Методическая статья

Метод анестезии, хирургии и сбора урожая для оценки транспедикулярных винтов с использованием В Виво Модель поясничного позвонка свиньи

DOI:

10.3791/55225

⸱

31 мая 2017 г.

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Orthopaedic Surgery, Chonbuk National University School of Medicine, Chonbuk National University Hospital, 2Department of Orthopaedic Surgery, University of Seonam College of Medicine, Presbyterian Medical Center, 3White Oaks West Animal Hospital, 4Department of Emergency Medicine, Inje University Busan Paik Hospital

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Здесь мы вводим метод оценки транспедикулярных винтов с использованием модели in vivo porcine lumbar spine.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Фиксация винтов для педика является золотым стандартом для лечения заболеваний позвоночника. Тем не менее, во многих исследованиях сообщалось о проблеме ослабления винтов ножки после спинальной хирургии, что вызывает серьезную озабоченность. Для решения этой проблемы были исследованы различные типы винтов для ножек, чтобы идентифицировать тех, у кого хорошая фиксация и остеоинтеграция в кости позвоночника. Позвоночник свиньи является хорошей альтернативой человеческому позвоночнику при оценке винтов ножки из-за анатомического размера, механических характеристик и стоимости. Хотя в нескольких исследованиях сообщалось, что винты ножки эффективны в модели свиней, ни одно исследование не описывает подробные протоколы для оценки винта ножки с использованием модели свиньи. Здесь мы опишем подробный метод оценки транспедикулярных винтов с использованием модели поясничного позвоночника свиного лихорадки in vivo . Технические детали для анестезии, хирургии позвоночника и урожая, предоставленные здесь, будут способствовать оценке tМодель крестообразной фиксации.

Введение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Транспедикулярная винтовая фиксация является золотым стандартом лечения дегенеративного поясничного отдела позвоночника и разрывного перелома, потому что она затрагивает три колонны позвоночника и обеспечивает стабилизацию1,2. Тем не менее, большинство пациентов, перенесших такую операцию, также имеют остеопороз3,4. Во многих исследованиях оценивалась прочность фиксации и статус остеоинтеграции транспедикулярных винтов, потому что сообщалось о ослаблении транспедикулярных винтов, используемых в настоящее время, у пациентов с остеопорозом5,6.

Позвоночник свиньи похож на позвоночник человека с точки зрения размера. Это дешевле по сравнению с моделью для приматов7. Кроме того, механическое исследование in vivo показало, что позвоночник четвероногой свиньи нагружен по существу так же, как и позвоночник человека8, поэтому многие исследователи используют свиные шипы для исследований по предотвращению ослабления винта на ножке. Тем не менее, для изучения транспедикулярных винтов в позвоночнике свиньи требуется несколько месяцев, потому что определение долгосрочной стабильности транспедикулярных винтов требует времени. Для того, чтобы сравнить различные типы винтов в теле позвонка, необходимо вставить винты в одинаковых положениях. Поэтому исследователи должны быть хорошо знакомы с правильными методами анестезии, стандартизированными хирургическими протоколами и процедурами сбора урожая, прежде чем проводить какие-либо эксперименты. Здесь мы подробно опишем метод анестезии, хирургии и забора для оценки фиксации транспедикулярного винта с использованием модели позвоночника свиньи, включая визуализацию ex vivo, гистологию и силовые испытания.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Комитет по институциональному уходу за животными и Национальный комитет Чонбука одобрил это исследование. Обработка, использование и обращение с животными соблюдались всеми руководящими принципами и политикой. Поддерживайте операционную комнату при температуре 24 ° C.

1. Анестезия

  1. Акклиматизируйте миниатюрных свиней в возрасте 12 месяцев в экспериментальной единице в течение как минимум одной недели. Проведите клиническое обследование, измеряющее частоту дыхания, сердечный ритм и температуру тела. Не кормите каждую миниатюру свинью в течение 12 часов до процедуры анестезии.
  2. Инъекционный атропин (0,05 мг / кг) и кетамин (20 мг / кг) / ксилаксин (2 мг / кг) в область боковой области шейки матки, за ухом, для премедикации.
  3. После успокоения плотно нанесите резинку вокруг основания уха и очистите ухо местным спиртом.
  4. Поместите перетянутый пластиковый катетер в ушную вену и удалите резиновую ленту. Убедитесь, что катетер правильно установлен. ГриппSh катетер с гепаринизированным физиологическим раствором и исправить лентой.
  5. Для эндотрахеальной интубации поместите миниатюрный свиньи в грудь. С помощью помощника держите челюсть свиньи подходящей стропкой и откройте рот.
    1. Пропустите кончик ларингоскопа в глоточную полость, чтобы вытеснить надгортанник из мягкого неба. Используйте наконечник ларингоскопического лезвия, чтобы сделать голосовые связки видимыми и продвинуть эндотрахеальную трубку в трахею во время выдоха.
    2. Почувствуйте свободный проход воздуха для правильной интубации и проверьте аускультацию сундука для дыхания как на левой, так и на правой стороне миниатюрной свиньи.
  6. Заполните манжету соответствующим объемом воздуха эндотрахеальной трубки воздухом, используя 10-мл шприц и закрепите трубку на морду с помощью липкой ленты.
  7. Обеспечьте концентрацию изофлурана 2,0%, ингаляционную анестезию при длительной анестезии, через эндотронИнтубационная трубка. Протестируйте роговичные и пальпебральные рефлексы, чтобы подтвердить обезболивание и использовать мазь на глазах, чтобы предотвратить сухость.
  8. Контролируйте сердечно-сосудистую систему, дыхательную систему и температуру тела во время анестезии, по крайней мере, каждые 5 минут, пока миниатюрная свинья не восстановится.
  9. За 30 минут до операции позвоночника медленно применяйте 30 мг / кг цефазолина IV, 1-го поколения цефалоспориновых антибиотиков.
  10. Администрирование 5 - 10 мл / кг / ч теплого (37 ° C) физиологического раствора с использованием линии IV для поддержания гомеостаза и обеспечения 50 мкг / кг / мин фентанила для борьбы с болью.
  11. После операции позвоночника выполняйте экстубацию, когда проявляется сильный глотательный рефлекс.
  12. Возьмите миниатюрной свиньи в комнату и наблюдайте, пока она не восстановится от анестезии. Обеспечьте пищу и воду, когда миниатюрная свинья полностью осознает.
  13. Применять 3 мг / кг энрофлоксацина антибиотика с 4,4 мг / кг carprofen ежедневно для контроля боли в течение первых 3 дней.
  14. MoniДо свиньи ежедневно до удаления швов.

2. Хирургия позвоночника

  1. Автоклавируйте транспедикулярные винты и задние фиксирующие системы для стерилизации, следуя рекомендациям производителя.
  2. Бритье спины миниатюрной свиньи, примерно в 10 см от центра влево или вправо, используя бритву, пока свинья находится в положении лежа на спине. Очистите кожу раствором повидона-йода и 70% -ным спиртом.
  3. Сделайте продольный срединный разрез от второго остистого отростка поясничного отдела позвоночника до первого срединного сакрального гребня с помощью скальпеля. Прорезите через подкожную ткань и фасцию до кончика остистых отростков.
  4. Поднесущно подтянуть мышцы параспинальной части от лежащих на ней пластин с помощью лифта Кобба. Рассекайте вдоль остистых отростков и ламины, ограниченных суставными гранями.
  5. Откройте поверхностную кору в точке входа (которая уступает только маммиллярному процессу из L3До L5 с обеих сторон) с заусенцем или рогом.
  6. Вставьте направляющий штифт на открытый участок, параллельно верхней торцевой пластине и под углом 20 ° к остистому процессу. Определите идеальную отправную точку, используя C-образную руку или переносимые передне-передние / боковые рентгеновские лучи.
  7. Вставьте зонд педикула до 25 мм в соответствии с рентгеновским снимком. Подтвердите полную внутрикостную траекторию при ношении пальцев и пальпации тела с помощью зондирующего устройства для ножек.
  8. Вставьте шесть винтов ножки в подготовленную ножку от L3 до L5 до тех пор, пока головка винта не будет хорошо посажена. Направьте боковое отверстие головки имплантата в нужном направлении и выровняйте горизонтальное положение с траекторией стержня.
  9. Вставьте два стержня в обе стороны головки головки ножек, соответственно. Вставьте втулку и гайку на головке винта с помощью универсальной рукоятки.
  10. Плотно затяните гайку с помощью торцевого гаечного ключа и плотно затяните гайку с помощью динамометрического ключа.
  11. Подтвердите позиции oF винты ножки с использованием портативных передне-передних / боковых рентгеновских лучей.
    ПРИМЕЧАНИЕ. Подождите, пока миниатюрная свинья не проснется и не проверит рисунки походки и моторную функцию задней конечности, чтобы определить, был ли сильно имплантирован винт.
  12. Орошайте хирургический участок 3 л нормального физиологического раствора, используя шприц для орошения колбы с отсосом.
  13. Поместите силиконовый слиток в место операции и выньте силиконовый наконечник. Закройте параспинальные мышцы и подкожно, используя 1,0 метрические поглощаемые швы. Закройте кожу с помощью 2,0 метрических непрореагировавших нейлоновых швов.
  14. Дезинфицируйте участок шва повидон-йодом и нанесите повязку, используя стерилизованную марлю и ленту.

3. Процедура урожая

  1. Через 12 недель после операции вводите ксилазин (2 мг / кг) и кетамин (10 мг / кг) в область боковой области шейки матки, за ухом, для премедикации.
  2. После седации, вводите 15 мг / кг KCl непосредственно в ушную венуКатетер для эвтаназии.
  3. Сделайте продольный срединный разрез при предыдущем поражении хирургического шрама. Рассеивайте мягкие ткани и параспинальные мышцы.
  4. Выставить остистый процесс поясничных шипов, ламинатов, стержней, орехов и поперечных процессов от L3 до L5.
  5. Снимите гайки с помощью динамометрического ключа и стержней. Вырезайте дисковое пространство L2-3 и пространство диска L5-S1 с помощью осциллирующей пилы.
  6. Рассекайте обе стороны средней и передней части позвонка L3-5 с помощью лифта Кобба и щипцов. После сбора урожая, если позвоночник не может быть немедленно протестирован, заверните его в марлю, пропитанную физиологическим раствором, и храните при -20 ° C.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Здесь описывается подробный протокол анестезии, хирургии и сбора урожая для оценки транспедикулярных винтов с использованием модели поясничного позвоночника свиного лихорадки in vivo . Этот протокол подходит для ряда последующих анализов, включая механическое тестирование ( рисунок 1 ), количественную оценку микро-КТ ( рисунок 2 ) и гистологию ( рисунок 3 ). Репрезентативное механическое испытание ( рис. 1 ) пок...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Оценка транспедикулярных винтов в позвоночнике свиньи требует много времени и усилий. Во-первых, миниатюрная свинья - большое животное. Для ухода за животными и анестезии исследователю нужен специальный протокол. Во-вторых, хирургия должна поддерживать среду, похожую на окружающую среду человека. Целью оценки винтов ножки в позвоночнике свиньи является разработка эффективного винта, который может быть нанесен людям. В-третьих, для оценки долговременной стабильности транспедикулярных винтов требуется около трех месяцев п...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторы не имеют ничего общего с этой статьей для раскрытия.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Это исследование было поддержано грантом (CNUH-BRI-2012-02-005), финансируемым Институтом биомедицинских исследований Национальной университетской больницы Чонбука (CNUH-BRI), Республика Корея.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Миниатюрная свиньяOrientBio
AtropineJeil ФармацевтическаяA04900241Анестезия
Надигольный пластиковый катетерBDREF382412Обслуживание внутривенной капельницы
Кетамин ЮханA04502441Анестезия
КсилазинBayer КореяA00800071Анестезия
ЛарингоскопKarl storzИнтубация
Эндотрахеальная трубкаCovidienИнтубация
ИзофлуранJW pharmaceutical CoA02104781Анестезия
Глазная мазьHanlim pharmaA37851721Защита свиного глаза
ЦефазолинDonga pharmaA01503951Антибиотики
физрастворJW pharmaceutical CoA02151392Поддержание жидкостного гомеостаза
ФентанилХана фармC03200032Обезболивание
ЭнрофлоксацинБайер93106-60-6 антибиотики
МорфинMyungmoon pharmaC03700091обезболивающее
МелоксикамBoehringer IngelheimA07600711Антибиотики
Повидон-йодHyundai pharmaПовязка на рану
Лезвие скальпеля размер 15Braun  I1 BB515Разрез кожи
Cobb elevatorCodman65-2546Рассечение мышечного
заусенцаMedtronicИзготовление начальной точки винта
RongeurAesculapFO515RИзготовление начальной точки винта
Направляющий штифт (K-wire)CE01067803Ведение траектории винта
C-дугаGEOEC 9800 plusНаведение траектории винта
Портативный рентгеновский аппаратSiemensMobile XP hybridНаведение траектории винта
Педикула-зондOtisBiotechSPI-02-01Наведение траектории винта
Педикулярный зондирующий приборOtisBiotechSPI-03-01Наведение траектории винта
Педикулярный винтOtisBiotechMS-40025
Системы заднего фиксатораOtisBiotech
Rod OtisBiotechROD-60140Жесткое крепление между винтами
Универсальная ручкаOtisBiotechSPI-08-01Для крепления винтов к стержню
Прямой торцевой ключOtisBiotechSPI-06-01Для крепления винтов к стержню
противодинамометрический ключOtisBiotechSPI-07-01Для крепления винтов к стержню
Шприц для полива луковицейHyupsug медицинскийHS-IR-140Ирригационный
силиконовый дренажSewon медицинский2205-006Для отвода жидкости в месте операции
3.0 метрический рассасывающийся шовEthiconBA1673HМышечный шов
2.0 метрический нерассасывающийся нейлоновый шовный материалEthiconW1626TКожный шов
МарляKingphar KoreaKP120-06
ПентобарбиталHanlim pharma645301221Эвтаназия
Осциллирующая пилаZimmerHarvest позвоночник
Tower щипцыAesculapBF461RHarvest позвоночник

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Greenfield, R. T., Grant, R. E., Bryant, D. Pedicle screw fixation in the management of unstable thoracolumbar spine injuries. Orthop Rev. 21 (6), 701-706 (1992).
  2. Upasani, V. V., et al. Pedicle screw surface coatings improve fixation in nonfusion spinal constructs. Spine. 34 (4), 335-343 (2009).
  3. Halvorson, T. L., Kelley, L. A., Thomas, K. A., Whitecloud, T. S., Cook, S. D. Effects of bone mineral density on pedicle screw fixation. Spine. 19 (21), 2415-2420 (1994).
  4. Weinstein, J. N., Spratt, K. F., Spengler, D., Brick, C., Reid, S. Spinal pedicle fixation: reliability and validity of roentgenogram-based assessment and surgical factors on successful screw placement. Spine. 13 (9), 1012-1018 (1988).
  5. Fini, M., et al. Biological assessment of the bone-screw interface after insertion of uncoated and hydroxyapatite-coated pedicular screws in the osteopenic sheep. J Biomed Mater Res A. 66 (1), 176-183 (2003).
  6. Kim, D. Y., et al. Evaluation of Titanium-Coated Pedicle Screws: In Vivo Porcine Lumbar Spine Model. World Neurosurg. 91, 163-171 (2016).
  7. Upasani, V. V., et al. Pedicle screw surface coatings improve fixation in nonfusion spinal constructs. Spine. 34 (4), 335-343 (2009).
  8. Smit, T. H. The use of a quadrupted as an in vivo model for the study of the spine-biomechanical considrations. Eur Spine J. 11 (2), 137-144 (2002).
  9. Aldini, N. N., et al. Pedicular fixation in the osteoporotic spine: a pilot in vivo study on long-term ovariectomized sheep. J Orthop Res. 20 (6), 1217-1224 (2002).
  10. Fini, M., et al. Biological assessment of the bone-screw interface after insertion of uncoated and hydroxyapatite-coated pedicular screws in the osteopenic sheep. J Biomed Mater Res A. 66 (1), 176-183 (2003).
  11. Branemark, R., Ohrnell, L. O., Skalak, R., Carlsson, L., Branemark, P. I. Biomechanical characterization of osseointegration: an experimental in vivo investigation in the beagle dog. J Orthop Res. 16 (1), 61-69 (1998).
  12. McLain, R. F., Yerby, S. A., Moseley, T. A. Comparative morphometry of L4 vertebrae: comparison of large animal models for the human lumbar spine. Spine. 27 (8), E200-E206 (2002).
  13. Giavaresi, G., et al. In vivo preclinical evaluation of the influence of osteoporosis on the anchorage of different pedicle screw designs. Eur Spine J. 20 (8), 1289-1296 (2011).
  14. Hasegawa, T., et al. Hydroxyapatite-coating of pedicle screws improves resistance against pull-out force in the osteoporotic canine lumbar spine model: a pilot study. Spine J. 5 (3), 239-243 (2005).
  15. Smorgick, Y., et al. Single- versus multilevel fusion for single-level degenerative spondylolisthesis and multilevel lumbar stenosis: four-year results of the spine patient outcomes research trial. Spine. 38 (10), 797-805 (2013).
  16. Busscher, I., Ploegmakers, J. J., Verkerke, G. J., Veldhuizen, A. G. Comparative anatomical dimensions of the complete human and porcine spine. Eur Spine J. 19 (7), 1104-1114 (2010).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

in vivo

Похожие статьи