Een verdovings-, chirurgie- en oogstmethode voor de evaluatie van transpediculaire schroeven met behulp van een In Vivo Porcine Lumbar Spine Model

Samenvatting

Hier introduceren we een methode om transpediculaire schroeven te evalueren door gebruik te maken van een in vivo porcine lumbale ruggengraat model.

Samenvatting

Pedicle screw fixatie is de gouden standaard voor de behandeling van ruggengraatziekten. Echter, veel studies hebben gemeld het probleem van losse pedicle schroeven na spinale operatie, dat is een ernstige zorg. Om dit probleem aan te pakken, zijn diverse soorten schroeven van de pedicle onderzocht om die met goede fixatie sterkte en osseointegratie in ruggengraat te identificeren. De varkenswervelkolom is een goed alternatief voor de menselijke wervelkolom bij de evaluatie van pedicelschroeven door de anatomische grootte, mechanische eigenschappen en kosten. Hoewel verschillende studies hebben aangetoond dat pedicle schroeven efficiënt zijn in het porcine model, heeft geen studie gedetailleerde protocollen beschreven voor de evaluatie van een pedicle screw met behulp van het porcine model. Hier beschrijven we een gedetailleerde methode voor het evalueren van transpediculaire schroeven met behulp van een in vivo porcine lumbale ruggengraat model. De technische details voor anesthesie, ruggengraatchirurgie en oogst die hier worden verstrekt, zullen bij de evaluatie van de t vergemakkelijkt wordenRanspedicular schroef fixatie model.

Inleiding

Transpediculaire schroeffixatie is een gouden standaardbehandeling voor degeneratieve lumbale wervelkolom en barstende fracturen omdat het drie kolommen van de wervelkolom omvat en stabilisatie bereikt^1,2. Echter, de meeste patiënten die zo'n operatie ondergaan hebben ook osteoporose^3,4. Veel onderzoeken hebben de fixatiekracht en de osseointegratiestatus van transpediculaire schroeven geëvalueerd, omdat het losraken van pedicle schroeven die momenteel in gebruik zijn, is gemeld bij patiënten met osteoporose^5,6.

De porcine wervelkolom is qua grootte vergelijkbaar met de menselijke wervelkolom. Het is goedkoper in vergelijking met een primatenmodel⁷. Verder heeft een in vivo mechanische studie aangetoond dat de viervoetige porcine wervelkolom in wezen op dezelfde manier wordt belast als die van de menselijke wervelkolom⁸, daarom gebruiken veel onderzoekers porcine wervelkolommen voor onderzoek naar het voorkomen van losraken van pedicle schroeven. Het duurt echter enkele maanden om pedicle schroeven in de porcine wervelkolom te bestuderen, omdat het identificeren van de langetermijnstabiliteit van pedicle schroeven tijd kost. Om verschillende soorten schroeven in het wervellichaam te vergelijken, is het noodzakelijk om de schroeven op vergelijkbare posities in te brengen. Daarom moeten onderzoekers goed bekend zijn met goede anesthesietechnieken, gestandaardiseerde chirurgische protocollen en oogstprocedures voordat ze experimenten uitvoeren. Hier beschrijven we een gedetailleerde methode voor anesthesie, chirurgie en oogst voor de evaluatie van pedicle schroeffixatie met behulp van een porcine wervelkolommodel, inclusief ex vivo beeldvorming, histologie en sterkteverificatie.

Protocol

Het institutionele diergezondheids- en gebruikscommissie van Chonbuk National University heeft deze studie goedgekeurd. De behandeling, het gebruik en de behandeling van dieren volgde alle richtlijnen en beleidslijnen. Houd de werkruimte bij 24 ° C vast.

1. Verdoving

1. Acclimatiseer miniatuur varkens, 12 jaar oud, in de experimentele eenheid gedurende minstens een week. Doe een klinisch onderzoek met de ademhalingssnelheid, hartslag en lichaamstemperatuur. Voer geen miniatuur varken gedurende 12 uur voor de verdoving procedure.
2. Injecteer atropine (0,05 mg / kg) en ketamine (20 mg / kg) / xylaxine (2 mg / kg) in het laterale cervicale spiergebied achter het oor voor premedicatie.
3. Breng na het sederen een rubberen band strak aan de onderkant van het oor en reinig het oor met actuele alcohol.
4. Plaats een plastic katheter over de nek in de oorader en verwijder de rubberen band. Bevestig dat de katheter correct geplaatst is. GriepSh de katheter met heparineerde zoutoplossing en plak met tape.
5. Voor endotracheale intubatie, plaats het miniatuur varken in de sternale recumbency. Met de hulp van een assistent houd je de kaak van het varken vast met een geschikte slinger en open de mond.
   1. Ga de tip van de laryngoscoop naar de keelholte om de epiglottis uit de zachte verhemelte te verplaatsen. Gebruik de punt van het laryngoscoopblad om de stembanden zichtbaar te maken en de endotracheale buis in de luchtpijp te verplaatsen tijdens het verstrijken.
   2. Voel voor een vrije doorgang van de lucht voor een goede intubatie en controleer de borst auscultatie voor ademhaling geluiden in zowel linker als rechterkant van het miniatuur varken.
6. Vul de manchet met een passend volume lucht van de endotracheale buis met lucht met een 10 ml spuit en maak de buis vast aan de snuit met kleefband.
7. Zorg voor een 2,0% concentratie van isofluraan, een inhalatieanesthetica voor langdurige verdoving, via de endotrAchale intubatiebuis. Test de cornea en palpebrale reflexen om de verdoving te bevestigen en gebruik de zalf op de ogen om droogheid te voorkomen.
8. Monitor het hart- en vaatstelsel, het ademhalingsstelsel en de lichaamstemperatuur gedurende de verdoving minstens elke 5 minuten tot het miniatuur varken terugkeert.
9. 30 minuten voor de ruggengraatchirurgie, gebruik langzaam 30 mg / kg cefazoline IV, de 1e generatie cefalosporine antibiotica.
10. Geef 5 - 10 ml / kg / uur warm (37 ° C) zoutoplossing met een IV-lijn om homeostase te behouden en zorg voor 50 μg / kg / min fentanyl om pijn te beheersen.
11. Na de ruggengraatchirurgie, uitvoeren extubatie wanneer een sterk slikkenreflex duidelijk is.
12. Neem het miniatuur varken in een kamer en controleer tot het terugkeert van verdoving. Zorg voor eten en water wanneer het miniatuur varken volledig bewust is.
13. Dien 3 mg / kg enrofloxacine antibiotica dagelijks toe met 4,4 mg / kg carprofen voor pijnbestrijding gedurende de eerste 3 dagen.
14. MoniLaat het varken dagelijks tot het verwijderen van de hechtingen.

2. Wervelkolomchirurgie

1. Autoclaaf de transpediculaire schroeven en achterste fixatorsystemen voor sterilisatie volgens de richtlijnen van de fabrikant.
2. Scheer de achterkant van het miniatuurvarken, ongeveer 10 cm van het midden naar links of rechts, met een scheerapparaat, terwijl het varken in de rug staat. Maak de huid schoon met povidon-jodiumoplossing en 70% alcohol.
3. Maak een longitudinale middenlijn incisie van het tweede spinous proces van de lumbale wervelkolom naar de eerste median sacrale kam met behulp van een scalpel. Dissecteer door het subcutane weefsel en fascia naar het punt van de spinous processen.
4. Verhoog de paraspinale spieren subperiosteel van de onderliggende laminae met behulp van een Cobb-lift. Dissect langs het spinous proces en lamina beperkt tot de facetgewrichten.
5. Open de oppervlakkige cortex van het toegangspunt (dat is net minderwaardig dan het mammillairproces van L3Aan beide kanten L5) met een burr of een rongeur.
6. Steek de geleidingspen op een open plaats, evenwijdig aan de superieure eindplaat en bij een hoek van 20 ° op het spinous proces. Definieer het ideale startpunt met behulp van C-arm of draagbare röntgenstralen van de postero-anterior / laterale röntgenstraling.
7. Plaats een pedicelsonde tot 25 mm volgens de röntgenstraling. Bevestig het volledige intraosseuze traject door pedicle en body palpation met behulp van een pedicle klankapparaat.
8. Steek zes pedicelschroeven in de voorbereide pedikel van L3 tot L5 totdat de schroefkop goed zit. Steek de zijopening van het implantaatkop in de gewenste richting en stel de horizontale positie in met de staafbaan.
9. Steek twee staven in beide zijden van de pedicle schroefkoppen respectievelijk in. Zet de mouw en moer in de pedicle-schroefkop met een universele handgreep.
10. Draai de moer los met een rechte moersleutel en draai de moer stevig vast met behulp van een torsie moersleutel.
11. Bevestig de posities oF de pedicle schroeven met draagbare postero-anterior / laterale röntgenstralen.
    OPMERKING: Wacht tot het miniatuur varken wakker wordt en controleer de gangpatronen en de motorfunctie van het achterste ledemaat om te bepalen of er een schroef is geïmplanteerd.
12. Irrigeer de operatieplaats met 3 liter normale zoutoplossing met behulp van een gloeilamp irrigatiespuit met zuigkracht.
13. Plaats een siliconenafvoer op de operatieplaats en haal de siliconenpunt uit. Sluit de paraspinale spieren en subcutane met behulp van 1,0 metrische absorbeerbare hechtingen. Sluit de huid met 2,0 metrische niet-absorbeerbare nylon suturen.
14. Desinfecteer de hechtplaats met povidon-jodium en gebruik een dressing met behulp van gesteriliseerd gaas en tape.

3. Oogstprocedure

1. Na 12 weken postoperatief, injecteer xylazine (2 mg / kg) en ketamine (10 mg / kg) in het laterale cervicale spiergebied achter het oor voor premedicatie.
2. Na sedatie, geef 15 mg / kg KCl direct in de ooraarKatheter voor euthanasie.
3. Maak een longitudinale middenlijn incisie bij de vorige operatie littekenletsel. Dissect de zachte weefsel en paraspinale spieren.
4. Het spinous proces van de lumbale wervels, laminaat, staven, noten en transversale processen van L3 tot L5 blootstellen.
5. Verwijder de moeren met behulp van een teller wrench en stangen. Snijd de L2-3 schijfruimte en de L5-S1 schijfruimte met behulp van een oscillerende zaag.
6. Dissect beide zijden van het midden en het voorste gedeelte van de L3-5 ruggengraat met een Cobb lift en toren tang. Na de oogst, als de wervelkolom niet onmiddellijk kan worden getest, wikkel het in gaas met zoutoplossing en houd deze bij -20 ° C op.

Resultaten

Een gedetailleerd protocol voor verdoving, operatie en oogst voor de evaluatie van transpediculaire schroeven met behulp van een in vivo porcine lumbale ruggengraatmodel wordt hier beschreven. Dit protocol is geschikt voor een aantal downstream analyses, inclusief mechanisch testen ( Figuur 1 ), kwantitatieve micro-CT evaluatie ( Figuur 2 ) en histologie ( Figuur 3 ). Representatief mechanisch testen ( Figuur 1 ...

Discussie

De evaluatie van transpediculaire schroeven in de varkenswortel vereist veel tijd en moeite. Ten eerste is het miniatuur varken een groot dier. Voor dierenzorg en verdoving heeft de onderzoeker een gespecialiseerd protocol nodig. Ten tweede dient de operatie een omgeving te houden die vergelijkbaar is met die van de menselijke operatie. Het doel van het evalueren van pedicle schroeven in de varkenswervelkolom is het ontwikkelen van een efficiënte schroef die op mensen kan worden toegepast. Ten derde, de evaluatie van de...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Miniatuur varken	OrientBio
Atropine	Jeil pharmaceutical	A04900241	Anesthesie
Over-the naald kunststof katheter	BD	REF382412	Onderhoud van IV-lijn
Ketamine	Yuhan	A04502441	Anesthesie
Xylazine	Bayer Korea	A00800071	Anesthesie
Laryngoscope	Karl storz		Intubati
Endotracheale buis	Covidien		Intubati
Isofluraan	JW pharmaceutical Co	A02104781	Anesthesie
Oogzalf	Hanlim pharma	A37851721	Bescherming van het varkensoog
Cefazolin	Donga pharma	A01503951	Antibiotica
Zoutoplossing	JW pharmaceutical Co	A02151392	Onderhoud van vloeistofhomeostase
Fentanyl	Hana pharm	C03200032	Pijnbestrijding
Enrofloxacine	Bayer	93106-60-6	Antibiotica
Morfine	Myungmoon pharma	C03700091	Pijnbestrijding
Meloxicam	Boehringer Ingelheim	A07600711	Antibiotica
Povidon-jodium	Hyundai pharma		Wondverband
Scalpelblad maat 15	Braun	I1 BB515	Huidincisie
Cobb elevator	Codman	65-2546	Dissectie van spier
Boor	Medtronic		Maken van startpunt van schroef
Rongeur	Aesculap	FO515R	Maken van startpunt van schroef
Leidingpin (K-draad)	CE	01067803	Begeleiding van schroeftraject
C-arm	GE	OEC 9800 plus	Begeleiding van schroeftraject
Portable X-ray	Siemens	Mobile XP hybrid	Begeleiding van schroeftraject
Pedicle sonde	OtisBiotech	SPI-02-01	Begeleiding van schroeftraject
Pedicle sounding apparaat	OtisBiotech	SPI-03-01	Begeleiding van schroeftraject
Pedicleschroef	OtisBiotech	MS-40025
Posterieure fixatiesystemen	OtisBiotech
Staaf	OtisBiotech	ROD-60140	Rigide fixatie tussen schroeven
Universele handgreep	OtisBiotech	SPI-08-01	Om de schroeven aan de staaf te bevestigen
Rechte dop sleutel	OtisBiotech	SPI-06-01	Om de schroeven aan de staaf te bevestigen
Tegenkracht sleutel	OtisBiotech	SPI-07-01	Om de schroeven aan de staaf te bevestigen
Buis irrigatie spuit	Hyupsug medical	HS-IR-140	Irrigatie
Siliconen drain	Sewon medical	2205-006	Om de vloeistof op de operatieplaats af te voeren
3.0 metrische absorberbare hechtdraad	Ethicon	BA1673H	Spierhechting
2.0 metrische niet-absorberbare nylon hechtdraad	Ethicon	W1626T	Huidhechting
Gaas	Kingphar Korea	KP120-06
Pentobarbital	Hanlim pharma	645301221	Euthanasie
Oscillerende zaag	Zimmer		Herstellen van ruggengraat
Torentang	Aesculap	BF461R	Herstellen van ruggengraat