ネジを同様の位置に挿入する必要があります。したがって、研究者は、実験を行う前に、適切な麻酔技術、標準化された外科的プロトコル、および採取手順に精通している必要があります。ここでは、ブタの脊椎モデルを使用した椎弓根スクリュー固定の評価のための麻酔、手術、および採取の詳細な方法について、ex vivoイメージング、組織学、および強度試験を含む方法について説明します。

プロトコル

全北国立大学法人化審査委員会がこの研究を承認した。動物の治療、使用、取り扱いは、すべてのガイドラインとポリシーに従った。 24℃で手術室を維持する。

1.麻酔

1. 少なくとも1週間、実験単位で12カ月齢の小型ブタを順化させる。呼吸数、心拍数、体温を測定する臨床検査を行う。麻酔処置の12時間前に各小型豚に餌を与えないでください。
2. 前投与のために、耳の後ろ側の子宮頸部筋領域にアトロピン（0.05mg / kg）およびケタミン（20mg / kg）/キシラキシン（2mg / kg）を注入する。
3. 鎮静後、耳の根元にゴムバンドをしっかりと掛けて、局所アルコールで耳をきれいにしてください。
4. オーバー・ザ・ニードルのプラスチックカテーテルを耳静脈に置き、ゴムバンドを外す。カテーテルが正しく配置されていることを確認します。インフルエンザカテーテルをヘパリン処理した生理食塩水で洗浄し、テープで固定する。
5. 気管内挿管のために、小型豚を胸骨の臥位に配置する。アシスタントの助けを借りて、適切なスリングで豚の顎を持ち、口を開ける。
   1. 喉頭鏡の先端を咽頭腔に通して、喉頭蓋を軟口蓋から押し退ける。喉頭鏡の先端を使って声帯を見えるようにし、呼気中気管内チューブを気管に進める。
   2. 適切な挿管のための空気の自由な通過を感じ、ミニブタの左右両側の呼吸音の胸部聴診を確認する。
6. 10 mLの注射器を使用して気管内チューブの空気の適切な容量の空気でカフを満たし、接着テープを使用してチューブをスナウトに固定する。
7. 長期間の麻酔のための吸入麻酔剤であるイソフルラン2.0％濃度をエンドトールを通して提供する痛みのある挿管。角膜および眼球の反射を検査して麻酔を確認し、眼に軟膏を使用して乾燥を防ぐ。
8. ミニブタが回復するまで少なくとも5分ごとに麻酔中の心臓血管系、呼吸器系および体温を監視する。
9. 脊髄手術の30分前に、セファロスポリン抗生物質の第1世代であるセファゾリンIVを30mg / kgでゆっくりと投与する。
10. 恒常性を維持するためにIVラインを用いて5〜10 mL / kg /時の温（37℃）生理食塩水を投与し、痛みを抑制するために50μg/ kg /分のフェンタニルを投与する。
11. 脊椎手術の後、強い嚥下反射が明らかな場合には抜管を行う。
12. ミニ豚を部屋に持ち込み、麻酔から回復するまでモニターします。ミニブタが完全に意識しているときには、食べ物と水を提供してください。
13. 最初の3日間の疼痛管理のために、毎日4.4mg / kgのカルプロフェンを含む3mg / kgのエンロフロキサシン抗生物質を適用する。
14. Moni縫合糸が取り除かれるまで毎日ブタを服用してください。

2.脊椎手術

1. 製造業者のガイドラインに従って、透過性スクリューおよび後固定器システムをオートクレーブして滅菌する。
2. ブタが仰臥位にある間にシェーバーを使用して、中央から左または右に約10cmの小型ブタの背部を剃る。ポビドンヨード溶液と70％アルコールで皮膚を洗浄する。
3. メスを使用して、腰椎の第2の棘突起から第1の正中仙骨紋に縦中心線切開を行う。皮下組織および筋膜を棘突起の先端まで解剖する。
4. Cobbエレベーターを用いて、下層の小層から傍脊髄筋を腹膜下に上昇させる。棘状突起に沿って解剖し、椎弓板を椎間関節に限定する。
5. エントリーポイントの表在皮質を開く（これはL3から哺乳類のプロセスにちょうど劣る）両側のL5まで）にバリまたはロングガールを付けます。
6. ガイドピンを開いた場所、上端板と平行に、棘突起に対して20°の角度で挿入します。 Cアームまたはポータブルポストロ - 前方/側方X線を使用して理想的な出発点を定義します。
7. X線に従ってペディクルプローブを最大25 mm挿入します。椎弓根の鳴動装置を用いて、椎弓根および体の触診によって完全な骨内軌跡を確認する。
8. 準備されたL3〜L5の椎弓根に6つの椎弓根スクリューを差し込み、ネジ頭がしっかりと固定されるようにします。インプラントヘッドの側面開口部を所望の方向に向け、水平位置をロッド軌道と整列させる。
9. 茎ネジ頭の両側にそれぞれ2本のロッドを挿入します。ユニバーサルハンドルを使用してペディクルスクリューヘッドのスリーブとナットを入れます。
10. ストレートソケットレンチを使用してナットを緩く締め、カウンタートルクレンチを使用してナットをしっかり締めます。
11. ポジションを確認するポータブルな前後前後のX線を使用した茎ねじ。
    注：ミニブタが目を覚ますのを待って、後ろ足の歩行パターンと運動機能をチェックして、ねじがひどく植え込まれているかどうかを判断します。
12. 吸引を伴うバルブ洗浄シリンジを使用して、手術部位を通常の生理食塩水3Lで灌注する。
13. 手術部位にシリコーンを流し、シリコンチップを取り出します。 1.0メートルの吸収可能な縫合糸を用いて、傍脊髄の筋肉および皮下を閉じる。非吸収性ナイロン縫合糸2.0メートルで皮膚を閉じます。
14. ポビドンヨードで縫合部位を消毒し、滅菌ガーゼおよびテープを用いて包帯を適用する。

収穫手続き

1. 術後12週目に、キシラジン（2mg / kg）およびケタミン（10mg / kg）を耳の後ろ側の子宮頸部筋領域に注射し、前投薬する。
2. 鎮静後、耳静脈に直接15mg / kgのKClを投与する安楽死のためのカテーテル。
3. 以前の手術瘢痕病変で縦中心線切開を行う。軟組織と傍脊髄の筋肉を解剖する。
4. 腰椎、薄層板、ロッド、ナット、および横断プロセスの棘突起をL3からL5に露出させる。
5. カウンタートルクレンチとロッドを使用してナットを取り外します。振動刃を使用して、L2-3ディスクスペースとL5-S1ディスクスペースをカットします。
6. コブエレベーターとタワー鉗子でL3-5脊柱の中部と前部の両側を解剖する。収穫後、直ちに脊椎を検査することができない場合は、食塩水を浸したガーゼで包んで-20℃で保存する。

結果

インビボでのブタの腰椎モデルを用いた経椎間膜スクリューの評価のための麻酔、手術、および収穫の詳細なプロトコールをここに記載する。このプロトコルは、機械的試験（ 図1 ）、定量的マイクロCT評価（ 図2 ）、および組織学（ 図3 ）を含む多くの下流分析に適しています。代表的な機械的試験（ 図1 ）は、平均抽出ねじりピークトルクを示す。これは、機械的試験ゲージを使用して、茎ねじと骨との間の結合強度を表す。 3つのタイプの椎弓根スクリューが評価された：未被覆、ヒドロキシアパタイト（HA）被覆、およびチタン被覆。データは、3つの群のそれぞれからの14の椎弓根スクリューから収集した。平均抽出ねじりピークトルクは、チタン被覆椎弓根スクリュー群で大きかった。

図2A ）は、関心のある領域（スクリューの全長の内部空間）が、骨の分析のための...

ディスカッション

ブタ背骨における経直腸スクリューの評価は、多くの時間と労力を必要とする。まず、ミニブタは大きな動物です。動物のケアと麻酔については、研究者は特別なプロトコルが必要です。第二に、手術は人間の手術と同様の環境を維持すべきである。ブタ背骨の椎弓根スクリューを評価する目的は、ヒトに適用できる効率的なスクリューを開発することです。第3に、経直腸ねじの長期安定性を評価するには、背骨手術の約3ヶ月後が必要です。したがって、椎弓根スクリュー固定の分野の研究者は、正確な計画を実行することによってプロトコルを標準化する必要がある。脊椎モデルの椎弓根スクリューに関する多くの研究が9,10,11で行われているが、インビボブタ腰椎を用いた経椎骨ネジの評価のための詳細なプロトコールは提供されていないパインモデル。

人間の背骨の理想的なモデルは存在しませんが、ブタの背骨モデルは、この実験の性質、および背骨の解剖学的サイズおよび機械的特性のために代替物です。さらに、それは比較的安価である。 McLain et al。ヒト、ブタ、ヒツジ、ヒツジ、およびイヌの標本から4番目の腰椎の形態計測を比較し、...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
ミニチュアブタ	オリエントバイオ
アトロピン	Jeil 医薬品	A04900241	麻酔
オーバー・ザ・ニードル プラスチックカテーテル	BD		REF382412 IVラインのメンテナンス
ケタミン	ユハン	A04502441	麻酔
キシラジン	バイエル 韓国	A00800071	麻酔
喉頭鏡	カールストルツ		挿管
管内チューブ	Covidien		挿管
イソフルラン	JW 製薬 Co		A02104781 麻酔
眼軟膏	Hanlim pharma	A37851721	豚の目の保護
セファゾリン	ドンガ pharma	A01503951	抗生物質
生理食塩水	JWファーマシューティカル株式会社	A02151392	体液恒常性の維持フェン
タニル	ハナ薬	C03200032	疼痛制御
エンロフロキサシン	バイエル	93106-60-6	抗生物質
モルヒネ	明文製薬	C03700091	疼痛管理
メロキシカム	ベーリンガーインゲルハイム	A07600711	抗生物質
ポビドンヨード	ヒュンダイ製薬		創傷被覆材
メス刃 サイズ 15	ブラウン	I1 BB515	皮膚切開
コブエレベーター	コッドマン	65-2546	筋肉の解剖
	バー メドトロニック		スクリューの起点の作成
ロンガー	Aesculap	FO515R	スクリューの起点の作成
ガイドピン(K線)	CE	01067803	スクリュー軌道の誘導
Cアーム	GE	OEC 9800 plus	スクリュー軌道のガイダンス
ポータブルX線	シーメン	モバイルXPハイブリッド	スクリュー軌道のガイダンス
ペディクルプローブ	オーティスバイオテック	SPI-02-01	スクリュー軌道のガイダンス
ペディクルサウンディング装置	オーティスバイオテック	SPI-03-01	スクリュー軌道のガイダンス
ペディクルスクリュー	オーティスバイオテック	MS-40025
後方固定システム	OtisBiotech
Rod	OtisBiotech	ROD-60140	ネジ間の硬直固定
ユニバーサルハンドル	OtisBiotech	SPI-08-01	ロッドにネジを固定する
ストレートソケットレンチ	OtisBiotech	SPI-06-01	ロッドカウンタートルクレンチにネジを固定する
	OtisBiotech	SPI-07-01	ロッドにネジを固定する
電球灌漑シリンジ	Hyupsug 医療	HS-IR-140	灌漑
シリコンドレーン	Sewon 医療	2205-006	手術部位で液体を排出するには
3.0 メートル吸収性縫合	Ethicon	BA1673H	筋肉縫合
2.0 メートル法 非吸収性ナイロン縫合	Ethicon	W1626T	皮膚縫合
ガーゼ	キングファー 韓国	KP120-06
ペントバルビタール	Hanlim pharma	645301221	Euthanasia
Oscillating saw	Zimmer		Harvest spine
タワー鉗子	Aesculap	BF461R	Harvest spine