Name: Technika chirurgiczna wszczepienia biomimetycznej sztucznej tarczy międzykręgowej w model zwierzęcy kozy (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-10-10T13:50:00.000+00:00
Duration: 7 min 6 s
Description: Poznaj nową technikę chirurgiczną implantacji biomimetycznej sztucznej tarczy międzykręgowej BioAID w modelu kozy. Metoda zapewnia precyzyjne umiejscowienie i natychmiastową stabilność, oferując obiecujące rozwiązanie dla neurochirurgii i ortopedii.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta publikacja jest częścią projektu BioAID (projekt nr 10025453), wspieranego przez Program Otwartych Technologii AES i częściowo finansowanego przez Holenderską Radę Badawczą (NWO).

<ol><li>Cohen, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epidemiology%2C+diagnosis%2C+and+treatment+of+neck+pain%5BTitle%5D)+AND+%22Mayo+Clin+Proc%22%5BJournal%5D)">Epidemiology, diagnosis, and treatment of neck pain.</a> Mayo Clin Proc. 90 (2), 284-299 (2015).</li>
<li>Kane, S. F., Abadie, K. V., Willson, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Degenerative+cervical+myelopathy%3A+recognition+and+management%5BTitle%5D)+AND+%22Am+Fam+Physician%22%5BJournal%5D)">Degenerative cervical myelopathy: recognition and management.</a> Am Fam Physician. 102 (12), 740-750 (2020).</li>
<li>Pilkington, E. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prevalence%2C+clinical+presentation%2C+and+etiology+of+myelopathies+in+224+juvenile+dogs%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vet+Intern+Med%22%5BJournal%5D)">Prevalence, clinical presentation, and etiology of myelopathies in 224 juvenile dogs.</a> J Vet Intern Med. 38 (3), 1598-1607 (2024).</li>
<li>Tabbì, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Treatment+of+canine+disc-associated+cervical+spondylomyelopathy+with+a+cervical+distraction-stabilization+technique+%28C-LOX+combined+with+LCP+plate%29+and+clinical+outcomes%5BTitle%5D)+AND+%22Animals+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Treatment of canine disc-associated cervical spondylomyelopathy with a cervical distraction-stabilization technique (C-LOX combined with LCP plate) and clinical outcomes.</a> Animals (Basel). 13 (16), 2549(2023).</li>
<li>Da Costa, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cervical+spondylomyelopathy+%28wobbler+syndrome%29+in+dogs%5BTitle%5D)+AND+%22Vet+Clin+North+Am+Small+Anim+Pract%22%5BJournal%5D)">Cervical spondylomyelopathy (wobbler syndrome) in dogs.</a> Vet Clin North Am Small Anim Pract. 40 (5), 881-913 (2010).</li>
<li>De Decker, S., Da Costa, R. C., Volk, H. A., Van Ham, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+insights+and+controversies+in+the+pathogenesis+and+diagnosis+of+disc-associated+cervical+spondylomyelopathy+in+dogs%5BTitle%5D)+AND+%22Vet+Rec%22%5BJournal%5D)">Current insights and controversies in the pathogenesis and diagnosis of disc-associated cervical spondylomyelopathy in dogs.</a> Vet Rec. 171 (21), 531-537 (2012).</li>
<li>Jeffery, N. D., Levine, J. M., Olby, N. J., Stein, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intervertebral+disk+degeneration+in+dogs%3A+consequences%2C+diagnosis%2C+treatment%2C+and+future+directions%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vet+Intern+Med%22%5BJournal%5D)">Intervertebral disk degeneration in dogs: consequences, diagnosis, treatment, and future directions.</a> J Vet Intern Med. 27 (6), 1318-1333 (2013).</li>
<li>Romaniyanto,, et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+update+of+current+therapeutic+approach+for+intervertebral+disc+degeneration%3A+a+review+article%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Med+Surg+%28Lond%29%22%5BJournal%5D)">An update of current therapeutic approach for intervertebral disc degeneration: a review article.</a> Ann Med Surg (Lond). 77, 103619(2022).</li>
<li>Reints Bok, T. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Instrumented+cervical+fusion+in+nine+dogs+with+caudal+cervical+spondylomyelopathy%5BTitle%5D)+AND+%22Vet+Surg%22%5BJournal%5D)">Instrumented cervical fusion in nine dogs with caudal cervical spondylomyelopathy.</a> Vet Surg. 48 (7), 1287-1298 (2019).</li>
<li>Sattari, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anterior+cervical+discectomy+and+fusion+versus+posterior+decompression+in+patients+with+degenerative+cervical+myelopathy%3A+a+systematic+review+and+meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosurg+Spine%22%5BJournal%5D)">Anterior cervical discectomy and fusion versus posterior decompression in patients with degenerative cervical myelopathy: a systematic review and meta-analysis.</a> J Neurosurg Spine. 38 (6), 631-643 (2023).</li>
<li>Hashimoto, K., Aizawa, T., Kanno, H., Itoi, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adjacent+segment+degeneration+after+fusion+spinal+surgery%3A+a+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Int+Orthop%22%5BJournal%5D)">Adjacent segment degeneration after fusion spinal surgery: a systematic review.</a> Int Orthop. 43 (4), 987-993 (2019).</li>
<li>Fiani, B., Nanney, J. M., Villait, A., Sekhon, M., Doan, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigational+research%3A+timeline%2C+trials%2C+and+future+directions+of+spinal+disc+arthroplasty%5BTitle%5D)+AND+%22Cureus%22%5BJournal%5D)">Investigational research: timeline, trials, and future directions of spinal disc arthroplasty.</a> Cureus. 13 (7), e16739(2021).</li>
<li>Qin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Artificial+cervical+vertebra+and+intervertebral+complex+replacement+through+the+anterior+approach+in+animal+model%3A+a+biomechanical+and+in+vivo+evaluation+of+a+successful+goat+model%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Artificial cervical vertebra and intervertebral complex replacement through the anterior approach in animal model: a biomechanical and in vivo evaluation of a successful goat model.</a> PLoS One. 7 (12), e52910(2012).</li>
<li>Choi, H., Baisden, J. L., Yoganandan, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparative+in+vivo+study+of+semi-constrained+and+unconstrained+cervical+artificial+disc+prostheses%5BTitle%5D)+AND+%22Mil+Med%22%5BJournal%5D)">A comparative in vivo study of semi-constrained and unconstrained cervical artificial disc prostheses.</a> Mil Med. 184 (Suppl 1), 637-643 (2019).</li>
<li>Taylor, B. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+total+disc+arthroplasty%3A+a+canine+model%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Orthop+%28Belle+Mead+NJ%29%22%5BJournal%5D)">Evaluation of total disc arthroplasty: a canine model.</a> Am J Orthop (Belle Mead NJ). 37 (4), E64-E70 (2008).</li>
<li>Adamo, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cervical+arthroplasty+in+two+dogs+with+disk-associated+cervical+spondylomyelopathy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Vet+Med+Assoc%22%5BJournal%5D)">Cervical arthroplasty in two dogs with disk-associated cervical spondylomyelopathy.</a> J Am Vet Med Assoc. 239 (6), 808-817 (2011).</li>
<li>Marinho, P. V. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+an+intervertebral+disc+prosthesis+prototype+for+the+canine+cervical+spine%5BTitle%5D)+AND+%22Cienc+Rural%22%5BJournal%5D)">Development of an intervertebral disc prosthesis prototype for the canine cervical spine.</a> Cienc Rural. 53, e20220027(2023).</li>
<li>Falzone, C., Tranquillo, V., Gasparinetti, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+two+surgical+techniques+for+the+treatment+of+canine+disc-associated+cervical+spondylomyelopathy%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Vet+Sci%22%5BJournal%5D)">Comparison of two surgical techniques for the treatment of canine disc-associated cervical spondylomyelopathy.</a> Front Vet Sci. 9, 880018(2022).</li>
<li>Nilssen, P. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Complications+and+reoperations+in+young+versus+old+patients+undergoing+cervical+disc+arthroplasty%5BTitle%5D)+AND+%22North+Am+Spine+Soc+J%22%5BJournal%5D)">Complications and reoperations in young versus old patients undergoing cervical disc arthroplasty.</a> North Am Spine Soc J. 21, 100589(2025).</li>
<li>Parish, J. M., Asher, A. M., Coric, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Complications+and+complication+avoidance+with+cervical+total+disc+replacement%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Spine+Surg%22%5BJournal%5D)">Complications and complication avoidance with cervical total disc replacement.</a> Int J Spine Surg. 14 (s2), S50-S56 (2020).</li>
<li>Jacobs, C. A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+characterization+of+a+novel+biomimetic+artificial+disc+for+the+cervical+spine%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mech+Behav+Biomed+Mater%22%5BJournal%5D)">Mechanical characterization of a novel biomimetic artificial disc for the cervical spine.</a> J Mech Behav Biomed Mater. 142, 105808(2023).</li>
<li>Platt, S. R., Da Costa, R. C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPlatt%2C+SR+%22Cervical+vertebral+column+and+spinal+cord.Veterinary+surgery%3A+small+animal%22">Cervical vertebral column and spinal cord.Veterinary surgery: small animal</a>. , Elsevier. St. Louis. (2018).</li>
<li>Chin, K. R., Lubinski, J. R., Zimmers, K. B., Sands, B. E., Pencle, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+experience+and+two-year+follow-up+with+a+one-piece+viscoelastic+cervical+total+disc+replacement%5BTitle%5D)+AND+%22J+Spine+Surg%22%5BJournal%5D)">Clinical experience and two-year follow-up with a one-piece viscoelastic cervical total disc replacement.</a> J Spine Surg. 3 (4), 630-640 (2017).</li>
<li>Dicesare, J. A. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+failure+of+the+Mobi-C+implant+for+artificial+cervical+disc+replacement%3A+report+of+4+cases%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosurg+Spine%22%5BJournal%5D)">Mechanical failure of the Mobi-C implant for artificial cervical disc replacement: report of 4 cases.</a> J Neurosurg Spine. 33 (6), 727-733 (2020).</li>
<li>Wang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+study+between+Caspar+cervical+retractor+system+and+traditional+S+retractor+in+application+on+anterior+cervical+decompression+and+fixation%5BTitle%5D)+AND+%22Orthop+Surg%22%5BJournal%5D)">Comparative study between Caspar cervical retractor system and traditional S retractor in application on anterior cervical decompression and fixation.</a> Orthop Surg. 15 (2), 510-516 (2023).</li>
<li>Seo, J. H., Ju, C. I., Kim, S. W., Kim, J. K., Shin, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+efficacy+of+bone+cement+augmented+screw+fixation+for+the+severe+osteoporotic+spine%5BTitle%5D)+AND+%22Korean+J+Spine%22%5BJournal%5D)">Clinical efficacy of bone cement augmented screw fixation for the severe osteoporotic spine.</a> Korean J Spine. 9 (2), 79-84 (2012).</li>
</ol>

Autorzy nie mają żadnych konfliktów interesów do zgłoszenia.

Wyniki tego badania na modelu zwierzęcym kozy i in vivo pokazują precyzję i powtarzalność opisanego protokołu implantacji sztucznego dysku na poziomie C4-C5 w kręgosłupach szyjnych. Badanie to skutecznie oceniło techniczną wykonalność zabiegu, podkreślając znaczenie obrazowania, specyficznego, dostosowanego instrumentu oraz prawidłowego ustawienia implantu, struktur kręgowych i podejścia chirurgicznego podczas kluczowych etapów chirurgicznych23.
Istotnym rezultatem tego badania było niezawodne stworzenie prawidłowo wyrównanych kanałów kilowych oraz stabilne umiejscowienie protezy. Systematyczne stosowanie fluoroskopii podczas zabiegu chirurgicznego zapewniało dokładność, szczególnie podczas zakładania dysku w próbach i końcowego zakładania protezy. To podejście oparte na obrazowaniu ma na celu minimalizację ryzyka nieprawidłowego ustawienia, które wcześniej zgłaszano jako potencjalne powikłanie nad implantacją sztucznego dysku24. Dodatkowo zastosowanie rozciągacza kręgowego Caspara zapewniało kontrolowaną i stabilną przestrzeń roboczą, umożliwiającą precyzyjne usuwanie materiału z tarczy i przygotowanie kanału stępki. Stosowanie rozpraszacza kręgowego Caspara do implantacji sztucznego dysku jest podobne, podobnie jak podejścia stosowane w przedniej dekompresji i fiksacji szyjki, co dodatkowo wspiera potencjał translacyjny tego protokołu25.
Cement kostny, szczególnie polimetakrylan (PMMA), był często stosowany w zabiegach takich jak wertebroplastyka i kifoplastyka w celu stabilizacji złamań uciskowych kręgosłupa25. Cement kostny był również stosowany do poprawy utrwalenia do szypki w kostkach osteoporotycznych, ponieważ udowodniono, że poprawia ich stabilność w uszkodzonej kości26. W obecnej technice chirurgicznej zastosowano cement kostny oraz tytanowe płytki blokujące, aby zwiększyć stabilność poprzez zakotwicenie protezy i ograniczenie przemieszczenia oraz umożliwić ocenę długoterminowej integracji płaszcza z włókna sztucznego dysku z płytką końcową kręgu. Środki te zostały wprowadzone, aby poprawić trwałą integralność implantu i zapewnić długotrwałe ustabilizowanie kręgosłupa. Jednak dodatkowe użycie cementu kostnego i utrwalania płytek najprawdopodobniej zwiększy ryzyko powikłań związanych z implantami, takich jak zwiększone obciążenie sąsiednich struktur, zaburzenia remodelacji kości, reakcje ciał obcych czy trudności w operacjach rewizyjnych. Przyszłe badania sztucznych dysków dotyczące długoterminowych wyników funkcjonalnych powinny również skupić się na konieczności wprowadzenia tego dodatkowego kroku zapobiegającego migracji kila. 
Chociaż badanie in vivo u kóz miało na celu głównie ocenę wykonalności i krótkoterminowych efektów wszczepienia sztucznego dysku, wyniki wykazały sukces implantacji bez oznak radiologicznych infekcji, migracji implantu czy rozpadu materiału implantowego w ciągu 21 dni po operacji. Przeprowadzono oceny funkcjonalne w celu oceny krótkotrwałej pooperacyjnej rekonwalescencji zwierzęcia, w tym powrotu do zdrowia nerwowego, reakcji na ból, mobilności oraz ogólnego samopoczucia, i wszystkie cztery zwierzęta wykazywały normalne zachowanie, dobry apetyt oraz brak oznak bólu, kulawizny czy infekcji miejsca operacji. Wyniki te wskazują, że opisany protokół jest skuteczny i dobrze tolerowany u kóz doświadczalnych. 
Potencjalne strategie rozwiązywania typowych problemów śródoperacyjnych (np. nieprawidłowe ustawienie implantów, trudności w tworzeniu szczelin na stępkę lub nieprawidłowe zastosowanie cementu) zostały rozwiązane lub zapobiegnięte poprzez precyzyjne przygotowanie procedury na przedoperacyjnym obrazowaniu oraz pomiar wymiarów dysku międzykręgowego i kręgowego oraz fluoroskopię. Efektywność, użyteczność i powtarzalność metody były wspierane przez powtarzające się kontrole wewnątrzoperacyjne za pomocą fluoroskopii oraz potwierdzone precyzyjne umiejscowienie w pozycji leżącej grzbietowej, umożliwiano stosowanie narzędzi dostosowanych do rozmiaru kozy oraz monitorowano wszystkie etapy chirurgiczne obejmujące pozycjonowanie szyi, anatomiczną identyfikację właściwego miejsca, piłowanie kilu, zakładanie stępki, implantację, nakładanie cementu, oraz fiksację płyt. 
Pomimo swoich mocnych stron, badanie to jest ograniczone przez stosunkowo krótki czas obserwacji. Chociaż 21-dniowy okres dostarczył kluczowych informacji na temat wczesnych wyników pooperacyjnych, długoterminowa stabilność biomechaniczna, integracja kości oraz adaptacja funkcjonalna wymagają dalszej oceny przez dłuższy czas. Dodatkowo, różnice w anatomii, wieku i gęstości kości zwierząt mogą wpływać na wyniki i powinny być brane pod uwagę w przyszłych badaniach. Chociaż analiza biomechaniczna oryginalnej wersji tego sztucznego dysku już wykazała jego zdolność do naśladowania złożonej kinetycznej naturalnego dysku21, mechaniczna ocena ostatecznej wersji z nowym wewnętrznym rdzeniem została zakończona, a wyniki zostaną opublikowane w przyszłym długoterminowym badaniu kohortowym z udziałem tych czterech kóz.
Podsumowując, badanie to wykazało precyzję, powtarzalność i bezpieczeństwo opisanego protokołu implantacji sztucznego dysku w modelu in vivo kozy. Wyniki sugerują, że ta technika daje nadzieję na interwencje zachowujące ruch w kręgosłupie szyjnego i może stanowić cenną podstawę dla dalszych badań translacyjnych. Przyszłe badania powinny obejmować analizę interwencji w kręgosłupie szyjnym zachowającym ruch, a także dłuższe okresy obserwacji oraz badania histopatologiczne jednostek kręgosłupa są niezbędne do oceny długoterminowej stabilności implantu i osseointegracji na końcu płyty w celu określenia bezpieczeństwa i możliwego zastosowania klinicznego u psów, a ostatecznie u ludzi.

Na całym świecie ból szyi zajmuje czwarte miejsce pod względem częstości przyczyny niepełnosprawności, dotykając ponad 30% osób rocznie1. Chociaż często wiąże się to ze starzeniem się i zmianami degeneracyjnymi, ból szyi może również występować u młodszych osób i psów z powodu czynników genetycznych, nawyków stylu życia oraz przeciążenia biomechanicznego. Chociaż ból szyi może wynikać z różnych czynników, choroba międzykręgowych dysków (IVD) jest jedną z najważniejszych przyczyn, szczególnie ze względu na swoją rolę w ucisku struktur nerwowych.
W odcinku kręgosłupa szyjnego choroba IVD prowadzi do ściskowej mielopatii szyjnej (CCM), dobrze znanego zaburzenia kręgosłupa dotykającego zarówno ludzi, jak i psy 2,3. U ludzi CCM objawia się bólem szyi, drętwieniem i dysfunkcjami ruchowymi2. Podobnie duże rasy psów, takie jak dog niemiecki i doberman, są podatne na spondylomielopatię szyjkową (CSM), powszechnie znaną jako zespół Wobblera. CSM obejmuje ucisk rdzenia kręgowego spowodowany wysunięciami dysków, zmianami kostnymi kręgów, niestabilnością kręgów oraz zmianami zwyrodnieniowymi więzadeł i stawów międzykręgowych. Te czynniki razem powodują ucisk rdzenia kręgowego i korzenia nerwowego, co prowadzi do objawów klinicznych, takich jak nieskoordynowany chód, zwłaszcza w tylnych kończynach, oraz osłabienie, które może przechodzić na przednie kończyny. Psy mogą wykazywać ból szyi, sztywność i niechęć do opuszczania głowy, często wykazując dyskomfort po palpacji 4,5. Najczęściej diagnozowaną postacią zespołu Wobblera u psów jest CSM powiązane z dyskiem, które głównie dotyczysegmentów kręgosłupa C4-C5, C5-C6 i C6-C7.
Zazwyczaj pacjenci z powodu CCM i CSM związanej z dyskiem dobrze reagują na zachowawcze leczenie medyczne, modyfikacje stylu życia oraz fizjoterapię. Pacjenci ludzki i weterynarzni z zaawansowanymi, zwyrodnieniowymi formami choroby IVD, w których znaczne uciskanie struktur nerwowych nie reaguje już na strategie zachowawcze, są leczeni chirurgicznie 7,8. Konwencjonalne techniki chirurgiczne w leczeniu mielopatii szyjnej, takie jak procedury dekompresyjne i rozpraszająco-stabilizacyjne (fuzja kręgosłupa), są powszechnie stosowane w celu złagodzenia ucisku nerwowego i przywrócenia stabilności kręgosłupa 9,10. Chociaż te zabiegi chirurgiczne skutecznie łagodzą ból, nie przywracają funkcji jednostki kręgosłupa i często prowadzą do przyspieszonej degeneracji lub całkowitego unieruchomienia uszkodzonego segmentu kręgosłupa. Ponadto zespolenie kręgosłupa wiąże się z rozwojem choroby sąsiednich segmentów (ASD), ponieważ unieruchomienie zrośniętych segmentów może prowadzić do zwiększonego obciążenia mechanicznego i przyspieszonej degeneracji na sąsiednich poziomach. Niemniej jednak to powiązanie pozostaje przedmiotem ciągłych debat w literaturze 9,11.
W ciągu ostatnich dwóch dekad stosowano zastąpienie dysku międzykręgowego (IVD), znane jako artroplastyka krążka szyjnego (CDA), z użyciem sztucznej protezy dysku, które zachowało mobilność segmentów i stało się uznaną opcją w praktyce klinicznej ludzi po zatwierdzeniu przez FDA napoczątku lat 200012. W fazie przedklinicznej artroplastyka dysku była szeroko badana z wykorzystaniem eksperymentalnych modeli zwierzęcych, takich jak kozy, owce i psy 13,14,15. Do tej pory weterynaryjne zastosowanie CDA u psów jest rzadkie, a długoterminowe badania obserwacyjne są niewystarczające. Chociaż kilka badań wykazało rozwój sztucznych dysków w celu utrzymania mobilności segmentowej u psów16,17 lat, najnowsze dowody Falzone i in. (2022) wskazują na istotne ograniczenia. Ich wyniki wykazały wyższą częstość i nasilenie zapadania się u psów leczonych sztucznymi dyskami (dysk Adamo) w porównaniu do psów poddawanych fiksacji rozproszenia. Pogorszenie stanu klinicznego i konieczność operacji rewizyjnej były również częstsze u zwierząt leczonych sztucznymi dyskami Adamo, co budzi obawy dotyczące ich długoterminowej wydajności biomechanicznej18.
Chociaż CDA zostało zatwierdzone do stosowania u ludzi, a obecnie dostępne są różne generacje sztucznych dysków, kilka ograniczeń utrudnia tę technikę, szczególnie dla młodszych pacjentów wymagających długoterminowej stabilności implantów19. Najważniejsze problemy to migracja, przemieszczenie i osiadanie sztucznego dysku20. W związku z tym opracowano nowy sztuczny dysk (BioAID), oparty na założeniu, że naśladowanie naturalnej struktury i biomechaniki IVD może pomóc zachować wzorce obciążenia fizjologicznego i zmniejszyć ryzyko uszkodzenia sąsiedniego segmentu kręgowego.
W tym biomimetycznym sztucznym IVD (BioAID) jądro pulsozumowe (NP) naturalnego IVD symulowane jest przez wiskoelastyczne wewnętrzne jądro, pierścień włóknisty (AF) reprezentowany jest przez odporną na napięcia powłokę z ultra-wysokomolekularnego polietylenu (UHMWPE), a połączenie między IVD a sąsiednimi kręgami jest replikowane przez tytanowe płyty końcowe z kilami zapewniającymi stabilność, zakotwiczenie i odporność na migrację. Aby ocenić jego funkcjonalność, implant opiera się na dostępie do brzusznej części szyi, usunięciu IVD oraz użyciu specjalistycznych narzędzi chirurgicznych specjalnie zaprojektowanych do implantacji sztucznych dysków. Konieczne jest specjalnie zaprojektowane podejście chirurgiczne wraz z tymi specjalistycznymi narzędziami chirurgicznymi ze względu na unikalne cechy strukturalne i funkcjonalne sztucznego dysku, które odróżniają go od konwencjonalnych systemów CDA. W celu przeniesienia tej techniki do zastosowań klinicznych zarówno u ludzi, jak i weterynaryjnych, niniejsza praca zawiera szczegółowy podręcznik implantacji sztucznego dysku, opisujący planowanie i metodę chirurgiczną na poziomie C4-C5 IVD w modelu kozy – zwierzęcia często wykorzystywanego w badaniach kręgosłupa ze względu na jego anatomiczną istotność i dostępność.
Biomimetyczna sztuczna IVD została zaprojektowana tak, aby naśladować strukturę i funkcję naturalnego dysku (Rysunek 1A,B). Pierwotny projekt tego implantu (patrz TABELA MATERIAŁÓW) składał się z galaretowatego, pęczniejącego hydrożelu symulującego jądro pulposus, ultra-wysokomolekularnej polietylenowej błony obejmującej rdzeń hydrogelowy, powlekanej hydroksyapatytem powłoki z włókna wysokorozciągającego reprezentującego AF oraz 3D drukowanych tytanowych płyt końcowych z kilami (rysunek 1C), które przywiązują dysk do sąsiednich kręgów. Ocena biomechaniczna oryginalnego projektu tego nowatorskiego sztucznego dysku wykazała, że może on naśladować kinematyczne zachowanie zastąpionego dysku międzykręgowego21. W najnowszej wersji tego implantu wewnętrzny rdzeń hydrogelu został zastąpiony materiałem wiskoelastycznym (poliwęglanowym poliuretanem (PCU) (Rysunek 1D). Implant sztucznego dysku najpierw przeszedł proces trawienia osocza, a następnie sterylizację metodą sterylizacji tlenkiem etylenu (EO) gazem (patrz TABELA MATERIAŁÓW) i przetestowany pod kątem bezpłodności za pomocą analizy wzrostu bakterii tlenowych/beztlenowych (ABG).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68623/68623fig1.jpg" /> 
Rysunek 1: Projekt implantu sztucznego dysku. (A) Schematyczny przekrój implantu sztucznego dysku. (B) Rzeczywiste obrazy implantu sztucznego dysku. (C) Tytanowa konstrukcja końcowa z odpowiednimi wymiarami. (D) Schematyczne przedstawienie viskoelastycznego rdzenia wewnętrznego. Adaptacja z Jacobs i in. (2023)21 z modyfikacjami. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68623/68623fig1large.jpg" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.</a>
W trakcie badania zastosowano różne metody obrazowania, aby zapewnić precyzyjne planowanie, wskazówki i ocenę umieszczenia implantu. Obrazowanie przedoperacyjne było kluczowe dla oceny struktur anatomicznych oraz weryfikacji odpowiedniości i dopasowania implantu. Obrazowanie śródoperacyjne wspomagało precyzyjne wykonanie chirurgiczne, a obrazowanie pooperacyjne zostało wykorzystane do weryfikacji pozycji i ustawienia implantu. Wszystkie procedury obrazowania były wykonywane zgodnie z wytycznymi instytucjonalnymi oraz przepisami dotyczącymi bezpieczeństwa radiacyjnego.
Przedoperacyjne obrazowanie radiograficzne przeprowadzono za pomocą cyfrowego sprzętu rentgenowskiego (patrz TABELA MATERIAŁÓW) w celu analizy struktur anatomicznych i określenia wielkości przestrzeni IVD, co jest niezbędne do planowania przedoperacyjnego. Standardowe rentgenowskie wykonane są wykonane z odpowiednim ustawieniem pozycji i ekspozycji, aby uzyskać najlepszą jakość obrazu. Podczas operacji zastosowano fluoroskopię C-arm (patrz TABELA MATERIAŁÓW), aby kierować procedurą i potwierdzić prawidłowe umieszczenie implantu. Do oceny umieszczenia implantu pooperacyjnego i anatomicznego ustawienia użyto wysokorozdzielczego tomografu komputerowego (patrz TABELA MATERIAŁÓW). Do szczegółowych badań pozyskano cienkoprzecinkowe obrazy osiowe, co umożliwiło wielopłaszczyznową rekonstrukcję i trójwymiarową wizualizację. Aby zapewnić dokładną ocenę wyników pooperacyjnych, analiza obrazów została przeprowadzona za pomocą specjalistycznego oprogramowania (patrz TABELA MATERIAŁÓW).
Aby dostarczyć podręcznik do implantacji sztucznego dysku, protokół opisuje przedoperacyjne leczenie, znieczulenie, zabieg chirurgiczny oraz opiece pooperacyjnej.

<table><tbody><tr><td><Silna>laboratorium implantów</silna></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Laboratorium 3D</td><td>University Medical Center Utrecht 3D, Utrecht, Holandia &nbsp;</td><td></td><td>Laboratorium odpowiedzialne za zaprojektowanie urządzenia implantacyjnego. [https://www.umcutrecht.nl/nl/3d-lab/] </td></tr><tr><td><silne>Oprogramowanie</silne></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Clideo.com</td><td>Clideo Ltd., Cypr</td><td></td><td>Edytor wideo online i narzędzia.</td></tr><tr><td>Materialise Mimics w wersji 25.1</td><td>Materialise, Leuven, Belgia</td><td></td><td>Przetwarzanie danych CT DICOM</td></tr><tr><td>Oprogramowanie 3-Matic wersja 17</td><td>Materialise, Leuven, Belgia</td><td></td><td>Oprogramowanie do projektowania urządzeń implantacyjnych</td></tr><tr><td>RadiAnt DICOM Viewer (wersja 2024.2)</td><td>Medixant, Pozna<img alt="Równanie 1" src="/files/ftp_upload/68623/68623eq1.jpg" style="margin: auto; "/>, Polska</td><td></td><td>Przeglądarka CT DICOM</td></tr><tr><td>Producent implantów</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Amnovis</td><td>Amnovis, Aarschot, Belgia</td><td></td><td>Druk i obróbka narzędzi do implantacji, w tym trail cages+ Saw guide [https://www.amnovis.com/]</td></tr><tr><td>Druk 3D metalowy &nbsp;</td><td>Produkcja i wydruki 3D metalowe Engieering, Houlle, Francja</td><td></td><td>Druk i obróbka końcowa tytanowej płyty końcowej BioAID. [https://www.3d-metalprint.com/]</td></tr><tr><td>OSYPKA AG</td><td>Rheinfelden, Niemcy</td><td></td><td>Sterylizacja implantu BioAID tlenkiem etylenu (EO) po montażu implant jest umieszczany w sterylizatorze EO (8%). Cykl sterylizacji przebiega w niskiej temperaturze (38 stopni i 42 stopni; C) przez 3 godziny. [https://osypka.de/]</td></tr><tr><td>Empa</td><td>Emp, St. Gallen, Szwajcaria</td><td></td><td>Trawienie plazmowe z zastosowaniem 2x 40 min plazmy Ar/O2, 16/4 sccm, 30 W, 4 Pa w reaktorze wsadowym [https://www.empa.ch/]</td></tr><tr><td><Komponent >Implant</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bionate&reg; 80A PCU</td><td>DSM Biomedical, Geleen, Holandia</td><td>7006035</td><td>Średnia Hardbessa: 82,6, masa cząsteczkowa Mw: 385272 Da, PDI: 2,5, Wytrzymałość rozciągania: 8402,1 psi, grubość &nbsp; 1,8mm</td></tr><tr><td>UHMWPE membrana &nbsp;</td><td>DSM Biomedical, Geleen, Holandia</td><td></td><td>Grubość 38 um, gęstość powierzchniowa 5g/m2, pora 0,9um</td></tr><tr><td>Kurtka z włókna dzianinowego UHMWPE&nbsp;</td><td>Centexbel, Gr&acirc; ce-Hollogne, Belgia</td><td></td><td>2/1 oczka na oczku, 8 oczek/cm</td></tr><tr><td>Ulteeva Purity &hand; &nbsp;</td><td>DSM Biomedical, Geleen, Holandia</td><td></td><td>Ulteeva +HA,&nbsp; SGX, dtex110, TS 100, wcześniej Dyneema Purity&reg;</td></tr><tr><td><silny>Instrument i maszyna</mocny></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ProX DMP320&nbsp;</td><td>Systemy 3D, Karolina Południowa, USA</td><td></td><td>Bezpośrednia maszyna do drukowania metalu wykorzystująca selektywną technologię topienia laserowego;</td></tr><tr><td>Miele professional G 7826</td><td>Miele Nederland B.V., Vianen, Holandia</td><td></td><td>Higieniczna pralka&nbsp;</td></tr><tr><td>BLUE SEAL 100*360 mm</td><td>Interster, Wormerveer, Holandia</td><td>3FKFB210819</td><td>Przezroczysty laminat sterylizacyjny o rozmiarze 100*360 mm</td></tr><tr><td>Sterylizator MMM OB10643</td><td>MMM Group, Planegg, Niemcy</td><td></td><td>Autoklaw parowy</td></tr><tr><td>Model fluoroskopii NZS 229</td><td>Philips, Eindhoven, Holandia</td><td></td><td>Fluoroskopia</td></tr><tr><td>AGFA DR 600&nbsp;</td><td>AGFA Valory, Belgia</td><td></td><td>Aparat rentgenowski</td></tr><tr><td>64-slice, Siemens SOMATOM Definition AS</td><td>Siemens Medical Solutions USA, Inc., USA</td><td></td><td>Aparat do badania komputerowego</td></tr><tr><td>Cewnik Foley 10frx40cm z balonem 10cc</td><td>Teleflex, USA</td><td>170605-12</td><td>Cewnik moczu Foleya rozmiar 12</td></tr><tr><td>Ioban 2</td><td>3M, MN, USA</td><td>6640EU</td><td>Chirurgiczna zasłona impregnowana jodem&nbsp;</td></tr><tr><td>2.0 Tytanowa śruba blokadowa LeiLOX</td><td>Rita Leibinger, BW, Niemcy</td><td>245-420-18</td><td>Tytanowa samogwintna śruba blokująca 2,4 mm.</td></tr><tr><td>PDS 2-0 z igłą CP-1</td><td>Johnson & Johnson Medical GmbH, Norderstedt, Niemcy</td><td>PDP466H</td><td>Polidioksanonem plus antybakteryjnym 2-0 (materiał do szwów wchłaniających) &nbsp;</td></tr><tr><td>Monocryl 2-0 z igłą Taperpoint Plus</td><td>Johnson & Johnson Medical GmbH, Norderstedt, Niemcy</td><td>MCP3170H</td><td>Poliglekapron 25 plus antybakteryjne 2-0 (materiał do szwania) z kropką stożkową plus igłą</td></tr><tr><td>Monocryl 2-0 z igłą odwrotnego cięcia</td><td>Johnson & Johnson Medical GmbH, Norderstedt, Niemcy</td><td>MCP4443H</td><td>Poliglecaprone 25 plus antybakteryjne 2-0 (materiał do szwania) z odwróconą igłą tnącą</td></tr><tr><td>Uchwyt na krótkie elementy Syncage C</td><td>SYNTHES GMBH, Szwajcaria&nbsp;</td><td>3,96,989</td><td>Specjalny uchwyt na eksperymentalne rozmiary implantu 4.5.</td></tr><tr><td>Curion&reg; Worek na mocz CuriBag (2 litry), 25 kawałków</td><td>Medeco BV, Holandia</td><td>55902</td><td>Rurka o średnicy 110 cm i zawór poprzeczny</td></tr><tr><td>Shiley & hand; Rurka tchawicowa z TaperGuard&trade; Kajdanki</td><td>Medtronic co. Minnesota, USA</td><td>Lata 18790</td><td>Murphy Eye z preloadowanym styletem, 9,0 mm średnicy wewnętrznej, 12,1 mm średnicy przewagi</td></tr><tr><td>Collin Baby Samotrzymający retraktor</td><td>Brun GmbH, Tuttlingen, Niemcy</td><td>BV329R</td><td>COLLIN (NIEMOWLĘCI) Brzuch Zbiór samooporny, pełny rozciągacz, 155 mm (6 1/8"), z zamknięciem na kulki, cechy BV328R, BV327R, BV326R</td></tr><tr><td>Nożyczki Metzenbaum</td><td>Aesculap GmbH, Tuttlingen, Niemcy</td><td>BC601R</td><td>Nożyczki Metzenbaum - proste -/- 14,5 cm</td></tr><tr><td>Gelpi Retractor&nbsp;</td><td>Wipro, Bengaluru, Indie</td><td>051-9970</td><td>Zestaw HGIII L=185mm</td></tr><tr><td>Gelpi Retractor&nbsp;</td><td>Aesculap GmbH, Tuttlingen, Niemcy</td><td>BV996R</td><td>Zestaw HGIII L=135mm</td></tr><tr><td>Rękojeść z ostrza bobra&nbsp;</td><td>Spektrum weterynaryjne, Lyon, Francja</td><td>SAH.002544</td><td>rozmiar 4'', numer baldes: 64 i 65&nbsp;</td></tr><tr><td>Wiertło Synthes 2.0 mm</td><td>SYNTHES GMBH, Szwajcaria&nbsp;</td><td>310.19</td><td></td></tr><tr><td>Kirschner &nbsp; Wiers</td><td>SYNTHES GMBH, Szwajcaria&nbsp;</td><td>292.20</td><td>Synthes 2,0 mm KWIRE Z TROCAR POINT 150 mm</td></tr><tr><td>CASPAR, rozpraszacz kręgów</td><td>KLS, Tuttlingen, Niemcy</td><td>SBH 110-740-02</td><td>Lewy, krótkoząbkowany pręt: 110 mm</td></tr><tr><td>C-Lox&nbsp; Kiretka kręgosłupowa&nbsp;</td><td>Rita Leibinger, BW, Niemcy</td><td>134-0700-22</td><td>Stal nierdzewna 22 cm</td></tr><tr><td>MTI Curette&nbsp;</td><td>MTI, Ohio, USA</td><td></td><td>L= 8,8 mm, Łączna długość = 19 mm, <img alt="Równanie 2" src="/files/ftp_upload/68623/68623eq2.jpg" styl="margines: auto; "/>&nbsp; curette 6,3mm, haczyk Curette 45<img alt="Równanie 3" src="/files/ftp_upload/68623/68623eq3.jpg" style="margines: auto; "/></td></tr><tr><td>Chevalier Jackson Laryngeal Chwytające Kleszcze Chevalier Jackson;</td><td>Stryker, Michigan, USA</td><td>S35.43000</td><td>11.75&Prime; 299MM</td></tr><tr><td>Scoville Curette&nbsp;</td><td>GerMedUSA, Nowy Jork, USA</td><td>G46-1502</td><td>10" w dół</td></tr><tr><td>Tarcza piły</td><td>DePuy Synthes, Indiana, USA</td><td>519.104S</td><td>Długość użytkowa: 50 mm, grubość cięcia: 0,6 mm, szerokość: 10 mm</td></tr><tr><td>Orthopedic COLIBRI II</td><td>DePuy Synthes, Indiana, USA</td><td>5,32,101</td><td>Wiertarka/piła ossilacyjna</td></tr><tr><td>PALACOS&reg; R (cement kostny)</td><td>Heraeus (Kulzer), Niemcy</td><td>K202475</td><td>Cement kostny o wysokiej lepkości, radioplastik, zielona barwa</td></tr><tr><td>Płyta rekonstrukcyjna ze stopu LeiLOX Ti</td><td>Rita Leibinger, BW, Niemcy</td><td>142-0220-04</td><td>4 otwory. odległość między dwoma otworami w okolicy. 9mm, długość = 32,95mm, szerokość maks. = 5,95mm, szerokość min.= 3,6mm, wysokość = 1,55mm&nbsp;</td></tr><tr><td>Actimove Cerviroll</td><td>Ottobock, Duderstadt, Niemcy</td><td>72859-44</td><td>piankowy płaszcz wokół szyi (rozmiar Large)</td></tr><tr><td><silne>Leki</mocne></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dexdomitor 0,5 mg/ml</td><td>Orion Corporation, Espoo, Finlandia</td><td>EU/2/02/033/001-002</td><td>Deksmedetomidyna chlorowodorkowa 0,5 mg/ml do zastrzyków (10 ml)&nbsp;</td></tr><tr><td>Gips buprenorfinowy 20 μm/godzinę</td><td>SANDOZ BV, Almere, Holandia</td><td>RVG 114802</td><td>Plaster transdermalny</td></tr><tr><td>Propofol 20 mg/ml</td><td>Fresenius Kabi Nederland b.v., Huis ter Heide, Holandia</td><td>RVG 110811</td><td>Propofol 20 mg/ml emulsji do zastrzyków lub infuzji (50ml) i nbsp;</td></tr><tr><td>Fluniksyna meglumina 50 mg/ml</td><td>&nbsp; Laboratoria Calier S.A., Les Franqueses del Vall&egrave; s, Spian</td><td>ES/V/0127/001</td><td>Butelka 100 ml, QM01AG90 - Flunixin</td></tr><tr><td>Neopen&reg;</td><td>MSD intervet, Boxmeer, Nizozemska</td><td>REG NL 1556</td><td>Neomycyna (100 mg/ml) – benzylofenicylina prokaina (200 mg/ml)</td></tr><tr><td>Remifentanyl 2mg</td><td>Mylan B.V., Amstelveen, Holandia</td><td>RVG 104757</td><td>SKŁAD REMIFENTANYLU 2,19 mg/fiolka odpowiadający REMIFENTANYLOWI 2 mg/fiolka</td></tr><tr><td>Szampon z Betadyną</td><td>Mylan B.V., Amstelveen, Holandia</td><td>RVG 08943</td><td>Povidone-jod 75 mg/ml (120 ml)</td></tr><tr><td>Opłotowanie betadyny</td><td>Mylan B.V., Amstelveen, Holandia</td><td>RVG 01331&nbsp;</td><td>Roztwór povidonu i jodu 100mg/ml (500ml)</td></tr><tr><td>Amoksycylina / kwas klavulanowy</td><td>SANDOZ BV, Almere, Holandia</td><td>RVG 29725</td><td>Zawiera 500 mg amoksycyliny i 50 mg kwasu klavulanowego (proszk)</td></tr><tr><td>HiBiScrub</td><td>M&ouml; Inlycke Health Care AB., Utrecht, Holandia</td><td>RVG 10156</td><td>Chlorheksydyna diglukonian 40 mg/ml (500 ml)</td></tr><tr><td>Chlorheksydyna 0,5% w alkoholu 70%&nbsp; Spray (magneta)</td><td>DODANA FARMACEUTYKA, Oss, Holandia</td><td>ROL. 1642783</td><td>Chlorheksydyna 0,5% w alkoholu 70%&nbsp; Spray (250ml)</td></tr><tr><td>Cisatracurium 2mg/ml&nbsp;</td><td>Hameln Pharma GmbH, Hameln, Niemcy</td><td>9266716</td><td>1 ml&nbsp; zawiera: Cisatracurium besylan 2,68 mg (równowartość 2 mg cisatracurium)</td></tr></tbody></table>

technika chirurgiczna wszczepienia biomimetycznej sztucznej tarczy międzykręgowej w model zwierzęcy kozy

Surgical Technique for the Implantation of a Biomimetic Artificial Intervertebral Disc in a Goat Animal Model

Artroplastyka krążków szyjnych (CDA) pojawiła się jako rozwiązanie chirurgiczne dla pacjentów z degeneratywną mielopatią ściskową szyjki macicy, ale napotyka na ograniczenia, szczególnie w osiąganiu stabilnej integracji. Jednym z głównych wyzwań obecnych sztucznych dysków jest ryzyko migracji i zwichnięć spowodowanych niewystarczającą osseointegracją z sąsiednimi kręgami. Chociaż CDA jest ugruntowanym leczeniem w medycynie ludzkiej, psy z mielopatią szyjkową są rutynowo leczone operacjami dekompresyjnymi. W medycynie weterynaryjnej szczególne zainteresowanie są innowacyjne terapie, takie jak artroplastyka dysku. Niedawno opracowano nowatorski biomimetyczny sztuczny dysk międzykręgowy (BioAID). Ten sztuczny dysk odtwarza kluczowe cechy naturalnego dysku, zawierając odpowiednio rdzeń lepkoelastyczny oraz włóknistą otoczkę naśladującą jądro pulsposus i pierścień włóknisty. Tytanowe płyty końcowe z kilami zapewniają mocowanie, a włóknista płaszcz ułatwia osseointegrację z sąsiednimi kręgami, minimalizując ryzyko migracji w czasie. Ponieważ kozy są powszechnie używanym i łatwo dostępnym modelem zwierzęcym do badań nad kręgosłupem, to badanie stanowi kompleksowy, praktyczny przewodnik (w tym projektowanie i wykonanie implantu, selekcję i zapis zwierząt eksperymentalnych, leczenie przedoperacyjne, protokoły znieczulenia oraz opiekę pooperacyjną) dla wszczepienia sztucznego dysku w kręgosłupie szyjnym kozy. Oferowana jest szczegółowa, krok po kroku metodologia chirurgiczna, wraz z projektowaniem indywidualnych narzędzi chirurgicznych oraz zastosowaniem technik obrazowania wymaganych zarówno wewnątrz, jak i pooperacyjnie. Takie podejście łączy badania eksperymentalne z zastosowaniem klinicznym. Zabieg chirurgiczny przeprowadzono pomyślnie u czterech kóz, a monitorowanie po implantacji przez 21 dni wykazało brak migracji ani powikłań. Wyniki te sugerują, że technika implantacji zapewnia pierwotną stabilność, co wspiera jej wykonalność do dalszej oceny. Potrzebne są przyszłe badania, aby ocenić długoterminową osseointegrację i funkcjonowanie biomechaniczne, zanim przełożą to podejście na zastosowania kliniczne zarówno u ludzi, jak i psów.

Zastosowano model kozy zwłokowej, aby zapoznać zespół chirurgiczny z procedurą przed rozpoczęciem badania in vivo . Protokół zwłok wykorzystuje model zwłok kozy, aby umożliwić badaczom i chirurgom kręgosłupa praktykowanie procedury chirurgicznej wszczepienia nowatorskiego sztucznego dysku międzykręgowego do przestrzeni międzykręgowej C4-C5 w realistycznym, przypominającym salę operacyjną środowisku. Obrazowanie rentgenowskie wykonano na zwłokach, aby potwierdzić brak istotnych uszkodzeń implantu sztucznego dysku i kościstych płytek końcowych po implantacji (Ilustracja uzupełniająca S1E). Aby zwiększyć realizm zestawu treningowego chirurgicznego, użyto świeżego, całego zwłoka kozy, co pozwalało na precyzyjne umieszczenie na stole operacyjnym, zachowując naturalny kolor, fakturę i jędrność tkanek. Każdy etap zabiegu chirurgicznego odsłaniał interesujący obszar kręgów szyjnych i był wykonywany zgodnie ze standardową praktyką neurochirurgiczną22.
Badanie in vivo implantacji sztucznego dysku u 4 kóz wykazało pomyślne wykonanie tego protokołu na poziomie C4-C5 w modelu zwierzęcym kozy i przyniosło przewidywalne wyniki pod względem dokładności chirurgicznej i natychmiastowej stabilności implantu. Obrazowanie wewnątrz i po zabiegu, takie jak fluoroskopia, radiografia i tomografia komputerowa, konsekwentnie potwierdzało dokładne umieszczenie protezy w przestrzeni IVD.
Stosowanie fluoroskopii śródoperacyjnej podczas kluczowych etapów, takich jak wstawianie dysku próbnego, ustawianie prowadnicy piły oraz umieszczenie końcowego sztucznego dysku, zapewniało precyzję i zapobiegało błędom proceduralnym. Po zakończeniu procesu cięcia inspekcja przygotowanych kanałów kilowych wykazała czyste i dobrze wyrównane ślady kilu bez śladów nadmiernego wbijania lub uszkodzeń otaczających konstrukcji. Koreki z cementu kostnego skutecznie służyły jako blokada brzuszna dla migracji kila w kanałach, tworząc stabilną podstawę dla sztucznej protezy dysku.
Tomografia komputerowa okazała się cenną metodą obrazowania pooperacyjnego, umożliwiającą rekonstrukcje wielopłaszczyznowe umożliwiające precyzyjną ocenę trójwymiarowego położenia implantu względem przestrzeni IVD i płyt wierzchołowych kręgów (rysunek 7). Prawidłowe ustawienie sztucznego dysku, przywrócenie wysokości tarczy oraz symetryczne przygotowanie kanału kila osiągnięto przy minimalnych zmianach (rysunek 7). Dodatkowo zastosowanie tytanowych płyt blokujących skutecznie uszczelniało cementowane korki, zapobiegając przepychaniu cementu.
Kontrolne badania fluoroskopowe (24 godziny i 21 dni po implantacji) dodatkowo potwierdziły położenie sztucznego dysku oraz integralność strukturalną otaczających kręgów (Rysunek 9).
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68623/68623fig9.jpg" /> 
Rysunek 9: Kontrola pooperacyjna po implantacji sztucznego dysku. (A-B) Jedno z wszczepionych zwierząt obserwowano 24 godziny po operacji, wraz z odpowiadającym obrazem fluoroskopowym, wykazując oznaki odpowiedniego leczenia bólu i ogólnego samopoczucia, takie jak prawidłowa postawa. (C-D) To samo zwierzę oceniono 21 dni po implantacji, a fluoroskopowe zdjęcie potwierdzało bezpieczne umieszczenie implantu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68623/68623fig9large.jpg" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.</a>
Wyniki funkcjonalne, w tym powrót do zdrowia neurologicznego i mobilność, oceniano w ciągu 21 dni po implantacji u wszystkich czterech kóz. Przez cały ten okres wszystkie zwierzęta wykazywały normalne zachowania, utrzymywały dobry apetyt i nie wykazywały oznak bólu, deficytów neurologicznych ani kulawizny. Ponadto nie zaobserwowano żadnych oznak infekcji miejsca operacji u żadnej z czterech kóz przez cały 21-dniowy okres po implantacji, na podstawie objawów klinicznych, takich jak normalna temperatura ciała, brak obrzęku, zaczerwienienie lub wydzielina w miejscu operacji, stabilny apetyt, normalne zachowanie oraz brak kulawizny lub choroby ogólnoustrojowej (Wideo uzupełniające S1 i S2 S2).
Ilustracja uzupełniająca S1: Artroplastyka tarczy szyjnej kozy z użyciem sztucznego implantu dysku w przestrzeni międzykręgowej C4-C5 w celu oceny wykonalności techniki implantacji. Procedura obejmowała następujące etapy: (A) Dyskektomię i tworzenie kanałów w kościstych płytach końcowych, w linii środkowej brzusznej grzebienia kręgowego (zielone strzałkowe głowice). (B) Wszczepienie urządzenia sztucznego dysku. (C) Rozszerzanie utworzonych kanałów za pomocą elektrycznie zasilanego żarna (żółta strzałka). (D) Wprowadzenie cementu kostnego do kanałów (strzałka), a następnie pokrycie płytą tytanową, aby zapobiec wytłaczaniu koreka kostnego cementowego. (E) Obrazy rentgenologiczne brzuszne (po lewej) i bocznej (po prawej) uzyskane po implantacji sztucznego dysku i nałożeniu cementu kostnego, ale przed umieszczeniem płyty tytanowej na korkach cementowych kostnych. Kilki tytanowej płyty końcowej (czerwone strzałki) urządzenia sztucznego dysku umieszczone są w kanałach kilowych na każdym końcu kręgu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68623/Supplementary Figure S1.tif" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby pobrać ten plik.</a>
Wideo uzupełniające S1: Nagranie wideo pokazuje zwierzę trzy dni po wszczepieniu sztucznego dysku. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68623/Supplementary video S1.mp4" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby pobrać ten plik.</a>
Dodatkowy film S2: Nagranie, nagrane 21 dni po wszczepieniu sztucznego dysku, uchwyciło 4 zwierzęta eksperymentalne wykazujące normalne zachowanie. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68623/Supplementary video S2.mp4" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby pobrać ten plik.</a>

Niniejsze badanie przedstawia nowatorską technikę chirurgiczną implantacji biomimetycznej sztucznej dysku międzykręgowej (BioAID). Metoda zapewnia precyzyjne umieszczenie i stabilność, dążąc do przywrócenia funkcji kręgosłupa szyjnego za pomocą modelu kozy. Technika ta wykazuje obiecujące zastosowanie kliniczne zarówno u pacjentów, jak i u psów cierpiących na mielopatię kręgosłupa szyjnego.

Technika chirurgiczna wszczepienia biomimetycznej sztucznej tarczy międzykręgowej w model zwierzęcy kozy

Cervical disc arthroplasty (CDA) has emerged as a surgical solution for patients with degenerative compressive cervical myelopathy but faces limitations, ...

Niniejsze badanie przedstawia nowatorską technikę chirurgiczną wszczepienia biomimetycznej sztucznej płyty międzykręgowej zwanej BioAID. BioAID zawiera rdzeń z wiskoelastycznego materiału, włókno rozciągające, tytanowe płyty końcowe drukowane w 3D oraz unikalne narzędzia do wymiany dysków. Na początek ułóż znieczulone zwierzę na stole chirurgicznym i wykonaj nacięcie śródliniowe brzuszne.Przeciąć przez podskórne i mięsień platysmy. Oddziel i cofnij brzuchy mięśniowe mięśni mostkowego i mostkowego w linii środkowej. Następnie wykonuj przecięcie po prawej stronie tchawicy i delikatnie cofaj tchawicę przełykiem na lewą stronę.Teraz bocznie cofnij prawą oczkę szyjną na prawą stronę. Identyfikacja szóstego kręgu szyjnego poprzez palpację jego lewego i prawego dużego poprzecznego wyrostka rozciągającego się boczno-brzusznie. Palpuj osobliwy wyrostek brzuszny piątego kręgu szyjnego w linii środkowej.Następnie zidentyfikuj osobliwy wyrostek brzuszny czwartego kręgu szyjnego. Rozdzielić mięśnie longus colli bez ogóle, odsłaniając brzuszne powierzchnie czwartego i piątego ciała kręgów szyjnych. Użyj dwóch samozatrzymujących się retraktorów Gelpi, aby cofnąć brzuch mięśnia longus colli i zlokalizować przestrzeń dysku C4 i C5 bezpośrednio ogonowo od brzusznego wyrostka kolczastego czwartego kręgu szyjnego.Następnie wykonaj ograniczoną częściową dyskektomię nożem bobra. Następnie umieść znaki na linii środkowej, w połowie drogi między ciałami kręgów C4 i C5, aby zastosować dystraktor Caspara. Używając wiertła o średnicy dwóch milimetrów przymocowanego do wiertarki o niskiej prędkości, wykonaj otwór pilotowy na śladach, przechodząc przez korę cispłciową do kości gąszczastej.Włóż dwa przewody K o średnicy 2,5 milimetra do otworów pilotowych za pomocą wiertarki o niskiej prędkości. Teraz użyj fluoroskopii, aby potwierdzić prawidłowe umiejscowienie przewodów K, wyrównanie z przestrzenią dysku C4, C5 oraz brak zaangażowania kory trans-korowej. Następnie podłącz rozpraszacz kręgowy Caspara do przewodów K na korpusach kręgów C4 i C5.Użyj łyszczki ortopedycznej i kleszczy chwytającej Chevalier Jackson, aby całkowicie opróżnić środkową część środkową grzbietu środkowego kręgu międzykręgowego. Ostrożnie usuń chrzęstne płyty końcowe za pomocą kirety Scoville'a Disc. Następnie włożę próbny dysk bez kilów, aby ocenić prawidłowe umiejscowienie sztucznego dysku i potwierdzić jego umiejscowienie za pomocą fluoroskopii.Następnie wyjmij dysk próbny bez kilów. Podłącz prowadnicę piły do uchwytu i włóż ją do przygotowanego miejsca. Po potwierdzeniu prawidłowego włożenia prowadnicy piły odłącz i wyjmij uchwyt.Wyrównaj tarczę piły o grubości 0,6 milimetra z brzusznym grzebieniem kręgowym C4 i C5 w otwartym szczelinie prowadnicy i zacznij piłować za pomocą oscylacyjnej piły. Przestań piłować, gdy ostrze styka się z zamkniętą, grzbietową, tytanową stroną szczeliny. Po włożeniu tarczy pilnej wykonaj fluoroskopię.Następnie ponownie podłącz uchwyt do prowadnicy piły i ostrożnie ją zdejmij, utrzymując rozproszenie za pomocą zwijacej Caspar. Włóż dysk próbny z kilami w przestrzeń tarczy i upewnij się, że jest prawidłowo umieszczony. Użyj fluoroskopii, aby potwierdzić ustawienie.Wyjmij dysk próbny z kilami i rozpakuj urządzenie ze sztucznym dyskiem. Teraz mocno dociśnij brzuszną stronę otulenia z włókna sztucznego dysku do uchwytu na wkładkę dysku i wpchnij sztuczny dysk do przygotowanej przestrzeni dysku. Użyj fluoroskopii, aby potwierdzić prawidłowe umiejscowienie sztucznego dysku i osadzenie kila grzbietowego i brzusznego po obu stronach czaszki i ogonowej.Następnie zwolnij rozproszenie na rozpraszaczu Caspara. Następnie usuń rozpraszacz Caspara i przewody K o średnicy 2,5 milimetra. Przy szybkim zadziornie o średnicy od jednego do dwóch milimetrów utwór okrągły otwór o średnicy pięciu milimetrów wewnątrz szczeliny brzusznej piły kaudalnej na C4 i czaszkowej na C5. Na koniec przygotuj cement kostny zgodnie z instrukcjami producenta.Nałóż cement kostny do otworów kanałowych i pozwól mu utwardzić przez około 10 minut. Użyj dwóch płyt dwumilimetrowego tytanu z trzema otworami, aby zakryć cementowane kanały i mocuj każdą płytę dwoma blokującymi o średnicy dwóch milimetrów. Wszczepienie sztucznego dysku in vivo na poziomie C4, C5 u kóz wykazało dokładne umieszczenie i natychmiastową stabilność, co potwierdziły obrazowanie wewnątrz- i pooperacyjne.Tomografia komputerowa umożliwiła wielopłaszczyznowe ujęcia potwierdzające prawidłowe wyrównanie sztucznego dysku z przestrzenią międzykręgowej dysku i płytkami wierzchołowymi kręgów, przywrócenie wysokości dysku oraz symetryczne przygotowanie kanału kilowego. Kontrolna fluoroskopia po 24 godzinach i 21 dniach po implantacji potwierdziła, że sztuczne dyski utrzymały pozycję oraz integralność otaczających kręgów. Nasze badania nad wymianą dysku dostarczają bezpiecznego protokołu implantacji biomimetycznego sztucznego dysku, wykazując stabilne unieruchomienie i szybkie powrót do zdrowia.Przyszłe badania nad tym nowym sztucznym dyskiem będą koncentrować się na osseointegracji, stabilności implantu, odpowiedzi tkanek oraz długoterminowych osiągach biomechanicznych.

surgical-technique-for-implantation-biomimetic-artificial

Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

W niniejszym filmie zaprezentowano technikę przedniej dyscektomii i stabilizacji kręgoszywa szyjnego w modelu owczym.

Przednia dysektomia i fuzja kręgów szyjnych w modelu owczym

Ten film demonstruje technikę hodowli krążków międzykręgowych bydła w bioreaktorach w celu opracowania trójwymiarowego modelu hodowli narządów. Do krążków międzykręgowych stosuje się określone pożywki pozbawione składników odżywczych i zwyrodnieniowe warunki ciśnienia, naśladując prozapalne i zwyrodnieniowe mikrośrodowisko obserwowane we wczesnym stadium choroby krążka międzykręgowego. Wysokość tarczy jest mierzona po zabiegu w celu przeanalizowania skutków niedoboru składników odżywczych i...

Generowanie modelu hodowli narządów prozapalnych w celu symulacji wczesnej choroby krążka międzykręgowego

Ten protokół opisuje implantację siatki w przegrodzie odbytniczo-pochwowej owiec za pomocą techniki pojedynczego nacięcia pochwy, z i bez wprowadzania ramion kotwiczących pod kierunkiem trokaru.

Wprowadzenie siatki przezpochwowej w modelu owczym

Zwyrodnienie krążka międzykręgowego jest znaczącym czynnikiem przyczyniającym się do bólu pleców i główną przyczyną niepełnosprawności na całym świecie. Istnieje wiele zwierzęcych modeli zwyrodnienia krążka międzykręgowego. Demonstrujemy owczy model zwyrodnienia krążka międzykręgowego, wykorzystując wiertło, które osiąga stały uraz dysku i powtarzalny poziom zwyrodnienia dysku.

Model zwyrodnienia krążka międzykręgowego odcinka lędźwiowego owiec z wykorzystaniem bocznego urazu wiertła zaotrzewnowego

Ten protokół przedstawia nowatorski eksperymentalny model prozapalnej, zwyrodnieniowej hodowli narządów bydlęcych do symulacji wczesnego stadium zwyrodnienia krążka międzykręgowego.

Prozapalny, zwyrodnieniowy model hodowli narządów symulujący wczesne stadium choroby krążka międzykręgowego.

Prezentujemy metodę badania przestrzennej organizacji chondrocytów w pierścieniu włóknistym krążka międzykręgowego za pomocą metody optycznego przekroju.

Przekrój optyczny i wizualizacja krążka międzykręgowego od rozwoju embrionalnego do zwyrodnienia

System pomiaru dotyku palca określa ilościowo nacisk dotykowy na palec za pomocą bardzo czułego elektrochirurgicznego czujnika nacisku, z oprogramowaniem wyświetlającym i dokładnie rejestrującym dane dotyczące nacisku i wideo w czasie rzeczywistym. Dwa moduły analityczne ujednolicają przetwarzanie danych na potrzeby śledzenia kciuka i kondycjonowania podczas Tuina.

Efekty operacyjne i interwencyjne celowanej tuiny u królików z modelem zwyrodnienia krążka międzykręgowego w odcinku lędźwiowym

Bodźce wygenerowane komputerowo z wykorzystaniem smoka Jacky jako modelu.

Komputerowo generowane bodźce dla modeli zwierzęcych

W niniejszej pracy opisujemy procedurę chirurgii serca mającą na celu implantację inżynierowanej tkanki w bruzdę przedsionkowo-komorową (AV) dorosłego szczura szczepu Lewis.

Implantacja inżynieryjnej tkanki w sercu szczura

Opisujemy nowy reporter w postaci czerwonego białka fluorescencyjnego (RFP), który jest specyficznie ekspresowany w oku Drosophila. Szczegółowo przedstawiamy metodologię preparowania tarczki wyobraźnej oka oraz sposób, w jaki reporter ten może pomóc w preparacji i identyfikacji konkretnych typów komórek w rozwijającym się oku.

Nowy reporter RFP wspomagający wizualizację tarczki wyobraźnej oka u Drosophila

Poznaj nową technikę chirurgiczną implantacji biomimetycznej sztucznej tarczy międzykręgowej BioAID w modelu kozy. Metoda zapewnia precyzyjne umiejscowienie i natychmiastową stabilność, oferując obiecujące rozwiązanie dla neurochirurgii i ortopedii.

Technika chirurgiczna wszczepienia biomimetycznej sztucznej tarczy międzykręgowej w model zwierzęcy kozy

Przeglądaj więcej filmów