Tutaj wprowadzamy metodę oceny transpedikularnych za pomocą modelu in vivo odcinka lędźwiowego kręgosłupa u świń.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Metoda anestezjologii, chirurgii i pobierania do oceny transpedikularnych przy użyciu modelu kręgosłupa lędźwiowego u świń in vivo
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Mocowanie śrubą pedikularną jest złotym standardem w leczeniu chorób kręgosłupa. Jednak wiele badań donosiło o problemie poluzowania pedikularnych po operacji kręgosłupa, co jest poważnym problemem. Aby rozwiązać ten problem, zbadano różne rodzaje pedikularnych w celu zidentyfikowania tych o dobrej sile mocowania i osteointegracji w kości kręgosłupa. Kręgosłup świni jest dobrą alternatywą dla ludzkiego kręgosłupa w ocenie pedikularnych ze względu na rozmiar anatomiczny, właściwości mechaniczne i koszt. Chociaż kilka badań wykazało, że pedikularne są skuteczne w modelu świni, żadne badanie nie opisało szczegółowych protokołów oceny pedikularnej przy użyciu modelu świni. W tym miejscu opisujemy szczegółową metodę oceny transpedikularnych przy użyciu modelu kręgosłupa lędźwiowego u świń in vivo. Podane tutaj szczegóły techniczne dotyczące znieczulenia, chirurgii kręgosłupa i zbioru będą ułatwione w ocenie modelu mocowania śrubowego transpedikularnego.
Wprowadzenie
Transpedicular screwation jest złotym standardem leczenia zwyrodnieniowego kręgosłupa lędźwiowego i pękającego złamania, ponieważ obejmuje trzy kolumny kręgosłupa i osiąga stabilizację1,2. Jednak większość pacjentów, którzy przechodzą taką operację, ma również osteoporozę3,4. W wielu badaniach oceniano siłę mocowania i stan osteointegracji transpedikularnych, ponieważ poluzowanie obecnie stosowanych pedikularnych zgłaszano u pacjentów z osteoporozą5,6.
Kręgosłup świni jest podobny do kręgosłupa ludzkiego pod względem wielkości. Jest tańszy w porównaniu do modelu naczelnych7. Co więcej, badanie mechaniczne in vivo wykazało, że kręgosłup czworonożnej świni jest zasadniczo obciążony w taki sam sposób, jak kręgosłup ludzki kręgosłup8, dlatego wielu badaczy używa kolców świń do badań nad zapobieganiem poluzowaniu się szypułkowej. Jednak badanie pedikularnych w kręgosłupie świni zajmuje kilka miesięcy, ponieważ określenie długoterminowej stabilności pedikularnych wymaga czasu. Aby porównać różne rodzaje w trzonie kręgu, konieczne jest włożenie w podobnych pozycjach. Dlatego badacze powinni być dobrze zaznajomieni z odpowiednimi technikami znieczulenia, standardowymi protokołami chirurgicznymi i procedurami pobierania plonów przed wykonaniem jakichkolwiek eksperymentów. Tutaj opisujemy szczegółową metodę znieczulenia, chirurgii i zbioru w celu oceny mocowania pedikularnej przy użyciu modelu kręgosłupa świni, w tym obrazowania ex vivo, histologii i testów wytrzymałościowych.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
Instytucjonalny Komitet ds. Opieki nad Zwierzętami i Użytkowania Zwierząt Narodowego Uniwersytetu Chonbuk zatwierdził to badanie. Traktowanie, użytkowanie i obchodzenie się ze zwierzętami było zgodne ze wszystkimi wytycznymi i zasadami. Utrzymać temperaturę w sali operacyjnej w temperaturze 24 °C.
1. Znieczulenie
- Miniaturowe świnie w wieku 12 miesięcy należy zaaklimatyzować w jednostce doświadczalnej przez co najmniej tydzień. Wykonaj badanie kliniczne mierzące częstość oddechów, tętno i temperaturę ciała. Nie należy karmić każdej miniaturowej świni przez 12 godzin przed zabiegiem znieczulenia.
- Wstrzyknąć atropinę (0,05 mg/kg) i ketaminę (20 mg/kg)/ksylaksynę (2 mg/kg) w boczną okolicę mięśnia szyjnego, za uchem, w celu premedykacji.
- Po sedacji szczelnie przyłóż gumkę wokół podstawy ucha i wyczyść ucho miejscowym alkoholem.
- Umieść plastikowy cewnik nad igłą w żyle usznej i zdejmij gumkę. Upewnij się, że cewnik jest prawidłowo umieszczony. Przepłucz cewnik heparynizowaną solą fizjologiczną i przymocuj taśmą.
- W celu intubacji dotchawiczej umieść miniaturową świnię w pozycji leżącej mostka. Z pomocą asystenta przytrzymaj szczękę świni odpowiednią chustą i otwórz jej pysk.
- Przełóż końcówkę laryngoskopu do jamy gardłowej, aby przemieścić nagłośnię z podniebienia miękkiego. Użyj końcówki ostrza laryngoskopu, aby uwidocznić struny głosowe i wsunąć rurkę dotchawiczą do tchawicy podczas wydechu.
- Wyczuj swobodny przepływ powietrza w celu prawidłowej intubacji i sprawdź osłuchiwanie klatki piersiowej pod kątem dźwięków oddechowych zarówno po lewej, jak i prawej stronie miniaturowej świni.
- Napełnij mankiet odpowiednią ilością powietrza z rurki dotchawiczej powietrzem za pomocą strzykawki o pojemności 10 ml i przymocuj rurkę do pyska za pomocą taśmy klejącej.
- Podać 2,0% stężenie izofluranu, wziewnego środka znieczulającego do przedłużonego znieczulenia, przez rurkę intubacyjną dotchawiczą. Przetestuj odruchy rogówkowe i powiekowe, aby potwierdzić znieczulenie i użyj maści na oczy, aby zapobiec wysuszeniu.
- Monitoruj układ sercowo-naczyniowy, układ oddechowy i temperaturę ciała podczas znieczulenia co najmniej co 5 minut, aż miniaturowa świnia wyzdrowieje.
- 30 minut przed operacją kręgosłupa należy powoli stosować 30 mg/kg cefazoliny dożylnie, antybiotyków cefalosporynowych 1. generacji.
- Podawać 5 - 10 ml/kg/h ciepłej (37 °C) soli fizjologicznej za pomocą linii dożylnej w celu utrzymania homeostazy i dostarczyć 50 μg/kg/min fentanylu w celu opanowania bólu.
- Po operacji kręgosłupa należy wykonać ekstubację, gdy widoczny jest silny odruch połykania.
- Zabierz miniaturową świnię do pokoju i monitoruj, aż dojdzie do siebie po znieczuleniu. Zapewnij jedzenie i wodę, gdy miniaturowa świnka jest w pełni przytomna.
- Stosować antybiotyk enrofloksacyny w dawce 3 mg/kg z 4,4 mg/kg karprofenu dziennie w celu kontroli bólu przez pierwsze 3 dni.
- Monitoruj świnię codziennie, aż do usunięcia szwów.
2. Chirurgia kręgosłupa
- transpedikularne i systemy stabilizatorów tylnych należy sterylizować w autoklawie, postępując zgodnie z wytycznymi producenta.
- Ogol grzbiet miniaturowej świni, około 10 cm od środka do lewej lub prawej strony, używając golarki, gdy świnia jest w pozycji leżącej. Oczyść skórę roztworem jodu powidonu i 70% alkoholem.
- Wykonaj podłużne nacięcie linii środkowej od drugiego wyrostka kolczystego kręgosłupa lędźwiowego do pierwszego środkowego grzebienia krzyżowego za pomocą skalpela. Wypreparuj tkankę podskórną i powięź do końca wyrostków kolczystych.
- Podnieś mięśnie przykręgosłupowe podskórnie od leżących poniżej blaszek za pomocą windy Cobba. Wypreparuj wzdłuż wyrostka kolczystego i blaszki ograniczonej do stawów międzywyrostkowych.
- Otwórz powierzchowną korę punktu wejścia (która jest nieco gorsza od wyrostka sutkowego od L3 do L5 po obu stronach) za pomocą zadzioru lub rongeur.
- Włóż kołek prowadzący w otwartym miejscu, równolegle do górnej płyty końcowej i pod kątem 20° do wyrostka kolczystego. Zdefiniuj idealny punkt wyjścia za pomocą ramienia C lub przenośnego tylno-przedniego/bocznego zdjęcia rentgenowskiego.
- Włóż sondę pedikularną do 25 mm zgodnie z promieniowaniem rentgenowskim. Potwierdzić pełną trajektorię śródkostną za pomocą badania palpacyjnego szypułki i ciała za pomocą urządzenia do sondowania szypułkowego.
- Włóż sześć pedikularnych do przygotowanej pedikuły od L3 do L5, aż będzie dobrze osadzony. Skieruj boczny otwór główki implantu w żądanym kierunku i wyrównaj pozycję poziomą z trajektorią pręta.
- Włóż odpowiednio dwa pręty po obu stronach pedikularnych. Włóż tuleję i nakrętkę na pedikularnej za pomocą uniwersalnego uchwytu.
- Luźno dokręć nakrętkę za pomocą prostego klucza nasadowego i mocno dokręć nakrętkę za pomocą klucza dynamometrycznego.
- Potwierdź położenie pedikularnych za pomocą przenośnych tylno-przednich/bocznych promieni rentgenowskich.
UWAGA: Poczekaj, aż miniaturowa świnia się obudzi i sprawdź wzorce chodu i funkcję motoryczną tylnej kończyny, aby ustalić, czy śruba nie została źle wszczepiona. - Przepłukać miejsce operacji 3 litrami soli fizjologicznej za pomocą strzykawki do irygacji gruszki z odsysaniem.
- Umieść silikonowy drenaż w miejscu operacji i wyjmij silikonową końcówkę. Zamknij mięśnie przykręgosłupowe i podskórne za pomocą wchłanialnych szwów metrycznych 1,0. Zamknij skórę za pomocą niewchłanialnych szwów nylonowych o grubości 2,0 metrycznej.
- Zdezynfekuj miejsce szwu jodonem powidonu i nałóż opatrunek za pomocą wysterylizowanej gazy i taśmy.
3. Procedura zbioru
- Po 12 tygodniach od operacji wstrzyknąć ksylazynę (2 mg/kg) i ketaminę (10 mg/kg) w boczną okolicę mięśni szyjnych, za uchem, w celu premedykacji.
- Po sedacji podać 15 mg/kg KCl bezpośrednio do cewnika do żył usznych w celu eutanazji.
- Wykonaj podłużne nacięcie linii środkowej w miejscu poprzedniej zmiany bliznowatej po operacji. Rozwiń tkanki miękkie i mięśnie przykręgosłupowe.
- Odsłoń wyrostek kolczysty kolców lędźwiowych, blaszki, pręty, nakrętki i wyrostki poprzeczne od L3 do L5.
- Odkręć nakrętki za pomocą klucza dynamometrycznego i prętów. Wytnij przestrzeń między tarczami L2-3 i L5-S1 za pomocą piły oscylacyjnej.
- Wypreparuj obie strony środkowej i przedniej części kręgosłupa L3-5 za pomocą windy Cobba i kleszczy wieżowych. Po zbiorach, jeśli kręgosłup nie może być natychmiast przetestowany, zawiń go w gazę nasączoną solą fizjologiczną i przechowuj w temperaturze -20 °C.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
W niniejszym dokumencie opisano szczegółowy protokół znieczulenia, operacji i pobierania próbek do oceny śrub transpedikularnych z wykorzystaniem modelu in vivo odcinka lędźwiowego kręgosłupa świni. Protokół ten nadaje się do szeregu analiz następczych, w tym do badań mechanicznych (Rysunek 1), ilościowej oceny mikro-CT (Rysunek 2) oraz histologii (Rysunek 3). Reprezentatywne badania mechaniczne (Rysunek 1) przed...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Ocena transpedikularnych w kręgosłupie świni wymaga dużo czasu i wysiłku. Po pierwsze, miniaturowa świnia jest dużym zwierzęciem. Do opieki nad zwierzętami i znieczulenia badacz potrzebuje specjalistycznego protokołu. Po drugie, chirurgia powinna utrzymywać środowisko podobne do tego, jakie ma miejsce w chirurgii ludzkiej. Celem oceny pedikularnych w kręgosłupie świni jest opracowanie skutecznej, którą można zastosować u ludzi. Po trzecie, ocena długoterminowej stabilności transpedikularnych wymaga około trzech miesięcy ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy nie mają nic do ujawnienia w związku z tym artykułem.
Podziękowania
To badanie było wspierane przez grant (CNUH-BRI-2012-02-005) ufundowany przez Instytut Badań Biomedycznych Narodowego Szpitala Uniwersyteckiego w Chonbuk (CNUH-BRI), Republika Korei.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Miniaturowa świnia | OrientBio | ||
| Atropine | Jeil A04900241 farmaceutyczny | Znieczulenie | |
| Plastikowy cewnik nad igłą | BD | REF382412 | Utrzymanie linii dożylnej |
| Ketamina | Yuhan | A04502441 | Znieczulenie |
| Ksylazyna | Bayer Korea | A00800071 | Znieczulenie |
| Laryngoskop | Karl storz | Intubacja | |
| Rurka dotchawicza | Covidien | Intubacja | |
| Izofluran | JW pharmaceutical Co | A02104781 | Anestezjologia |
| Maść do oczu | Hanlim pharma | A37851721 | Ochrona oka świni |
| Cefazolin | Donga pharma | A01503951 | Antybiotyki |
| Sól fizjologiczna | JW pharmaceutical Co | A02151392 | Utrzymanie homeostazy płynów |
| Fentanyl | Hana pharm | C03200032 | Kontrola bólu |
| Enrofloksacyna | Bayer | 93106-60-6 | antybiotyki |
| Morfina | Myungmoon pharma | C03700091 | Kontrola bólu |
| Meloksykam | Boehringer Ingelheim | A07600711 | Antybiotyki |
| Powidon-jod | Hyundai pharma | Opatrunek na rany | |
| Skalpel rozmiar ostrza 15 | Braun | I1 BB515 | Nacięcie skóry |
| Winda Cobba | Codman | 65-2546 | Rozwarstwienie zadziorów |
| mięśniowych Medtronic | Wykonanie punktu początkowego | ||
| Rongeur | Aesculap | FO515R | Wykonanie punktu początkowego |
| Sworzeń prowadzący (drut K) | CE | 01067803 | Prowadzenie trajektorii |
| Ramię C | GE | OEC 9800 plus | Prowadzenie trajektorii |
| Przenośny aparat rentgenowski | Siemens | Mobile XP hybrydowy | Prowadzenie trajektorii |
| Sonda pedikularna | OtisBiotech | SPI-02-01 | Prowadzenie trajektorii |
| Sonda pedikularna | OtisBiotech | SPI-03-01 | Prowadzenie trajektorii |
| Śruba pedikularna | OtisBiotech | MS-40025 | |
| Systemy stabilizacji tylnej | OtisBiotech | ||
| Rod | OtisBiotech | ROD-60140 | Sztywne mocowanie między |
| Uchwyt uniwersalny | OtisBiotech | SPI-08-01 | Do mocowania do pręta |
| Klucz nasadowy prosty | OtisBiotech | SPI-06-01 | Do mocowania do |
| pręta Klucz dynamometryczny z licznikiem | OtisBiotech | SPI-07-01 | Do mocowania do pręta |
| Strzykawka do irygacji bańki | Hyupsug medical | HS-IR-140 | Irygacja |
| Drenaż silikonowy | Sewon medyczny | 2205-006 | Do odprowadzania płynu w miejscu operacyjnym |
| 3.0 metryczny szew wchłanialny | Ethicon | BA1673H | Szew mięśniowy |
| 2.0 metryczny niewchłanialny nylonowy szew | Ethicon | W1626T | Szew do skóry |
| Gaza | Kingphar Korea | KP120-06 | |
| Pentobarbital | Hanlim pharma | 645301221 | Eutanazja Piła |
| oscylacyjna | Zimmer | Harvest kręgosłup | |
| Kleszcze wieżowe | Aesculap | BF461R | Kręgosłup żniwny |
Bibliografia
- Greenfield, R. T., Grant, R. E., Bryant, D. Pedicle screw fixation in the management of unstable thoracolumbar spine injuries. Orthop Rev. 21 (6), 701-706 (1992).
- Upasani, V. V., et al. Pedicle screw surface coatings improve fixation in nonfusion spinal constructs. Spine. 34 (4), 335-343 (2009).
- Halvorson, T. L., Kelley, L. A., Thomas, K. A., Whitecloud, T. S., Cook, S. D. Effects of bone mineral density on pedicle screw fixation. Spine. 19 (21), 2415-2420 (1994).
- Weinstein, J. N., Spratt, K. F., Spengler, D., Brick, C., Reid, S. Spinal pedicle fixation: reliability and validity of roentgenogram-based assessment and surgical factors on successful screw placement. Spine. 13 (9), 1012-1018 (1988).
- Fini, M., et al. Biological assessment of the bone-screw interface after insertion of uncoated and hydroxyapatite-coated pedicular screws in the osteopenic sheep. J Biomed Mater Res A. 66 (1), 176-183 (2003).
- Kim, D. Y., et al. Evaluation of Titanium-Coated Pedicle Screws: In Vivo Porcine Lumbar Spine Model. World Neurosurg. 91, 163-171 (2016).
- Upasani, V. V., et al. Pedicle screw surface coatings improve fixation in nonfusion spinal constructs. Spine. 34 (4), 335-343 (2009).
- Smit, T. H. The use of a quadrupted as an in vivo model for the study of the spine-biomechanical considrations. Eur Spine J. 11 (2), 137-144 (2002).
- Aldini, N. N., et al. Pedicular fixation in the osteoporotic spine: a pilot in vivo study on long-term ovariectomized sheep. J Orthop Res. 20 (6), 1217-1224 (2002).
- Fini, M., et al. Biological assessment of the bone-screw interface after insertion of uncoated and hydroxyapatite-coated pedicular screws in the osteopenic sheep. J Biomed Mater Res A. 66 (1), 176-183 (2003).
- Branemark, R., Ohrnell, L. O., Skalak, R., Carlsson, L., Branemark, P. I. Biomechanical characterization of osseointegration: an experimental in vivo investigation in the beagle dog. J Orthop Res. 16 (1), 61-69 (1998).
- McLain, R. F., Yerby, S. A., Moseley, T. A. Comparative morphometry of L4 vertebrae: comparison of large animal models for the human lumbar spine. Spine. 27 (8), E200-E206 (2002).
- Giavaresi, G., et al. In vivo preclinical evaluation of the influence of osteoporosis on the anchorage of different pedicle screw designs. Eur Spine J. 20 (8), 1289-1296 (2011).
- Hasegawa, T., et al. Hydroxyapatite-coating of pedicle screws improves resistance against pull-out force in the osteoporotic canine lumbar spine model: a pilot study. Spine J. 5 (3), 239-243 (2005).
- Smorgick, Y., et al. Single- versus multilevel fusion for single-level degenerative spondylolisthesis and multilevel lumbar stenosis: four-year results of the spine patient outcomes research trial. Spine. 38 (10), 797-805 (2013).
- Busscher, I., Ploegmakers, J. J., Verkerke, G. J., Veldhuizen, A. G. Comparative anatomical dimensions of the complete human and porcine spine. Eur Spine J. 19 (7), 1104-1114 (2010).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
