Método de anestesia, cirurgia e colheita para avaliação de parafusos transpediculares usando um In Vivo Modelo de espinha lombar porcina
31 de maio de 2017
Aqui, apresentamos um método para avaliar os parafusos transpediculares utilizando um modelo de coluna lombar porcino in vivo .
O objetivo geral desta intervenção cirúrgica é avaliar os parafusos transpediculares usando um modelo de coluna lombar porcina in vivo. Este método pode ajudar a responder a perguntas-chave sobre essas complicações da coluna, como o afrouxamento do parafuso pedicular. A principal vantagem dessa técnica é que podemos comparar a estabilidade a longo prazo de diferentes tipos de parafusos.
Mantenha porcos miniatura de 12 meses de idade na unidade experimental por pelo menos uma semana. Após este período de aclamação, faça um exame clínico para cada porco, meça a frequência respiratória, a frequência cardíaca e a temperatura corporal. Antes da anestesia, deixe os porcos passarem fome por 12 horas.
Para sedar um porco, injete atropina na região lateral do músculo cervical atrás da orelha. Depois de sedado, pressione a mão ao redor da base da orelha e limpe a orelha com álcool. Em seguida, coloque um cateter de plástico sobre a agulha na veia da orelha.
Em seguida, lave o cateter com solução salina heparinizada e prenda-o com fita adesiva. Agora, induza a anestesia usando cetamina e xilazina através do cateter. Para intubar o porco, posicione-o em decúbito esternal.
E com a ajuda de um assistente, mantenha a mandíbula aberta usando uma tipoia adequada. Em seguida, passe a ponta do laringoscópio na cavidade faríngea para deslocar a epiglote do palato mole. Uma vez intubado, ouça a respiração em ambos os pulmões.
Em seguida, encha o copo do tubo endotraqueal com ar usando uma seringa de 10 mililitros e fixe o tubo no focinho, usando fita adesiva. Em seguida, comece a fornecer 2% de isoflurano através do tubo. Em seguida, teste os reflexos córnea e palpebral do porco para confirmar um plano cirúrgico de anestesia.
Agora, aplique pomada nos olhos e instale monitores de sinais vitais, que devem ser verificados pelo menos a cada cinco minutos. 30 minutos antes da cirurgia, forneça um bolus de cefazolina através do cateter da veia da orelha. Em seguida, troque a linha IV para administrar solução salina a 37 graus Celsius e fentanil para controle da dor.
Para começar, raspe as costas do porco 10 centímetros para cada lado da linha média. Em seguida, limpe a pele com esfoliações alternadas de solução de iodopovidona e etanol a 70%. Agora, faça uma incisão longitudinal na linha média do segundo processo espinhoso da coluna lombar até a primeira crista sacral mediana.
Em seguida, disseque através do tecido subcutâneo e da fáscia até a ponta dos processos espinhosos. Em seguida, usando um elevador de Cobb, eleve os músculos paraespinhais subperiostealmente da lâmina subjacente. Em seguida, disseque ao longo do processo espinhoso e da lâmina nas articulações facetárias.
No ponto de entrada, que é um pouco inferior ao processo mamilar de L3 a L5, use uma rebarba ou rongeur para abrir o córtex superficial. Em seguida, insira a caneta-guia paralela à placa terminal superior e em um ângulo de 20 graus em relação ao processo espinhoso. Agora, faça radiografias laterais posteriores para definir os pontos de inserção dos parafusos pediculares.
Em seguida, insira uma sonda pedicular de até 25 milímetros e confirme uma trajetória intraóssea completa usando o dispositivo de sondagem e palpação. Agora, insira seis parafusos pediculares. Certifique-se de que as cabeças dos parafusos estejam bem encaixadas.
Preste atenção à orientação da abertura do local e à posição horizontal que deve estar alinhada com a haste. Em seguida, insira duas hastes em ambos os lados das cabeças dos parafusos pediculares. Em seguida, prenda as mangas e porcas na cabeça do parafuso.
Primeiro aperte as porcas frouxamente com uma chave de soquete reta e, em seguida, aperte-as com uma chave de contra-torque. Em seguida, confirme as posições dos parafusos pediculares usando raios-X. Quando o local estiver pronto para fechar, irrigue-o com três litros de solução salina normal.
Em seguida, coloque um dreno de silicone e retire a ponta de silicone. Agora, feche os músculos paraespinhais e os tecidos subcutâneos usando suturas absorvíveis e, em seguida, feche a pele com suturas de náilon não absorvíveis. Após a sutura, desinfetar o local com iodopovidona e aplicar um curativo.
Assim que um forte reflexo de deglutição for aparente, extube o porco e transfira-o para uma sala de recuperação. Uma vez totalmente consciente, forneça comida e água ao porco e verifique seus padrões de portão. Monitore o movimento do membro posterior para avaliar o implante e forneça analgésicos por três dias.
12 semanas após a implantação, eutanasiar o porco. Para colher uma seção da coluna vertebral, faça uma incisão longitudinal na linha média na legião de cicatrizes da cirurgia anterior. Em seguida, disseque os tecidos moles e os músculos paraespinhais para expor totalmente o implante de L3 a L5. Agora, remova as porcas usando uma chave de contra-torque.
E então remova as hastes. Em seguida, usando uma serra oscilante, corte o espaço do disco L2-3 e o espaço do disco L5-S1. Em seguida, disseque ambos os locais na parte média e anterior da coluna L3-5 com um elevador Cobb e uma pinça de torre.
Se a seção espinhal não puder ser analisada imediatamente, armazene-a em gaze embebida em solução salina a menos 20 graus Celsius. A força de união entre os parafusos pediculares e o osso foi avaliada para três tipos de parafusos. Não revestido, revestido com hidroxiapatita e revestido com titânio.
O pico de torque de torção da extração principal, ou resistência de união, foi maior com os parafusos pediculares revestidos de titânio. A região de interesse pode ser avaliada por um programa de micro-TC para análise da fração de volume ósseo, densidade da superfície óssea e superfície óssea específica. A varredura de uma seção da coluna vertebral com tricrômico de Goldner mostra a interface entre o parafuso pedicular e o osso.
O tecido fibroso é vermelho e o osso é azul. Ao usar parafusos pediculares não revestidos, apenas tecido fibroso foi observado na interface. No entanto, nova formação óssea foi encontrada na interface para ambos os tipos de parafusos revestidos.
Observou-se, inclusive, que com parafusos pediculares revestidos de titânio, o espaço entre as roscas do osso foi completamente compactado. Uma vez dominada, essa técnica pode ser feita em três horas se for executada corretamente. Ao tentar este procedimento, é importante focar no posicionamento adequado dos parafusos pediculares para que o posicionamento incorreto do pedículo possa ser evitado.
Após seu desenvolvimento, essa técnica abriu caminho para pesquisadores da área de cirurgia da coluna explorarem o afrouxamento dos parafusos pediculares em pacientes com osteoporose.
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Visão Geral
Este estudo apresenta um método para avaliar parafusos transpediculares utilizando um modelo in vivo da coluna lombar de suíno. A técnica tem como objetivo abordar complicações relacionadas ao afrouxamento do parafuso pedicular e avaliar a estabilidade de longo prazo de diversos tipos de parafusos.
Componentes Principais do Estudo
Área de Ciência
- Neurociência
- Cirurgia Ortopédica
- Biomecânica
Contexto
- Parafusos transpediculares são comumente utilizados em cirurgias da coluna vertebral.
- Compreender a estabilidade do parafuso é crucial para o sucesso cirúrgico.
- Modelos in vivo fornecem informações valiosas sobre resultados a longo prazo.
- Modelos suínos são relevantes devido às semelhanças anatômicas com os seres humanos.
Objetivo do Estudo
- Avaliar o desempenho de parafusos transpediculares.
- Comparar a estabilidade a longo prazo de diferentes tipos de parafusos.
- Investigar complicações como afrouxamento do parafuso.
Métodos Utilizados
- Uso de um modelo de coluna lombar suína para testes in vivo.
- Exames clínicos de porquinhos-da-índia antes da cirurgia.
- Monitoramento de sinais vitais, incluindo taxas respiratória e cardíaca.
- Preparação dos animais mediante jejum de 12 horas antes da anestesia.
Resultados Principais
- Dados sobre a estabilidade dos parafusos durante um período definido.
- Análise comparativa de diferentes tipos de parafusos.
- Informações sobre a incidência de afrouxamento dos parafusos.
- Estabelecimento de um método confiável de avaliação para estudos futuros.
Conclusões
- O modelo suíno é eficaz para avaliar parafusos transpediculares.
- Este método pode orientar as práticas cirúrgicas e melhorar os resultados.
- É necessária mais pesquisa para aperfeiçoar os designs dos parafusos com base nos achados.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
Este método fornece um modelo pré-clínico para avaliar a fixação de implantes espinhais, abordando um desafio fundamental no desenvolvimento de dispositivos ortopédicos: a estabilidade a longo prazo dos parafusos pediculares. Ao permitir a análise comparativa de designs de parafusos em um sistema de grande animal fisiologicamente relevante, ele contribui para a redução de riscos mecanicistas e para uma maior confiabilidade preditiva na validação de alvos para biológicos espinhais e materiais de implante. A abordagem orienta decisões de avançar/não avançar no estágio inicial de descoberta ao quantificar a qualidade da interface osso-implante e reduzir o risco biológico em fases tardias nas cadeias de desenvolvimento de dispositivos.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Permite a investigação de hipóteses terapêuticas relacionadas à integração osso-implante e à estabilidade da fixação.
- Valor Operacional: Apoia a redução de riscos biológicos mediante avaliação direta da histologia da interface parafuso-tecido e da resistência mecânica da ligação.
- Valor Preditivo: Facilita a triagem de portfólios mediante comparação do potencial de osseointegração entre revestimentos e desenhos de parafusos.
Desenvolvimento de Triagem e Ensaios
- Prontidão do Ensaio: Prepara sistemas biológicos validados para avaliação posterior do desempenho do implante sob carga fisiológica.
- Resultados Quantitativos: Gera parâmetros mensuráveis, incluindo torque máximo torsional, fração de volume ósseo e densidade da superfície óssea por meio de micro-TC.
- Reprodutibilidade: Padroniza os procedimentos de preparação cirúrgica, implantação e coleta para permitir comparação entre estudos e reutilização da plataforma.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Relevância para a Doença: Modela a biomecânica da coluna lombar humana, apoiando a continuidade translacional desde a descoberta até a validação pré-clínica.
- Redução de Riscos Mecanísticos: Esclarece os modos de falha, como a formação de tecido fibroso versus a formação óssea no interface do implante.
- Avanço Ajustado ao Risco: Orienta decisões de avanço ao quantificar as diferenças na resistência de fixação entre tipos de parafusos revestidos e não revestidos.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
O método insere-se na continuidade entre descoberta e pré-clínico, permitindo especificamente as etapas de identificação de compostos promissores e validação pré-clínica para tecnologias de implantes vertebrais, ao fornecer avaliações quantitativas, apoiadas por histologia, da estabilidade de fixação.
- Biologia da Descoberta: Apoia a verificação de hipóteses sobre as interações entre implante e tecido e a elucidação de vias dos mecanismos de osseointegração.
- Triagem: Oferece prontidão para ensaios por meio de implantação cirúrgica padronizada e monitoramento pós-operatório consistente.
- Análises: Fornece dados quantitativos, como torque torsional máximo de extração e morfometria óssea derivada de micro-TC, para análise comparativa entre condições.
- Pesquisa Translacional: Conecta-se à continuidade pré-clínica por meio de implantação longitudinal e coleta terminal para análise da interface.
- Reutilização Corporativa: Estabelece uma capacidade reutilizável para avaliar múltiplos designs de implantes em diferentes campanhas de descoberta.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Confiança preditiva na estabilidade do implante, redução da ambiguidade mecanicista nas interfaces osso-implante.
- Valor Operacional: Procedimento cirúrgico padronizado, coleta reprodutível e processamento de tecidos escalonável.
- Valor Estratégico: Melhoria nas decisões de prosseguir ou interromper o desenvolvimento, eficiência no uso de capital em testes pré-clínicos, redução do risco de falhas em estágios avançados.
- Impacto no Portfólio: Priorização baseada em risco dos candidatos a implante com base em dados de resistência de fixação e osseointegração.
Considerações sobre a Implementação
- Exige especialização em cirurgia de grande porte, anatomia da coluna vertebral e cuidados pós-operatórios.
- Requer instrumentação para administração de anestesia, imagem intraoperatória (raio X) e instrumentos cirúrgicos (fresa, chave de torque, serra oscilante).
- Exige padronização entre equipes cirúrgica, de imagem e de histologia para resultados consistentes.
- Considerações de adaptação incluem ajustes específicos ao modelo para sistemas espinhais suínos versus outros animais de grande porte.
- Limitações práticas incluem o período de implantação de 12 semanas e a necessidade de coleta terminal, o que impede imagens longitudinais in vivo além do ponto final.
