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Técnica cirúrgica para implantação de disco intervertebral artificial biomimético em modelo animal caprino

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DOI:

10.3791/68623

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10 de outubro de 2025

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1Department of Clinical Sciences, Faculty of Veterinary Medicine, Utrecht University, 2Research and Academic Service, Faculty of Veterinary Medicine, Kasetsart University, 3Orthopedic Biomechanics, Department of Biomedical Engineering, Eindhoven University of Technology, 4Department of Orthopedics, University Medical Center Utrecht, 53D Lab, Division of Surgical Specialties, Utrecht Medical Center Utrecht

Neste artigo

Resumo

Este estudo apresenta uma nova técnica cirúrgica para implantar um disco intervertebral artificial biomimético (BioAID). O método garante posicionamento e estabilidade precisos, com o objetivo de restaurar a função da coluna cervical usando um modelo de cabra. Esta técnica mostra-se promissora para aplicação clínica em pacientes humanos e caninos que sofrem de mielopatia da coluna cervical.

Resumo

A artroplastia de disco cervical (CDA) surgiu como uma solução cirúrgica para pacientes com mielopatia cervical compressiva degenerativa, mas enfrenta limitações, principalmente para alcançar uma integração estável. Um dos principais desafios dos discos artificiais atuais é o risco de migração e deslocamento devido à osseointegração insuficiente com as vértebras adjacentes. Embora o CDA seja um tratamento estabelecido na medicina humana, os cães com mielopatia cervical são rotineiramente tratados com cirurgias descompressivas. Na medicina veterinária, há um interesse particular em terapias inovadoras, como a artroplastia discal. Recentemente, um novo disco intervertebral artificial biomimético (BioAID) foi desenvolvido. Este disco artificial replica as principais características do disco natural, incorporando um núcleo viscoelástico e uma jaqueta de fibra elástica imitando o núcleo pulposo e o anel fibroso, respectivamente. As placas terminais de titânio com quilhas garantem a fixação e a jaqueta de fibra facilita a osseointegração com as vértebras adjacentes para minimizar o risco de migração ao longo do tempo. Como as cabras são um modelo animal comumente usado e prontamente disponível para pesquisa da coluna, este estudo apresenta um guia prático abrangente (incluindo o projeto e fabricação do implante, seleção e inscrição de animais experimentais, manejo pré-operatório, protocolos de anestesia e cuidados pós-operatórios) para a implantação do dispositivo de disco artificial na coluna cervical de cabras. Uma metodologia cirúrgica detalhada e passo a passo é fornecida, juntamente com o design de instrumentos cirúrgicos personalizados e o uso de técnicas de imagem necessárias tanto no intra quanto no pós-operatório. Essa abordagem preenche a lacuna entre a pesquisa experimental e a aplicação clínica. O procedimento cirúrgico foi realizado com sucesso em quatro caprinos, com monitorização pós-implante ao longo de 21 dias, confirmando ausência de migração ou complicações. Esses achados sugerem que a técnica de implante garante estabilidade primária, apoiando sua viabilidade para avaliação posterior. Estudos futuros são necessários para avaliar a osseointegração a longo prazo e o desempenho biomecânico antes de traduzir essa abordagem para aplicações clínicas em humanos e cães.

Introdução

Em todo o mundo, a dor cervical é a quarta causa mais comum de incapacidade, afetando mais de 30% dos indivíduos anualmente1. Embora comumente associada ao envelhecimento e alterações degenerativas, a dor no pescoço também pode ocorrer em indivíduos mais jovens e cães devido a fatores genéticos, hábitos de vida e tensão biomecânica. Embora a dor no pescoço possa resultar de vários fatores, a doença do disco intervertebral (DIV) está entre as causas mais significativas, principalmente devido ao seu papel na compressão das estruturas neurais.

Na coluna cervical, a doença do DIV leva à mielopatia cervical compressiva (CCM), um distúrbio espinhal bem reconhecido que afeta humanos e cães 2,3. Em humanos, a MCC se manifesta como dor no pescoço, dormência e disfunção motora2. Da mesma forma, raças de cães grandes como Dogues Alemães e Doberman Pinschers são suscetíveis à espondilomielopatia cervical (CSM), comumente conhecida como síndrome de Wobbler. A MSC envolve compressão da medula espinhal devido a protrusões de disco, alterações ósseas vertebrais, instabilidade vertebral e alterações degenerativas nos ligamentos e articulações facetárias. Juntos, esses fatores causam compressão da medula espinhal e da raiz nervosa, levando a sinais clínicos como marcha descoordenada, especialmente nos membros posteriores, juntamente com fraqueza que pode progredir para os membros anteriores. Os cães podem apresentar dor no pescoço, rigidez e relutância em abaixar a cabeça, muitas vezes exibindo desconforto à palpação 4,5. A forma mais comumente diagnosticada de síndrome de Wobbler em cães é a MSC associada ao disco, afetando principalmente os segmentos espinhais C4-C5, C5-C6 e C6-C76.

Geralmente, pacientes humanos e caninos que sofrem de CCM e CSM relacionados ao disco, respectivamente, respondem bem ao tratamento médico conservador, modificações no estilo de vida e fisioterapia. Pacientes humanos e veterinários com formas degenerativas avançadas de doença de DIV nas quais a compressão significativa das estruturas neurais não responde mais às estratégias conservadoras são tratados cirurgicamente 7,8. Técnicas cirúrgicas convencionais para mielopatia cervical, como procedimentos descompressivos e de estabilização por distração (fusão espinhal) são comumente empregadas para aliviar a compressão neural e restaurar a estabilidade da coluna vertebral 9,10. Embora esses tratamentos cirúrgicos possam efetivamente aliviar a dor, eles não conseguem restaurar a função da unidade espinhal e geralmente resultam em degeneração acelerada ou imobilização completa do segmento espinhal afetado. Além disso, a fusão espinhal tem sido associada ao desenvolvimento de doença do segmento adjacente (TEA), pois a imobilização dos segmentos fundidos pode levar ao aumento do estresse mecânico e degeneração acelerada em níveis adjacentes. No entanto, essa associação continua sendo objeto de debate contínuo na literatura 9,11.

Nas últimas duas décadas, a substituição do disco intervertebral (DIV), conhecida como artroplastia de disco cervical (ACD), usando uma prótese de disco artificial, tem sido usada para preservar a mobilidade do segmento e tornou-se uma opção estabelecida na prática clínica humana após as aprovações do FDA no início dos anos 200012. Na fase pré-clínica, a artroplastia de disco tem sido extensivamente investigada usando modelos animais experimentais, como cabras, ovelhas e cães 13,14,15. Até o momento, a aplicação veterinária de CDA em cães é rara e faltam estudos de acompanhamento de longo prazo. Embora alguns estudos tenham relatado o desenvolvimento de discos artificiais para manter a mobilidade do segmento em cães16,17, evidências recentes de Falzone et al. (2022) destacam limitações importantes. Seus achados demonstraram uma maior incidência e gravidade de subsidência em cães tratados com discos artificiais (disco de Adamo) em comparação com cães submetidos à fixação por distração. A deterioração clínica e a necessidade de cirurgia de revisão também foram mais comuns nos animais tratados com discos artificiais Adamo, levantando preocupações sobre seu desempenho biomecânico a longo prazo18.

Embora o CDA tenha sido aprovado para uso em humanos e várias gerações de discos artificiais estejam agora disponíveis, várias limitações tornam essa técnica desafiadora, principalmente para pacientes mais jovens que requerem estabilidade do implante a longo prazo19. As questões mais críticas incluem migração, deslocamento e subsidência do disco artificial20. Consequentemente, um novo disco artificial (BioAID) foi desenvolvido com base na premissa de que imitar a estrutura natural e a biomecânica do IVD pode ajudar a preservar os padrões de carga fisiológica e reduzir o risco de ruptura do segmento espinhal adjacente.

Neste IVD artificial biomimético (BioAID), o núcleo pulposo (NP) do IVD natural é simulado por um núcleo interno viscoelástico, o anel fibroso (AF) é representado por uma jaqueta de fibra de polietileno de ultra-alto peso molecular (UHMWPE) resistente à tensão e a conexão entre o IVD e as vértebras adjacentes é replicada por placas terminais de titânio com quilhas que garantem estabilidade, ancoragem e resistência à migração. Para avaliar sua funcionalidade, o implante conta com acesso à face ventral do pescoço, remoção do DIV e uso de instrumentos cirúrgicos especializados projetados especificamente para implantação de disco artificial. Uma abordagem cirúrgica personalizada, juntamente com esses instrumentos cirúrgicos especializados, é necessária devido às características estruturais e funcionais únicas do disco artificial, distinguindo-o dos sistemas CDA convencionais. Com o objetivo de traduzir a técnica para uso clínico em pacientes humanos e veterinários, o presente trabalho fornece um manual detalhado para implantação de disco artificial, descrevendo o planejamento cirúrgico e o método no nível C4-C5 IVD em um modelo de cabra - um animal frequentemente utilizado em pesquisas com coluna vertebral devido à sua relevância anatômica e acessibilidade.

O IVD artificial biomimético é projetado para imitar a estrutura e a função do disco natural (Figura 1A, B). O design original deste implante (consulte a TABELA DE MATERIAIS) era composto por um hidrogel de inchaço gelatinoso que simula o núcleo pulposo, uma membrana de polietileno de ultra-alto peso molecular (UHMWPE) que abraçava o núcleo de hidrogel, uma jaqueta de fibra UHMWPE de alta resistência revestida com hidroxiapatita que representa o AF e placas terminais de titânio impressas em 3D com quilhas (Figura 1C) que prendem o disco às vértebras adjacentes. A avaliação biomecânica do desenho original desse novo disco artificial mostrou que ele pode mimetizar o comportamento cinemático do disco intervertebral substituído21. Na versão mais recente desse implante, o núcleo interno de hidrogel foi substituído por um material viscoelástico (policarbonato de poliuretano (PCU) (Figura 1D). O implante de disco artificial foi submetido primeiro ao tratamento de condicionamento de plasma e, em seguida, esterilização usando o método de esterilização a gás de óxido de etileno (EO) (consulte a TABELA DE MATERIAIS) e testado quanto à esterilidade usando análise aeróbica/anaeróbica de crescimento bacteriano (ABG).

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Figura 1: O design do implante de disco artificial. (A) Vista transversal esquemática do implante de disco artificial. (B) Imagens reais do implante de disco artificial. (C) Design da placa terminal de titânio com medidas correspondentes. (D) Representação esquemática do núcleo interno viscoelástico. Adaptado de Jacobs et al. (2023)21 com modificações. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Várias modalidades de imagem foram usadas ao longo do estudo para garantir planejamento, orientação e avaliação precisos da colocação do implante. A imagem pré-operatória foi fundamental para avaliar as estruturas anatômicas e verificar a adequação e o ajuste do implante. A imagem intraoperatória auxiliou na execução cirúrgica precisa e a imagem pós-operatória foi usada para verificar o posicionamento e o alinhamento do implante. Todos os procedimentos de imagem foram realizados de acordo com as diretrizes institucionais e regulamentos de segurança radiológica.

A imagem radiográfica pré-operatória foi realizada com equipamento de raios-X digitais (consulte a TABELA DE MATERIAIS) para analisar as estruturas anatômicas e determinar o tamanho do espaço do DIV, necessário para o planejamento pré-operatório. Radiografias ventrodorsais e laterais padrão foram tiradas com configurações adequadas de posicionamento e exposição para fornecer a melhor qualidade de imagem. Durante a cirurgia, um dispositivo de fluoroscopia de arco em C (consulte a TABELA DE MATERIAIS) foi usado para orientar o procedimento e confirmar a colocação adequada do implante. Um tomógrafo de alta resolução (consulte a TABELA DE MATERIAIS) foi usado para avaliar a colocação do implante pós-operatório e o alinhamento anatômico. Para exame detalhado, foram adquiridas imagens axiais de cortes finos, permitindo reconstrução multiplanar e visualização tridimensional. Para garantir a avaliação precisa dos resultados pós-operatórios, a análise das imagens foi realizada com software especializado (consulte a TABELA DE MATERIAIS).

Para fornecer um manual para implante de disco artificial, o protocolo descreve o manejo pré-operatório, anestesia, procedimento cirúrgico e cuidados pós-operatórios.

Protocolo

O projeto foi aprovado pela Autoridade Central Nacional de Procedimentos Científicos em Animais (número CCD: AVD10800202114750-1) com os procedimentos em animais detalhados em um protocolo de trabalho aprovado pelo Órgão Local de Bem-Estar (14750-1-02), e dois cadáveres de cabras leiteiras holandesas de um estudo não relacionado (CCD: AVD11500202216382) foram usados para testar a técnica de implantação. Para testar o procedimento de implantação in vivo, quatro cabras holandesas (82-105 kg, 3-5 anos) foram compradas de um criador local. Os animais foram alojados em um ambiente de grupo sob condições ambientais controladas, incluindo temperatura, umidade e ventilação reguladas. Eles tinham acesso ad libitum a comida e água e eram tratados de acordo com as diretrizes estabelecidas de bem-estar animal.

1. Concepção e produção de instrumentos

  1. Design e produção do disco artificial de teste
    1. Projete um disco de teste com e sem quilhas (Figura 2A, B) com base no tamanho dos implantes de disco artificial. O disco de teste mediu 14 mm × 13 mm × 5 mm, correspondendo às dimensões do implante de disco artificial.
    2. Use o software especializado (consulte a TABELA DE MATERIAIS) para projetar o disco de teste, uma versão sem quilhas e uma versão com quilhas, e conecte-o a uma barra de retenção.
      NOTA: Os implantes de disco artificial personalizados utilizados neste estudo tinham dimensões semelhantes de 14 mm × 13 mm × 5 mm. As duas versões do disco de teste são projetadas para acomodar diferentes necessidades cirúrgicas: a versão sem quilhas é usada para dimensionar o espaço IVD após a discectomia, enquanto a versão com quilhas garante a criação adequada de canais na placa terminal e serve como limpador de quilha.
    3. Imprima o disco de teste em liga de titânio de grau médico (Ti6AI4V ELI grau 23) usando tecnologia de fusão seletiva a laser com uma impressora direta de metal (consulte a TABELA DE MATERIAIS).
    4. Pós-processe os testes do disco, incluindo polimento manual e limpeza ultrassônica (consulte TABELA DE MATERIAIS).
  2. Projeto e produção da guia de serra de disco artificial
    1. Escaneie o suporte da gaiola espinhal disponível comercialmente (consulte a TABELA DE MATERIAIS) com foco nas duas barras roscadas que seguram firmemente e conectam a gaiola ao suporte (Figura 2C).
    2. Projete a gaiola guia da serra (15 mm x 14 mm x 5 mm), projete uma ranhura central (13 mm x 1 mm) para a serra, aberta no lado ventral e fechada no lado dorsal (Figura 2C) que atua como um batente da serra. Projete duas inserções roscadas compatíveis no lado ventral da guia da serra compatíveis com o suporte usando o software especializado.
    3. Fabrique a guia da serra por fusão seletiva a laser de Ti6Al4V ELI grau 23, uma liga de titânio médica certificada, empregando uma impressora direta de metal, fornecida pelo fabricante do implante.
      NOTA: Todos os instrumentos de implantação foram esterilizados em autoclavagem a vapor a uma temperatura de 134 °C por 80 min (consulte a TABELA DE MATERIAIS).
    4. Design do insersor de disco artificial
      1. Projete um insersor com base na curvatura da área dorsal do disco artificial (Figura 2D) e produza-o usando a tecnologia de fusão seletiva a laser com uma máquina de impressão direta de metal operada pelo fabricante do implante.
        NOTA: A abordagem do procedimento de implantação foi inicialmente realizada em vértebras cervicais de cabras cadavéricas para determinar sua viabilidade e a adequação dos dispositivos de implantação. Após o implante em cadáveres, a avaliação radiográfica confirmou a viabilidade do procedimento (Figura Suplementar S1). A seção sobre procedimento cirúrgico no modelo de cabra in vivo inclui uma visão geral completa do processo de implantação.

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Figura 2: Instrumentos de implantação de titânio impressos em 3D para inserção de disco artificial. (A) disco artificial de teste sem quilhas, (B) disco artificial de teste com quilhas, (C) guia de serra de disco artificial + suporte, (D) insersor de disco artificial. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

2. Manejo pré-operatório e anestesia

  1. Faça um exame geral das cabras antes da anestesia.
  2. Anestesiar a cabra seguindo o protocolo abaixo (ver TABELA DE MATERIAIS).
    1. Pré-medicação: Antes da anestesia, administrar 0,01 mg/kg de dexmedetomidina intravenosa como sedativo
      NOTA: Com uma concentração disponível de 0,5 mg/mL, o volume de injeção resultante variou de 1,64 mL a 2,1 mL, dependendo do peso do animal.
    2. Para induzir a anestesia, injete 2-4 mg/kg de propofol por via intravenosa.
      NOTA: O propofol foi administrado com uma concentração disponível de 20 mg / mL.
    3. Manejo das vias aéreas: Intubar o animal e manter a anestesia com isoflurano inalatório e oxigênio.
    4. Use infusão de taxa constante (CRI) de propofol (10 mg/kg/min, IV), remifentanil (0,03 mg/Kg/h, IV) e cis-atracúrio (0,09 mg/kg/h, IV) para manter a anestesia e fornecer analgesia e relaxamento muscular durante a cirurgia.
      NOTA: Neste estudo, cis-atracúrio (2 mg/mL) e propofol (20 mg/mL) foram usados como infusões contínuas. Os volumes finais de infusão foram calculados com base na dose necessária e no peso corporal. O remifentanil (2 mg/frasco) foi reconstituído com 2 mL de água estéril e posteriormente diluído com 48 mL de solução salina para obter uma concentração final de 40 μg/mL, permitindo uma infusão precisa com base na dose necessária e no peso corporal.
    5. Monitoramento: Para garantir a estabilidade, monitore continuamente os parâmetros vitais, como frequência cardíaca, frequência respiratória, níveis expirados de dióxido de carbono, saturação arterial de oxigênio, pressão arterial não invasiva e dados eletrocardiográficos.
  3. Coloque um cateter urinário de Foley permanente na bexiga usando uma técnica estéril (consulte a TABELA DE MATERIAIS).
    1. Preparação: Crie um ambiente estéril para cateterismo. Apare o cabelo da abóbada vaginal ventral em cabras.
    2. Limpeza: Desinfete a área com solução de iodopovidona e enxágue a abóbada vaginal com 10-12 mL de solução diluída de iodopovidona.
    3. Para evitar contaminação, use técnicas assépticas, como lavar as mãos adequadamente e usar luvas estéreis.
    4. Antes de inserir o cateter de Foley, aplique um lubrificante estéril em sua extremidade distal. Mantenha um método asséptico durante o procedimento.
    5. Fixação do cateter: Uma vez que o cateter tenha sido posicionado adequadamente na bexiga, encha o balão com água estéril de acordo com as instruções do fabricante para prendê-lo e evitar o deslocamento.
    6. Coleta de urina: Conecte a porta de drenagem do cateter de Foley a uma bolsa de coleta de urina para ajudar a monitorar e gerenciar a produção de urina.
  4. Insira um tubo faríngeo na cabra para evitar inchaço e regurgitação durante a cirurgia
    1. Coloque a cabra em decúbito esternal para facilitar a colocação do tubo.
    2. Certifique-se de que a cabeça e o pescoço estejam ligeiramente estendidos para a frente.
    3. Selecione um tubo de comprimento e diâmetro apropriados para o tamanho da cabra.
    4. Lubrifique o tubo com um gel à base de água para minimizar o trauma durante a inserção.
    5. Use um mordaça bucal para manter a boca aberta e evitar que a cabra morda o tubo.
    6. Passe suavemente o tubo sobre a língua e direcione-o para a orofaringe.
    7. Avance o tubo com cuidado, garantindo o posicionamento adequado na faringe sem forçá-lo.
  5. Administre amoxicilina-ácido clavulânico para injeção na dose de 10 mg / kg por via intravenosa 30 minutos antes da incisão na pele (consulte a TABELA DE MATERIAIS).
  6. Coloque o animal em decúbito dorsal com o pescoço em extensão. Use um apoio de cabeça acolchoado ou saco de areia para manter o alinhamento adequado da cabeça e fornecer suporte. Use uma almofada de espuma ou pufe embaixo do pescoço para manter o alinhamento da coluna cervical (Figura 3).
    NOTA: Para evitar complicações como extensão excessiva, pressão excessiva na coluna cervical ou compressão do tronco encefálico, certifique-se de que o pescoço esteja posicionado em um alinhamento neutro e estável durante todo o procedimento.
  7. Raspe a área ventral do pescoço, do crânio à entrada torácica, e limpe com solução de iodo.
  8. Prepare-se para a cirurgia fazendo uma última esfoliação cirúrgica estéril no pescoço. Limpe a pele duas vezes com gluconato de clorexidina a 4%, seguido de duas aplicações de digluconato de clorexidina 0,5% m/v em spray de álcool a 70% (consulte a TABELA DE MATERIAIS).
  9. Coloque quatro campos cirúrgicos estéreis e impermeáveis ao redor do local da operação (consulte a TABELA DE MATERIAIS).
  10. Cubra o local cirúrgico exposto com uma cortina impregnada de iodo e prenda-a com grampos de toalha.

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Figura 3: Configuração intraoperatória para implante de disco artificial em uma cabra. A cabra é posicionada em decúbito dorsal na mesa cirúrgica, apoiada por um colchão de areia assistido a vácuo para manter o posicionamento e a estabilidade adequados. As ilustrações esquemáticas (meio e direita) mostram a configuração de posicionamento, incluindo almofada (cor amarela) colocada sob o pescoço para fornecer suporte e alinhamento cervical. As marcas vermelhas indicam o local cirúrgico para implantação de disco artificial. Essa configuração garante o alinhamento ideal da coluna vertebral, minimizando os pontos de pressão durante o procedimento. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

3. Procedimento cirúrgico

  1. Identificar a região para a abordagem cirúrgica entre a laringe e a entrada torácica e palpar as vértebras cervicais (atlas de C1 e processo transverso de C6) para orientação.
  2. Faça uma incisão na pele da linha média ventral da laringe até o manúbrio do esterno.
  3. Dissecar através do músculo subcutâneo e platisma , expondo a musculatura cervical subjacente. Use eletrocautério bipolar para controlar e minimizar hemorragias (consulte a TABELA DE MATERIAIS).
  4. Identifique os músculos esterno-hióideo (medial) e esternomastóideo (caudolateral) esquerdo e direito, que correm longitudinalmente ao longo do pescoço ventral.
  5. Separe e retraia os ventres musculares do esterno-hioideus e do esternomastoideus na linha média e exponha cuidadosamente a traqueia subjacente. Realize a dissecção romba para o lado direito da traqueia e retraia-a suavemente com o esôfago para o lado esquerdo com um afastador auto-retentor Collin (bebê) (consulte a TABELA DE MATERIAIS). Proteger a traqueia e o nervo laríngeo recorrente da lâmina do afastador auto-retentor com gaze umedecida interposta.
  6. Retraia lateralmente a bainha carotídea direita (contendo a artéria carótida, o nervo vago e a veia jugular) para o lado direito com a outra lâmina do afastador auto-retentor Collin (bebê) e proteja com gaze interposta.
  7. Identifique as barrigas do músculo longo do pescoço e sua ligação ao processo espinhal ventral das vértebras cervicais.
  8. Identifique C6 por seus grandes processos transversos esquerdo e direito que se estendem lateralmente-ventralmente e, em seguida, palpe o processo ventral singular de C5 na linha média apenas cranialmente dos processos transversos de C6.
  9. Em seguida, identifique o processo ventral singular de C4 em um nível cranialmente.
  10. Exponha as superfícies ventrais dos corpos vertebrais C4 e C5 separando sem rodeios os músculos longos do pescoço com uma tesoura de ponta romba em ambos os lados da linha média e identifique a crista vertebral ventral da linha média para confirmar o alinhamento dorsoventral perfeito da unidade espinhal C4-C5. Use eletrocautério bipolar para controlar a hemorragia dos ventres musculares.
  11. Use dois afastadores Gelpi auto-retentores para retrair os ventres dos músculos longos do pescoço e manter a exposição dos corpos vertebrais de C4 e C5 (consulte a TABELA DE MATERIAIS) (Figura 4A).
  12. Localize o espaço discal de C4-C5 imediatamente caudalmente ao processo espinhoso ventral de C4 usando palpação, pontos de referência anatômicos e confirme por fluoroscopia usando um marcador de metal (por exemplo, agulha hipodérmica (22G)).
  13. Em seguida, execute uma discectomia parcial limitada usando uma faca de bisturi nº 11 ou uma faca de castor nº 64 e 65 (consulte a TABELA DE MATERIAIS). Faça uma incisão retangular com o lado longo (10-15 mm) paralelo à placa terminal vertebral e o lado curto (5 mm) lateral e perpendicular às placas terminais (Figura 4A).
  14. Remova a FA ventral retangular incisada inteira e explore o núcleo pulposo central com sonda neurocirúrgica com ponta esférica de 1 mm e remova o material do núcleo. O disco é ligeiramente orientado de caudal para cranial ao progredir com a discectomia de ventral para dorsal. Evite a penetração da discectomia no lado dorsal no canal vertebral.
  15. Identifique a porção central dos corpos vertebrais C4 e C5 na face ventral com uma sonda neurocirúrgica com ponta esférica e explore a superfície da placa terminal. A placa terminal C4 tem uma superfície ligeiramente côncava, enquanto a placa terminal C5 tem uma superfície convexa.
  16. Coloque marcas na linha média, a meio caminho entre os corpos vertebrais C4 e C5 para aplicação do distrator de Caspar.
  17. Use uma broca de 2,0 mm presa a uma broca de baixa velocidade e faça um orifício piloto nas marcas, progredindo através do córtex cis e no osso esponjoso, mas evite a penetração do córtex trans (consulte a TABELA DE MATERIAIS).
  18. Perfure em um ângulo de 90° em relação à superfície vertebral ventral para criar orifícios piloto nos corpos vertebrais C4 e C5.
  19. Sonde os orifícios com um medidor de profundidade para avaliar se a profundidade dos orifícios é adequada para prender os fios K e confirmar que o córtex trans não é penetrado no canal vertebral.
  20. Insira dois fios K de 2.5 mm nos orifícios piloto com uma broca de baixa velocidade, certificando-se de que estejam seguros, mas não excessivamente profundos (consulte a TABELA DE MATERIAIS).
  21. Use fluoroscopia para confirmar o posicionamento correto dos fios K, alinhamento com o espaço discal C4-C5 e nenhum envolvimento do córtex trans.
  22. Conecte o distrator vertebral de Caspar aos fios K nos corpos vertebrais C4 e C5 (consulte a TABELA DE MATERIAIS).
  23. Certifique-se de que os braços do distrator estejam posicionados simetricamente para evitar carga assimétrica.
  24. Aperte gradualmente o distrator para ampliar o espaço do DIV entre C4-C5 (aproximadamente 2-3 mm além da altura normal do disco) para permitir uma melhor visualização e facilitar a remoção completa do NP e da FA dorsal.
    NOTA: Aplique distração lenta e evite distrações excessivas para evitar danos às placas terminais vertebrais ou estruturas adjacentes e tensão de alongamento na medula espinhal ou raiz nervosa.
  25. Use a cureta espinhal e a pinça de preensão de Chevalier Jackson para esvaziar completamente a porção da linha média central dorsoventral do DIV para permitir a inserção de instrumentos e disco artificial (consulte a TABELA DE MATERIAIS).
  26. Depois que o tecido do disco, incluindo os tecidos NP e AF, for removido e garantir que todo o material visível do disco tenha sido limpo, o espaço vazio do disco é lavado para remover quaisquer detritos restantes do microdisco. Use um microscópio cirúrgico ou lupas de ampliação para garantir a remoção completa do material do disco.
    NOTA: É fundamental remover todos os tecidos centrais NP e AF para evitar que qualquer tecido restante interfira na colocação do implante, cicatrização ou estabilidade biomecânica. No entanto, os tecidos laterais da FA ligados aos ligamentos laterais devem ser preservados, pois fornecem estabilidade aos níveis da coluna vertebral após a bioimplantação (ver Figura Suplementar S1A). A remoção incompleta pode resultar em consequências como respostas inflamatórias, má integração do implante ou compressão prolongada.
  27. Certifique-se de não danificar a FA lateral e o ligamento longitudinal dorsal para garantir a estabilidade do disco artificial após a implantação e evitar a luxação vertebral.
  28. Em seguida, desbride cuidadosamente as placas terminais cartilaginosas usando uma cureta de disco Scoville (consulte a TABELA DE MATERIAIS).
  29. Preserve o osso subcondral para manter a estabilidade e evitar o colapso da placa terminal vertebral e subsidência futura.
  30. Insira o disco de teste sem quilhas para avaliar a colocação adequada do disco artificial e garantir que ele atinja a profundidade apropriada em relação ao espaço do IVD (Figura 4B). Confirme a colocação usando fluoroscopia.
  31. Remova o disco de teste sem quilhas. Conecte a guia da serra ao suporte e insira a guia da serra no espaço preparado, garantindo o alinhamento adequado alinhando a ranhura aberta exatamente com a crista vertebral ventral de C4 e C5 (consulte a Figura Suplementar S1A). Confirme a inserção correta da guia da serra com fluoroscopia e, em seguida, desconecte e remova o suporte.
  32. Alinhe uma lâmina de serra de 0,6 mm de espessura com a crista vertebral da linha média ventral de C4 e C5, incluindo a ranhura aberta da guia da serra, e comece a serrar usando uma serra oscilante de ventral para dorsal sob lavagem contínua de solução salina (Figura 4C, Figura Suplementar 1A). Pare de serrar quando a lâmina entrar em contato com o lado de titânio dorsal fechado da ranhura. Use uma lâmina de serra de trauma (consulte a TABELA DE MATERIAIS).
  33. Com a lâmina de serra inserida, faça a fluoroscopia e verifique as fendas de serra nos corpos vertebrais C4 e C5 (Figura 4C, Figura 5B).
  34. Reconecte o suporte à guia da serra e, em seguida, remova cuidadosamente a guia da serra. Mantenha a distração com o afastador Caspar.
  35. Insira o disco de teste com quilhas no espaço do disco para limpar os canais da quilha e garantir o posicionamento adequado. Use fluoroscopia para confirmar o alinhamento e a adequação dos canais criados (Figura 5C).
  36. Remova o disco de teste com quilhas.
  37. Desembale o dispositivo de disco artificial e verifique as quilhas de titânio no lado cranial e caudal da capa de fibra do implante (Figura 1B). Certifique-se de que as quilhas estejam intactas, o que é essencial para uma fixação segura e integração adequada com as placas terminais vertebrais. Identifique o lado dorsal e ventral do implante. O lado ventral tem um contorno ligeiramente mais convexo ou arredondado, enquanto o lado dorsal parece mais plano ou mais largo (Figura 1B).
    NOTA: As quilhas ventrais da placa terminal de titânio são mais grossas que as quilhas dorsais (1,3 mm vs. 1 mm) (Figura 1C). Essa diferença desempenha um papel crucial na redução do risco de luxação após a implantação, pois as quilhas dorsais são inseridas primeiro, seguidas pelas quilhas ventrais nos canais criados.
  38. Pressione o lado ventral da capa de fibra de disco artificial firmemente no suporte de inserção do disco e empurre o disco artificial para dentro do espaço de disco preparado (Figura 4D) (Figura Suplementar S1B).
  39. Alinhe a prótese com a linha média das vértebras para garantir o posicionamento adequado. Use fluoroscopia para confirmar a colocação correta do disco artificial, o assentamento correto das quilhas dorsal e ventral no lado cranial e caudal (Figura 5D). Solte a distração no distrator Caspar.
  40. Com a inserção correta do disco artificial, a borda ventral do disco artificial deve estar nivelada ou ligeiramente dorsal à superfície ventral do osso vertebral (Figura 6A).
  41. Remova o distrator Caspar e os fios K de 2.5 mm.
  42. Com a rebarba de alta velocidade de 1-2 mm, crie um orifício redondo (5 mm de diâmetro) dentro da serra ventral cortada caudalmente em C4 e cranialmente em C5, imediatamente ventralmente à quilha ventral (Figura 6B) (Figura Suplementar S1C).
  43. Prepare o cimento ósseo de acordo com as instruções do fabricante e aplique cimento ósseo nos orifícios do canal e deixe-o curar por aproximadamente 10 min (consulte a TABELA DE MATERIAIS) (Figura 4E, Figura 6C) (Figura Suplementar S1D).
    NOTA: Mantenha um ambiente bem ventilado durante a mistura e aplicação de cimento ósseo. Use sucção apropriada para remover sangue e fluidos antes da aplicação para evitar a adesão inadequada do cimento. Com base nas instruções do fabricante, foi utilizada uma proporção de 64% de pó para 36% de líquido em massa, ou seja, para cada 40 g de pó de polímero, 20 mL de monômero líquido foram adicionados.
  44. Use duas placas de titânio de 4 furos e 2,0 mm e corte-as com um cortador de chapas para criar chapas com 3 ou 2 furos (consulte a TABELA DE MATERIAIS). Posicione essas placas lateralmente uma à outra para cobrir os canais cimentados, selando-os efetivamente e evitando o deslocamento do cimento (Figura 4F, Figura 6D).
  45. Fixe a placa com dois parafusos de travamento de 2.0 mm após perfurar o córtex cis com uma broca de 2.0 mm (consulte a TABELA DE MATERIAIS) (Figura 4F, Figura 6D).
  46. Lave bem o local da cirurgia com solução salina quente estéril para remover detritos e poeira óssea.
  47. Verifique a posição do disco artificial implantado usando uma verificação fluoroscópica final (Figura 5E, F).
  48. Reaproximar e suturar os músculos longos do pescoço usando suturas absorvíveis (polidioxanona 2-0) (consulte a TABELA DE MATERIAIS).
  49. Reposicionar e suturar os músculos esterno-hioídeo e esternomastoídeo com suturas absorvíveis (polidioxanona 2-0).
  50. Use suturas absorvíveis (2-0 poliglecaprone 25 com agulha de ponta cônica) em um padrão contínuo simples para a camada subcutânea (consulte a TABELA DE MATERIAIS).
  51. Feche a pele com uma sutura absorvível contínua subdérmica (2-0 poliglecaprone 25 com agulha cortante).

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Figura 4: Vista ventral da unidade espinhal C4-C5 da cabra. Os afastadores de Gelpi são usados para retrair a musculatura do longo do pescoço (a direita é cranial, a esquerda é caudal). O procedimento de implantação do disco artificial envolve as seguintes etapas: (A) Discectomia - Remova o disco intervertebral com uma faca de castor para preparar o espaço do disco para a implantação. (B) Colocação da guia da serra - Posicione a guia da serra com a ranhura aberta alinhada com a crista vertebral ventral da linha média (cabeças de seta verde) para garantir uma preparação óssea precisa e controlada. (C) Criação de canais de quilha - Use uma serra oscilante para criar canais na placa terminal óssea alinhada com a crista vertebral ventral da linha média (pontas de seta verde) para o posicionamento adequado do implante. (D) implante de disco artificial - Insira o disco artificial (seta amarela) no espaço do disco intervertebral (DIV). (E) Aplicação de cimento - Aplique cimento ósseo (setas azuis) nos canais da placa terminal óssea preparados para evitar a migração da quilha. (F) Cobertura do canal - Proteja o local cobrindo os canais com placas de titânio (setas brancas). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 5: Monitoramento do processo de implantação do disco artificial por fluoroscopia no intraoperatório. (A) O posicionamento do fluoroscópio na sala de cirurgia. (B) Verificar o alinhamento da guia da serra e avaliar a profundidade do canal criado pela lâmina de serra. (C) Um disco artificial de teste com quilhas é usado para avaliar os canais preparados e funcionar como um limpador de quilha. (D) Verificar o posicionamento adequado do disco artificial, garantindo que as quilhas dorsal e ventral estejam corretamente assentadas nos lados cranial e caudal. (E e F) Após a inserção do implante de disco artificial, aplicação de tampões de cimento nos canais ventrais e colocação de placas sobre as aberturas dos canais ventrais, é realizada a fluoroscopia para avaliação final do disco artificial implantado, E (vista ventrodorsal), B, C, D e F (vista lateral). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 6. Desenho esquemático da implantação do disco artificial e medidas adicionais para evitar a migração da quilha. (A) Assentamento adequado do implante de disco artificial centralmente no espaço do disco intervertebral. (B) A parte ventral de ambos os canais é ligeiramente alargada e arredondada usando uma rebarba elétrica, mantendo cuidadosamente uma distância das placas terminais. (C) As aberturas do canal ventral são preenchidas com cimento ósseo, bloqueando a quilha ventral da placa terminal de titânio no dispositivo de disco artificial para sair dos canais. (D) As placas de titânio são utilizadas para bloquear efetivamente os canais e evitar que os tampões de cimento se desloquem. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

4. Recuperação e manejo pós-operatório

  1. Realize uma tomografia computadorizada da área cervical para avaliar a posição do disco artificial após o implante (Figura 7).
  2. Aplique um manto de espuma ao redor do pescoço e um curativo leve para apoiar o local de implantação cirúrgica (consulte a TABELA DE MATERIAIS).
  3. Permita a deambulação pós-operatória controlada conforme necessário para urinar e defecar após a remoção do cateter de Foley e uma vez observada a micção voluntária.
  4. Administre flunixina meglumina como analgésico na dose de 2,2 mg / kg por até cinco dias após o implante (consulte a TABELA DE MATERIAIS).
  5. Aplique um adesivo de buprenorfina para analgesia tópica em cada cabra, garantindo que permaneça no local por quatro dias (consulte a TABELA DE MATERIAIS).
  6. Profilaticamente, administre neomicina-procaína benzilpenicilina na dose de 5 mg / kg por dia durante três dias após a implantação (consulte a TABELA DE MATERIAIS).
    NOTA: Neste estudo, a flunixina meglumina (50 mg/mL) foi administrada a 2,2 mg/kg e a neomicina-procaína benzilpenicilina a 5 mg/kg usando uma formulação combinada contendo neomicina (100 mg/mL) e procaína benzilpenicilina (200 mg/mL); Em ambos os casos, os volumes finais de injeção foram calculados com base no peso corporal do animal. Para aumentar a clareza e apoiar a reprodutibilidade, um diagrama de fluxo de trabalho resumindo todo o processo, desde a preparação pré-operatória até o acompanhamento pós-operatório, foi adicionado como Figura 8.

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Figura 7. Tomografia computadorizada pós-operatória de implante de disco artificial. As incidências da TC demonstraram que o implante está firmemente no lugar, com os canais em C4: (A) incidência transversal e (D) visão sagital, e C5: (B) incidência transversal e (E) placas terminais da visão sagital bloqueadas por cimento ósseo, o que é indicado por setas vermelhas. Os canais foram criados na linha média das placas terminais C4 e C5, conforme medido nas incidências transversais (A e B) e mostrado na incidência axial (C). O espaço do disco intervertebral (DIV) também foi medido no pós-operatório em diferentes níveis de DIV nas incidências sagitais (F). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Figura 8: Visão geral do fluxo de trabalho cirúrgico desde a preparação pré-operatória até o acompanhamento pós-operatório. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Resultados

Um modelo de cabra cadavérica foi empregado para familiarizar a equipe cirúrgica com o procedimento antes de iniciar o estudo in vivo . O protocolo de cadáveres usa um modelo de cadáver de cabra para permitir que pesquisadores e cirurgiões de coluna pratiquem o procedimento cirúrgico de implantar um novo disco intervertebral artificial no espaço intervertebral C4-C5 em um ambiente realista semelhante a uma sala de cirurgia. A imagem de raios-X foi realizada em um cadáver para confirmar a ausência de qualquer dano significativo ao implante de disco artificial e às placas terminais ósseas após o implante (Figura Suplementar S1E). Para aumentar o realismo do conjunto de treinamento cirúrgico, foi usado um cadáver de cabra inteiro fresco, permitindo a colocação precisa na mesa de operação, mantendo a cor, textura e firmeza naturais dos tecidos. Cada etapa do procedimento cirúrgico expôs a região de interesse nas vértebras cervicais e foi realizada de acordo com a prática neurocirúrgica padrão22.

O estudo in vivo do implante de disco artificial nas 4 cabras mostrou a execução bem-sucedida deste protocolo no nível C4-C5 no modelo animal caprino e produziu resultados previsíveis em termos de precisão cirúrgica e estabilidade imediata do implante. Imagens intra e pós-procedimento, como fluoroscopia, radiografia e tomografia computadorizada, verificaram consistentemente o posicionamento preciso da prótese dentro do espaço IVD.

O uso da fluoroscopia intraoperatória durante etapas críticas, como inserção do disco de teste, posicionamento da guia da serra e colocação do disco artificial final, garantiu precisão e evitou erros de procedimento. Após a conclusão do procedimento de serragem, a inspeção dos canais de quilha preparados revelou trilhos de quilha limpos e bem alinhados, sem evidências de rebarbas excessivas ou danos às estruturas circundantes. Os tampões de cimento ósseo serviram adequadamente como bloqueio ventral para a migração da quilha nos canais, criando uma base estável para a prótese de disco artificial.

A TC mostrou-se um valioso método de imagem pós-operatória, permitindo reconstruções multiplanares que permitiram uma avaliação precisa do posicionamento tridimensional do implante em relação ao espaço do DIV e às placas terminais vertebrais (Figura 7). O alinhamento adequado do disco artificial, a restauração da altura do disco e a preparação simétrica do canal da quilha foram alcançados com variação mínima (Figura 7). Além disso, a aplicação de placas de travamento de titânio selou efetivamente os plugues cimentados para evitar o deslocamento do cimento.

A imagem fluoroscópica de acompanhamento (24 h e 21 dias após o implante) confirmou ainda mais a posição do disco artificial e a integridade estrutural das vértebras circundantes (Figura 9).

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Figura 9: Acompanhamento pós-operatório de implante de disco artificial. (A-B) Um dos animais implantados observou 24 horas após a cirurgia, juntamente com a imagem fluoroscópica correspondente, demonstrando sinais de controle adequado da dor e bem-estar geral, como postura normal. (CD) O mesmo animal avaliou 21 dias após o implante, com uma imagem fluoroscópica confirmando a colocação segura do implante. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Os resultados funcionais, incluindo recuperação neurológica e mobilidade, foram avaliados durante o período de 21 dias após a implantação em todas as quatro cabras. Durante todo esse período, todos os animais exibiram comportamento normal, mantiveram um bom apetite e não apresentaram sinais de dor ou déficits neurológicos ou claudicação. Além disso, nenhum sinal de infecção do sítio cirúrgico foi observado em nenhum dos quatro caprinos durante o período de 21 dias após o implante com base em sinais clínicos como temperatura corporal normal, ausência de inchaço, vermelhidão ou secreção no local da cirurgia, apetite estável, comportamento normal e falta de claudicação ou doença sistêmica (Vídeo suplementar S1 e vídeo suplementar S2).

Figura suplementar S1: Artroplastia de disco cervical de cabra cadavérica usando o implante de disco artificial no espaço do disco intervertebral C4-C5 para avaliar a viabilidade da técnica de implante. O procedimento envolveu as seguintes etapas: (A) Discectomia e criação de canais nas placas terminais ósseas alinhadas com a crista vertebral ventral da linha média (cabeças de seta verde). (B) Implantação do dispositivo de disco artificial. (C) Expansão dos canais criados usando uma rebarba elétrica (seta amarela). (D) Inserção de cimento ósseo nos canais (seta preta), seguida de cobertura com placa de titânio para evitar a extrusão do tampão de cimento ósseo. (E) Incidências radiográficas ventrodorsal (esquerda) e perfil (direita) obtidas após o implante do disco artificial e aplicação de cimento ósseo, mas antes da colocação da placa de titânio sobre os tampões de cimento ósseo. As quilhas da placa terminal de titânio (setas vermelhas) do dispositivo de disco artificial são posicionadas nos canais da quilha em cada placa terminal vertebral. Clique aqui para baixar este arquivo.

Vídeo Suplementar S1: O vídeo mostra o animal três dias após a implantação do disco artificial. Clique aqui para baixar este arquivo.

Vídeo Suplementar S2: O vídeo, gravado 21 dias após o implante do disco artificial, capturou os 4 animais experimentais exibindo comportamento normal. Clique aqui para baixar este arquivo.

Discussão

Os resultados deste estudo em modelo animal de cabra cadavérico e in vivo demonstram a precisão e reprodutibilidade do protocolo descrito para implantação de disco artificial no nível C4-C5 em colunas cervicais. Este estudo avaliou efetivamente a viabilidade técnica do procedimento, enfatizando a importância da imagem, instrumentação personalizada específica e alinhamento adequado do implante, estruturas vertebrais e abordagem cirúrgica durante as principais etapas cirúrgicas23.

Um desfecho significativo deste estudo foi a criação confiável de canais de quilha adequadamente alinhados e colocação de prótese estável. O uso sistemático da fluoroscopia durante o procedimento cirúrgico garantiu a precisão, principalmente durante a colocação do disco experimental e a inserção final da prótese. Essa abordagem baseada em imagem visa minimizar o risco de desalinhamento, que foi relatado como uma complicação potencial em estudos anteriores de implante de disco artificial24. Além disso, a aplicação do distrator vertebral Caspar proporcionou um espaço de trabalho controlado e estável, permitindo a remoção precisa do material do disco e a preparação do canal da quilha. O uso do distrator vertebral de Caspar para implante de disco artificial espelhou de perto as abordagens usadas na descompressão e fixação cervical anterior, apoiando ainda mais o potencial translacional deste protocolo25.

O cimento ósseo, particularmente o polimetilmetacrilato (PMMA), tem sido frequentemente utilizado em tratamentos como vertebroplastia e cifoplastia para estabilizar fraturas por compressão da coluna vertebral25. O cimento ósseo também tem sido utilizado para melhorar a fixação de parafusos pediculares em espinhas osteoporóticas, uma vez que foi comprovado que melhora sua estabilidade em ossos comprometidos26. Na técnica cirúrgica atual, o cimento ósseo e as placas bloqueadas de titânio foram usados para aumentar a estabilidade, ancorando a prótese e limitando o deslocamento, permitindo a avaliação da osseointegração a longo prazo do manto do revestimento de fibra de disco artificial com a placa terminal vertebral. Essas precauções foram implementadas para melhorar a integridade do implante a longo prazo e garantir uma fixação da coluna vertebral de longa duração. No entanto, o uso adicional de cimento ósseo e fixação de placa provavelmente aumentará o potencial de complicações relacionadas ao implante, como aumento do estresse nas estruturas adjacentes, remodelação óssea prejudicada, reações de corpo estranho ou dificuldades na cirurgia de revisão. Futuros estudos de discos artificiais sobre resultados funcionais a longo prazo também devem se concentrar na necessidade dessa etapa adicional para evitar a migração da quilha.

Embora este estudo in vivo em cabras tenha sido projetado principalmente para avaliar a viabilidade e os resultados de curto prazo do implante de disco artificial, os resultados demonstraram um implante bem-sucedido sem quaisquer sinais radiográficos de infecção, migração do implante ou desintegração do material do implante durante o período pós-operatório de 21 dias. Avaliações funcionais foram realizadas para avaliar a recuperação pós-operatória de curto prazo do animal, incluindo recuperação neurológica, resposta à dor, mobilidade e bem-estar geral, foram monitoradas, e todos os quatro animais exibiram comportamento normal, bom apetite e nenhum sinal de dor, claudicação ou infecção do sítio cirúrgico. Esses achados indicam que o protocolo descrito é eficaz e bem tolerado em caprinos experimentais.

Possíveis estratégias de solução de problemas para problemas intraoperatórios comuns (por exemplo, desalinhamento do implante, dificuldade na criação da ranhura da quilha ou aplicação incorreta de cimento) foram resolvidas ou evitadas pela preparação precisa do procedimento em imagens pré-operatórias e medição do disco intervertebral e dimensões vertebrais e fluoroscopia. A eficiência, usabilidade e reprodutibilidade do método foram apoiadas por repetidas verificações intraoperatórias com fluoroscopia e confirmaram o posicionamento preciso em decúbito dorsal, apoiaram o uso de instrumentos personalizados para o tamanho da cabra e monitoraram todas as etapas cirúrgicas envolvendo posicionamento do pescoço, identificação anatômica da localização correta, serragem da quilha, colocação da quilha, colocação do implante, aplicação de cimento, e fixação da placa.

Apesar de seus pontos fortes, este estudo é limitado por sua duração relativamente curta de acompanhamento. Embora o período de 21 dias tenha fornecido informações críticas sobre os resultados pós-operatórios precoces, a estabilidade biomecânica a longo prazo, a integração óssea e a adaptação funcional requerem uma avaliação mais aprofundada por períodos prolongados. Além disso, as variações na anatomia individual, idade e densidade óssea dos animais podem influenciar os resultados e devem ser consideradas em estudos futuros. Embora a análise biomecânica da versão original deste disco artificial já tenha demonstrado sua capacidade de mimetizar a complexa cinética do disco natural21, a avaliação mecânica da versão final com o novo núcleo interno foi concluída e os resultados serão publicados em um futuro estudo de coorte de longo prazo envolvendo essas quatro cabras.

Em conclusão, este estudo demonstrou a precisão, reprodutibilidade e segurança do protocolo de implantação de disco artificial descrito em um modelo de cabra in vivo . Os resultados sugerem que essa técnica é promissora para intervenções na coluna cervical que preservam o movimento e pode servir como uma base valiosa para futuras pesquisas translacionais. Estudos futuros devem incluir a análise de intervenções da coluna cervical que preservam o movimento, juntamente com períodos de acompanhamento mais longos e exame histopatológico das unidades da coluna vertebral são necessários para avaliar a estabilidade do implante a longo prazo e a osseointegração da placa terminal para determinar a segurança e possível uso clínico em cães e, finalmente, em humanos.

Divulgações

Os autores não têm conflitos de interesse a declarar.

Agradecimentos

Esta publicação faz parte do projeto BioAID (projeto nº 10025453), apoiado pelo Programa de Tecnologia Aberta AES e parcialmente financiado pelo Conselho Holandês de Pesquisa (NWO).

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Laborotório de implantes
3D LabCentro Médico Universitário Utrecht 3D, Utrecht, Holanda  O laboratório responsável pelo projeto do dispositivo de implantação. [https://www.umcutrecht.nl/nl/3d-lab/]
Software
Clideo.comClideo Ltd., ChipreEditor de vídeo online e ferramentas.
Materialise Mimics versão 25.1 do softwareMaterialise, Leuven, BélgicaProcessamento de dados CT DICOM
Versão 17 do software 3-MaticMaterialise, Leuven, BélgicaSoftware para projetar os dispositivos de implantação
RadiAnt DICOM Viewer (versão 2024.2)Medixant, Poznafigure-materials-1, PolôniaVisualizador DICOM do CT
fabricante do implante
AmnovisAmnovis, Aarschot, BélgicaImpressão e pós-processamento dos instrumentos de implantação, incluindo as gaiolas de trilha+guia Saw [https://www.amnovis.com/]
Impressão 3D em metal & nbsp;Produção e impressão em metal 3D Engieering, Houlle, FrançaImpressão e pós-processamento da placa final de titânio BioAID. [https://www.3d-metalprint.com/]
OSYPKA AGRheinfelden, AlemanhaEsterilização com óxido de etileno (EO) do implante BioAID Após a montagem, o implante é colocado em um esterilizador EO (8%). O ciclo de esterilização ocorre em baixa temperatura (38°-42°C; C) por 3 horas. [https://osypka.de/]
EmpaEmp, St. Gallen, SuíçaGravação de plasma aplicando 2x plasma de 40 min Ar/O2, 16/4 sccm, 30 W, 4 Pa dentro de um reator batch [https://www.empa.ch/]
componente do implante
Bionato & reg; PCU 80ADSM Biomedical, Geleen, Holanda7006035Média da resistência: 82,6, Peso molecular Mw: 385272 Da, PDI: 2,5, Resistência à tração: 8402,1 psi, Espessura   1,8mm
Membrana UHMWPE  DSM Biomedical, Geleen, HolandaEspessura de 38 um, densidade de área de 5g/m2, tamanho poroso de 0,9 um
Jaqueta de fibra tricotada UHMWPE  Centexbel, Grâ ce-Hollogne, Bélgica2/1 de dobração, 8 pontos/cm
Pureza e comércio de Ulteeva;  DSM Biomedical, Geleen, HolandaUlteeva +HA,  SGX, dtex110, TS 100, anteriormente Dyneema Purity & reg;
Instrumento e máquina
ProX DMP320 Sistemas 3D, Carolina do Sul, EUAMáquina de impressão direta de metal usando tecnologia de fusão seletiva a laser  
Miele profissional G 7826Miele Nederland B.V., Vianen, HolandaA máquina de lavar higiênica  
SEAL AZUL 100*360 mmInterster, Wormerveer, Países Baixos3FKFB210819O laminado de esterilização transparente tamanho 100*360 mm
MMM esterilizador OB10643Grupo MMM, Planegg, AlemanhaAutoclave a vapor
Fluoroscopia modelo NZS 229Philips, Eindhoven, HolandaFluoroscopia
AGFA DR 600 AGFA Valory, BélgicaMáquina de Raios X
64 fatias, Definição SOMATOM Siemens ASSiemens Medical Solutions USA, Inc., EUAMáquina de tomografia computadorizada
Cateter de Foley 10frx40cm com balão de 10ccTeleflex, EUA170605-12Cateter de urina de Foley tamanho 12
Ioban 23M, MN, EUA6640EUCortina cirúrgica impregnada de iodo  
Parafuso de travamento LeiLOX 2.0 de titânioRita Leibinger, BW, Alemanha245-420-18Parafuso de travamento automático de titânio de 2,4 mm.
PDS 2-0 com agulha CP-1Johnson & Johnson Medical GmbH, Norderstedt, AlemanhaPDP466HPolidioxanona mais antibacteriano 2-0 (material absorvível para sutura) & nbsp;
Monocryl 2-0 com agulha Taperpoint PlusJohnson & Johnson Medical GmbH, Norderstedt, AlemanhaMCP3170HPoliglecaprone 25 plus antibacteriano 2-0 (material absorvível para sutura) com ponto de cone mais agulha
Monocryl 2-0 com agulha de corte reversoJohnson & Johnson Medical GmbH, Norderstedt, AlemanhaMCP4443HPoliglecaprone 25 plus antibacteriano 2-0 (material absorvível para sutura) com agulha de corte reverso
Suporte curto Syncage CSYNTHES GMBH, Suíça & nbsp;3,96,989Suporte especial para implante de teste tamanho 4,5.
Curion® CuriBag saco de urina (2 litros), 25 peçasMedeco BV, Holanda55902Tubo de 110 cm e válvula transversal
Shiley & trade; Tubo endotraqueal com TaperGuard e troca; CuffMedtronic Co. Minnesota, EUAANOS 18790Murphy Eye com estilete pré-carregado, 9,0 mm de identificação e 12,1 mm de divisão extra.
Collin Baby Self retrátilBrun GmbH, Tuttlingen, AlemanhaBV329RCOLLIN (BEBÊ) Retrátil abdominal. auto-retentor, retrator completo, 155 mm (6 1/8"), com fecho por bola de pressão, modificações de BV328R, BV327R, BV326R
Tesoura de Ponta Obtusa MetzenbaumAesculap GmbH, Tuttlingen, AlemanhaBC601RTesoura Metzenbaum - Retas - Cega/romba - 14,5 cm
Retrator Gelpi  Wipro, Bengaluru, Índia051-9970Conjunto HGIII L=185mm
Retrator Gelpi  Aesculap GmbH, Tuttlingen, AlemanhaBV996RConjunto HGIII L=135mm
Cabo de Lâmina de Castor Espectro veterinário, Lyon, FrançaSAH.002544Tamanho 4'', número Baldes: 64 e 65 
Broca de 2,0 mm SynthesSYNTHES GMBH, Suíça & nbsp;310.19
Kirschner  WiersSYNTHES GMBH, Suíça & nbsp;292.20Sintetizadores 2,0 mm KWIRE COM PONTA TROCAR 150 mm
CASPAR, Distrator vertebralKLS, Tuttlingen, AlemanhaSBH 110-740-02Barra esquerda, dente curto: 110 mm
C-Lox  Curette Espinhal  Rita Leibinger, BW, Alemanha134-0700-22Aço inoxidável 22cm
MTI Curette MTI, Ohio, EUAL= 8,8mm, Total L = 19mm, figure-materials-2  Curette 6.3mm, Curette hook 45figure-materials-3
Pinças de Agarramento Laríngeo Chevalier Jackson  Stryker, Michigan, EUAS35.4300011.75 & Prime; 299MM
Scoville Curette GerMedUSA, Nova York, EUAG46-150210" de descida
Lâmina de serraDePuy Synthes, Indiana, EUA519.104SComprimento utilizável: 50mm, Espessura do corte: 0,6mm, Largura: 10mm
COLIBRI Ortopédicos IIDePuy Synthes, Indiana, EUA5,32,101Serra de furadeira/ossilação
PALACOS® R (cimento ósseo)Heraeus (Kulzer), AlemanhaK202475Cimento ósseo de alta viscosidade  , radiopaco, verde de coulred
Placa de reconstrução da liga LeiLOX TiRita Leibinger, BW, Alemanha142-0220-044 buracos. Distância entre 2 furos aproximadamente. 9mm, Comprimento= 32,95mm, Largura máxima. = 5,95mm, Largura mínima= 3,6mm, Altura = 1,55mm 
Actimove CervirollOttobock, Duderstadt, Alemanha72859-44Manto de espuma ao redor do pescoço (tamanho Grande)
Medicamentos
Dexdomitor 0,5 mg/mlOrion Corporation, Espoo, FinlândiaEU/2/02/033/001-002Dexmedetomidina cloridrato 0,5 mg/ml para injeção (10ml) 
Buprenorfina 20um/hora de gessoSANDOZ BV, Almere, HolandaRVG 114802Adesivo transdérmico
Propofol 20 mg/mlFresenius Kabi Nederland b.v., Huis ter Heide, Países BaixosRVG 110811Propofol 20 mg/ml emulsão para injeção ou infusão (50ml) 
Flunixin meglumina 50mg/ml  Laboratórios Calier S.A., Les Franqueses del Vallè s, SpianES/V/0127/001Garrafa de 100 ml, QM01AG90 - Flunixin
Neopen®Intervet MSD, Boxmeer, NethehrlandsREG NL 1556Neomicina (100mg/ml)-Procaína Bencepilpenicilina (200mg/ml)
Remifentanil 2mgMylan B.V., Amstelveen, HolandaRVG 104757CLORIDRATO DE REMIFENTANIL 2,19 mg/frasco COMPOSIÇÃO correspondente ao REMIFENTANIL 2 mg/frasco
Shampoo betadineMylan B.V., Amstelveen, HolandaRVG 08943Povidona-iodo 75 mg/ml (120 ml)
Oplossing betadinaMylan B.V., Amstelveen, HolandaRVG 01331 Solução de povidona-iodo 100mg/ml (500ml)
Amoxicilina / Ácido clavulânicoSANDOZ BV, Almere, HolandaRVG 29725Contendo 500mg de Amoxicilina e 50mg de ácido clavulânico (em pó)
HiBiScrubMö Laboratório de Saúde Clínica Internacional, Utrecht, HolandaRVG 10156Digluconato de clorexidina 40 mg/ml (500 ml)
Clorexidina 0,5% em álcool 70%  Spray (magneta)ADICIONADO PHARMA, Oss, HolandaROL. 1642783Clorexidina 0,5% em álcool 70%  Spray (250ml)
Cisatracúrio 2mg/ml Hameln Pharma GmbH, Hameln, Alemanha92667161 ml  contém: Cisatracúrio besilato 2,68 mg (equivalente a 2 mg de cisatracúrio)

Referências

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

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