이 연구는 생체모방 인공 추간판(BioAID)을 이식하기 위한 새로운 수술 기법을 제시합니다. 이 방법은 염소 모델을 사용하여 경추 기능을 회복하는 것을 목표로 정확한 배치와 안정성을 보장합니다. 이 기술은 경추 척수병증을 앓고 있는 인간과 개 환자 모두에게 임상 적용이 가능하다는 것을 보여줍니다.
이 논문에서
요약
초록
경추 추간판 관절 치환술(CDA)은 퇴행성 압박성 경추 척수병증 환자를 위한 수술 솔루션으로 부상했지만 특히 안정적인 통합을 달성하는 데 한계가 있습니다. 현재 인공 디스크의 주요 과제 중 하나는 인접한 척추와의 골유착 부족으로 인한 이동 및 탈구의 위험입니다. CDA는 인간 의학에서 확립된 치료법이지만 척수경추병증이 있는 개는 일상적으로 감압 수술로 치료됩니다. 수의학에서는 디스크 관절 성형술과 같은 혁신적인 치료법에 특별한 관심이 있습니다. 최근에는 새로운 생체모방 인공 추간판(BioAID)이 개발되었습니다. 이 인공 디스크는 각각 수핵과 섬유고리를 모방한 점탄성 코어와 인장 섬유 재킷을 통합하여 자연 디스크의 주요 특징을 복제합니다. 용골이 있는 티타늄 엔판은 고정을 고정하고 섬유 재킷은 인접한 척추와의 골유착을 촉진하여 시간이 지남에 따라 이동 위험을 최소화합니다. 염소는 척추 연구에 일반적으로 사용되고 쉽게 구할 수 있는 동물 모델이기 때문에 본 연구는 염소 경추에 인공 디스크 장치를 이식하기 위한 포괄적인 실습 가이드(임플란트 설계 및 제작, 실험 동물 선택 및 등록, 수술 전 관리, 마취 프로토콜 및 수술 후 관리 포함). 맞춤형 수술 기구의 설계 및 수술 중 및 수술 후 필요한 영상 기술의 사용과 함께 상세한 단계별 수술 방법론이 제공됩니다. 이 접근 방식은 실험 연구와 임상 적용 사이의 격차를 해소합니다. 수술은 4마리의 염소에서 성공적으로 수행되었으며, 21일 동안 이식 후 모니터링을 통해 이동이나 합병증이 없음이 확인되었습니다. 이러한 결과는 이식 기술이 일차 안정성을 보장하여 추가 평가의 타당성을 뒷받침한다는 것을 시사합니다. 이 접근 방식을 인간과 개 모두의 임상 적용으로 전환하기 전에 장기적인 골유착 및 생체역학적 성능을 평가하기 위한 향후 연구가 필요합니다.
서론
전 세계적으로 목 통증은 장애의 네 번째로 흔한 원인으로 매년 개인의 30% 이상에게 영향을 미칩니다1. 일반적으로 노화 및 퇴행성 변화와 관련이 있지만 목 통증은 유전적 요인, 생활 습관 및 생체역학적 긴장으로 인해 젊은 개인과 개에게도 발생할 수 있습니다. 목 통증은 다양한 요인으로 인해 발생할 수 있지만, 추간판(IVD) 질환은 특히 신경 구조를 압박하는 역할로 인해 가장 중요한 원인 중 하나입니다.
경추에서 IVD 질환은 인간과 개 모두에게 영향을 미치는 잘 알려진 척추 질환인 압박성 경추 척수병증(CCM)으로 이어집니다 2,3. 인간의 경우 CCM은 목 통증, 무감각 및 운동 기능 장애로 나타납니다2. 마찬가지로, 그레이트 데인이나 도베르만 핀셔와 같은 대형견 품종은 일반적으로 워블러 증후군으로 알려진 경추척수병증(CSM)에 취약합니다. CSM은 디스크 돌출, 척추 골 변화, 척추 불안정성, 인대 및 후관절의 퇴행성 변화로 인한 척수 압박을 포함합니다. 이러한 요인들이 함께 척수와 신경근 압박을 유발하여 특히 뒷다리에서 조정되지 않은 보행과 앞다리로 진행될 수 있는 약화와 같은 임상 징후를 유발합니다. 개는 목 통증, 뻣뻣함, 고개를 숙이는 것을 꺼릴 수 있으며 종종 촉진 시 불편함을 나타낼 수 있습니다 4,5. 개에서 가장 일반적으로 진단되는 형태의 워블러 증후군은 주로 C4-C5, C5-C6 및 C6-C7 척추 분절에 영향을 미치는 디스크 관련 CSM입니다6.
일반적으로 디스크 관련 CCM과 CSM을 앓고 있는 사람과 개 환자는 각각 보존적 치료, 생활 습관 수정 및 물리 치료에 잘 반응합니다. 신경 구조의 상당한 압박이 더 이상 보존적 전략에 반응하지 않는 진행성 퇴행성 형태의 IVD 질환을 앓고 있는 인간 및 수의학 환자는 외과적으로 치료됩니다 7,8. 감압 및 신연 안정화 절차(척추 유합술)와 같은 경추 척수병증에 대한 기존의 수술 기술은 일반적으로 신경 압박을 완화하고 척추 안정성을 회복하는 데 사용됩니다 9,10. 이러한 외과적 치료는 통증을 효과적으로 완화할 수 있지만 척추 단위 기능을 회복하지 못하고 종종 영향을 받은 척추 분절의 퇴행을 가속화하거나 완전히 고정시킵니다. 또한, 척추 유합술은 융합된 분절의 고정이 기계적 응력을 증가시키고 인접 수준에서 변성을 가속화할 수 있기 때문에 인접 분절 질환(ASD)의 발병과 관련이 있습니다. 그럼에도 불구하고 이 연관성은 문헌 9,11에서 지속적인 논쟁의 주제로 남아 있습니다.
지난 20년 동안 인공 디스크 보철물을 사용하는 경추 추간판 치환술(CDA)으로 알려진 추간판(IVD) 치환술은 분절 이동성을 보존하는 데 사용되었으며 2000년대 초 FDA 승인 이후 인간 임상 실습에서 확립된 옵션이 되었습니다12. 전임상 단계에서 디스크 관절 성형술은 염소, 양, 개와 같은 실험 동물 모델을 사용하여 광범위하게 조사되었습니다 13,14,15. 현재까지 개에게 CDA를 수의학적으로 적용하는 경우는 드물며 장기적인 추적 연구가 부족합니다. 몇몇 연구에서 개의 분절 이동성을 유지하기 위해 인공 디스크를 개발한다고 보고했지만(16,17), Falzone et al. (2022)은 중요한 한계를 강조합니다. 그들의 연구 결과는 주의 산만 고정을 받는 개에 비해 인공 디스크(Adamo 디스크)로 치료받은 개에서 침하의 발생률과 중증도가 더 높다는 것을 보여주었습니다. 임상적 악화와 재수술의 필요성도 아다모 인공 디스크로 치료받은 동물에서 더 흔하여 장기적인 생체역학적 성능에 대한 우려를 불러일으켰습니다18.
CDA는 인간에게 사용하도록 승인되었고 현재 다양한 세대의 인공 디스크를 사용할 수 있지만 몇 가지 제한 사항으로 인해 이 기술은 특히 장기적인 임플란트 안정성이 필요한 젊은 환자의 경우 어렵습니다19. 가장 중요한 문제에는 인공 디스크의 이동, 변위 및 침하가 포함됩니다.20. 결과적으로, IVD의 자연 구조와 생체역학을 모방하면 생리적 부하 패턴을 보존하고 인접한 척추 분절 파괴의 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있다는 전제에 따라 새로운 인공 디스크(BioAID)가 개발되었습니다.
이 생체모방 인공 IVD(BioAID)에서 자연 IVD의 수핵(NP)은 점탄성 내부 코어에 의해 시뮬레이션되고, 섬유륜(AF)은 인장 저항성 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 섬유 재킷으로 표현되며, IVD와 인접한 척추뼈 사이의 연결은 안정성, 고정 및 이동에 대한 저항을 보장하는 용골이 있는 티타늄 종판으로 복제됩니다. 기능을 평가하기 위해 임플란트는 목의 복부 측면에 대한 접근, IVD 제거, 인공 디스크 이식을 위해 특별히 설계된 특수 수술 기구의 사용에 의존합니다. 이러한 특수 수술 기구와 함께 맞춤형 수술 접근법은 기존 CDA 시스템과 구별되는 인공 디스크의 고유한 구조적, 기능적 특성으로 인해 필요합니다. 이 기술을 인간과 수의학 환자 모두의 임상 사용으로 전환하기 위해 본 연구는 인공 디스크 이식에 대한 자세한 매뉴얼을 제공하며, 해부학적 관련성과 접근성으로 인해 척추 연구에 자주 사용되는 동물인 염소 모델에서 C4-C5 IVD 수준에서 수술 계획 및 방법을 설명합니다.
생체모방 인공 IVD는 자연 디스크의 구조와 기능을 모방하도록 설계되었습니다(그림 1A,B). 이 임플란트의 원래 디자인(재료 표 참조)은 수핵을 시뮬레이션하는 젤라틴 팽창 하이드로겔, 하이드로겔 코어를 포용하는 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 멤브레인, AF를 나타내는 수산화인회석 코팅 고장력 UHMWPE 섬유 재킷 및 용골이 있는 3D 프린팅 티타늄 엔플레이트(그림 1C) 디스크를 인접한 척추뼈에 고정합니다. 이 새로운 인공 디스크의 원래 설계에 대한 생체역학적 평가는 교체된 추간판의 운동학적 거동을 모방할 수 있음을 보여주었습니다21. 이 임플란트의 최신 버전에서는 하이드로겔 내부 코어가 점탄성 재료(폴리카보네이트 폴리우레탄(PCU))로 대체되었습니다(그림 1D). 인공 디스크 임플란트는 먼저 플라즈마 에칭 처리를 거친 후 에틸렌옥사이드(EO) 가스 멸균법(재료 표 참조)을 이용하여 멸균하고 호기성/혐기성 박테리아 성장(ABG) 분석을 이용하여 멸균성 테스트를 거쳤다.
그림 1: 인공 디스크 임플란트의 설계. (A) 인공 디스크 임플란트의 개략적인 단면도. (B) 인공 디스크 임플란트의 실제 이미지. (C) 해당 측정이 있는 티타늄 종판 디자인. (D) 점탄성 내부 코어의 개략도. Jacobs et al. (2023)21 수정. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
임플란트 식립의 정확한 계획, 안내 및 평가를 보장하기 위해 연구 전반에 걸쳐 다양한 영상 기법이 사용되었습니다. 수술 전 영상은 해부학적 구조를 평가하고 임플란트 적합성과 적합성을 확인하는 데 매우 중요했습니다. 정확한 수술 실행에 도움이 되는 수술 중 영상과 수술 후 영상을 사용하여 임플란트 위치 및 정렬을 확인했습니다. 모든 영상 절차는 기관 지침 및 방사선 안전 규정에 따라 수행되었습니다.
수술 전 방사선 영상은 해부학적 구조를 분석하고 수술 전 계획에 필요한 IVD 공간의 크기를 결정하기 위해 디지털 X선 장비( 재료표 참조)로 수행되었습니다. 최상의 이미지 품질을 제공하기 위해 적절한 위치 및 노출 설정으로 표준 복측 및 측면 방사선 사진을 촬영했습니다. 수술 중 C-arm 형광투시 장치( 재료표 참조)를 사용하여 절차를 안내하고 적절한 임플란트 식립을 확인했습니다. 고해상도 CT 스캐너( 재료 표 참조)를 사용하여 수술 후 임플란트 식립 및 해부학적 정렬을 평가했습니다. 상세한 검사를 위해 얇은 슬라이스 축 이미지를 획득하여 다중 평면 재구성 및 3차원 시각화가 가능했습니다. 수술 후 결과의 정확한 평가를 보장하기 위해 특수 소프트웨어를 사용하여 이미지 분석을 수행했습니다( 자료 표 참조).
인공 디스크 이식을 위한 매뉴얼을 제공하기 위해 프로토콜에는 수술 전 관리, 마취, 수술 절차 및 수술 후 관리가 설명되어 있습니다.
프로토콜
이 프로젝트는 지역 복지 기관(14750-1-02)에서 승인한 작업 프로토콜에 자세히 설명된 동물 절차와 함께 동물에 대한 과학 절차에 대한 국가 중앙 동물 당국(CCD 번호: AVD10800202114750-1)의 승인을 받았으며 관련 없는 연구(CCD: AVD11500202216382)에서 나온 네덜란드 젖염소 시체 두 마리를 이식 기술을 테스트하는 데 사용되었습니다. 생체 내에서 이식 절차를 테스트하기 위해 4마리의 암컷 네덜란드 젖염소(82-105kg, 3-5세)를 현지 사육자로부터 구입했습니다. 동물들은 조절된 온도, 습도 및 환기를 포함하여 통제된 환경 조건에서 그룹 환경에서 사육되었습니다. 그들은 음식과 물을 자유롭게 이용할 수 있었고 확립된 동물 복지 지침에 따라 치료를 받았습니다.
1. 악기의 설계 및 생산
- 시험용 인공 디스크의 설계 및 제작
- 인공 디스크 임플란트의 크기에 따라 용골이 있거나 없는 시험용 디스크(그림 2A, B)를 설계합니다. 시험 디스크의 크기는 14mm× 13mm× 5mm로 인공 디스크 임플란트의 치수와 일치했습니다.
- 특수 소프트웨어( 재료 표 참조)를 사용하여 용골이 없는 버전과 용골이 있는 버전인 평가판 디스크를 설계하고 홀딩 바로 연결합니다.
참고: 이 연구에 사용된 맞춤형 인공 디스크 임플란트는 14mm × 13mm × 5mm의 유사한 치수를 가졌습니다. 시험 디스크의 두 가지 버전은 다양한 수술 요구 사항을 수용하도록 설계되었습니다: 용골이 없는 버전은 추간판 절제술 후 IVD 공간의 크기를 조정하는 데 사용되는 반면, 용골이 있는 버전은 종판에 채널을 적절하게 생성하고 용골 클리너 역할을 합니다. - 직접 금속 프린터로 선택적 레이저 용융 기술을 사용하여 의료용 티타늄 합금(Ti6AI4V ELI 등급 23)으로 시험 디스크를 인쇄합니다( 재료 표 참조).
- 수동 연마 및 초음파 세척을 포함한 디스크 시험을 후처리합니다( 재료 표 참조).
- 인공 디스크 톱 가이드의 설계 및 생산
- 시중에서 판매되는 척추 케이지의 홀더( 재료 표 참조)를 스캔하여 케이지를 홀더와 단단히 잡고 연결하는 두 개의 나사산 막대에 초점을 맞춥니다(그림 2C).
- 톱 가이드 케이지(15mm x 14mm x 5mm)를 설계하고 톱용 중앙 슬롯(13mm x 1mm)을 설계하여 복부에서 열리고 등쪽에서 닫혀 톱 스톱 역할을 합니다(그림 2C). 특수 소프트웨어를 사용하여 홀더와 호환되는 톱 가이드의 복부에 두 개의 호환 가능한 나사산 인서트를 설계합니다.
- 임플란트 제조업체에서 제공하는 직접 금속 프린터를 사용하여 인증된 의료용 티타늄 합금인 Ti6Al4V ELI 등급 23의 선택적 레이저 용융으로 톱 가이드를 제작합니다.
참고: 모든 이식 기구는 134°C의 온도에서 80분 동안 증기 고압멸균을 사용하여 멸균되었습니다( 재료 표 참조). - 인공 디스크 삽입기의 설계
- 인공 디스크의 등쪽 영역의 곡률을 기반으로 인서터를 설계하고(그림 2D), 임플란트 제조업체에서 운영하는 직접 금속 인쇄기로 선택적 레이저 용융 기술을 사용하여 생산합니다.
참고: 이식 절차 접근법은 이식 장치의 타당성과 적합성을 결정하기 위해 처음에 사체 염소 경추에 대해 수행되었습니다. 사체 이식 후 방사선학적 평가를 통해 절차의 타당성을 확인했습니다(보충 그림 S1). 생체 내 염소 모델의 수술 절차에 대한 섹션에는 이식 과정에 대한 전체 개요가 포함되어 있습니다.
- 인공 디스크의 등쪽 영역의 곡률을 기반으로 인서터를 설계하고(그림 2D), 임플란트 제조업체에서 운영하는 직접 금속 인쇄기로 선택적 레이저 용융 기술을 사용하여 생산합니다.
그림 2: 인공 디스크 삽입을 위한 3D 프린팅 티타늄 이식 기구. (A) 용골이 없는 시험용 인공 디스크, (B) 용골이 있는 시험용 인공 디스크, (C) 인공 디스크 톱 가이드 + 홀더, (D) 인공 디스크 삽입기. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
2. 수술 전 관리 및 마취
- 마취 전에 염소의 일반적인 검사를 수행하십시오.
- 아래 프로토콜에 따라 염소를 마취합니다( 재료 표 참조).
- 전처치: 마취 전 진정제로 덱스메데토미딘 0.01mg/kg을 정맥 주사합니다.
참고: 0.5mg/mL의 사용 가능한 농도로, 생성된 주입량은 동물의 체중에 따라 1.64mL에서 2.1mL 범위였습니다. - 마취를 유도하려면 2-4mg/kg의 프로포폴을 정맥 주사합니다.
참고: 프로포폴은 20mg/mL의 가용 농도로 투여되었습니다. - 기도 관리: 동물을 삽관하고 흡입된 이소플루란과 산소로 마취를 유지합니다.
- 프로포폴(10mg/kg/min, IV), 레미펜타닐(0.03mg/Kg/h, IV) 및 시스-아트라큐륨(0.09mg/kg/h, IV)의 정속 주입(CRI)을 사용하여 마취를 유지하고 수술 중 진통 및 근육 이완을 제공합니다.
참고: 이 연구에서 cis-atracurium(2mg/mL) 및 프로포폴(20mg/mL)을 연속 주입으로 사용했습니다. 최종 주입량은 필요한 용량과 체중을 기준으로 계산되었습니다. 레미펜타닐(2mg/바이알)을 멸균수 2mL로 재구성하고 식염수 48mL로 추가로 희석하여 최종 농도 40μg/mL를 얻어 필요한 용량과 체중에 따라 정확한 주입이 가능하였다. - 모니터링: 안정성을 보장하기 위해 심박수, 호흡수, 호기말 이산화탄소 수치, 동맥 산소 포화도, 비침습적 혈압 및 심전도 데이터와 같은 중요한 매개변수를 지속적으로 모니터링합니다.
- 전처치: 마취 전 진정제로 덱스메데토미딘 0.01mg/kg을 정맥 주사합니다.
- 멸균 기술을 사용하여 유치 폴리 요로 카테터를 방광에 삽입합니다( 재료 표 참조).
- 준비: 카테터 삽입을 위한 멸균 환경을 조성합니다. 염소의 복부 질 천장에서 털을 다듬습니다.
- 청소: 포비돈-요오드 용액으로 해당 부위를 소독하고 희석된 포비돈-요오드 용액 10-12mL로 질 천장을 헹굽니다.
- 오염을 방지하려면 손을 적절하게 씻고 멸균 장갑을 사용하는 등 무균 기술을 사용하십시오.
- 폴리 카테터를 삽입하기 전에 원위 끝에 멸균 윤활제를 바르십시오. 시술 중 무균 방법을 유지하십시오.
- 카테터 고정: 카테터가 방광에 적절하게 배치되면 제조업체의 지침에 따라 멸균수로 풍선을 팽창시켜 풍선을 고정하고 빠지는 것을 방지합니다.
- 소변 수집: 폴리 카테터의 배액 포트를 소변 수집 백에 부착하면 소변 배출량을 모니터링하고 관리할 수 있습니다.
- 수술 중 팽만감과 역류를 방지하기 위해 염소에게 인두관을 삽입합니다.
- 튜브 배치를 용이하게 하기 위해 염소를 흉골 누운 자세로 눕히십시오.
- 머리와 목이 약간 앞으로 뻗어 있는지 확인하십시오.
- 염소의 크기에 적합한 길이와 직경의 튜브를 선택하십시오.
- 삽입 중 외상을 최소화하기 위해 수성 젤로 튜브에 윤활유를 바르십시오.
- 입 개그를 사용하여 입을 벌리고 염소가 튜브를 물지 않도록 하십시오.
- 튜브를 혀 위로 부드럽게 통과시켜 구인두 쪽으로 향하게 합니다.
- 튜브를 조심스럽게 전진시켜 무리하지 않고 인두에 적절한 위치를 보장합니다.
- 피부 절개 30분 전에 주사용 아목시실린-클라불란산을 10mg/kg의 용량으로 정맥 주사합니다( 재료 표 참조).
- 동물을 목을 펴고 등쪽으로 누운 자세로 눕힙니다. 패딩 처리된 머리 받침이나 모래주머니를 사용하여 머리의 적절한 정렬을 유지하고 지지력을 제공하십시오. 목 아래에 폼 패드 또는 빈백을 사용하여 경추의 정렬을 유지합니다(그림 3).
알림: 과신전, 경추에 대한 과도한 압력 또는 뇌간 압박과 같은 합병증을 방지하려면 시술 내내 목이 중립적이고 안정적인 정렬에 위치하는지 확인하십시오. - 두개골에서 흉부 입구까지 목의 복부 부위를 면도하고 요오드 용액으로 청소합니다.
- 목에 마지막 멸균 수술용 스크럽을 하여 수술을 준비하십시오. 4% 클로르헥시딘 글루코네이트로 피부를 두 번 클렌징한 다음 알코올 70% 스프레이에 클로르헥시딘 디글루코네이트 0.5% m/v를 두 번 바릅니다( 재료 표 참조).
- 수술 부위 주변에 4개의 멸균 방수 수술용 드레이프를 놓습니다( 재료 표 참조).
- 노출된 수술 부위를 요오드가 함침된 드레이프로 덮고 수건 클램프로 고정합니다.
그림 3: 염소의 인공 디스크 이식을 위한 수술 중 설정. 염소는 수술대 위에 등쪽으로 누운 자세로 위치하며, 적절한 위치와 안정성을 유지하기 위해 진공 보조 모래 매트리스로 지지됩니다. 개략적인 그림(가운데 및 오른쪽)은 경추 지지와 정렬을 제공하기 위해 목 아래에 배치된 패드(노란색)를 포함하여 위치 설정을 보여줍니다. 빨간색 표시는 인공 디스크 이식을 위한 수술 부위를 나타냅니다. 이 설정은 시술 중 압력점을 최소화하면서 최적의 척추 정렬을 보장합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
3. 수술 절차
- 후두와 흉부 입구 사이의 외과적 접근을 위한 영역을 식별하고 방향을 위해 경추(C1의 아틀라스 및 C6의 가로 돌기)를 촉진합니다.
- 후두에서 흉골의 manubrium까지 복부 정중선 피부 절개를 합니다.
- 피하근과 대확대근을 해부하여 밑에 있는 경추 근육 조직을 노출시킵니다. 양극성 전기 소작을 사용하여 출혈을 조절하고 최소화하십시오( 재료 표 참조).
- 복부 목을 따라 세로로 이어지는 왼쪽 및 오른쪽 흉골설골근(내측) 및 흉골유두근(꼬외측) 근육을 식별합니다.
- 정중선에서 흉골설골과 흉골유돌의 근육 배를 분리 및 수축하고 밑에 있는 기관을 조심스럽게 노출시킵니다. 기관의 오른쪽에 둔기 해부를 수행하고 Collin(아기) 자체 유지 견인기를 사용하여 식도와 함께 왼쪽으로 부드럽게 후퇴시킵니다( 재료 표 참조). 삽입된 축축한 거즈로 자체 유지 견인기의 블레이드로부터 기관과 반회 후두 신경을 보호하십시오.
- Collin(아기) 자기 유지 견인기의 다른 쪽 칼날로 오른쪽 경동맥초(경동맥, 미주 신경 및 경정맥 포함)를 오른쪽으로 측면으로 후퇴시키고 삽입된 거즈로 보호합니다.
- 장구근 배와 경추의 복부 척추 돌기에 부착되어 있는지 확인합니다.
- 측면-복부로 확장되는 좌우 큰 횡돌기로 C6을 식별한 다음 C6의 횡돌기의 정중선에서 C6의 단일 복부 돌기를 촉진합니다.
- 다음으로, 두개골에서 한 수준에서 C4의 단일 복부 돌기를 식별합니다.
- 정중선 양쪽에 끝이 뭉툭한 가위로 장협근을 뭉툭하게 분리하여 C4 및 C5 척추체의 복부 표면을 노출시키고 정중선 복부 척추능선을 식별하여 C4-C5 척추 단위의 완벽한 배복부 정렬을 확인합니다. 양극성 전기 소작술을 사용하여 근육 배의 출혈을 조절하십시오.
- 두 개의 자체 유지 Gelpi 견인기를 사용하여 장구근 배를 후퇴시키고 C4 및 C5의 척추체의 노출을 유지합니다( 재료 표 참조)(그림 4A).
- 촉진, 해부학적 랜드마크를 사용하여 C4-C5 디스크 공간을 C4의 복부 극돌기에 바로 꼬리 쪽으로 국한시키고 금속 마커(예: 피하 주사 바늘(22G))를 사용하여 형광투시로 확인합니다.
- 다음으로, 메스 칼 11번 또는 비버 칼 64번과 65번을 사용하여 제한된 부분 추간판 절제술을 수행합니다( 재료 표 참조). 긴 변(10-15mm)이 척추 종판과 평행하고 짧은 변(5mm)이 측면이고 종판에 수직인 직사각형 절개를 수행합니다(그림 4A).
- 절개된 직사각형 복부 AF를 한 조각으로 제거하고 1mm 볼 팁 신경외과 탐침으로 중앙 수핵을 탐색하고 핵 물질을 제거합니다. 디스크는 복부에서 등쪽으로 추간판 절제술을 진행할 때 꼬리에서 두개골로 약간 방향이 잡혀 있습니다. 등쪽 추간판 절제술이 척추관으로 침투하지 않도록 하십시오.
- 신경외과 볼 팁 프로브를 사용하여 복부 측면에서 C4 및 C5 척추체의 중앙 부분을 식별하고 종판 표면을 탐색합니다. C4 엔드플레이트는 약간 오목한 표면을 가지고 있는 반면 C5 엔드플레이트는 볼록한 표면을 가지고 있습니다.
- Caspar 신연 장치를 적용하기 위해 척추체 C4와 C5 사이의 중간 정중선에 표시를 합니다.
- 저속 드릴에 부착된 2.0mm 드릴 비트를 사용하여 표시에 파일럿 구멍을 뚫어 시스 피질을 통과하여 해면골로 진행하되 경피질의 침투를 피하십시오( 재료 표 참조).
- 복부 척추 표면에 대해 90° 각도로 뚫어 C4 및 C5 척추체 모두에 파일럿 구멍을 만듭니다.
- 깊이 게이지로 구멍을 조사하여 구멍의 깊이가 K-와이어를 고정하기에 적절한지 평가하고 경피질이 척추관으로 관통되지 않았는지 확인합니다.
- 저속 드릴을 사용하여 파일럿 구멍에 2.5mm K-와이어 2개를 삽입하여 고정되 지나치게 깊지 않은지 확인합니다( 재료 표 참조).
- 형광투시를 사용하여 K-와이어의 올바른 배치, C4-C5 디스크 공간과의 정렬 및 경피질의 침범이 없는지 확인합니다.
- Caspar 척추 신연 장치를 C4 및 C5 척추체의 K-와이어에 연결합니다( 재료 표 참조).
- 비대칭 하중을 피하기 위해 산만 암이 대칭으로 배치되었는지 확인하십시오.
- 신연 장치를 점차적으로 조여 C4-C5 사이의 IVD 공간(정상 디스크 높이보다 약 2-3mm 초과)을 확대하여 더 나은 시각화를 허용하고 NP 및 등쪽 AF의 완전한 제거를 용이하게 합니다.
알림: 척추 종판이나 인접 구조의 손상과 척수 또는 신경근의 긴장 스트레칭을 방지하기 위해 천천히 주의를 산만하게 하고 과도한 산만함을 피하십시오. - 척추 큐렛과 슈발리에 잭슨 파지 겸자를 사용하여 IVD의 배복부, 중앙 정중선 부분을 완전히 비우고 기구와 인공 디스크를 삽입할 수 있습니다( 재료 표 참조).
- NP 및 AF 조직을 포함한 디스크 조직을 제거하고 눈에 보이는 모든 디스크 물질이 제거되었는지 확인한 후 빈 디스크 공간을 플러시하여 남아 있는 마이크로 디스크 파편을 제거합니다. 수술 현미경이나 확대경을 사용하여 디스크 재료를 완전히 제거하십시오.
참고: 임플란트 식립, 치유 또는 생체역학적 안정성을 방해하는 남은 조직을 피하기 위해 전체 중앙 NP 및 AF 조직을 제거하는 것이 중요합니다. 그러나 외측 인대에 부착된 외측 심방세동 조직은 생체 이식 후 척추 수준에 안정성을 제공하므로 보존되어야 합니다( 보충 그림 S1A 참조). 불완전한 제거는 염증 반응, 임플란트 통합 불량 또는 장기간 압박과 같은 결과를 초래할 수 있습니다. - 이식 후 인공 디스크의 안정성을 확보하고 척추 탈구를 방지하기 위해 측면 AF와 등쪽 세로 인대가 손상되지 않도록 하십시오.
- 다음으로, 스코빌 디스크 큐렛을 사용하여 연골 종판을 조심스럽게 괴사조직 제거합니다( 재료 표 참조).
- 연골하 뼈를 보존하여 안정성을 유지하고 척추 종판 붕괴 및 향후 침하를 방지합니다.
- 용골 없이 시험 디스크를 삽입하여 적절한 인공 디스크 배치를 평가하고 IVD 공간과 관련하여 적절한 깊이에 도달하는지 확인합니다(그림 4B). 형광투시를 사용하여 배치를 확인합니다.
- 용골 없이 평가판 디스크를 제거합니다. 톱 가이드를 홀더에 연결하고 톱 가이드를 준비된 공간에 삽입하여 열린 슬롯이 C4 및 C5의 복부 척추능선과 정확히 정렬되도록 적절하게 정렬되도록 합니다(보충 그림 S1A 참조). 형광투시로 톱 가이드가 올바르게 삽입되었는지 확인한 다음 홀더를 분리하고 제거합니다.
- 톱 가이드의 열린 슬롯을 포함하여 0.6mm 두께의 톱날을 C4 및 C5의 복부 정중선 척추능선에 정렬하고 지속적인 식염수 플러싱 하에서 복부에서 등쪽으로 진동 톱질기를 사용하여 톱질을 시작합니다(그림 4C, 보충 그림 1A). 블레이드가 슬롯의 닫힌 뒷쪽 티타늄 면에 닿으면 톱질을 중지합니다. 외상 톱날을 사용하십시오( 재료 표 참조).
- 톱날을 삽입한 상태에서 형광투시를 수행하고 C4 및 C5 척추체의 톱질 슬릿을 확인합니다(그림 4C, 그림 5B).
- 홀더를 톱 가이드에 다시 연결한 다음 톱 가이드를 조심스럽게 제거합니다. Caspar 견인기로 주의를 산만하게 하십시오.
- 용골이 있는 시험 디스크를 디스크 공간에 삽입하여 용골 채널을 청소하고 올바른 배치를 확인합니다. 형광투시법을 사용하여 생성된 채널의 정렬 및 적절성을 확인합니다(그림 5C).
- 용골이 있는 평가판 디스크를 제거합니다.
- 인공 디스크 장치의 포장을 풀고 임플란트의 섬유 재킷의 두개골 및 꼬리 쪽에 있는 티타늄 용골을 확인합니다(그림 1B). 용골이 손상되지 않았는지 확인하며, 이는 척추 종판과의 안전한 고정과 적절한 통합에 필수적입니다. 임플란트의 등쪽과 복부를 식별합니다. 복부는 약간 더 볼록하거나 둥근 윤곽을 가지고 있는 반면, 등쪽은 더 평평하거나 넓어 보입니다(그림 1B).
참고: 티타늄 종판의 복부 용골은 등쪽 용골보다 두껍습니다(1.3mm 대 1mm)(그림 1C). 이러한 차이는 등쪽 용골이 먼저 삽입된 다음 복부 용골이 생성된 채널에 삽입되기 때문에 이식 후 탈구 위험을 줄이는 데 중요한 역할을 합니다. - 인공 디스크 섬유 재킷의 복부 쪽을 디스크 인서트 홀더에 단단히 누르고 인공 디스크를 준비된 디스크 공간(그림 4D)으로 밀어 넣습니다(보충 그림 S1B).
- 적절한 위치를 보장하기 위해 보철물을 척추의 정중선에 맞춥니다. 형광투시를 사용하여 올바른 인공 디스크 배치, 두개골 및 꼬리 쪽의 등쪽 및 복부 용골의 올바른 위치(그림 5D)를 확인합니다. Caspar 방해 요소의 산만함을 풀어줍니다.
- 인공 디스크를 올바르게 삽입하면 인공 디스크의 복부 테두리가 척추골의 복부 표면과 같은 높이이거나 약간 등쪽이어야 합니다(그림 6A).
- Caspar 방해 장치와 2.5mm K-와이어를 제거합니다.
- 고속 1-2mm 버를 사용하여 복부 톱 내에 C4의 꼬리 쪽과 C5의 두개골 슬릿 내에 둥근 구멍(직경 5mm)을 만들고 복부 용골에 바로 복부로 만듭니다(그림 6B)(보충 그림 S1C).
- 제조업체의 지침에 따라 뼈 시멘트를 준비하고 채널 구멍에 뼈 시멘트를 도포하고 약 10분 동안 경화시키십시오( 재료 표 참조)(그림 4E, 그림 6C)(보충 그림 S1D).
알림: 뼈 시멘트를 혼합하고 도포하는 동안 환기가 잘 되는 환경을 유지하십시오. 시멘트가 제대로 접착되지 않도록 적용하기 전에 적절한 흡입을 사용하여 혈액과 체액을 제거하십시오. 제조사의 지시사항에 따라, 분말 대 36% 액체 질량 비율 64%를 사용하였고, 즉, 고분자 분말 40g당 단량체 액체 20mL를 첨가하였다. - 두 개의 4홀 2.0mm 티타늄 플레이트를 사용하고 플레이트 커터로 절단하여 3개 또는 2개의 구멍이 있는 플레이트를 만듭니다( 재료 표 참조). 이 플레이트를 서로 측면으로 배치하여 시멘트 채널을 덮고 효과적으로 밀봉하고 시멘트의 변위를 방지합니다(그림 4F, 그림 6D).
- 2.0mm 드릴 비트로 시스 피질을 뚫은 후 2.0mm 잠금 나사 2개로 플레이트를 고정합니다(재료 표 참조)(그림 4F, 그림 6D).
- 멸균된 따뜻한 식염수로 수술 부위를 철저히 세척하여 부스러기와 뼈 먼지를 제거합니다.
- 최종 형광투시 검사를 사용하여 이식된 인공 디스크의 위치를 확인합니다(그림 5E,F).
- 흡수성 봉합사(2-0 폴리디옥사논)를 사용하여 장구근을 재근사화하고 봉합합니다( 재료 표 참조).
- 흡수성 봉합사(2-0 폴리디옥사논)로 흉골설골근과 흉유근을 재배치하고 봉합합니다.
- 피하층에 대해 간단한 연속 패턴으로 흡수성 봉합사(테이퍼 포인트 바늘이 있는 2-0 폴리글레카프론 25)를 사용합니다( 재료 표 참조).
- 피하 연속 흡수성 봉합사(절단 바늘 포함 2-0 폴리글카프론 25)로 피부를 닫습니다.
그림 4: 염소 C4-C5 척추 유닛의 복부 보기. Gelpi 견인기는 장구근 근육 조직을 후퇴시키는 데 사용됩니다(오른쪽은 두개골, 왼쪽은 꼬리). 인공 디스크의 이식 절차에는 다음 단계가 포함됩니다. (A) 추간판 절제술 - 비버 나이프로 추간판을 제거하여 이식을 위한 디스크 공간을 준비합니다. (B) 톱 가이드 배치 - 정확하고 제어된 뼈 준비를 위해 열린 슬롯이 정중선 복부 척추 능선(녹색 화살표 머리)과 일직선이 되도록 톱 가이드를 배치합니다. (C) 용골 채널 생성 - 적절한 임플란트 위치 지정을 위해 진동 톱을 사용하여 정중선 복부 척추능선(녹색 화살표 머리)과 일치하는 뼈 종판에 채널을 만듭니다. (D) 인공 디스크 이식 - 인공 디스크(노란색 화살표)를 추간판(IVD) 공간에 삽입합니다. (E) 시멘트 도포 - 용골 이동을 방지하기 위해 준비된 뼈 종판 채널에 뼈 시멘트(파란색 화살표)를 도포합니다. (F) 채널 범위 - 채널을 티타늄 플레이트(흰색 화살표)로 덮어 사이트를 보호합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 5: 수술 중 형광투시를 사용한 인공 디스크 이식 과정의 모니터링. (A) 수술실에서 형광투시경의 위치. (B) 톱 가이드의 정렬을 확인하고 톱날에 의해 생성된 채널의 깊이를 평가합니다. (C) 용골이 있는 시험용 인공 디스크를 사용하여 준비된 채널을 평가하고 용골 클리너로서의 기능을 수행합니다. (D) 인공 디스크의 적절한 배치를 확인하고 등쪽 및 복부 용골이 두개골 및 꼬리 쪽에 올바르게 안착되었는지 확인합니다. (E 와 F) 인공 디스크 임플란트를 삽입하고 복부 채널에 시멘트 플러그를 적용하고 복부 채널 개구부 위에 플레이트를 배치한 후 이식된 인공 디스크, E (복측 보기), B, C, D 및 F (측면 보기). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 6. 인공 디스크 이식의 개략도 및 용골 이동을 방지하기 위한 추가 조치. (A) 추간판 공간 중앙에 인공 디스크 임플란트의 적절한 안착. (B) 두 채널의 복부 부분은 종판과의 거리를 조심스럽게 유지하면서 전동 버를 사용하여 약간 넓어지고 둥글게 됩니다. (C) 복부 채널 개구부는 뼈 시멘트로 채워져 인공 디스크 장치의 티타늄 종판의 복부 용골을 차단하여 채널에서 후퇴합니다. (D) 티타늄 플레이트는 채널을 효과적으로 차단하고 시멘트 플러그가 빠지는 것을 방지하는 데 사용됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
4. 수술 후 회복 및 관리
- 이식 후 인공 디스크의 위치를 평가하기 위해 경추 부위의 CT 스캔을 수행합니다(그림 7).
- 목 주위에 폼 맨틀을 바르고 가벼운 붕대를 감아 외과적 이식 부위를 지지합니다( 재료 표 참조).
- 폴리 카테터 제거 후 배뇨 및 배변에 필요한 경우 통제된 수술 후 보행을 허용하고 자발적인 배뇨가 관찰되면 허용합니다.
- Flunixin 메글루민을 이식 후 최대 5일 동안 2.2mg/kg의 용량으로 진통제로 투여합니다( 재료 표 참조).
- 각 염소에게 국소 진통제를 위해 부프레노르핀 패치를 바르고 4일 동안 제자리에 유지되도록 합니다( 재료 표 참조).
- 예방적으로는 이식 후 3일 동안 네오마이신-프로카인 벤질페니실린을 하루 5mg/kg의 용량으로 투여합니다( 재료 표 참조).
참고: 이 연구에서 네오마이신(100mg/mL)과 프로카인 벤질페니실린(200mg/mL)을 포함하는 복합 제형을 사용하여 플루닉신 메글루민(50mg/mL)을 2.2mg/kg으로, 네오마이신-프로카인 벤질페니실린을 5mg/kg으로 투여했습니다. 두 경우 모두 최종 주입량은 동물의 체중을 기준으로 계산되었습니다. 명확성을 높이고 재현성을 지원하기 위해 수술 전 준비부터 수술 후 후속 조치까지 전체 프로세스를 요약한 워크플로 다이어그램이 그림 8로 추가되었습니다.
그림 7. 인공 디스크 이식의 수술 후 CT 스캔. CT 보기는 C4의 채널이 (A) 가로 보기 및 (D) 시상 보기, C5: (B) 가로 보기 및 (E) 시상 보기 종판이 골시멘트로 차단되어 빨간색 화살표로 표시된 채널과 함께 임플란트가 제자리에 단단히 고정되어 있음을 보여주었습니다. 채널은 가로 보기(A 및 B)에서 측정되고 축 보기(C)에 표시된 대로 C4 및 C5 종판의 정중선에 생성되었습니다. 추간판(IVD) 공간은 또한 시상 보기(F)에서 다양한 IVD 수준에서 수술 후 측정되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 8: 수술 전 준비부터 수술 후 후속 조치까지 수술 워크플로 개요. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
결과
생 체 내 연구를 시작하기 전에 수술팀이 절차에 익숙해지도록 사체 염소 모델을 사용했습니다. 사체 프로토콜은 염소 사체 모델을 사용하여 척추 연구자와 외과 의사가 현실적이고 수술실과 같은 환경에서 새로운 인공 추간판을 C4-C5 추간 공간에 이식하는 수술 절차를 연습할 수 있도록 합니다. 이식 후 인공 디스크 임플란트 및 뼈 종판에 심각한 손상이 없음을 확인하기 위해 사체에 X선 영상을 수행했습니다(보충 그림 S1E). 수술 훈련 세트의 현실감을 높이기 위해 신선한 전체 염소 사체를 사용하여 조직의 자연스러운 색상, 질감 및 견고함을 유지하면서 수술대에 정확하게 배치할 수 있었습니다. 수술 절차의 각 단계는 경추의 관심 영역을 노출시켰고 표준 신경외과 관행에 따라 수행되었습니다22.
4마리의 염소에 대한 인공 디스크 이식에 대한 생체 내 연구는 염소 동물 모델에서 C4-C5 수준에서 이 프로토콜의 성공적인 실행을 보여주었고 수술 정확도 및 즉각적인 임플란트 안정성 측면에서 예측 가능한 결과를 산출했습니다. 형광투시, 방사선 촬영 및 CT와 같은 시술 중 및 시술 후 영상은 IVD 공간 내에서 보철물의 정확한 배치를 일관되게 확인했습니다.
시험 디스크 삽입, 톱 가이드 위치 지정, 최종 인공 디스크 배치와 같은 중요한 단계에서 수술 중 형광투시를 사용하면 정밀도가 보장되고 절차 오류가 방지되었습니다. 톱질 절차가 완료되면 준비된 용골 채널을 검사한 결과 주변 구조물에 과도한 버링이나 손상의 증거 없이 깨끗하고 잘 정렬된 용골 트랙이 발견되었습니다. 뼈 시멘트 플러그는 채널의 용골 이동을 위한 복부 막힘 역할을 적절하게 하여 인공 디스크 보철물을 위한 안정적인 기초를 만들었습니다.
CT는 IVD 공간 및 척추 종판에 대한 임플란트의 3차원 위치를 정확하게 평가할 수 있는 다중 평면 재구성을 가능하게 하는 귀중한 수술 후 영상 방법임이 입증되었습니다(그림 7). 인공 디스크의 적절한 정렬, 디스크 높이 복원 및 대칭적인 용골 채널 준비가 최소한의 변화로 달성되었습니다(그림 7). 또한 티타늄 잠금 플레이트를 적용하면 시멘트 변위를 방지하기 위해 시멘트 플러그를 효과적으로 밀봉했습니다.
후속 형광투시 영상(이식 후 24시간 및 21일)은 인공 디스크의 위치와 주변 척추의 구조적 무결성을 추가로 확인했습니다(그림 9).
그림 9: 인공 디스크 이식의 수술 후 추적. (A-B) 이식된 동물 중 한 마리는 수술 후 24시간 동안 해당 형광 투시 이미지와 함께 적절한 통증 관리 및 정상적인 자세와 같은 전반적인 웰빙의 징후를 보여주었습니다. (C-D) 동일한 동물을 이식 후 21일 후에 평가했으며 형광 투시 이미지로 임플란트의 안전한 배치를 확인했습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
신경학적 회복 및 이동성을 포함한 기능적 결과는 4마리의 염소 모두에서 이식 후 21일 동안 평가되었습니다. 이 기간 동안 모든 동물은 정상적인 행동을 보였고 식욕이 좋았으며 통증이나 신경학적 결손 또는 절름발이의 징후를 보이지 않았습니다. 또한, 이식 후 21일 동안 4마리의 염소 중 어느 것에서도 수술 부위 감염의 징후는 관찰되지 않았으며, 수술 부위의 부종, 발적 또는 분비물 없음, 식욕이 안정, 행동이 정상, 파행 또는 전신 질환이 없음(보충 비디오 S1 및 보충 비디오 S2).
보충 그림 S1: 이식 기술의 타당성을 평가하기 위해 C4-C5 추간판 공간에 인공 디스크 임플란트를 사용한 사체 염소 경추 디스크 관절 성형술. 절차에는 다음 단계가 포함되었습니다: (A) 추간판 절제술 및 정중선 복부 척추능선(녹색 화살표 머리)과 일치하는 뼈 종판의 채널 생성. (B) 인공 디스크 장치의 이식. (C) 전동 버(노란색 화살표)를 사용하여 생성된 채널의 확장. (D) 골시멘트를 채널(검은색 화살표)에 삽입한 후 골시멘트 플러그의 압출을 방지하기 위해 티타늄 플레이트로 덮습니다. (E) 인공 디스크 이식 및 골시멘트 적용 후 뼈시멘트 플러그 위에 티타늄 플레이트를 배치하기 전에 얻은 복측(왼쪽) 및 측면(오른쪽) 방사선 사진. 인공 디스크 장치의 티타늄 종판(빨간색 화살표)의 용골은 각 척추 종판의 용골 채널에 위치합니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 비디오 S1: 비디오 영상은 인공 디스크 이식 3일 후 동물을 보여줍니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 비디오 S2: 인공 디스크 이식 21일 만에 녹화된 영상에는 정상적인 행동을 보이는 실험 동물 4마리가 포착됐다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
토론
이 사체 및 생체 내 염소 동물 모델 연구의 결과는 경추의 C4-C5 수준에서 인공 디스크 이식을 위해 설명된 프로토콜의 정확성과 재현성을 보여줍니다. 이 연구는 주요 수술 단계에서 이미징, 특정 맞춤형 기구, 임플란트, 척추 구조 및 외과적 접근의 적절한 정렬의 중요성을 강조하면서 절차의 기술적 타당성을 효과적으로 평가했습니다23.
이 연구의 중요한 결과는 적절하게 정렬된 용골 채널과 안정적인 보철물 배치를 안정적으로 생성한다는 것입니다. 수술 중 형광투시법을 체계적으로 사용하면 특히 시험 디스크 배치 및 최종 보철물 삽입 중에 정확성이 보장되었습니다. 이 이미징 기반 접근법은 인공 디스크 이식에 대한 이전 연구에서 잠재적인 합병증으로 보고된 정렬 불량의 위험을 최소화하기 위한 것입니다24. 또한 Caspar 척추 신연 장치를 적용하면 제어되고 안정적인 작업 공간이 제공되어 정밀한 디스크 재료 제거 및 용골 채널 준비가 가능해졌습니다. 인공 디스크 이식을 위한 Caspar 척추 신연 장치를 사용하는 것은 전방 경추 감압 및 고정에 사용되는 접근법을 밀접하게 반영하여 이 프로토콜의 병진 가능성을 더욱 뒷받침합니다25.
골시멘트, 특히 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)는 척추 압박 골절을 안정화하기 위해 척추 성형술 및 척추 성형술과 같은 치료에 자주 사용되었습니다25. 뼈 시멘트는 손상된 뼈에서 안정성을 향상시키는 것으로 입증되었기 때문에 골다공증 척추에서 척추경 나사의 고정을 개선하는 데에도 사용되었습니다26. 현재 수술 기법에서는 보철물을 고정하고 변위를 제한하여 안정성을 높이기 위해 뼈시멘트와 티타늄 잠금 플레이트를 사용했으며, 인공 디스크 섬유 재킷 맨틀과 척추 종판의 장기 골 통합을 평가할 수 있었습니다. 이러한 예방 조치는 임플란트의 장기적인 무결성을 강화하고 오래 지속되는 척추 고정을 보장하기 위해 구현되었습니다. 그러나 뼈 시멘트 및 플레이트 고정을 추가로 사용하면 인접 구조에 대한 스트레스 증가, 뼈 리모델링 장애, 이물질 반응 또는 재수술의 어려움과 같은 임플란트 관련 합병증의 가능성이 높아질 가능성이 높습니다. 장기적인 기능적 결과에 대한 향후 인공 디스크 연구는 용골 이동을 방지하기 위한 이 추가 단계의 필요성에도 초점을 맞춰야 합니다.
염소를 대상으로 한 이 생체 내 연구는 주로 인공 디스크 이식의 타당성과 단기 결과를 평가하기 위해 고안되었지만, 그 결과는 수술 후 21일 동안 감염, 임플란트 이동 또는 임플란트 재료 붕괴의 방사선학적 징후 없이 성공적인 이식을 입증했습니다. 신경학적 회복, 통증 반응, 이동성 및 전반적인 웰빙을 포함하여 동물의 단기 수술 후 회복을 평가하기 위해 기능적 평가를 수행했으며 4마리 모두 정상적인 행동, 좋은 식욕을 보였으며 통증, 파행 또는 수술 부위 감염의 징후가 없었습니다. 이러한 결과는 설명된 프로토콜이 실험 염소에서 효과적이고 내약성이 우수함을 나타냅니다.
일반적인 수술 중 문제(예: 임플란트 정렬 불량, 용골 슬롯 생성의 어려움 또는 시멘트 오용)에 대한 잠재적인 문제 해결 전략은 수술 전 영상 및 추간판 및 척추 치수 측정 및 형광투시에 대한 절차의 정확한 준비를 통해 해결되거나 예방되었습니다. 이 방법의 효율성, 유용성 및 재현성은 형광투시를 통한 반복적인 수술 중 검사로 뒷받침을 하고 등쪽 누운자세에서 정확한 위치 지정을 확인했으며, 염소의 크기에 맞게 맞춤화된 기구의 사용을 지원했으며, 목 위치 지정, 정확한 위치의 해부학적 식별, 용골 톱질, 용골 배치, 임플란트 식립, 시멘트 적용, 및 플레이트 고정.
장점에도 불구하고 이 연구는 상대적으로 짧은 추적 기간으로 인해 제한됩니다. 21일의 기간은 수술 후 초기 결과에 대한 중요한 통찰력을 제공했지만 장기적인 생체역학적 안정성, 뼈 통합 및 기능적 적응은 장기간에 걸쳐 추가 평가가 필요합니다. 또한 동물의 개별 해부학적 구조, 연령 및 골밀도의 변화는 결과에 영향을 미칠 수 있으며 향후 연구에서 고려해야 합니다. 이 인공 디스크의 원래 버전의 생체역학적 분석은 이미 자연 디스크의 복잡한 동역학을 모방하는 능력을 입증했지만21, 새로운 내부 코어가 있는 최종 버전의 기계적 평가가 완료되었으며 결과는 이 4마리의 염소를 포함하는 향후 장기 코호트 연구에 발표될 것입니다.
결론적으로, 이 연구는 생체 내 염소 모델에서 설명된 인공 디스크 이식 프로토콜의 정밀도, 재현성 및 안전성을 입증했습니다. 연구 결과는 이 기술이 움직임을 보존하는 경추 중재술에 대한 가능성을 갖고 있으며 추가 중개 연구를 위한 귀중한 기반이 될 수 있음을 시사합니다. 향후 연구에는 장기 임플란트 안정성 및 종판 골유착을 평가하여 개와 궁극적으로 인간에서 가능한 임상 사용을 결정하기 위해 장기적인 임플란트 안정성 및 말판 골유착을 평가하기 위해 더 긴 추적 기간 및 척추 단위의 조직병리학적 검사와 함께 동작 보존 경추 중재술에 대한 분석이 포함되어야 합니다.
공개 사항
저자는 선언할 이해 상충이 없습니다.
감사의 글
이 간행물은 AES 개방형 기술 프로그램의 지원을 받고 네덜란드 연구 위원회(NWO)의 부분 자금을 지원하는 BioAID 프로젝트(프로젝트 번호 10025453)의 일부입니다.
재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| <스트롱>임플란트 연구실 | |||
| 3D 실험실 | 위트레흐트 대학교 의료센터 3D, 네덜란드 위트레흐트 | 이식 장치를 설계한 실험실입니다. [https://www.umcutrecht.nl/nl/3d-lab/] | |
| Software | |||
| Clideo.com | 클라이데오 주식회사, 키프로스 | 온라인 비디오 편집기와 도구들. | |
| Materialise Mimics 소프트웨어 버전 25.1 | 마티컬라이즈, 루벤, 벨기에 | CT DICOM 데이터 처리 | |
| 3-매틱 소프트웨어 버전 17 | 마티컬라이즈, 루벤, 벨기에 | 이식 장치 설계를 위한 소프트웨어 | |
| RadiAnt DICOM 뷰어 (버전 2024.2) | Medixant, Pozna , 폴란드 | CT DICOM 뷰어 | |
| <스트롱>임플란트 제조사 | |||
| 암노비스 | 벨기에 아르쇼트의 암노비스 | 트레일 케이지를 포함한 이식 기구의 인쇄 및 후처리 작업+ 톱 가이드 [https://www.amnovis.com/] | |
| 3D 금속 인쇄물 | 3D 금속 인쇄 생산 및 프랑스 울르의 엔지에어링 | BioAID 티타늄 엔드플레이트의 출력 및 후처리 작업. [https://www.3d-metalprint.com/] | |
| 오시프카 AG | 라인펠덴, 독일 | 에틸렌 옥사이드(EO) BioAID 임플란트의 멸균 조립 후 임플란트는 EO(8%) 멸균기에 삽입됩니다. 멸균 과정은 낮은 온도(38°D;-42°g; C) 3시간 동안 복용했습니다. [https://osypka.de/] | |
| 엠파 | 엠프, 생갈렌, 스위스 | 배치 반응기 내에서 40분 Ar/O2 플라즈마 2회 적용, 16/4 sccm, 30 W, 4 Pa 적용 플라즈마 식각 [https://www.empa.ch/] | |
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| 이오반 2 | 3M, 미네소타, 미국 | 6640EU | 요오드 함침 수술용 드레이프 |
| 2.0 레이록스 잠금 스크류 티타늄 | 리타 라이빙거, BW, 독일 | 245-420-18 | 티타늄 셀프 태핑 잠금 나사 2.4mm. |
| CP-1 바늘을 장착한 PDS 2-0 | 존슨 & 존슨 메디컬 GmbH, 노르더슈테트, 독일 | PDP466H | Polydioxanone과 항균 2-0(흡수성 봉합 재료) 및 nbsp; |
| 모노크릴 2-0 테이퍼포인트 플러스 바늘 사용 | 존슨 & 존슨 메디컬 GmbH, 노르더슈테트, 독일 | MCP3170H | 폴리글카프로네 25와 항균 2-0(흡수성 봉합재), 테이퍼포인트와 바늘 포함 |
| 모노크릴 2-0 역절단 바늘 | 존슨 & 존슨 메디컬 GmbH, 노르더슈테트, 독일 | MCP4443H | Poliglecaprone 25와 항균 2-0(흡수성 봉합재) 역절제 바늘 |
| 싱세지 C 숏홀더 | 신디스 GMBH, 스위스; | 3,96,989 | 임플란트 크기 4.5를 위한 특수 홀더. |
| 큐리온&레그; CuriBag 소변 백 (2리터), 25개씩 | 메데코 BV, 네덜란드 | 55902 | 110cm 튜브와 크로스 밸브 |
| Shiley™ 테이퍼가드 및 트레이드를 이용한 기관내관; 커프 | 메드트로닉 회사. 미국 미네소타 | 18790년대 | 머피 아이, 프리로드 스타일렛, 9.0 mm 내장, 12.1 mm 오디케이션. |
| 콜린 베이비 셀프 리테이핑 견인기 | 브룬 GmbH, 투틀링겐, 독일 | BV329R | 콜린(아기) 복부 후퇴, 자기 고정, 완전 견인기, 155 mm (6 1/8"), 볼 스냅 클로저 포함, BV328R, BV327R, BV326R 호환 |
| 메첸바움 둔탁 끝 가위 | 에스쿨랍 GmbH, 투틀링겐, 독일 | BC601R | 메첸바움 가위 - 직선 - 둔탁/둔탁 - 14.5cm |
| 겔피 견인기 | 위프로, 벵갈루루, 인도 | 051-9970 | HGIII 세트 L=185mm |
| 겔피 견인기 | 에스쿨랍 GmbH, 투틀링겐, 독일 | BV996R | HGIII 세트 L=135mm |
| 비버 블레이드 손잡이 | 수의사 스펙트럼, 리옹, 프랑스 | SAH.002544 | 사이즈 4'', 발드 번호: 64와 65 & nbsp; |
| 신디스 2.0mm 드릴 비트 | 신디스 GMBH, 스위스; | 310.19 | |
| 키르슈너와 nbsp; 위어스 | 신디스 GMBH, 스위스; | 292.20 | 신디스 2.0 mm KWIRE w/trocar 포인트 150 mm |
| 캐스퍼, 척추 주의 장치 | KLS, 투틀링겐, 독일 | SBH 110-740-02 | 왼쪽, 짧은 톱살: 110 mm |
| C-Lox 척추 요정 및 nbsp; | 리타 라이빙거, BW, 독일 | 134-0700-22 | 스테인리스 스틸 22cm |
| MTI 커렛 | 미국 오하이오주 MTI | L= 8.8mm, Total L = 19mm,  커렛 6.3mm, 큐레트 훅 45 | |
| 셰발리에 잭슨 후두를 잡는 겸자; | 미국 미시간주 스트라이커 | S35.43000 | 11.75 & 프라임; 299mm |
| 스코빌 큐렛 | GerMedUSA, 뉴욕, 미국 | G46-1502 | 10인치 다운 |
| 톱날 | 디퓨 신디스, 인디애나, 미국 | 519.104S | 사용 가능한 길이: 50mm, 절단 두께: 0.6mm, 너비: 10mm |
| 정형외과 COLIBRI II | 디퓨 신디스, 인디애나, 미국 | 5,32,101 | 드릴/오스실레이팅 쏘 |
| 팔라코스 & R (골 시멘트) | 헤레우스(쿨처), 독일 | K202475 | 고점도 골 시멘트, 방사선불투오성, 녹색 구분 |
| 레일록스 Ti 합금 재구성 판 | 리타 라이빙거, BW, 독일 | 142-0220-04 | 4홀. 두 홀 사이의 거리가 비슷합니다. 9mm, 길이 = 32.95mm, 최대 너비 = 5.95mm, 너비 최소 = 3.6mm, 높이 = 1.55mm |
| 액티무브 서비롤 | 오토복, 두더슈타트, 독일 | 72859-44 | 목에 걸치는 폼 맨틀 (사이즈 라지) |
| <강>약 | |||
| 덱스도미터 0.5 mg/ml | 오리온 코퍼레이션, 에스포, 핀란드 | EU/2/02/033/001-002 | 덱스메데토미딘 하이드로클로라이드 0.5 mg/ml 주사용 (10ml) 및 nbsp; |
| 부프레노르핀 20μm/시간 석고 석고 | 네덜란드 알메레의 산도즈 BV | RVG 114802 | 경피 패치 |
| 프로포폴 20 mg/ml | Fresenius Kabi Nederland b.v., Huis ter Heide, 네덜란드 | RVG 110811 | 프로포폴 20 mg/ml 에멀젼 주사 또는 주입 (50ml) & nbsp; |
| 플루니신 메글루민 50mg/ml | 그리고 nbsp; 칼리에 S.A., 발트그라베 왕국; s, 스피안 | ES/V/0127/001 | 병 100ml, QM01AG90 - 플루니신 |
| Neopen® | MSD 인터베트, 박스메어, 네덜란드 | 국가 NL 1556 법 | 네오마이신 (100mg/ml)-프로카인 벤질페니실린 (200mg/ml) |
| 레미펜타닐 2mg | 네덜란드 암스텔펜, 마일란 B.V. | RVG 104757 | 레미펜타닐 하이드로클로라이드 2.19 mg/바이알의 조성 |
| 베타딘 샴푸 | 네덜란드 암스텔펜, 마일란 B.V. | RVG 08943 | 포비돈-아이오딘 75 mg/ml (120ml) |
| 베타딘 오플로싱 | 네덜란드 암스텔펜, 마일란 B.V. | RVG 01331 | 포비돈-요오드 용액 100mg/ml (500ml) |
| 아목시실린 / 클라불란산 | 네덜란드 알메레의 산도즈 BV | RVG 29725 | 아목시실린 500mg과 클라불라닉산(분말) 50mg 함유 |
| 하이비스크럽 | M&WOOML; 인리케 헬스케어 AB., 위트레흐트, 네덜란드 | RVG 10156 | 클로르헥시딘 디글루코네이트 40 mg/ml (500ml) |
| 알코올 중 클로르헥시딘 0.5% 70% 스프레이 (마그네타) | 네덜란드 오스의 ADD PHARMA | 롤. 1642783 | 알코올 중 클로르헥시딘 0.5% 70% 스프레이 (250ml) |
| 시사트라쿠륨 2mg/ml | 하멜른 파마 GmbH, 하멜른, 독일 | 9266716 | 1 ml와 nbsp; 함유: 시사트라쿠륨 베실레이트 2.68 mg (시사트라큐륨 2mg에 해당) |
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