방법 논문

Induction of Lumbar Disc Degeneration in Rabbits through a Transabdominal Approach(경복부 접근법을 통한 토끼의 요추 디스크 퇴행 유도)

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DOI:

10.3791/65409

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2023년 10월 6일

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1Department of Orthopedic Surgery, Xingtai General Hospital of North China Medical Health Group, 2Orthopaedic Research Institute of Xingtai, 3Medical School, Faculty of Medicine, The University of Queensland, 4School of Chemical Engineering, The University of Queensland, 5Department of Spine Surgery, The Third Hospital of Hebei Medical University

이 논문에서

요약

여기에서는 경복부 접근법을 통해 토끼 요추 디스크 퇴행을 확립하기 위해 바늘 천자를 사용하는 수술 프로토콜에 대해 설명합니다. 요추 디스크 퇴행의 성공적인 확립을 확인하기 위해 방사선 검사 및 조직학적 분석을 사용했습니다.

초록

요통은 전 세계적으로 매우 흔한 의학적 문제입니다. 요통의 주요 원인 중 하나는 추간판(IVD) 퇴행입니다. IVD 퇴행의 이상적인 동물 모델은 요통의 병태생리학을 연구하고 잠재적인 치료 전략을 조사하는 데 필수적입니다. 토끼 모델은 신뢰할 수 있고 경제적이며 쉽게 확립할 수 있는 동물 모델입니다. 후복막 접근법은 토끼 모델에서 IVD 변성을 유도하는 데 널리 사용되었습니다. 그러나 이 기술과 관련된 분절 동맥 박리 및 신경근 손상과 같은 합병증이 보고되었습니다. 이 논문에서는 횡복부 접근법을 통해 토끼 요추 디스크 퇴행을 확립하기 위해 바늘 천자를 사용하는 수술 프로토콜을 보여주는 것을 목표로 합니다. 결과적으로, 방사선 검사와 조직학적 분석은 토끼에서 요추 디스크 퇴행이 성공적으로 확립되었음을 보여주었습니다. 이 수술 프로토콜은 표적 디스크의 정확한 위치와 합병증이 적은 IVD 변성 모델의 높은 재현성을 제공합니다.

서론

요통(요통)은 전 세계적으로 장애의 주요 원인이다1. 추간판(IVD) 변성(IVDD)은 요통 2,3,4의 주요 원인 중 하나입니다. IVDD는 복잡하고 불완전하게 이해된 다요인 과정으로, 다양한 환경 및 생물학적 요인에 의해 가속화될 수 있습니다 5,6,7. IVDD의 병리학적 변화는 무질서한 IVD 구조, pulposus 핵의 수분 함량 감소, 주변 세포외 기질의 저하를 특징으로 합니다 8,9. IVDD 동물 모델은 IVD 관련 연구에서 중요합니다 9,10,11.

지금까지 인간의 IVDD 진행을 모방하기 위해 다양한 IVDD 동물 모델이 확립되었습니다. 소, 양, 염소, 개, 영장류 모델과 같은 대형 동물은 디스크 크기와 퇴행된 디스크의 세포 구성(양과 염소와 같은 노토코드 세포가 없음) 측면에서 인간과 몇 가지 유사점을 공유합니다12. 그러나 이러한 대형 모델은 높은 비용, 긴 실험 기간, 낮은 재현성 및 이러한 모델에서 퇴행을 확립하는 데 필요한 더 복잡한 기술 때문에 일반적으로 사용되지 않습니다13. 이와는 대조적으로, 쥐, 생쥐, 토끼와 같은 작은 동물 모델은 수술이 더 쉽고, 비용 효율적이며, 신뢰할 수 있기 때문에 IVD 관련 연구에 널리 사용됩니다10. 토끼의 디스크 크기는 쥐나 쥐보다 크기 때문에 토끼의 경우 조작을 위한 디스크 공간이 더 많습니다. 또한, 토끼는 척추 해부학적 구조(후관절, 척추주위 근육 및 인대)가 유사하기 때문에 인간 IVD와 높은 수준의 상동성을 가지고 있습니다14,15. 따라서 토끼는 다른 작은 동물보다 IVDD 모델 확립에 더 적합합니다.

IVDD 동물모델에는 기계적 모델(압박, 불안정성), 구조적 모델(손상, 화학), 자연퇴행의 동물모델이 포함된다16. 토끼 IVDD 모델은 일반적으로 두 가지 다른 수술 방법, 즉 경복부 접근법(transabdominal approach17)과 후복막 접근법(retroperitoneal approach18)을 사용하여 손상을 유도함으로써 만들어진다. 표적 IVD를 바늘로 뚫는 후복막 접근법이 널리 사용되지만, 이 접근법은 분절 동맥 박리 및 신경근 손상과 같은 많은 합병증을 유발할 수 있습니다18,19. 여기에서는 토끼에서 IVDD를 확립하기 위한 쉽고 재현 가능한 방법을 제공하는 것을 목표로 경복부 접근법을 통해 바늘 구멍 뚫기 IVD에 의해 유도된 토끼 IVDD 모델을 보고합니다.

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프로토콜

실험 프로토콜은 North China Medical Health Group의 Xingtai General Hospital의 동물 관리 및 사용 위원회(승인 번호: ZCKT-2021-0009)의 승인을 받았습니다. 이 연구는 골격이 완전히 성숙한 건강한 뉴질랜드 흰 토끼(암컷, 1세, 3-5kg)를 사용했습니다.

1. 수술 전 준비

  1. 토끼를 금식시키고 전신 마취 전에 6-8 시간 동안 물을 빼앗습니다.
  2. 토끼의 무게를 잰다.
  3. 거즈 스펀지를 사용하여 70% 에탄올로 귀를 면봉으로 닦습니다.
  4. 귀에 국소 마취 크림을 바르십시오.
  5. 귀 바닥 주위에 압력을 가하여 가장자리 귀 정맥을 팽창시킵니다.
  6. 미다졸람(midazolam, 1-2 mg/kg)을 사용하여 토끼를 변연귀 정맥에 주사하여 진정시킨다20.
  7. 마스크로 흡입 마취를 실시합니다. 산소율을 1L/min으로 설정하고 이소플루란 농도를 4%-5%로 설정하여 마취를 유도합니다.
    알림: 마취 정도를 판단하려면 동물의 뒷다리를 똑바로 당기고 엄지와 검지를 사용하여 발을 세게 꼬집습니다. 금단 반사가 완화될 때까지 동물을 수술해서는 안 된다21.
  8. 이소플루란 농도를 2.5%-3.5%로 유지합니다(토끼의 체중에 따라 다름).

2. 수술 중 절차

  1. 수술 도구를 고압멸균합니다(혈관 클램프/집게, 조직 가위, 스티치 가위, 메스 손잡이, #22 메스 날, 양단 휴대용 견인기, 멸균 거즈, 3-0 흡수성 봉합사, 4-0 비흡수성 브레이드 봉합사, 바늘 홀더, 땅콩 거즈[수제 공 모양의 거즈], 5mL 주사기, 1mL 주사기, 16G 바늘, 26G 바늘, 깊이 5mm 스토퍼).
  2. 75% 알코올로 수술대를 소독하십시오.
  3. 전기 면도기와 제모 페이스트를 사용하여 가장 낮은 갈비뼈에서 토끼의 복부 쪽의 장골능 수준까지 정의된 부위를 면도합니다.
    알림: 젖꼭지가 손상되지 않도록 하십시오.
  4. 토끼를 수술대에 눕히고 팔다리를 고정합니다.
  5. 양쪽에 있는 장골능의 선을 중간점으로 잡고 위아래로 2cm 떨어진 선을 수술 절개 부위의 랜드마크로 그립니다. 이 랜드마크를 멸균 펜으로 표시하십시오.
  6. 포비돈 요오드 용액으로 피부를 두 번 소독합니다. 수술 부위 위에 멸균 천공 사각형 드레이프를 놓고 수술대를 덮을 수 있는 큰 사각형 드레이프를 놓습니다. 전체 절차에 걸쳐 엄격한 무균 환경을 유지합니다.
  7. 수술 절개 전에 2% 리도카인 2mL를 피하주사하여 수술 후 통증을 완화합니다.
  8. #22 메스 날을 사용하여 랜드마크를 따라 절개하고 구부러진 집게와 조직 가위를 사용하여 근막, 근육 및 복벽을 뭉툭하게 분리합니다.
  9. 방광이 보일 때까지 복막강으로 들어갑니다. 양단 휴대용 견인기를 사용하여 방광 및 기타 장강 기관을 조심스럽게 왼쪽으로 당깁니다. 그런 다음 장골 정맥의 분기점을 찾아 이것을 그 아래에 있는 L5-6 디스크의 표시 점으로 사용합니다.
    알림: 복부 장기, 특히 장을 다치지 않도록 주의하십시오.
  10. 손가락으로 척추 오른쪽에서 맥동하는 복부 대동맥을 만지고 혈관과 장기를 왼쪽으로 당깁니다.
  11. 돌출된 디스크(L5-6)를 조작한 후 후복막을 절개한 다음 땅콩 거즈를 사용하여 추벽전 근육 조직을 둔하게 절개합니다.
  12. 대상 디스크의 정확한 수준과 바늘의 방향을 확인하기 위해 26G 바늘을 사용하여 대상 디스크 옆의 척추 뼈를 뚫고 C-arm의 지도하에 확인합니다.
  13. 대상 디스크를 찾은 후 16G 바늘 끝을 상부 및 하부 연골 종판과 평행하게 놓습니다. 그런 다음 바늘 끝을 사용하여 30초 동안 유지하면서 IVD 중심을 5mm 깊이(스토퍼 사용)까지 뚫습니다.
    참고: 요추 전후 및 측면 X-ray를 촬영하여 바늘 끝의 위치가 IVD의 중심에 있고 바늘 끝의 방향이 각각 위쪽 및 아래쪽 끝판과 평행한지 확인합니다.
  14. 다음 L6-7 디스크에 대해 동일한 절차를 반복합니다.
  15. 따뜻한 식염수를 사용하여 복강을 세척하고 절개 부위를 봉합하기 전에 출혈을 확인합니다.
  16. 레이어드 클로저를 수행합니다. 3-0 합성 흡수성 봉합사를 사용하여 근막층을 지속적으로 봉합합니다. 4-0 비흡수성 브레이드 봉합사를 사용하여 전체 두께의 피부를 봉합합니다.
  17. 기화기를 끄고 마취를 멈춥니다. 토끼가 정상적으로 움직일 수 있을 때까지 신진대사 케이지에서 토끼를 지속적으로 관찰하십시오.

3. 수술 후 관리

  1. 세프트리악손 나트륨(25mg/kg)을 수술 직후 근육 주사합니다.
  2. 동물들이 자유롭게 움직이고 먹이를 먹을 수 있도록 합니다. 다리 마비, 배뇨 및 배변 문제, 소화계 합병증과 같은 신경학적 합병증의 징후가 있는지 계속 관찰하십시오.

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결과

경복부 접근법은 IVDD 토끼 모델22을 만들기 위한 이전 연구에서 검증되었습니다. X-ray 및 자기공명영상(MRI)은 수술 후 4주, 12주, 16주에 시행되었습니다. X-ray 영상은 바늘 찔러 수술 후 16주에 걸쳐 IVD L5-6 및 L6-7의 높이가 점차 감소하는 것을 보여주었습니다(그림 1A). 바늘 찔린 그룹의 DHI는 수술 전에 비해 수술 후 4주, 12주, 16주 에 감소했다23 (p < 0.05, 그림 1B).

IVDD24의 등급을 평가하기 위해 요추의 MRI 스캔을 수행했습니다. MRI 영...

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토론

이 프로토콜에서 중요한 단계는 복부 장기의 보호, 대상 디스크의 식별, 바늘의 위치와 방향입니다. L5-6 IVD는 장골 정맥의 분기점 바로 아래에 있으며, L6-7 IVD는 장골능선과 평행한 위치를 기준으로 식별됩니다. 이 두 가지 마커는 추간판의 정확한 위치를 가능하게 하고 수술의 정확성과 반복성을 향상시키며, 이는 경복부 접근법의 주요 장점 중 하나입니다. 바늘이 대상 디스크에 구멍을 뚫을 때 바늘 끝의 위치가 IVD의 중앙에 있고 바늘 끝의 방향이 상단 및 하단 엔드 플레이트와 평행하여 엔드 플레이트가 손상되지 않도록 합니다.

토끼 복부는 부드럽기 때문에 복부 중앙 절개를 결정할 때 편차가 발생하기 쉽습니다. 흥미롭게도, 두 유두 사이의 연결선의 중간 지점과 중간 절개 부위를 정확하게 수행할 수 있으며, 이는 보다 표준화된 해부학적 접근을 제공하고 불필요한 부상을 줄여줍니다. 또한 척추 연조직 분리를 위해 땅콩 ...

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공개 사항

저자는 충돌로 이어질 수 있는 경쟁 이익이나 관계를 선언하지 않습니다.

감사의 글

이 연구는 허베이성 자연과학재단(No. H2021108006)의 지원을 받았다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
#22 메스 블레이드Huaiyin MEDICAL Instruments Co., Ltd.AA6468없음
16-G 바늘, 26-G 바늘Zhejiang Kangkang MEDICAL-DEVICES Co., Ltd.305111없음
3-0 흡수성 봉합사Huaiyin MEDICAL Instruments Co., Ltd.V500431없음
4-0 비흡수성 꼰 봉합Huaiyin MEDICAL Instruments Co., Ltd.R413없음
5mL 주사기, 1mL 주사기Zhejiang Kangkang MEDICAL-DEVICES Co., Ltd.301942없음
양단 휴대용 견인Huaiyin MEDICAL Instruments Co., Ltd.60002066없음
미다졸람 Yichang Humanwell 제약 Co., Ltd.M-908CAS바늘
홀더없음 Huaiyin MEDICAL Instruments Co., Ltd.HC00505336없음
땅콩 거즈사내없음손으로 만든 공 모양의 거즈
RabbitTonghui ulture 유한 책임 회사 SCXK2016--002
없음 메스 손잡이Huaiyin 의료 기기 유한 회사AM5100678없음
사내없음 깊이 5 mm 
티슈 가위Huaiyin MEDICAL Instruments Co., Ltd.HC00505422없음
기화기아폴로 관리 L.P.BW-AM503없음
용기 클램프 / 겸자Huaiyin MEDICAL Instruments Co., Ltd.AM5102194없음
사 기 없음

참고문헌

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