방법 논문

수술 용 나사를 이용한 마취, 수술 및 수확 방법 In Vivo 돼지의 허리 척추 모델

DOI:

10.3791/55225

⸱

2017년 5월 31일

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Orthopaedic Surgery, Chonbuk National University School of Medicine, Chonbuk National University Hospital, 2Department of Orthopaedic Surgery, University of Seonam College of Medicine, Presbyterian Medical Center, 3White Oaks West Animal Hospital, 4Department of Emergency Medicine, Inje University Busan Paik Hospital

이 논문에서

요약

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여기에서는 생체 내 돼지 허리 받침 모델을 사용하여 경정맥 나사를 평가하는 방법을 소개합니다.

초록

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척추 경 나사 고정은 척추 질환의 치료에있어 가장 중요한 표준입니다. 그러나 척추 수술 후 척추 경 나사못을 느슨하게하는 문제에 대한 많은 연구가있어 심각한 문제입니다. 이 문제를 해결하기 위해 다양한 유형의 척추 경 나사못을 검사하여 척추골에서 좋은 고정 강도와 골 유착을 가진 환자를 확인했습니다. 돼지 척추는 해부학 적 크기, 기계적 특성 및 비용으로 인해 척추 경 나사의 평가에서 인간의 척추에 대한 좋은 대안입니다. 여러 연구에 따르면 척추 모형이 돼지 모형에서 효율적이라는보고가 있지만, 돼지 모형을 사용한 척추 경 나사 평가에 대한 자세한 프로토콜은 아직 없습니다. 여기, 우리 는 생체 내 돼지 허리 받침 모델을 사용하여 Transedicular 나사를 평가하기위한 상세한 방법을 설명합니다. 여기에 제공된 마취, 척추 수술 및 수확에 대한 기술 세부 정보는 t경 나사못 고정 모델.

서론

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경수술 나사 고정은 척추의 3개 기둥을 포함하고 안정화를 달성하기 때문에 퇴행성 요추 및 파열 골절에 대한 황금 표준 치료법입니다1,2. 그러나 이러한 수술을 받는 대부분의 환자는 골다공증3,4입니다. 골다공증 환자에서 현재 사용 중인 척추경 나사의 풀림이 보고되었기 때문에 많은 연구에서 경수술 나사의 고정 강도와 골유착 상태를 평가했습니다5,6.

돼지 척추는 크기 면에서 인간의 척추와 비슷합니다. 영장류 model7 에 비해 저렴합니다. 또한, 생체 내 기계 연구는 사족 보행 돼지 척추가 본질적으로 인간의 척추와 동일한 방식으로 하중을 받는다는 것을 보여주었습니다8 이것이 많은 연구자들이 척추경 나사 풀림 방지에 대한 연구를 위해 돼지 척추를 사용하는 이유입니다. 그러나 척추경 나사의 장기적인 안정성을 확인하는 데 시간이 걸리기 때문에 돼지 척추의 척추경 나사를 연구하는 데 몇 달이 걸립니다. 척추체의 다양한 유형의 나사를 비교하려면 유사한 위치에 나사를 삽입해야 합니다. 따라서 연구자는 실험을 수행하기 전에 적절한 마취 기술, 표준화된 수술 프로토콜 및 채취 절차에 대해 잘 알고 있어야 합니다. 여기에서는 체외 이미징, 조직학 및 강도 테스트를 포함하여 돼지 척추 모델을 사용하여 척추경 나사 고정을 평가하기 위한 마취, 수술 및 수확에 대한 자세한 방법을 설명합니다.

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프로토콜

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전북 대학교 동물성 동물 관리 및 이용위원회는이 연구를 승인했다. 동물의 치료, 사용 및 취급은 모든 지침과 정책을 따랐습니다. 24 ° C에서 수술실을 유지하십시오.

1. 마취

  1. 최소 1 주일 동안 실험군에서 12 개월 된 소형 돼지를 순화하십시오. 호흡 수, 심장 박동수 및 체온을 측정하여 임상 검사를 수행하십시오. 마취 수술 12 시간 전에 각 소형 돼지를 먹이지 마십시오.
  2. 전립선 수술을 위해 귀 뒤쪽의 자궁 경부 근 부위에 atropine (0.05 mg / kg)과 ketamine (20 mg / kg) / xylaxine (2 mg / kg)을 주입하십시오.
  3. 진정 후, 귀의 기저부 주변에 고무 밴드를 단단히 붙이고 국소 알코올로 귀를 닦으십시오.
  4. 귀 정맥에 바늘 모양의 플라스틱 카테터를 놓고 고무 밴드를 제거합니다. 카테터가 올바르게 놓 였는지 확인하십시오. 독감heparinized 식염수와 카테 테르 sh와 테이프로 해결.
  5. 기관 내 삽관을 위해서, 소형 돼지를 흉골 경련에 배치하십시오. 보조자의 도움을 받아 적절한 밧줄로 돼지 턱을 잡고 입을 벌리십시오.
    1. 후두 경의 팁을 인두 구멍으로 통과시켜 후궁을 연한 구개에서 옮깁니다. 후두경의 끝 부분을 사용하여 성대를 눈으로 확인하고 만기 중에 기관 내 튜브를 기관으로 전진시킵니다.
    2. 적절한 삽관을위한 공기의 자유로운 통과를 느끼고 소형 돼지의 왼쪽과 오른쪽 양쪽에서 호흡 소리에 대한 가슴 청진을 확인하십시오.
  6. 10 mL 주사기를 사용하여 공기로 기관 내 튜브 공기의 적절한 부피를 채우고 접착 테이프를 사용하여 튜브를 주둥이에 고정하십시오.
  7. 엔도르타를 통해 2.0 % 농도의 장기간 마취를위한 흡입 마취제 인 isoflurane을 제공하십시오.심한 삽관 튜브. 각막 및 안구 반사를 검사하여 마취를 확인하고 눈에 연고를 사용하여 건조를 방지하십시오.
  8. 소형 돼지가 회복 될 때까지 적어도 5 분마다 마취 중 심장 혈관계, 호흡계 및 체온을 모니터링하십시오.
  9. 척추 수술 30 분 전에 cephalosporin 항생제의 1 세대 인 cefazolin IV 30mg / kg을 천천히 바르십시오.
  10. 항상성을 유지하기 위해 IV 라인을 사용하여 5 - 10 mL / kg / h의 따뜻한 (37 ° C) 식염수를 관리하고 통증을 조절하기 위해 펜타닐을 50 μg / kg / min으로 공급하십시오.
  11. 척추 수술 후에 강한 삼키는 반사가 명백 해지면 발열 치료를하십시오.
  12. 소형 돼지를 방으로 가져 가서 마취에서 회복 될 때까지 모니터하십시오. 소형 돼지가 충분히 의식이있을 때 음식과 물을 제공하십시오.
  13. 첫 3 일 동안 통증 조절을 위해 carprofen 4.4 mg / kg과 함께 3 mg / kg enrofloxacin 항생제를 매일 사용하십시오.
  14. 모니봉합사가 제거 될 때까지 매일 돼지에게 투여하십시오.

2. 척추 수술

  1. 제조사의 지침에 따라, Transexicular screw와 posterior fixator system을 오토 클레이브하여 살균하십시오.
  2. 돼지가 앙와위에있는 동안 면도기를 사용하여 중앙에서 왼쪽 또는 오른쪽으로 약 10cm 정도의 소형 돼지 뒷면을 면도하십시오. 포비돈 요오드 용액과 70 % 알코올로 피부를 닦으십시오.
  3. 메스를 사용하여 허리 척추의 두 번째 가시 돌기에서 첫 번째 중앙 성 천장까지 경도의 정중선 절개를하십시오. 상처 부위의 피하 조직과 근막을 통해 해부합니다.
  4. 코브 (Cobb) 엘리베이터를 사용하여 근막으로부터 subperiosteally paraspinal 근육을 올리십시오. 가시 돌기와 박판을 따라 해부학을하십시오.
  5. 엔트리 포인트의 피상 피질을 엽니 다 (L3에서 유방 부속기 프로세스보다 열등합니다).burr 또는 rongeur로 양쪽에서 L5까지).
  6. 가이드 핀을 상부 끝판과 평행하고 가시 돌기와 20 °의 각도로 개방 된 위치에 삽입하십시오. C-arm 또는 휴대용 postero-anterior / lateral X-ray를 사용하여 이상적인 출발점을 정의하십시오.
  7. X- 레이에 따라 최대 25 mm까지 pedicle probe를 삽입하십시오. pedicle 발음 장치를 사용하여 pedicle과 body palpation으로 완전한 intraosseous 궤도를 확인하십시오.
  8. 나사 헤드가 잘 장착 될 때까지 L3 ~ L5의 준비된 척추에 6 개의 척추 나사를 삽입하십시오. 임플란트 헤드의 측면 개구부를 원하는 방향으로 향하게하고 수평 위치를로드 궤도와 맞 춥니 다.
  9. 척추 경 나사못 머리의 양쪽에 각각 두 개의 막대를 삽입하십시오. 유니버설 핸들을 사용하여 척추 경 나사못 헤드에 슬리브와 너트를 넣습니다.
  10. 똑 바른 소켓 렌치를 사용하여 너트를 느슨하게 조이고 카운터 토크 렌치를 사용하여 너트를 단단히 조입니다.
  11. 위치 확인 o이동식 postero-anterior / lateral X-ray를 사용하는 척추 경 나사.
    참고 : 미니어처 돼지가 일어나기를 기다렸다가 뒷다리의 보행 패턴과 운동 기능을 확인하여 나사가 심하게 이식되었는지 여부를 확인합니다.
  12. 흡입과 함께 관개 주사기를 사용하여 정상적인 염분 3 L로 수술 부위를 관개하십시오.
  13. 수술 부위에 실리콘 배출구를 놓고 실리콘 팁을 꺼냅니다. 1.0 미터의 흡수성 봉합을 사용하여 paraspinal 근육과 피하를 닫습니다. 비 흡수성 나일론 2.0 미터법으로 피부를 닫으십시오.
  14. 포비돈 요오드로 봉합 부위를 소독하고 멸균 된 거즈와 테이프를 사용하여 드레싱을하십시오.

3. 수확 절차

  1. 수술 후 12 주에 xylazine (2 mg / kg)과 케타민 (ketamine) (10 mg / kg)을 귀 뒤쪽의 자궁 경부 근 지방에 주입하여 사전 투여한다.
  2. 진정 작용 후 15 mg / kg KCl을 귀 정맥 내로 직접 투여하십시오안락사를위한 도뇨관.
  3. 이전 수술 흉터 부위에 종 방향 정중선 절개를하십시오. 연조직과 paraspinal 근육을 해부하십시오.
  4. 요추, 박편, 막대, 너트 및 횡단 과정의 가시 돌기를 L3에서 L5로 노출시킵니다.
  5. 카운터 토크 렌치와로드를 사용하여 너트를 제거합니다. 진동 톱 (oscillating saw)을 사용하여 L2-3 디스크 공간과 L5-S1 디스크 공간을 자릅니다.
  6. Cobb 엘리베이터와 타워 포 셉터로 L3-5 등뼈의 가운데와 앞부분의 양쪽을 해부합니다. 수확 후 척추를 즉시 검사 할 수 없다면 식염수로 적신 거즈에 싸서 -20 ° C에서 보관하십시오.

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결과

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생체 내 돼지 허리 받침 모델을 사용하여 Transedicular screw를 평가하기위한 마취, 수술 및 수확을위한 자세한 프로토콜이 여기에 설명되어 있습니다. 이 프로토콜은 기계적 테스트 ( 그림 1 ), 정량적 마이크로 CT 평가 ( 그림 2 ) 및 조직학 ( 그림 3 )을 포함한 여러 가지 다운 스트림 분석에 적합합니다. 대표적인 기계적 시험 ( 그림 1 )은 평균 추출 비틀림 피크 토크를 보여줍니다. 이것은 기계적 시험 게이지를 사용하여 척추 경 나사와 뼈 사이의 결합 강도를 나타냅니다. 3 가지 유형의 척추 경 나사가 평가되었다 : 코팅되지 않은, hydroxyapatite (HA) 코팅 및 티타늄 코팅. 데이터는 세 그룹의 각각에서 14 개의 척추 경 나사에서 수집되었습니다. 평균 추출 비틀림 피크 토크는 티타늄으로 코팅...

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토론

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돼지 척추의 경정맥 나사의 평가에는 많은 시간과 노력이 요구됩니다. 첫째, 소형 돼지는 큰 동물입니다. 동물 관리 및 마취를 위해 연구원은 전문적인 프로토콜이 필요합니다. 둘째, 수술은 인간의 수술과 비슷한 환경을 유지해야합니다. 돼지 척추에서 척추 경 나사를 평가하는 목적은 인간에게 적용 할 수있는 효율적인 나사를 개발하는 것입니다. 셋째, 척추 경 나사의 장기 안정성을 평가하는 데 척추 수술 후 약 3 개월이 소요됩니다. 따라서 척추 경 나사 고정 분야의 연구원은 정확한 계획을 수행하여 프로토콜을 표준화해야합니다. 척추 모델의 척추 경 나사에 대한 많은 연구가 9 , 10 , 11 번 수행되었지만 생체 내 돼지 허리를 이용한 척추 경 나사의 평가에 대한 자세한 프로토콜은 제공되지 않았다소나무 모델.

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공개 사항

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저자는이 백서와 관련하여 공개 할 내용이 없습니다.

감사의 글

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이 연구는 전북 대학교 의과 대학 생물 의학 연구소 (CNUH-BRI)가 후원하는 보조금 (CNUH-BRI-2012-02-005)의 지원을 받았다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
미니어처 돼지오리엔트바이오
아트로핀제일 제약A04900241마취
오버 더 니들 플라스틱 카테터BDREF382412IV 라인
유지 케타민유한A04502441마취
자일라진바이엘 한국A00800071마취
후두경Karl storz삽관
기관내 튜브Covidien삽관
IsofluraneJW 제약 CoA02104781마취
눈 연고한림 제약A37851721돼지 눈 보호
CefazolinDonga 제약A01503951항생제
식염수JW 제약 CoA02151392유체 항상성 유지
펜타닐하나 제약C03200032통증 조절
EnrofloxacinBayer93106-60-6 항생제
모르핀명문 제약C03700091통증 조절
MeloxicamBoehringer IngelheimA07600711항생제
Povidone-iodine현대 제약상처 드레싱
메스 블레이드 크기 15Braun  I1 BB515피부 절개
Cobb 엘리베이터Codman65-2546근육
해부 버Medtronic나사의 시작점 만들기
RongeurAesculapFO515R나사의 시작점 만들기
가이드 핀 (K-wire)CE01067803나사 궤적 안내
C-armGEOEC 9800 plus스크류 궤적 안내
휴대용 X선SiemensMobile XP 하이브리드스크류 궤적 안내
척추경 프로브OtisBiotechSPI-02-01스크류 궤적 안내
척추경 측심 장치OtisBiotechSPI-03-01스크류 궤
유도 척추경 나사OtisBiotechMS-40025
후방 고정 시스템OtisBiotech
Rod OtisBiotechROD-60140나사 사이의 견고한 고정
범용 핸들OtisBiotechSPI-08-01막대에 나사를 고정
스트레이트 소켓 렌치OtisBiotechSPI-06-01막대에 나사를 고정
토크 렌치OtisBiotechSPI-07-01막대에 나사를 고정하려면
전구 관개 주사기Hyupsug medicalHS-IR-140관개
실리콘 드레인Sewon medical2205-006수술 부위의 유체를 배수하기 위해
3.0 미터 흡수성 봉합EthiconBA1673H근육 봉합
2.0 미터 비흡수성 나일론 봉합EthiconW1626T피부 봉합사
거즈Kingphar 한국KP120-06
펜토바르비탈한림제약645301221안락사
진동 톱ZimmerHarvest 척추
타워 집게AesculapBF461R수확 척추
적 하려면 하려면 카운터 사 사 사

참고문헌

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  7. Upasani, V. V., et al. Pedicle screw surface coatings improve fixation in nonfusion spinal constructs. Spine. 34 (4), 335-343 (2009).
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  9. Aldini, N. N., et al. Pedicular fixation in the osteoporotic spine: a pilot in vivo study on long-term ovariectomized sheep. J Orthop Res. 20 (6), 1217-1224 (2002).
  10. Fini, M., et al. Biological assessment of the bone-screw interface after insertion of uncoated and hydroxyapatite-coated pedicular screws in the osteopenic sheep. J Biomed Mater Res A. 66 (1), 176-183 (2003).
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  12. McLain, R. F., Yerby, S. A., Moseley, T. A. Comparative morphometry of L4 vertebrae: comparison of large animal models for the human lumbar spine. Spine. 27 (8), E200-E206 (2002).
  13. Giavaresi, G., et al. In vivo preclinical evaluation of the influence of osteoporosis on the anchorage of different pedicle screw designs. Eur Spine J. 20 (8), 1289-1296 (2011).
  14. Hasegawa, T., et al. Hydroxyapatite-coating of pedicle screws improves resistance against pull-out force in the osteoporotic canine lumbar spine model: a pilot study. Spine J. 5 (3), 239-243 (2005).
  15. Smorgick, Y., et al. Single- versus multilevel fusion for single-level degenerative spondylolisthesis and multilevel lumbar stenosis: four-year results of the spine patient outcomes research trial. Spine. 38 (10), 797-805 (2013).
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