Metoda anestezjologii, chirurgii i pobierania do oceny transpedikularnych przy użyciu modelu kręgosłupa lędźwiowego u świń in vivo
31 maja 2017
Tutaj wprowadzamy metodę oceny transpedikularnych za pomocą modelu in vivo odcinka lędźwiowego kręgosłupa u świń.
Ogólnym celem tej interwencji chirurgicznej jest ocena transpedikularnych przy użyciu modelu kręgosłupa lędźwiowego u świń in vivo. Ta metoda może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania dotyczące takich powikłań kręgosłupa, takich jak poluzowanie pedikularnej. Główną zaletą tej techniki jest to, że możemy porównać długoterminową stabilność różnych typów.
Utrzymuj 12-miesięczne miniaturowe świnie w jednostce doświadczalnej przez co najmniej jeden tydzień. Po tym okresie aklamacji poddaj każdą świnię badaniu klinicznemu, zmierz częstość oddechów, tętno i temperaturę ciała. Przed znieczuleniem głodzić świnie przez 12 godzin.
Aby uspokoić świnię, wstrzyknij atropinę w boczny obszar mięśnia szyjnego za uchem. Po podaniu środków uspokajających przyciśnij dłoń do podstawy ucha, a następnie wyczyść ucho alkoholem. Następnie umieść plastikowy cewnik nad igłą w żyle usznej.
Następnie przepłucz cewnik heparynizowaną solą fizjologiczną i zabezpiecz go taśmą. Teraz wywołaj znieczulenie za pomocą ketaminy i ksylazyny przez cewnik. Aby zaintubować świnię, umieść ją w pozycji leżącej mostka.
A przy pomocy asystenta przytrzymaj otwartą szczękę za pomocą odpowiedniego nosidła. Następnie przełóż końcówkę laryngoskopu do jamy gardłowej, aby przemieścić nagłośnię z podniebienia miękkiego. Po zaintubowaniu posłuchaj oddechu w obu płucach.
Następnie napełnij miseczkę rurki dotchawiczej powietrzem za pomocą 10-mililitrowej strzykawki i przymocuj rurkę do pyska za pomocą taśmy klejącej. Następnie zacznij podawać 2% izofrelan przez rurkę. Następnie przetestuj odruchy rogówkowe i powiekowe świni, aby potwierdzić chirurgiczną płaszczyznę znieczulenia.
Teraz nałóż maść na oczy i ustaw monitory parametrów życiowych, które powinny być sprawdzane co najmniej co pięć minut. Na 30 minut przed zabiegiem należy podać bolus cefazoliny przez cewnik do żył usznych. Następnie przełącz linię dożylną, aby podać sól fizjologiczną o temperaturze 37 stopni Celsjusza i fentanyl w celu leczenia bólu.
Na początek ogol grzbiet świni o 10 centymetrów po obu stronach linii środkowej. Następnie oczyść skórę naprzemiennymi peelingami z roztworu jodu powidonu i 70% etanolu. Teraz wykonaj podłużne nacięcie linii środkowej od drugiego wyrostka kolczystego kręgosłupa lędźwiowego do pierwszego środkowego grzebienia krzyżowego.
Następnie przeprowadź sekcję przez tkankę podskórną i powięź aż do czubka wyrostków kolczystych. Następnie, za pomocą windy Cobba, podnieś mięśnie przykręgosłupowe podobordzeniowo z leżącej poniżej blaszki. Następnie wypreparuj wzdłuż wyrostka kolczystego i blaszki w stawach międzywyrostkowych.
W punkcie wejścia, który jest nieco gorszy od wyrostka sutkowego od L3 do L5, użyj zadzioru lub rongeura, aby otworzyć korę powierzchowną. Następnie włóż pisak prowadzący równolegle do górnej płyty końcowej i pod kątem 20 stopni do wyrostka kolczystego. Teraz wykonaj tylne przednie boczne zdjęcia rentgenowskie, aby określić punkty wprowadzenia pedikularnych.
Następnie włóż sondę przeznasadową do 25 milimetrów i potwierdź pełną trajektorię śródkostną za pomocą sondy i badania palpacyjnego. Teraz włóż sześć pedikularnych. Upewnij się, że są dobrze osadzone.
Zwróć uwagę na orientację otworu w miejscu i pozycję poziomą, która musi pokrywać się z prętem. Następnie włóż dwa pręty po obu stronach pedikularnych. Następnie przymocuj tuleje i nakrętki do łba.
Najpierw luźno dokręć nakrętki prostym kluczem nasadowym, a następnie dokręć je kluczem dynamometrycznym. Następnie potwierdź położenie pedikularnych za pomocą promieni rentgenowskich. Gdy miejsce będzie gotowe do zamknięcia, przewodnij je trzema litrami zwykłej soli fizjologicznej.
Następnie załóż silikonowy odpływ i wyjmij silikonową końcówkę. Teraz zamknij mięśnie przykręgosłupowe i tkanki podskórne za pomocą szwów wchłanialnych, a następnie zamknij skórę niewchłanialnymi szwami nylonowymi. Po zszyciu zdezynfekuj miejsce jodowidonem i załóż opatrunek.
Gdy pojawi się silny odruch połykania, należy ekstubować świnię i przenieść ją do sali pooperacyjnej. Gdy będziesz w pełni świadomy, zapewnij świni jedzenie i wodę oraz sprawdź jej wzorce bramek. Monitoruj ruchy kończyn tylnych, aby ocenić implant i zapewnić leki przeciwbólowe przez trzy dni.
12 tygodni po implantacji należy poddać świnię eutanazji. Aby pobrać wycinek kręgosłupa, wykonaj podłużne nacięcie linii środkowej w poprzednim legionie blizn po operacji. Następnie należy wypreparować tkanki miękkie i mięśnie przykręgosłupowe, aby w pełni odsłonić implant od L3 do L5. Teraz odkręć nakrętki za pomocą klucza dynamometrycznego.
A następnie usuń pręty. Następnie za pomocą piły oscylacyjnej wytnij przestrzeń między tarczami L2-3 i L5-S1. Następnie wypreparuj oba miejsca w środkowej i przedniej części kręgosłupa L3-5 za pomocą windy Cobba i kleszczy wieżowych.
Jeśli nie można natychmiast przeanalizować odcinka kręgosłupa, przechowuj go w gazie nasączonej solą fizjologiczną w temperaturze minus 20 stopni Celsjusza. Siłę wiązania między pedikularnymi a kością oceniono dla trzech typów. Niepowlekane, pokryte hydroksyapatytem i tytanem.
Główny szczytowy moment skrętny ekstrakcji, czyli siła wiązania, był największy w przypadku pedikularnych pokrytych tytanem. Obszar zainteresowania można ocenić za pomocą programu mikro-CT do analizy frakcji objętości kości, gęstości powierzchni kości i określonej powierzchni kości. Skanowanie odcinka kręgosłupa za pomocą trichromu Goldnera pokazuje interfejs między śrubą przeznasadową a kością.
Tkanka włóknista jest czerwona, a kość niebieska. W przypadku stosowania niepowlekanych pedikularnych na granicy faz obserwowano tylko tkankę włóknistą. Stwierdzono jednak nowe tworzenie się kości na styku obu typów powlekanych.
Zaobserwowano nawet, że w przypadku pedikularnych pokrytych tytanem przestrzeń między gwintami w kości została całkowicie zagęszczona. Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w ciągu trzech godzin, jeśli zostanie wykonana prawidłowo. Podczas wykonywania tej procedury ważne jest, aby skupić się na prawidłowym ustawieniu pedikularnych, aby zapobiec zgubieniu pedikułu.
Po jej opracowaniu technika ta utorowała drogę naukowcom zajmującym się chirurgią kręgosłupa do zbadania poluzowania pedikularnych u pacjentów z osteoporozą.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsze badanie przedstawia metodę oceny śrub transpedykularnych z wykorzystaniem in vivo modelu świńskiego kręgosłupa lędźwiowego. Technika ta ma na celu rozwiązanie problemów związanych z poluzowaniem śrub pedykularnych oraz ocenę długoterminowej stabilności różnych typów śrub.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Chirurgia ortopedyczna
- Biomechanika
Wstęp
- Śruby transpedikularne są powszechnie stosowane w operacjach kręgosłupa.
- Zrozumienie stabilności śrub jest kluczowe dla sukcesu chirurgicznego.
- Modele in vivo dostarczają cennych informacji na temat długoterminowych wyników.
- Modele świńskie są odpowiednie ze względu na podobieństwa anatomiczne do ludzi.
Cel badania
- Aby ocenić skuteczność śrub transpedykularnych.
- Aby porównać długoterminową stabilność różnych typów śrub.
- Aby zbadać powikłania, takie jak poluzowanie śrub.
Zastosowane metody
- Wykorzystanie modelu świńskiego kręgosłupa lędźwiowego do testów in vivo.
- Badania kliniczne miniaturowych świń przed zabiegiem chirurgicznym.
- Monitorowanie funkcji życiowych, w tym częstości oddechów i tętna.
- Przygotowanie świń poprzez 12-godzinne głodzenie przed znieczuleniem.
Główne wyniki
- Dane dotyczące stabilności śrub w określonym przedziale czasowym.
- Analiza porównawcza różnych typów śrub.
- Wnioski dotyczące częstości poluzowania śrub.
- Opracowanie niezawodnej metody oceny dla przyszłych badań.
Wnioski
- Model świński jest skuteczny w ocenie śrub transpedikularnych.
- Metoda ta może dostarczyć cennych informacji dla praktyki chirurgicznej i poprawić wyniki leczenia.
- Dalsze badania są niezbędne w celu udoskonalenia konstrukcji śrub na podstawie uzyskanych wyników.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Metoda ta dostarcza przedklinicznego modelu do oceny stabilności implantów kręgosłupa, odpowiadając na kluczowe wyzwanie w rozwoju urządzeń ortopedycznych: długoterminową stabilność śrub pedikularnych. Dzięki umożliwieniu analizy porównawczej konstrukcji śrub w fizjologicznie istotnym systemie dużych zwierząt, wspiera ona mechanistyczną redukcję ryzyka i zwiększa pewność prognostyczną w walidacji celów dla biologicznych preparatów kręgosłupa oraz materiałów implantacyjnych. Podejście to wspomaga podejmowanie decyzji typu go/no-go we wczesnej fazie odkryć poprzez ilościowe określanie jakości interfejsu kość-implant i ograniczanie biologicznego ryzyka na późniejszych etapach rozwoju urządzeń.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia weryfikację hipotez terapeutycznych dotyczących integracji kości z implantem oraz stabilności fiksacji.
- Wartość operacyjna: Wspiera biologiczne ograniczanie ryzyka poprzez bezpośrednią ocenę histologii interface'u śruba-tkanka oraz mechanicznej wytrzymałości wiązania.
- Wartość prognostyczna: Ułatwia selekcję projektów w portfolio poprzez porównanie potencjału osseointegracji dla różnych powłok i konstrukcji śrub.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Gotowość do analizy: Przygotowuje zwalidowane systemy biologiczne do późniejszej oceny wydajności implantów pod obciążeniem fizjologicznym.
- Wyniki ilościowe: Generuje mierzalne punkty końcowe, w tym szczytowy moment obrotowy, frakcję objętości kości oraz gęstość powierzchni kości za pomocą mikro-CT.
- Powtarzalność: Standaryzuje przygotowanie chirurgiczne, implantację oraz procedury pobierania próbek, aby umożliwić porównania między badaniami i ponowne wykorzystanie platformy.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Znaczenie dla choroby: Modeluje biomechanikę ludzkiego kręgosłupa lędźwiowego, wspierając ciągłość translacyjną od etapu odkrycia do walidacji przedklinicznej.
- Minimalizacja ryzyka mechanistycznego: Wyjaśnia tryby uszkodzeń, takie jak tworzenie się tkanki włóknistej w przeciwieństwie do wrastania kości na styku z implantem.
- Postęp dostosowany do ryzyka: Wspiera decyzje o dalszym rozwoju poprzez ilościowe określenie różnic w wytrzymałości mocowania między typami śrub powleczonych i niepowleczonych.
Integracja potoku i przepływu pracy
Metoda ta wpisuje się w kontinuum od odkrycia do badań przedklinicznych, umożliwiając w szczególności etapy identyfikacji wiodących rozwiązań oraz walidacji przedklinicznej technologii implantów kręgosłupa poprzez dostarczenie ilościowych ocen stabilności fiksacji, potwierdzonych badaniami histologicznymi.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez dotyczących interakcji między implantem a tkanką oraz wyjaśnianie szlaków mechanizmów oseointegracji.
- Przesiew: Zapewnia gotowość do analizy dzięki standaryzowanej implantacji chirurgicznej i spójnemu monitorowaniu pooperacyjnemu.
- Analityka: Dostarcza ilościowe odczyty, takie jak szczytowy moment obrotowy przy ekstrakcji oraz morfometrię kości opracowaną na podstawie mikro-CT do analizy porównawczej warunków.
- Badania translacyjne: Łączy ciągłość przedkliniczną poprzez długoterminową implantację i końcowy pobór materiału do analizy interfejsu.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy możliwość wielokrotnego wykorzystania do oceny wielu projektów implantów w ramach kampanii badawczych.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwowy
- Wartość naukowa: Pewność prognostyczna w zakresie stabilności implantów, redukcja niejednoznaczności mechanistycznej na stykach kość-implant.
- Wartość operacyjna: Standaryzowana procedura chirurgiczna, powtarzalne pobieranie próbek oraz skalowalna obróbka tkanek.
- Wartość strategiczna: Ulepszone decyzje dotyczące kontynuacji lub przerwania badań (go/no-go), efektywność kapitałowa w testach przedklinicznych, zmniejszone ryzyko niepowodzenia na późnych etapach.
- Wpływ na portfolio: Priorytetyzacja kandydatów na implanty w oparciu o ryzyko, bazująca na danych o wytrzymałości mocowania i osseointegracji.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymagana jest wiedza specjalistyczna z zakresu chirurgii dużych zwierząt, anatomii kręgosłupa oraz opieki pooperacyjnej.
- Niezbędne jest wyposażenie do podawania znieczulenia, obrazowanie śródoperacyjne (RTG) oraz instrumentarium chirurgiczne (wiertarka, klucze dynamometryczne, piła oscylacyjna).
- Wymagana jest standaryzacja międzyzespołowa zespołów chirurgicznego, obrazowego i histologicznego w celu uzyskania spójnych wyników.
- Rozważania dotyczące adaptacji obejmują dostosowania specyficzne dla modelu w odniesieniu do układów kręgosłupa świń w porównaniu z innymi dużymi zwierzętami.
- Ograniczenia praktyczne obejmują 12-tygodniowy harmonogram implantacji oraz wymóg pobrania tkanek w punkcie końcowym, co wyklucza podłużne obrazowanie in vivo po zakończeniu badania.
