Methodenartikel

Een veilig, effectief en economisch protocol voor het inbrengen van wervelschroeven bij konijnen

DOI:

10.3791/68702

⸱

19 augustus 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Tianjin Union Medical Center, The First Affiliated Hospital of Nankai University, 2Tianjin Medical University, 3Tianjin University of Traditional Chinese Medicine

* These authors contributed equally

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit artikel beschrijft een veilig, effectief en kostenefficiënt stapsgewijs protocol voor fixatie van achterste lendenschroeven bij Nieuw-Zeelandse witte konijnen, waarbij een gestandaardiseerde aanpak wordt vastgesteld voor het inbrengen van wervelschroeven in dit diermodel.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Fixatie van de achterste lendenschroef is de meest gebruikelijke chirurgische methode voor lumbale hernia, maar patiënten worden postoperatief vaak geconfronteerd met meerdere complicaties. Het losraken van de schroefbaan kan leiden tot het mislukken van de fusie en zelfs tot levensbedreigende extrusie van de schroefbaan. Er is momenteel echter een gebrek aan diermodellen die specifiek gericht zijn op veranderingen in de schroefbaan na bevestiging van de lendenschroef. Deze studie ontwikkelde een methode voor het inbrengen van wervelschroeven op basis van Nieuw-Zeelandse witte konijnen, ontworpen om het risico van postoperatieve schroefpenetratie in het wervelkanaal te minimaliseren en zo ruggenmergletsel te voorkomen. In dit protocol wordt het snijpunt van de horizontale lijn vanaf de bovenrand van de processus transversa en de kruising van de pedikel aanbevolen als beginpunt. De insteekhoek moet ongeveer 45°-55° naar buiten en 20°-40° naar beneden zijn. Bovendien is deze methode, gebaseerd op het plaatsen van schroeven onder direct zicht en het gebruik van commerciële instrumenten, eenvoudiger en kosteneffectiever in vergelijking met bestaande modelleringstechnieken voor grote dieren. Het biedt een diermodel voor later fundamenteel onderzoek naar het losmaken van schroefsporen en de micro-omgeving rond de schroefbaan.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Lumbale hernia (LDH) is een veel voorkomende oorzaak van chronische lage rugpijn en uitstralende beenpijn, vooral bij jonge personen en mensen van middelbare leeftijd 1,2,3. De aandoening is meestal het gevolg van een scheur in de annulus fibrosus van de tussenwervelschijf, wat leidt tot de hernia van de nucleus pulposus en compressie van de zenuwwortels 4,5. Hoewel veel patiënten baat hebben bij conservatieve behandelingen zoals rust en aanpassing van levensstijl, medicatietherapie, fysiotherapie, revalidatieoefeningen, het dragen van een brace en zenuwblokkade of epidurale injectietherapie6, is een operatie noodzakelijk voor anderen, vooral voor degenen met ernstige symptomen of ineffectieve conservatieve behandeling 7,8,9.

Posterieure lumbale schroeffixatie (PLF) is een standaard spinale procedure, vooral geschikt voor patiënten met spinale instabiliteit, zenuwwortelcompressie of degeneratieve veranderingen3. Schroef losraken treedt op wanneer de fixatiesterkte tussen de ingebrachte schroeven en het bot verloren gaat, waardoor de schroeven de wervels niet kunnen stabiliseren10,11. Loskomen kan variëren van lichte beweging tot volledige onthechting en wordt meestal geassocieerd met terugkerende symptomen, verergering van rugpijn of instabiliteit van de wervelkolom12. Studies melden dat het losraken van de schroef optreedt in 5% tot 20% van de PLF-gevallen10, afhankelijk van factoren zoals het technische niveau van het ziekenhuis, de leeftijd van de patiënt en postoperatieve activiteiten. De specifieke mechanismen die ten grondslag liggen aan het losschroeven blijven onduidelijk. Momenteel zijn er weinig geschikte diermodellen voor dergelijk onderzoek. Deze studie beschrijft de ontwikkeling van een chirurgisch protocol voor fixatie van de achterste lumbale schroef bij Nieuw-Zeelandse witte konijnen, wat een fundamenteel model kan bieden voor toekomstig onderzoek naar de mechanismen van het losmaken van schroeven.

In fundamenteel onderzoek is het selecteren van geschikte diermodellen cruciaal voor het bepalen van de geloofwaardigheid en resultaten van studies. In onderzoek naar lumbale discusdegeneratie hebben muizen en ratten een beperkte toepasbaarheid vanwege hun relatief kleine tussenwervelschijven13. Andere dieren, zoals geiten, varkens en honden, hebben beperkingen met betrekking tot anesthesie en missen brede toepasbaarheid14, vanwege de kosten van de aankoop, het fokken en fokken van dieren. Het Nieuw-Zeelandse witte konijn, een middelgroot dier, wordt veel gebruikt in schijfonderzoek vanwege zijn relatief grote wervels, voldoende operatieruimte en eenvoudige anesthesie via injectie van de oorader zonder dat er een beademingsapparaat nodig is15. Gezien deze factoren wordt het Nieuw-Zeelandse witte konijn als een ideaal model beschouwd. Momenteel bestaat er geen diermodel voor PLF, dus is er een chirurgische methode ontwikkeld voor lumbale wervelkolomchirurgie bij konijnen op basis van eerdere ervaringen.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het dierexperimentele protocol is beoordeeld en goedgekeurd door de Ethische Commissie voor Welzijn en Ethiek van Proefdieren van het Institute of Radiological Medicine, Chinese Academy of Medical Sciences (Ethisch nummer: IRM/2-IACUC-2404-005). Alle behandelingsprocedures voor de dieren voldeden aan de relevante nationale voorschriften inzake dierenwelzijn en ethiek.

OPMERKING: In deze studie werden Nieuw-Zeelandse witte konijnen gebruikt voor experimenteel onderzoek. De konijnen waren van gewone kwaliteit, wogen ongeveer 2,5-3,0 kg, waren 3-5 maanden oud en vrouwtjes. De konijnen werden gehuisvest in een gestandaardiseerde konijnenkamer van gewone kwaliteit.

1. Anesthesie

  1. Desinfecteer de operatiekamer gedurende 30 minuten met ultraviolet licht met behulp van een ultraviolette lamp.
  2. Verdoving het konijn door toediening van 3% pentobarbitalnatrium (30 mg/kg) in steriele zoutoplossing via de marginale oorader.
    OPMERKING: Injecteer 2/3 van 3% pentobarbital-natriumoplossing en observeer de pupilrespons en pupilreflex van het konijn. Zorg ervoor dat de pupillen vernauwen en de pupilreflex verzwakt. Als er na 5 minuten geen verzwakking is, overweeg dan om de resterende 1/3 te injecteren. Als de reflex verzwakt, injecteer dan 2 ml 0,9% zoutoplossing.

2. Chirurgische ingreep

  1. Zodra de anesthesie voldoende is, observeert u de directe hoornvliesreflex en zorgt u ervoor dat de hoornvliesreflex wordt verminderd, wat wijst op succesvolle anesthesie. Plaats het konijn in buikligging voor de voorbereiding van de operatieplaats. Desinfecteer voorafgaand aan de operatie de incisieplaats van het konijn twee keer met jodiumtinctuur en plaats tijdens de procedure een steriel chirurgisch laken (Figuur 1A).
    OPMERKING: Zorg ervoor dat alle chirurgische instrumenten worden gesteriliseerd door middel van autoclaveren.
  2. Maak een incisie in de huid op de middellijn van 5 cm in de lumbale regio (Figuur 1B) en snijd achtereenvolgens met een scalpel door de huid en oppervlakkige fascia.
  3. Gebruik de rekbaarheid tussen de huid en het onderhuidse weefsel om het onderhuidse weefsel zorgvuldig te scheiden en volledig bloot te leggen, waarbij de wortel van de processus spinosus duidelijk zichtbaar wordt (Figuur 1C).
  4. Ontleed met behulp van een hemostatische tang botweg het transversale proces en de steel van het chirurgische segment, waarbij aangrenzende facetgewrichtssegmenten worden vermeden (Figuur 1D). Gebruik een klein oprolmechanisme om het operatiegebied volledig bloot te leggen (Figuur 1E).
  5. Identificeer het beginpunt voor de naald op het snijpunt van de horizontale lijn vanaf de bovenrand van de processus transversa en de kruising van de steel (Figuur 1F). Boor met een chirurgische boor een klein gaatje in het corticale bot in een hoek van ongeveer 45°-55° naar buiten en 20°-40° naar beneden (Figuur 1G).
  6. Plaats de steelschroeven (3,5 mm × 10,0 mm) één voor één (Afbeelding 1H).
  7. Installeer een langsdrijfstang van de juiste maat en draai deze vast met een dopschroef (Figuur 1I tot Figuur 1J).
  8. Controleer opnieuw of de schroeven stevig in het wervellichaam zijn bevestigd en of de bevestigingsstang goed is vergrendeld. Controleer de positionering van de interne fixatie door middel van intraoperatieve directe visualisatie. Zorg ervoor dat er geen noemenswaardige bloeding is, irrigeer het operatiegebied met zoutoplossing en voer een continue hechting van de spieren en fascia uit met behulp van een 4-0 resorbeerbare hechtdraad.
  9. Gebruik een 7-0 hechtdraad voor intermitterende verticale matrashechtingen voor de huidincisie, gevolgd door een antisepticum op basis van jodium en bedekking met steriel gaas, om het op zijn plaats te houden. De operatie is voltooid (Figuur 1K).

3. Postoperatieve zorg

  1. Zodra het bewustzijn is herwonnen, controleert u het motorisch vermogen van de achterpoten om het succes van de operatie te beoordelen.
    OPMERKING: Bevestig dat nadat het konijn weer bij bewustzijn komt van anesthesie, de motorische functie van zijn ledematen intact is, het normaal kan bewegen en er geen tekenen van hemiplegie of dwarslaesie zijn.
  2. Dien gedurende de eerste 3 dagen na de operatie dagelijks 1,2 × 106 E/kg penicilline toe via intramusculaire injectie om wondinfectie te voorkomen.

4. Morfologisch onderzoek

  1. Aan het einde van week 12 na de operatie luchtembolie induceren via de marginale oorader om het dier te euthanaseren. Gebruik daarna een posterieure lumbale benadering om de paraspinale zachte weefsels bloot te leggen en een lumbale discectomie uit te voeren. Na het verzamelen van de monsters en het bevestigen van het chirurgische segment, bewaart u ze tijdelijk in 4% paraformaldehyde voor weefselfixatie. Voer vervolgens micro-CT- en röntgenscans uit.
    1. Verwijder de spinale monsters van 4% paraformaldehyde en veeg de oppervlaktefixatievloeistof weg. Onderwerp de monsters vervolgens aan een micro-CT-scan. Stel de scanparameters als volgt in: spanning 60 kV, stroom 200 μA en resolutie 8 μm. Voer nabewerking uit van de interessegebieden (ROI's) in de gescande bestanden met behulp van gespecialiseerde software voor beeldanalyse en visualisatie (zie Materiaaltabel). Voer tegelijkertijd röntgenbeeldvorming uit met de Micro-CT-scanning.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Beoordeling van de motorische functie na het ontwaken
Onmiddellijk nadat het konijn weer bij bewustzijn was gekomen van de anesthesie, werd de motorische functie van zijn achterpoten beoordeeld. Het bleek dat het inbrengen van het fixatiesysteem van de lendenschroef geen invloed had op de motorische functie van het konijn (zie aanvullende video 1), wat aangeeft dat het ruggenmerg tijdens de procedure niet gewond was.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De ernstigste complicatie van fixatie van de achterste lumbale schroef (PLF) is de kans op ruggenmergletsel veroorzaakt door de schroef die het wervelkanaal binnendringt tijdens het inbrengen10. Het meest kritische aspect van deze methode is de belichting van de processus transversa en de steel, evenals de hoek waaronder de schroeven worden ingebracht. Door de insteekhoek aan te passen, kan worden voorkomen dat de schroef het wervelkanaal binnendringt en ruggenmer...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben geen relevante financiële of niet-financiële belangen om bekend te maken.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Deze studie werd gefinancierd door het Tianjin Key Medical Discipline (Specialty) Construction Project (TJYXZDXK-064B), het Tianjin Health Commission Science and Technology Project (TJWJ2022XK025, TJWJ2022QN039, TJWJ2023QN041), het Tianjin Institute of Spinal Surgery.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
CTAnBURKERgebruikt in analyse
DatviewerBURKERgebruikt in analyse
Micro-CTBURKERgebruikt in analyse
New Zeland Rabbit PentobarbitalTianjin Yuda Laboratory Animal Breeding Co., Ltd. Beijing Jiehui Biotechnology Co. MCEgebruikt in dit onderzoek
pedicle screwsHebei Ruihe Medical Equipment Co., Ltd532003510gebruikt in chirurgische procedure
penicillinMCEHY-17591Rgebruikt in postoperatieve zorg
PentobarbitalBeijing Jiehui Biotechnology Co.gebruikt in anesthesie
rodsHebei Ruihe Medical Equipment Co., Ltd532003510gebruikt in chirurgische procedure
chirurgische instrumenten en hechtmaterialenHebei Ruihe Medical Equipment Co., Ltd532003510gebruikt in chirurgische procedure

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Crowley, J. D., et al. Single level posterolateral lumbar fusion in a New Zealand white rabbit (oryctolagus cuniculus) model: Surgical anatomy, operative technique, autograft fusion rates, and perioperative care. JOR Spine. 4 (1), e1135(2021).
  2. Luo, Y. G., Yu, T., Liu, G. M., Yang, N. Study of bone-screw surface fixation in lumbar dynamic stabilization. Chin Med J (Engl). 128 (3), 368-372 (2015).
  3. Jiang, G., et al. Mid-term outcomes of screw loosening in lumbar dynamic stabilization with polyetheretherketone rods versus titanium rods: A minimum 4-year follow-up. World Neurosurg. 196, 123630(2025).
  4. Liu, G. M., et al. Extracellular matrix-coating pedicle screws conduct and induce osteogenesis. Eur J Orthop Surg Traumatol. 24 (Suppl 1), S173-S182 (2014).
  5. Schmoelz, W., Erhart, S., Unger, S., Disch, A. C. Biomechanical evaluation of a posterior non-fusion instrumentation of the lumbar spine. Eur Spine J. 21 (5), 939-945 (2012).
  6. Yaman, O., et al. The role of conservative treatment in lumbar disc herniations: Wfns spine committee recommendations. World Neurosurg X. 22, 100277(2024).
  7. Walsh, W. R., et al. Posterolateral spinal fusion in a rabbit model using a collagen-mineral composite bone graft substitute. Eur Spine J. 18 (11), 1610-1620 (2009).
  8. Riordan, A. M., Rangarajan, R., Balts, J. W., Hsu, W. K., Anderson, P. A. Reliability of the rabbit postero-lateral spinal fusion model: A meta-analysis. J Orthop Res. 31 (8), 1261-1269 (2013).
  9. Palumbo, M., Valdes, M., Robertson, A., Sheikh, S., Lucas, P. Posterolateral intertransverse lumbar arthrodesis in the New Zealand white rabbit model: I. Surgical anatomy. Spine J. 4 (3), 287-292 (2004).
  10. Valdes, M., Palumbo, M., Appel, A. J., Mcallister, S., Ehrlich, M. Posterolateral intertransverse lumbar arthrodesis in the New Zealand white rabbit model: Ii. Operative technique. Spine J. 4 (3), 293-299 (2004).
  11. Ilharreborde, B., et al. Biomechanical evaluation of posterior lumbar dynamic stabilization: An in vitro comparison between universal clamp and wallis systems. Eur Spine J. 20 (2), 289-296 (2011).
  12. Ahn, Y. H., Chen, W. M., Lee, K. Y., Park, K. W., Lee, S. J. Comparison of the load-sharing characteristics between pedicle-based dynamic and rigid rod devices. Biomed Mater. 3 (4), 044101(2008).
  13. Cakir, B., et al. Adjacent segment mobility after rigid and semirigid instrumentation of the lumbar spine. Spine (Phila Pa 1976). 34 (12), 1287-1291 (2009).
  14. Christensen, F. B., Dalstra, M., Sejling, F., Overgaard, S., Bünger, C. Titanium-alloy enhances bone-pedicle screw fixation: Mechanical and histomorphometrical results of titanium-alloy versus stainless steel. Eur Spine J. 9 (2), 97-103 (2000).
  15. Jin, Y., et al. Establishment of a new model of lumbar intervertebral disc degeneration with pathological characteristics. Global Spine J. 13 (4), 984-994 (2023).
  16. Zhao, X. B., Ma, H. J., Geng, B., Zhou, H. G., Xia, Y. Y. Early clinical evaluation of percutaneous full-endoscopic transforaminal lumbar interbody fusion with pedicle screw insertion for treating degenerative lumbar spinal stenosis. Orthop Surg. 13 (1), 328-337 (2021).
  17. Chen, S., et al. Establishment of an animal model of adjacent segment degeneration after interbody fusion and related experimental studies. J Orthop Surg Res. 18 (1), 666(2023).
  18. Fu, F., et al. Aberrant spinal mechanical loading stress triggers intervertebral disc degeneration by inducing pyroptosis and nerve ingrowth. Sci Rep. 11 (1), 772(2021).
  19. Eck, J. C., et al. Biomechanical study on the effect of cervical spine fusion on adjacent-level intradiscal pressure and segmental motion. Spine (Phila Pa 1976). 27 (22), 2431-2434 (2002).
  20. Biswas, J. K., et al. Artificial intervertebral disc replacement to provide dynamic stability to the lumbar spine: A finite element study. J Long Term Eff Med Implants. 28 (2), 101-109 (2018).
  21. Štoković, N., et al. Evaluation of synthetic ceramics as compression resistant matrix to promote osteogenesis of autologous blood coagulum containing recombinant human bone morphogenetic protein 6 in rabbit posterolateral lumbar fusion model. Bone. 140, 115544(2020).
  22. Hei, L., et al. Evaluation of a rabbit model of adjacent intervertebral disc degeneration after fixation and fusion and maintenance in an upright feeding cage. Neurol Res. 43 (6), 447-457 (2021).
  23. Fredericks, D., et al. Comparison of two synthetic bone graft products in a rabbit posterolateral fusion model. The Iowa Orthopaedic Journal. 36, 167(2016).
  24. Elliott, D. M., et al. The effect of relative needle diameter in puncture and sham injection animal models of degeneration. Spine (Phila Pa 1976). 33 (6), 588-596 (2008).
  25. Mattucci, S., et al. Basic biomechanics of spinal cord injury - how injuries happen in people and how animal models have informed our understanding. Clin Biomech (Bristol). 64, 58-68 (2019).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Protocol voor schroefplaatsinglumbale schroeffixatieposterieure lumbale fixatieloslating van het schroefkanaaldiermodel wervelkolomdwarslaesieentrypoint van de pedikeltechniek voor schroefplaatsinggroot diermodel

Gerelateerde artikelen