토끼 척추 나사 삽입을 위한 안전하고 효과적이며 경제적인 프로토콜

요약

이 기사에서는 뉴질랜드 흰 토끼의 후방 요추 나사 고정을 위한 안전하고 효과적이며 비용 효율적인 단계별 프로토콜을 설명하고 이 동물 모델에서 척추 나사 삽입을 위한 표준화된 접근 방식을 확립합니다.

초록

후방 요추 나사 고정술은 요추 추간판 탈출증에 대한 가장 일반적인 수술 방법이지만 환자는 종종 수술 후 여러 합병증에 직면합니다. 스크류 트랙 풀림이 발생하면 융합 실패 및 생명을 위협하는 스크류 트랙 압출로 이어질 수 있습니다. 그러나 현재 요추 나사 고정 후 나사 트랙의 변화를 구체적으로 목표로 하는 동물 모델이 부족합니다. 본 연구는 뉴질랜드 흰토끼를 기반으로 척추 나사 삽입 방법을 개발하여 수술 후 척추관 나사 침투 위험을 최소화하여 척수 손상을 방지하도록 설계되었습니다. 이 프로토콜에서는 횡돌기의 위쪽 가장자리에서 수평선의 교차점과 척추경의 접합부가 진입점으로 권장됩니다. 삽입 각도는 바깥쪽으로 약 45°-55°, 아래쪽으로 20°-40°여야 합니다. 또한 직접 시야에서 나사 배치와 상용 기기를 사용하는 이 방법은 기존의 대형 동물 모델링 기술에 비해 더 간단하고 비용 효율적입니다. 스크류 트랙 풀림 및 스크류 트랙을 둘러싼 미세 환경에 대한 후속 기초 연구를 위한 동물 모델을 제공합니다.

서론

요추 추간판 탈출증(LDH)은 특히 젊은 및 중년의 경우 만성 요통 및 방사성 다리 통증의 일반적인 원인입니다 ^1,2,3. 이 상태는 일반적으로 추간판의 섬유륜 파열로 인해 발생하여 수핵 탈출증과 신경근 압박으로 이어집니다 ^4,5. 많은 환자가 휴식 및 생활 습관 수정, 약물 요법, 물리 치료, 재활 운동, 보조기 착용, 신경 차단 또는 경막외 주^{사 요법과} 같은 보존적 치료의 혜택을 받는 반면6, 다른 환자, 특히 증상이 심하거나 보존적 관리가 효과가 없는 환자에게는 수술이 필요합니다 ^7,8,9.

후방 요추 나사 고정술(PLF)은 표준 척추 시술로, 특히 척추 불안정성, 신경근 압박 또는 퇴행성 변화가 있는 환자에게 적합합니다³. 나사 풀림은 삽입된 나사와 뼈 사이의 고정 강도가 손실되어 나사가 척추뼈를 안정화하지 못할 때 발생합니다^10,11. 풀림은 약간의 움직임에서 완전한 박리에 이르기까지 다양할 수 있으며 일반적으로 반복되는 증상, 허리 통증 악화 또는 척추 불안정성과 관련이 있습니다¹². 연구에 따르면 나사 풀림은 병원 기술 수준, 환자 연령 및 수술 후 활동과 같은 요인에 따라 PLF 사례의 5%에서 20%에서¹⁰%에서 발생합니다. 나사 풀림의 기본 메커니즘은 아직 불분명합니다. 현재 이러한 조사에 적합한 동물 모델은 제한적입니다. 이 연구는 뉴질랜드 흰 토끼의 후방 요추 나사 고정을 위한 수술 프로토콜의 개발을 자세히 설명하며, 이는 나사 풀림 메커니즘에 대한 향후 연구를 위한 기본 모델을 제공할 수 있습니다.

기초 연구에서 적절한 동물 모델을 선택하는 것은 연구의 신뢰성과 결과를 결정하는 데 매우 중요합니다. 요추 디스크 변성 연구에서 마우스와 쥐는 상대적으로 작은 추간판으로 인해 적용 가능성이 제한적입니다¹³. 염소, 돼지, 개와 같은 다른 동물은 동물 구매, 사육 및 사육 시설 비용으로 인해 마취와 관련된 한계가 있고 광범위한 적용 가능성이 부족합니다¹⁴. 중형 동물인 뉴질랜드 흰토끼는 상대적으로 큰 척추뼈, 충분한 수술 공간, 인공호흡기가 필요 없는 귀 정맥 주사 를 통한 간단한 마취로 인해 디스크 연구에 널리 사용되고 있다¹⁵. 이러한 요인을 감안할 때 뉴질랜드 흰 토끼는 이상적인 모델로 간주됩니다. 현재 PLF에 대한 동물 모델은 존재하지 않기 때문에 이전 경험을 바탕으로 토끼 요추 수술을 위한 수술 방법이 개발되었습니다.

프로토콜

동물 실험 프로토콜은 중국의학 아카데미 방사선 의학 연구소 실험 동물 복지 및 윤리 윤리 위원회(윤리 번호: IRM/2-IACUC-2404-005)에서 검토 및 승인되었습니다. 동물에 대한 모든 취급 절차는 동물 복지 및 윤리에 관한 관련 국가 규정을 준수했습니다.

참고: 이 연구에서는 뉴질랜드 흰 토끼를 실험 조사에 사용했습니다. 토끼는 체중이 약 2.5-3.0kg이고 생후 3-5개월이며 암컷이었습니다. 토끼들은 표준화된 일반 등급의 토끼 방에 수용되었습니다.

1. 마취

1. 자외선 램프를 사용하여 수술실을 자외선으로 30분 동안 소독합니다.
2. 변연 귀 정맥을 통해 멸균 식염수에 3% 펜토바르비탈 나트륨(30mg/kg)을 투여하여 토끼를 마취합니다.
   참고: 3% 펜토바르비탈 나트륨 용액의 2/3를 주입하고 토끼의 동공 반응과 동공 반사를 관찰합니다. 동공이 수축하고 동공 반사가 약해지는지 확인하십시오. 5분 후에도 약해지지 않으면 나머지 1/3을 주입하는 것이 좋습니다. 반사가 약해지면 0.9% 식염수 2mL를 주입하십시오.

2. 수술 절차

1. 마취가 적절해지면 직접적인 각막 반사를 관찰하고 각막 반사가 감소하여 성공적인 마취를 나타냅니다. 수술 부위 준비를 위해 토끼를 엎드린 자세로 배치합니다. 수술 전 토끼의 절개 부위를 요오드 팅크로 두 번 소독하고 시술 중 멸균 수술용 드레이프를 놓습니다(그림 1A).
   알림: 모든 수술 기구가 고압멸균으로 멸균되었는지 확인하십시오.
2. 요추 부위에 5cm 정중선 피부 절개를 하고(그림 1B) 메스로 피부와 표면 근막을 순차적으로 절단합니다.
3. 피부와 피하 조직 사이의 확장성을 이용하여 피하 조직을 조심스럽게 분리하고 완전히 노출시켜 극돌기의 뿌리를 명확하게 드러냅니다(그림 1C).
4. 지혈 겸자를 사용하여 수술 분절의 횡돌기와 척추경을 직설적으로 해부하고 인접한 후관절 분절을 피합니다(그림 1D). 작은 견인기를 사용하여 수술 부위를 완전히 노출시킵니다(그림 1E).
5. 가로 돌기의 위쪽 가장자리와 척추경의 접합부에서 수평선의 교차점에서 바늘의 진입점을 식별합니다(그림 1F). 수술용 드릴을 사용하여 바깥쪽으로 약 45°-55°, 아래쪽으로 20°-40°의 각도로 피질골에 작은 구멍을 뚫습니다(그림 1G).
6. 척추경 나사(3.5mm × 10.0mm)를 하나씩 삽입합니다(그림 1H).
7. 적절한 크기의 세로 커넥팅 로드를 설치하고 캡 나사로 조입니다(그림 1I 에서 그림 1J).
8. 나사가 척추체 내에 단단히 고정되어 있고 고정봉이 제대로 잠겨 있는지 다시 확인하십시오. 수술 중 직접 시각화를 통해 내부 고정의 위치를 확인합니다. 심각한 출혈이 없는지 확인하고, 수술 부위에 식염수를 세척하고, 4-0 흡수성 봉합사를 사용하여 근육과 근막을 지속적으로 봉합합니다.
9. 피부 절개를 위한 간헐적 수직 매트리스 봉합사에 7-0 봉합사를 사용한 다음 요오드 기반 방부제를 사용하고 멸균 거즈로 덮어 제자리에 고정합니다. 수술이 완료되었습니다(그림 1K).

3. 수술 후 관리

1. 의식을 되찾으면 뒷다리의 운동 능력을 확인하여 수술의 성공 여부를 평가합니다.
   참고: 토끼가 마취로 의식을 되찾은 후 사지 운동 기능이 온전하고 정상적으로 움직일 수 있으며 편마비나 하반신 마비의 징후가 없는지 확인하십시오.
2. 수술 후 처음 3일 동안 상처 감염을 예방하기 위해 매일 근육 주사를 통해 페니실린 1.2 × 10⁶ U/kg을 투여합니다.

4. 형태학적 검사

1. 수술 후 12주차가 끝나면 변연 귀 정맥 을 통해 공기 색전증을 유도하여 동물을 안락사시킵니다. 그 후 후방 요추 접근법을 사용하여 척추주위 연조직을 노출시키고 요추 추간판 절제술을 시행합니다. 표본을 채취하고 수술 부위를 확인한 후 조직 고정을 위해 4% 파라포름알데히드에 임시로 보관합니다. 그런 다음 Micro-CT 및 X-ray 스캔을 수행합니다.
   1. 4% 파라포름알데히드에서 척추 표본을 제거하고 표면 고정액을 닦아냅니다. 그런 다음 표본을 Micro-CT 스캔에 노출시킵니다. 스캐닝 매개변수를 전압 60kV, 전류 200μA, 분해능 8μm로 설정합니다. 특수 이미지 분석 및 시각화 소프트웨어를 사용하여 스캔한 파일에서 관심 영역(ROI)의 후처리를 수행합니다( 재료 표 참조). Micro-CT 스캔과 동시에 X선 이미징을 수행합니다.

결과

각성 후 운동 기능 평가
토끼가 마취에서 의식을 되찾은 직후 뒷다리의 운동 기능을 평가했습니다. 요추 나사 고정 시스템의 삽입은 토끼의 운동 기능에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으며( 보충 비디오 1 참조), 이는 시술 중 척수가 손상되지 않았음을 나타냅니다.

Micro-CT 및 X-ray 평가
척추뼈에서 요추 나사의 정확한 위치를 조사하기 위해 토끼를 수술 후 3개월 후에 안락사시켰고, 척추뼈를 채취하여 X-레이 및 마이크로 CT 검사를 받았습니다. Micro-CT 영상 결과 요추 나사가 척추관 안으로 돌출되지 않은 것으로 나타났으며(그림 2A 에서 그림 2C까지) 수술 방법이 안전하고 실현 가능하다는 것을 확인했습니다. X-레이도 동일한 결과를 보여주었습니다(

토론

후방 요추 나사 고정(PLF)의 가장 심각한 합병증은 삽입 중 나사가 척추관을 관통하여 발생하는 척수 손상의 가능성입니다¹⁰. 이 방법의 가장 중요한 측면은 가로 돌기와 척추경의 노출과 나사가 삽입되는 각도입니다. 삽입 각도를 조정하면 나사가 척추관에 들어가 척수 손상을 일으키는 것을 방지할 수 있습니다. 또한 토끼 척추의 해부학적 특성으로 인해 횡돌기의 상단 가장자리에서 수평선의 교차점과 척추경의 접합부를 진입점으로 사용하는 것이 좋습니다. 삽입 각도는 바깥쪽으로 약 45°-55°, 아래쪽으로 20°-40°여야 합니다. 이렇게 하면 삽입 중에 나사가 척추관에 들어가는 것을 방지할 수 있습니다.

PLF 및 척추 안정성, 나사 고정 강도, 뼈 치유 및 신경학적 회복과 같은 관련 결과를 연구하기 위해 다양한 동물 모델이 개발되었습니다⁴. ...

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
CTAn	버커		분석에 사용
닷뷰어	버커		분석에 사용
마이크로 CT	버커		분석에 사용
뉴질랜드 토끼 펜토바르비탈	Tianjin Yuda Laboratory Animal Breeding Co., Ltd. 베이징 Jiehui 생명 공학 유한 회사 MCE		본 연구에 사용됨
척추경 나사	허베이 Ruihe 의료 장비 Co., Ltd	532003510	수술 절차에 사용
페니실린	MCE	하이-17591R	수술 후 관리에 사용
펜토바르비탈	베이징 Jiehui 생명 공학 유한 회사		마취에 사용
막대	허베이 Ruihe 의료 장비 Co., Ltd	532003510	수술 절차에 사용
수술 기구 및 봉합사	허베이 Ruihe 의료 장비 Co., Ltd	532003510	수술 절차에 사용