Методическая статья

Хирургическая техника имплантации биомиметического искусственного межпозвоночного диска в животную модель козы

1.2K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/68623

⸱

10 октября 2025 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
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

В этой статье

Краткое содержание

В этом исследовании представлена новая хирургическая техника имплантации биомиметического искусственного межпозвоночного диска (BioAID). Метод обеспечивает точное размещение и стабильность, направленный на восстановление функции шейного отдела позвоночника с помощью модели козла. Этот метод показывает перспективность для клинического применения как у людей, так и у собак, страдающих миелопатией шейного отдела позвоночника.

Аннотация

Эндопротезирование шейного диска (CDA) стало хирургическим решением для пациентов с дегенеративной компрессионной шейной миелопатией, но сталкивается с ограничениями, особенно в достижении стабильной интеграции. Одной из основных проблем с существующими искусственными дисками является риск миграции и вывиха из-за недостаточной остеоинтеграции с соседними позвонками. В то время как CDA является признанным методом лечения в медицине человека, собакам с шейной миелопатией обычно проводятся декомпрессионные операции. В ветеринарии особый интерес вызывают инновационные методы лечения, такие как эндопротезирование межпозвоночных дисков. Недавно был разработан новый биомиметический искусственный межпозвоночный диск (BioAID). Этот искусственный диск повторяет ключевые особенности натурального диска, включая вязкоупругое ядро и оболочку из растяжимых волокон, имитирующую пульпозное ядро и фиброзное кольцо соответственно. Титановые торцевые пластины с килями обеспечивают фиксацию, а волокнистая оболочка облегчает остеоинтеграцию с соседними позвонками, сводя к минимуму риск миграции с течением времени. Поскольку козы являются широко используемой и легкодоступной моделью животных для исследований позвоночника, это исследование представляет собой всеобъемлющее практическое руководство (включая проектирование и изготовление имплантата, отбор и регистрацию экспериментальных животных, предоперационное ведение, протоколы анестезии и послеоперационный уход) для имплантации устройства искусственного диска в шейный отдел позвоночника козы. Представлена подробная пошаговая хирургическая методология, а также разработка индивидуальных хирургических инструментов и использование методов визуализации, необходимых как внутри, так и после операции. Этот подход устраняет разрыв между экспериментальными исследованиями и клиническим применением. Хирургическая процедура была успешно проведена на четырех козах, при этом постимплантационное наблюдение в течение 21 дня подтвердило отсутствие миграции или осложнений. Эти результаты свидетельствуют о том, что техника имплантации обеспечивает первичную стабильность, что подтверждает ее целесообразность для дальнейшей оценки. Необходимы дальнейшие исследования для оценки долгосрочной остеоинтеграции и биомеханических характеристик, прежде чем применять этот подход в клинических приложениях как у людей, так и у собак.

Введение

Во всем мире боль в шее занимает четвертое место среди наиболее распространенных причин инвалидности, затрагивая более 30% людей ежегодно1. Несмотря на то, что боль в шее обычно связана со старением и дегенеративными изменениями, она также может возникать у молодых людей и собак из-за генетических факторов, привычек образа жизни и биомеханической нагрузки. В то время как боль в шее может быть вызвана различными факторами, заболевание межпозвоночных дисков (IVD) является одной из наиболее значительных причин, особенно из-за его роли в сжатии нервных структур.

В шейном отделе позвоночника заболевание IVD приводит к компрессионной шейной миелопатии (КМП), хорошо известному заболеванию позвоночника, поражающему как людей, так и собак 2,3. У людей КМК проявляется в виде боли в шее, онемения и двигательной дисфункции2. Точно так же крупные породы собак, такие как немецкие доги и доберман-пинчеры, подвержены шейной спондиломиелопатии (ШКМ), широко известной как синдром Воблера. ХСМ включает в себя компрессию спинного мозга из-за протрузий дисков, изменений костной кости позвонков, нестабильности позвонков и дегенеративных изменений связок и фасеточных суставов. Вместе эти факторы вызывают компрессию спинного мозга и нервных корешков, что приводит к клиническим признакам, таким как нескоординированная походка, особенно в задних конечностях, а также слабость, которая может прогрессировать в передние конечности. У собак может наблюдаться боль в шее, скованность и нежелание опускать голову, часто проявляя дискомфорт при пальпации 4,5. Наиболее часто диагностируемой формой синдрома Воблера у собак является ХКМП, связанная с диском, в первую очередь поражающая сегменты позвоночника С4-С5, С5-С6 и С6-С76.

Как правило, пациенты с людьми и собаками, страдающие КМП и ХКМП, связанными с дисками, соответственно, хорошо реагируют на консервативное медикаментозное лечение, изменение образа жизни и физиотерапию. Пациентам и ветеринарам с прогрессирующими, дегенеративными формами заболевания МПД, при которых значительная компрессия нервных структур уже не реагирует на консервативные стратегии, лечатся хирургическим путем 7,8. Традиционные хирургические методы лечения шейной миелопатии, такие как декомпрессионные и дитракционно-стабилизационные процедуры (спондилодез), обычно используются для снятия нервного компрессии и восстановления стабильности позвоночника 9,10. Хотя эти хирургические методы лечения могут эффективно облегчить боль, они не восстанавливают функцию позвоночного звена и часто приводят к ускоренной дегенерации или полной иммобилизации пораженного сегмента позвоночника. Кроме того, спондилодез был связан с развитием заболевания смежных сегментов (РАС), поскольку иммобилизация сросшихся сегментов может привести к увеличению механической нагрузки и ускоренной дегенерации на соседних уровнях. Тем не менее, эта связь остается предметом продолжающихся споров в литературе 9,11.

В течение последних двух десятилетий замена межпозвоночных дисков (IVD), известная как артропластика шейного диска (CDA), с использованием искусственного протеза диска, использовалась для сохранения подвижности сегмента и стала признанным вариантом в клинической практике человека после одобрения FDA в начале 2000-х годов. На доклинической фазе эндопротезирование диска было широко исследовано с использованием экспериментальных моделей животных, таких как козы, овцы и собаки 13,14,15. На сегодняшний день ветеринарное применение КДА у собак встречается редко, а долгосрочные последующие исследования отсутствуют. В то время как в нескольких исследованиях сообщалось о разработке искусственных дисков для поддержания подвижности сегментов у собак16,17, недавние данные Falzone et al. (2022) подчеркивают важные ограничения. Их результаты продемонстрировали более высокую частоту и тяжесть оседания у собак, получавших искусственные диски (диск Адамо), по сравнению с собаками, перенесшими дистракционную фиксацию. Клиническое ухудшение и необходимость ревизионной хирургии также чаще встречались у животных, получавших лечение искусственными дисками Adamo, что вызывало опасения по поводу его биомеханических характеристикв долгосрочной перспективе.

Несмотря на то, что CDA был одобрен для использования у людей, и в настоящее время доступны различные поколения искусственных дисков, некоторые ограничения делают этот метод сложным, особенно для молодых пациентов, которым требуется долгосрочнаястабильность имплантата. К наиболее важным проблемам относятся миграция, смещение и оседание искусственного диска20. Следовательно, был разработан новый искусственный диск (BioAID), основанный на предпосылке, что имитация естественной структуры и биомеханики IVD может помочь сохранить физиологические модели нагрузки и снизить риск разрушения соседнего сегмента позвоночника.

В данном биомиметическом искусственном ИВД (BioAID) пульпозное ядро (НЧП) естественного ИВД моделируется вязкоупругим внутренним ядром, фиброзное кольцо (ФП) представлено оболочкой из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), устойчивой к растяжению, а соединение между ИВД и соседними позвонками реплицировано титановыми торцевыми пластинами с килями, обеспечивающими устойчивость, крепление и устойчивость к миграции. Для оценки его функциональности имплантат полагается на доступ к вентральной части шеи, удаление IVD и использование специализированных хирургических инструментов, специально разработанных для имплантации искусственного диска. Индивидуальный хирургический подход, наряду с этими специализированными хирургическими инструментами, необходим из-за уникальных структурных и функциональных характеристик искусственного диска, отличающих его от обычных систем CDA. С целью перевода метода для клинического использования как у людей, так и у ветеринарных пациентов, в настоящей работе представлено подробное руководство по имплантации искусственного диска, в котором описывается хирургическое планирование и метод на уровне C4-C5 IVD на модели козы - животного, часто используемого в исследованиях позвоночника из-за его анатомической значимости и доступности.

Биомиметический искусственный IVD предназначен для имитации структуры и функции естественного диска (Рисунок 1A, B). Первоначальная конструкция этого имплантата (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ) состояла из студенистого набухающего гидрогеля, имитирующего пульпозное ядро, мембраны из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), которая охватывала сердцевину гидрогеля, высокопрочной оболочки из волокна СВМПЭ с покрытием из гидроксиапатита, представляющей AF, и напечатанных на 3D-принтере титановых торцевых пластин с килями (Рисунок 1C).), которые крепят диск к соседним позвонкам. Биомеханическая оценка оригинальной конструкции этого нового искусственного диска показала, что он может имитировать кинематическое поведение замененного межпозвоночного диска21. В самой последней версии этого имплантата гидрогелевое внутреннее ядро было заменено на вязкоэластичный материал (поликарбонатный полиуретан (PCU) (Рисунок 1D). Имплантат искусственного диска сначала прошел обработку плазменным травлением, а затем стерилизацию с использованием метода газовой стерилизации этиленоксидом (ЭО) (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ) и был протестирован на стерильность с помощью анализа аэробного/анаэробного роста бактерий (ABG).

figure-introduction-1
Рисунок 1: Конструкция имплантата искусственного диска. (A) Схематическое изображение имплантата искусственного диска в поперечном сечении. (B) Реальные изображения имплантата искусственного диска. (C) Конструкция торцевой пластины из титана с соответствующими размерами. (D) Схематическое изображение вязкоупругого внутреннего ядра. Адаптировано из Jacobs et al. (2023)21 с изменениями. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

На протяжении всего исследования использовались различные методы визуализации для обеспечения точного планирования, руководства и оценки установки имплантатов. Предоперационная визуализация имела решающее значение для оценки анатомических структур и проверки пригодности и прилегания имплантата. Интраоперационная визуализация способствовала точному хирургическому выполнению, а послеоперационная визуализация использовалась для проверки положения и выравнивания имплантатов. Все процедуры визуализации были выполнены в соответствии с организационными рекомендациями и правилами радиационной безопасности.

Предоперационная рентгенографическая визуализация проводилась с помощью цифрового рентгеновского оборудования (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ) для анализа анатомических структур и определения размеров пространства МВД, что необходимо для предоперационного планирования. Стандартные вентродорсальные и боковые рентгенограммы были сделаны с правильным позиционированием и настройками экспозиции для обеспечения наилучшего качества изображения. Во время операции рентгеноскопическое устройство С-дуги (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ) использовалось для руководства процедурой и подтверждения правильной установки имплантата. Компьютерный томограф с высоким разрешением (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ) был использован для оценки послеоперационной установки имплантатов и анатомического выравнивания. Для детального изучения были получены осевые изображения тонких срезов, что позволило провести мультипланарную реконструкцию и трехмерную визуализацию. Для обеспечения точной оценки послеоперационных исходов был проведен анализ изображений с использованием специализированного программного обеспечения (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ).

Чтобы предоставить руководство по имплантации искусственного диска, в протоколе описывается предоперационное ведение, анестезия, хирургическая процедура и послеоперационный уход.

Протокол

Проект был одобрен Национальным центральным органом по научным процедурам на животных (номер CCD: AVD10800202114750-1), при этом процедуры на животных подробно описаны в рабочем протоколе, утвержденном местным органом социального обеспечения (14750-1-02), а для тестирования техники имплантации были использованы два трупа голландских молочных коз из несвязанного исследования (CCD: AVD11500202216382). Чтобы протестировать процедуру имплантации in vivo, у местного заводчика были куплены четыре самки голландских молочных коз (82-105 кг, 3-5 лет). Животные содержались в групповых условиях с контролируемыми условиями окружающей среды, включая регулируемую температуру, влажность и вентиляцию. Они имели свободный доступ к пище и воде и лечились в соответствии с установленными рекомендациями по благополучию животных.

1. Проектирование и производство приборов

  1. Проектирование и производство пробного искусственного диска
    1. Спроектируйте пробный диск с килями и без них (рис. 2A, B) в зависимости от размера имплантатов искусственных дисков. Размеры пробного диска составили 14 мм × 13 мм × 5 мм, что соответствует размерам имплантата искусственного диска.
    2. С помощью специализированного программного обеспечения (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ) спроектируйте пробный диск, один вариант без килей и один вариант с килями, и соедините его с удерживающим стержнем.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Индивидуальные имплантаты искусственных дисков, использованные в этом исследовании, имели аналогичные размеры 14 мм × 13 мм × 5 мм. Две версии пробного диска предназначены для удовлетворения различных хирургических потребностей: версия без килей используется для определения размеров пространства IVD после дискэктомии, в то время как версия с килями обеспечивает правильное создание каналов в торцевой пластине и служит в качестве очистителя киля.
    3. Распечатайте пробный диск из медицинского титанового сплава (Ti6AI4V ELI grade 23) с использованием технологии селективного лазерного плавления на прямом металлическом принтере (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ).
    4. Последующая обработка проб диска, включая ручную полировку и ультразвуковую очистку (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ).
  2. Проектирование и производство направляющей для пилы с искусственным диском
    1. Отсканируйте держатель имеющейся в продаже спинномозговой клетки (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ), сосредоточившись на двух резьбовых стержнях, которые прочно захватывают и соединяют кейдж с держателем (Рисунок 2C).
    2. Спроектируйте направляющую клетку пилы (15 мм x 14 мм x 5 мм), спроектируйте центральный паз (13 мм x 1 мм) для пилы, открытый с подфюзеляжной стороны и закрытый с дорсальной стороны (рис. 2C), который действует как упор для пилы. Спроектируйте две совместимые резьбовые вставки на подфюзеляжной стороне направляющей пилы, совместимые с держателем, с помощью специализированного программного обеспечения.
    3. Изготовьте направляющую пилы методом селективного лазерного плавления Ti6Al4V ELI grade 23, сертифицированного медицинского титанового сплава, с использованием прямого металлического принтера, предоставленного производителем имплантата.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Все инструменты для имплантации стерилизовали с помощью парового автоклавирования при температуре 134 °C в течение 80 мин (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ).
    4. Конструкция устройства для вставки искусственных дисков
      1. Спроектируйте манипулятор на основе кривизны дорсальной области искусственного диска (Рисунок 2D) и изготовьте его с использованием технологии селективного лазерного плавления с помощью машины прямой металлической печати, эксплуатируемой производителем имплантата.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Подход к процедуре имплантации первоначально был выполнен на шейных позвонках трупной козы для определения его осуществимости и пригодности имплантационных устройств. После имплантации трупа рентгенологическое обследование подтвердило осуществимость процедуры (дополнительный рисунок S1). Раздел о хирургической процедуре на модели козы in vivo включает в себя полный обзор процесса имплантации.

figure-protocol-1
Рисунок 2: Напечатанные на 3D-принтере титановые инструменты для установки искусственного диска. (A) пробный искусственный диск без килей, (B) пробный искусственный диск с килями, (C) направляющая пилы для искусственного диска + держатель, (D) устройство для вставки искусственного диска. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

2. Предоперационное ведение и анестезия

  1. Проведите общий осмотр коз перед наркозом.
  2. Обезболите козу в соответствии с приведенным ниже протоколом (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ).
    1. Премедикация: Перед анестезией введите 0,01 мг/кг дексмедетомидина внутривенно в качестве седативного средства
      ПРИМЕЧАНИЕ: При доступной концентрации 0,5 мг/мл результирующий объем инъекции варьировался от 1,64 мл до 2,1 мл, в зависимости от массы животного.
    2. Чтобы вызвать анестезию, введите 2-4 мг/кг пропофола внутривенно.
      Примечание: Пропофол вводили в доступной концентрации 20 мг/мл.
    3. Обеспечение проходимости дыхательных путей: Интубируйте животное и поддерживайте анестезию с помощью ингаляционного изофлурана и кислорода.
    4. Используйте инфузию с постоянной скоростью (CRI) пропофола (10 мг/кг/мин, внутривенно), ремифентанила (0,03 мг/кг/ч, внутривенно) и цис-атракурия (0,09 мг/кг/ч, внутривенно) для поддержания анестезии и обеспечения анальгезии и расслабления мышц во время операции.
      ПРИМЕЧАНИЕ: В этом исследовании цис-атракурий (2 мг/мл) и пропофол (20 мг/мл) использовались в качестве непрерывных инфузий. Окончательные объемы инфузии рассчитывали исходя из необходимой дозы и массы тела. Ремифентанил (2 мг/флакон) восстанавливали с 2 мл стерильной воды и дополнительно разбавляли 48 мл физиологического раствора до конечной концентрации 40 мкг/мл, что позволяло проводить точную инфузию в зависимости от требуемой дозы и массы тела.
    5. Мониторинг: Чтобы гарантировать стабильность, постоянно контролируйте жизненно важные параметры, такие как частота сердечных сокращений, частота дыхания, уровень углекислого газа в конце выдоха, насыщение артериального кислорода, неинвазивное артериальное давление и электрокардиографические данные.
  3. Установите постоянный мочевой катетер Фолея в мочевой пузырь с помощью стерильной техники (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ).
    1. Подготовка: Создайте стерильную среду для катетеризации. Стрижка шерсти с вентрального свода влагалища у коз.
    2. Чистка: Продезинфицируйте область раствором повидон-йода и промойте свод влагалища 10-12 мл разбавленного раствора повидон-йода.
    3. Чтобы избежать загрязнения, используйте асептические методы, такие как правильное мытье рук и использование стерильных перчаток.
    4. Перед введением катетера Фолея нанесите стерильную смазку на его дистальный конец. Поддерживайте асептический метод во время процедуры.
    5. Закрепление катетера: После того, как катетер будет правильно расположен в мочевом пузыре, надуйте баллон стерильной водой в соответствии с инструкциями производителя, чтобы закрепить его и предотвратить смещение.
    6. Сбор мочи: Прикрепите дренажный порт катетера Фолея к мешку для сбора мочи, чтобы контролировать и контролировать диурез.
  4. Вставьте козе глоточный зонд, чтобы предотвратить вздутие живота и срыгивание во время операции
    1. Поместите козу в лежачее положение на грудине, чтобы облегчить установку трубки.
    2. Убедитесь, что голова и шея немного вытянуты вперед.
    3. Подберите трубку подходящей длины и диаметра по размеру козы.
    4. Смажьте трубку гелем на водной основе, чтобы свести к минимуму травматизацию во время введения.
    5. Используйте кляп для рта, чтобы держать рот открытым и не позволять козе кусать трубку.
    6. Аккуратно проведите трубкой по языку и направьте ее в сторону ротоглотки.
    7. Продвигайте трубку осторожно, обеспечивая правильное положение в глотке, не заставляя ее.
  5. Амоксициллин-клавулановую кислоту вводят для инъекций в дозе 10 мг/кг внутривенно за 30 мин до разреза кожи (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ).
  6. Поместите животное в спинное лежачее положение с вытянутой шеей. Используйте мягкий подголовник или мешок с песком, чтобы обеспечить правильное выравнивание головы и поддержку. Используйте поролоновую подушечку или мешочек с фасолью под шеей, чтобы поддерживать выравнивание шейного отдела позвоночника (рисунок 3).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы предотвратить такие осложнения, как чрезмерное растяжение, чрезмерное давление на шейный отдел позвоночника или сжатие ствола мозга, убедитесь, что шея находится в нейтральном и стабильном положении на протяжении всей процедуры.
  7. Выбрейте вентральную область шеи от черепа до грудного входа и очистите раствором йода.
  8. Подготовьтесь к операции, сделав последний стерильный хирургический скраб на шее. Дважды очистите кожу 4% хлоргексидина глюконатом, затем дважды нанесите хлоргексидина диглюконат 0,5% m/v в спиртовом спрее 70% (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ).
  9. Поместите четыре стерильные, водонепроницаемые хирургические простыни вокруг места операции (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ).
  10. Накройте открытое место операции простыней, пропитанной йодом, и закрепите его зажимами для полотенец.

figure-protocol-2
Рисунок 3: Интраоперационная установка для имплантации искусственного диска козе. Козел располагается в положении лежа на хирургическом столе, поддерживаемый вакуумным песчаным матрасом для поддержания правильного положения и устойчивости. На схематических иллюстрациях (в центре и справа) изображена установка позиционирования, в том числе подушечка (желтого цвета), размещенная под шеей для обеспечения шейной поддержки и выравнивания. Красными отметками обозначено место операции для имплантации искусственного диска. Такая конфигурация обеспечивает оптимальное выравнивание позвоночника при минимизации точек давления во время процедуры. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

3. Хирургическое вмешательство

  1. Определите область для хирургического доступа между гортанью и грудным входом и пальпируйте шейные позвонки (атлант С1 и поперечный отросток С6) для ориентации.
  2. Сделайте вентральный разрез кожи по средней линии от гортани до манубриума грудины.
  3. Рассекайте подкожную и платизматическую мышцу, обнажая нижележащую шейную мускулатуру. Используйте биполярную электрокаутеризацию для контроля и минимизации кровоизлияний (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ).
  4. Определите левую и правую sternohyoideus (медиальную) и sternomastoideus (каудолатеральную) мышцы, которые проходят продольно вдоль вентральной шеи.
  5. Отделите и втяните мышечные животы стерноиоидеуса и стерномастоидеуса по средней линии и осторожно обнажите нижележащую трахею. Выполните тупое рассечение с правой стороны трахеи и аккуратно втяните ее вместе с пищеводом на левую сторону с помощью самоудерживающегося ретрактора Коллина (младенца) (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ). Защитите трахею и возвратный гортанный нерв от лезвия самоудерживающегося ретрактора с помощью вставленной увлажненной марли.
  6. Втяните правую сонную артерию (содержащую сонную артерию, блуждающий нерв и яремную вену) на правую сторону с помощью другого лезвия самоудерживающегося ретрактора Коллина (младенца) и защитите его с помощью марли.
  7. Определите длинные мышечные животы colli и их прикрепление к вентральному отростку шейных позвонков.
  8. Определите С6 по его левому и правому большим поперечным отросткам, простирающимся латерально-вентрально, а затем пальпируйте сингулярный вентральный отросток С5 по средней линии как раз краниально от поперечных отростков С6.
  9. Затем определите сингулярный вентральный отросток С4 на один уровень краниально.
  10. Обнажите вентральные поверхности тел позвонков С4 и С5, резко разделив длинные мышцы колли ножницами с тупым концом по обе стороны от средней линии, и определите срединный вентральный гребень позвонка, чтобы подтвердить идеальное дорсовентральное выравнивание спинномозговой единицы С4-С5. Используйте биполярную электрокоагуляцию для контроля кровотечения из мышечного живота.
  11. Используйте два самоудерживающихся ретрактора Gelpi для втягивания длинного мышечного живота и поддержания обнажения тел позвонков C4 и C5 (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ) (Рисунок 4A).
  12. Локализуйте пространство диска С4-С5 непосредственно каудально по отношению к вентральному остистому отростку С4 с помощью пальпации, анатомических ориентиров и подтвердите с помощью рентгеноскопии с помощью металлического маркера (например, иглы для подкожных инъекций (22G)).
  13. Далее проводят ограниченную частичную дискэктомию с помощью скальпельного ножа No 11 или бобрового ножа No 64 и 65 (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ). Выполните прямоугольный разрез с длинной стороной (10-15 мм) параллельно торцевой пластине позвонка и короткой стороной (5 мм) латерально и перпендикулярно торцевым пластинам (рис. 4А).
  14. Удалите разрезанный прямоугольный вентральный ФП целиком и исследуйте центральное пульпозное ядро с помощью нейрохирургического зонда со шариковым наконечником диаметром 1 мм и удалите материал ядра. Диск немного ориентирован от каудального к краниальному при прогрессировании дискэктомии от вентрального к дорсальному. Избегайте проникновения дискэктомии с дорсальной стороны в позвоночный канал.
  15. Определите центральную часть тел позвонков С4 и С5 на вентральной стороне с помощью нейрохирургического зонда с шариковым наконечником и исследуйте поверхность торцевой пластины. Торцевая пластина C4 имеет слегка вогнутую поверхность, тогда как торцевая пластина C5 имеет выпуклую поверхность.
  16. Поставьте метки на средней линии, на полпути между телами позвонков С4 и С5 для применения дистрактора Каспара.
  17. Используйте сверло диаметром 2,0 мм, прикрепленное к низкоскоростной дрели, и просверлите направляющее отверстие на отметках, проходящих через цис-кору и в губчатую кость, но избегайте проникновения через транскору (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ).
  18. Сверлите под углом 90° к брюшной поверхности позвонков, чтобы создать направляющие отверстия на телах позвонков C4 и C5.
  19. Прощупайте отверстия с помощью глубиномера, чтобы оценить, достаточна ли глубина отверстий для фиксации K-проводов, и подтвердить, что транскортекс не проникает в позвоночный канал.
  20. Вставьте две К-образные проволоки диаметром 2,5 мм в пилотные отверстия с помощью низкоскоростного сверла, убедившись, что они надежно защищены, но не слишком глубоки (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ).
  21. Используйте рентгеноскопию, чтобы подтвердить правильное расположение K-спиц, выравнивание с пространством диска C4-C5 и отсутствие вовлечения транскортекса.
  22. Подсоедините дистрактор Каспара для позвонков к К-образным проводам на телах позвонков С4 и С5 (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ).
  23. Убедитесь, что рычаги рассеивателя расположены симметрично, чтобы избежать асимметричной нагрузки.
  24. Постепенно затягивайте дистрактор, чтобы увеличить пространство IVD между C4-C5 (примерно на 2-3 мм выше нормальной высоты диска) для лучшей визуализации и полного удаления NP и дорсальной ФП.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Применяйте медленную дистракцию и избегайте чрезмерной дистракции, чтобы предотвратить повреждение концевых пластин позвонков или прилегающих структур и растяжение напряжения спинного мозга или нервного корешка.
  25. Используйте спинальную кюретку и захватывающие щипцы Шевалье Джексона для полного опорожнения дорсовентральной, центральной средней части IVD для введения инструментов и искусственного диска (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ).
  26. После удаления ткани диска, включая ткани NP и AF, и обеспечения удаления всего видимого материала диска, пустое пространство диска промывается для удаления оставшегося микрофрагмента диска. Используйте операционный микроскоп или лупы увеличения, чтобы обеспечить тщательное удаление материала диска.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Крайне важно удалить все центральные ткани NP и AF, чтобы избежать любых остаточных тканей, мешающих установке имплантата, заживлению или биомеханической стабильности. Тем не менее, ткани латеральной ФП, прикрепленные к боковым связкам, должны быть сохранены, так как они обеспечивают стабильность уровней позвоночника после биоимплантации (см. дополнительный рисунок S1A). Неполное удаление может привести к таким последствиям, как воспалительные реакции, плохая интеграция имплантата или длительная компрессия.
  27. Следите за тем, чтобы не повредить латеральную ФП и дорсальную продольную связку, чтобы обеспечить стабильность искусственного диска после имплантации и избежать вывиха позвонка.
  28. Затем тщательно очистите хрящевые торцевые пластины с помощью дисковой кюретки Сковилла (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ).
  29. Сохраните субхондральную кость для поддержания стабильности и предотвращения разрушения концевой пластины позвонка и будущего оседания.
  30. Вставьте пробный диск без килей, чтобы оценить правильное расположение искусственного диска и убедиться, что он достигает соответствующей глубины по отношению к пространству IVD (Рисунок 4B). Подтвердите размещение с помощью рентгеноскопии.
  31. Снимите пробный диск без килей. Подсоедините направляющую пилы к держателю и вставьте направляющую пилы в подготовленное пространство, обеспечив правильное выравнивание открытого прорези точно по вентральному гребню позвонка С4 и С5 (см. дополнительный рисунок S1A). Подтвердите правильность установки направляющей пилы с помощью рентгеноскопии, а затем отсоедините и снимите держатель.
  32. Совместите пильное полотно толщиной 0,6 мм с вентральным срединным гребнем позвонка C4 и C5, включая открытую прорезь направляющей пилы, и начните пиление с помощью качающегося пильного станка от вентрального к дорсальному при непрерывной промывке солевым раствором (рис. 4C, дополнительный рис. 1A). Прекращайте пиление, когда лезвие соприкоснется с закрытой дорсальной титановой стороной прорези. Используйте лезвие для травматологической пилы (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ).
  33. Вставив пильное полотно, выполните рентгеноскопию и проверьте пропилы в телах позвонков C4 и C5 (рис. 4C, рис. 5B).
  34. Снова подсоедините держатель к направляющей пилы, а затем осторожно снимите направляющую пилы. Поддерживайте отвлечение внимания с помощью втягивающего устройства Каспара.
  35. Вставьте пробный диск с килями в дисковое пространство, чтобы очистить килевые каналы и обеспечить правильное размещение. Используйте рентгеноскопию для подтверждения выравнивания и адекватности созданных каналов (рисунок 5C).
  36. Снимите пробный диск с килями.
  37. Распакуйте устройство для искусственного диска и проверьте титановые кили на краниальной и каудальной стороне фибровой оболочки имплантата (рис. 1B). Убедитесь, что кили не повреждены, что необходимо для надежной фиксации и правильной интеграции с концевыми пластинами позвонков. Определите дорсальную и вентральную сторону имплантата. Вентральная сторона имеет немного более выпуклый или закругленный контур, в то время как дорсальная сторона кажется более плоской или широкой (Рисунок 1B).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Подфюзеляжные кили титановой торцевой пластины толще, чем надфюзеляжные кили (1,3 мм против 1 мм) (Рисунок 1C). Это различие играет решающую роль в снижении риска вывиха после имплантации, так как сначала вставляются дорсальные кили, а затем в созданные каналы – вентральные кили.
  38. Плотно прижмите брюшную сторону оболочки из искусственного волокна диска к держателю вставки диска и протолкните искусственный диск в подготовленное дисковое пространство (Рисунок 4D) (Дополнительный рисунок S1B).
  39. Выровняйте протез по средней линии позвонков, чтобы обеспечить правильное положение. Используйте рентгеноскопию для подтверждения правильной установки искусственного диска, правильной посадки дорсального и вентрального килей на краниальной и каудальной стороне (Рисунок 5D). Ослабьте отвлекающий фактор на дистракторе Каспара.
  40. При правильном введении искусственного диска вентральный край искусственного диска должен быть вровень с вентральной поверхностью позвоночной кости или немного дорсально по отношению к ней (рис. 6A).
  41. Снимите отвлекающий фактор Каспара и К-образные провода диаметром 2,5 мм.
  42. С помощью высокоскоростного заусенца диаметром 1-2 мм создайте круглое отверстие (диаметром 5 мм) в брюшной пильной щели каудально на C4 и краниально на C5, непосредственно вентрально к подфюзеляжному килю (рис. 6B) (дополнительный рисунок S1C).
  43. Приготовьте костный цемент в соответствии с инструкциями производителя и нанесите костный цемент в отверстия канала и дайте ему застыть в течение примерно 10 минут (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ) (Рисунок 4E, Рисунок 6C) (Дополнительный рисунок S1D).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Поддерживайте хорошо проветриваемую среду во время смешивания и нанесения костного цемента. Используйте соответствующую аспирацию для удаления крови и жидкости перед нанесением, чтобы предотвратить неправильное сцепление цемента. Исходя из инструкции производителя, применяли соотношение порошка к 36% жидкости по массе, т. е. на каждые 40 г полимерного порошка добавляли 20 мл мономерной жидкости.
  44. Используйте две титановые пластины диаметром 2,0 мм с 4 отверстиями и вырежьте их с помощью резака, чтобы получить пластины с 3 или 2 отверстиями (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ). Расположите эти пластины сбоку друг от друга, чтобы закрыть цементированные каналы, эффективно герметизируя их и предотвращая смещение цемента (Рисунок 4F, Рисунок 6D).
  45. Зафиксируйте пластину двумя стопорными винтами 2,0 мм после сверления коры головного мозга сверлом диаметром 2,0 мм (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ) (Рисунок 4F, Рисунок 6D).
  46. Тщательно промывайте место операции стерильным теплым физиологическим раствором, чтобы удалить мусор и костную пыль.
  47. Проверьте положение имплантированного искусственного диска с помощью заключительной рентгеноскопической проверки (Рисунок 5E, F).
  48. Повторите аппроксимацию и сшите длинные мышцы colli с помощью рассасывающихся швов (2-0 полидиоксанон) (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ).
  49. Вставить и сшить грудиноивидные и грудиномастовидные мышцы рассасывающимися нитями (2-0 полидиоксанон).
  50. Используйте рассасывающиеся шовные материалы (2-0 полиглекапроне 25 с конической иглой) по простой непрерывной схеме для подкожного слоя (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ).
  51. Закройте кожу поддермальным непрерывным рассасывающимся швом (2-0 полиглекапроне 25 с режущей иглой).

figure-protocol-3
Рисунок 4: Вентральный вид спинномозгового узла C4-C5 козы. Ретракторы Gelpi используются для втягивания мускулатуры longus colli (правая – краниальная, левая – каудальная). Процедура имплантации искусственного диска включает в себя следующие этапы: (A) Дискэктомия - удаление межпозвоночного диска с помощью бобрового ножа, чтобы подготовить пространство диска для имплантации. (B) Размещение направляющей пилы - Расположите направляющую пилы с открытым пазом на одной линии с вентральным гребнем позвонка по средней линии (зелеными наконечниками стрелок) для обеспечения точной и контролируемой подготовки кости. (C) Создание килевых каналов - Используйте качающуюся пилу для создания каналов в костной торцевой пластине на одной линии с вентральным гребнем позвонка по средней линии (зелеными наконечниками стрелок) для правильного позиционирования имплантата. (D) имплантация искусственного диска - Вставьте искусственный диск (желтая стрелка) в пространство межпозвоночного диска (IVD). (E) Нанесение цемента - Нанесите костный цемент (синие стрелки) в подготовленные костные каналы торцевой пластины, чтобы предотвратить миграцию киля. (F) Покрытие канала - Обезопасьте участок, накрыв каналы титановыми пластинами (белыми стрелками). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-protocol-4
Рисунок 5: Мониторинг процесса имплантации искусственного диска с помощью рентгеноскопии в интраоперационном режиме. (А) Расположение флюороскопа в операционной. (B) Проверка выравнивания направляющей пилы и оценка глубины канала, создаваемого пильным диском. (C) Пробный искусственный диск с килями используется для оценки подготовленных каналов и выполняет функцию очистителя киля. (D) Проверка правильности размещения искусственного диска, обеспечение правильного расположения дорсального и брюшного килей на краниальной и каудальной сторонах. (Е и Ж) После установки имплантата искусственного диска, установки цементных пробок в вентральных каналах и установки пластин над отверстиями вентрального канала проводится рентгеноскопия для окончательной оценки имплантированного искусственного диска, E (вентродорсальное представление), B, C, D и F (боковое изображение). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-protocol-5
Рисунок 6. Схематический рисунок имплантации искусственного диска и дополнительные меры по предотвращению миграции киля. (A) Правильная посадка имплантата искусственного диска по центру межпозвоночного диска. (B) Брюшная часть обоих каналов слегка расширена и закруглена с помощью жернова с электрическим приводом, при этом тщательно соблюдается расстояние от торцевых пластин. (C) Отверстия брюшных каналов заполняются костным цементом, блокирующим вентральный киль титановой торцевой пластины в устройстве искусственного диска для обратного выхода из каналов. (D) Титановые пластины используются для эффективного блокирования каналов и предотвращения смещения цементных пробок. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

4. Послеоперационное восстановление и ведение

  1. Выполните компьютерную томографию шейного отдела, чтобы оценить положение искусственного диска после имплантации (Рисунок 7).
  2. Наложите на шею пенопластовую мантию и легкую повязку для поддержки места хирургической имплантации (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ).
  3. Разрешайте контролируемую послеоперационную ходьбу по мере необходимости для мочеиспускания и дефекации после удаления катетера Фолея и после того, как наблюдается произвольное мочеиспускание.
  4. Флуниксин меглумин применяют в качестве анальгетика в дозе 2,2 мг/кг в течение пяти дней после имплантации (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ).
  5. Нанесите пластырь с бупренорфином для местного обезболивания на каждую козу, следя за тем, чтобы он оставался на месте в течение четырех дней (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ).
  6. Профилактически назначают неомицин-прокаин бензилпенициллин в дозировке 5 мг/кг в сутки в течение трех дней после имплантации (см. ТАБЛИЦУ МАТЕРИАЛОВ).
    ПРИМЕЧАНИЕ: В данном исследовании флуниксин меглумин (50 мг/мл) вводили в дозе 2,2 мг/кг, а неомицин-прокаин бензилпенициллин в дозе 5 мг/кг с использованием комбинированной формы, содержащей неомицин (100 мг/мл) и прокаин бензилпенициллин (200 мг/мл); В обоих случаях окончательные объемы инъекций рассчитывались исходя из массы тела животного. Для большей ясности и поддержки воспроизводимости на рисунке 8 была добавлена диаграмма рабочего процесса, обобщающая весь процесс от предоперационной подготовки до послеоперационного наблюдения.

figure-protocol-6
Рисунок 7. Послеоперационная компьютерная томография с имплантацией искусственного диска. Результаты компьютерной томографии показали, что имплантат надежно закреплен на месте, при этом каналы в C4: (A) поперечный вид и (D) сагиттальный вид, а также C5: (B) поперечный вид и (E) сагиттальный вид торцевые пластины заблокированы костным цементом, что обозначено красными стрелками. Каналы были созданы по средней линии торцевых пластин C4 и C5, измеренной на поперечном виде (A и B) и показанной на осевом виде (C). Пространство межпозвоночного диска (МПД) также измерялось после операции на разных уровнях МПД в сагиттальной проекции (F). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

figure-protocol-7
Рисунок 8: Обзор хирургического рабочего процесса от предоперационной подготовки до послеоперационного наблюдения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Результаты

Модель трупной козы была использована для ознакомления хирургической бригады с процедурой перед началом исследования in vivo . В протоколе трупа используется модель трупа козла, чтобы позволить исследователям позвоночника и хирургам практиковать хирургическую процедуру имплантации нового искусственного межпозвоночного диска в межпозвоночное пространство C4-C5 в реалистичной обстановке, похожей на операционную. Рентгенологическая визуализация была выполнена на трупе для подтверждения отсутствия каких-либо существенных повреждений имплантата искусственного диска и костных концевых пластин после имплантации (дополнительный рисунок S1E). Чтобы повысить реалистичность хирургического тренировочного набора, был использован свежий труп целого козла, что позволило точно разместить его на операционном столе, сохраняя при этом естественный цвет, текстуру и упругость тканей. На каждом этапе хирургической процедуры обнажалась интересующая область в шейных позвонках и выполнялась в соответствии со стандартной нейрохирургической практикой22.

Исследование in vivo по имплантации искусственного диска у 4 коз показало успешное выполнение этого протокола на уровне C4-C5 на животной модели козы и дало предсказуемые результаты с точки зрения хирургической точности и немедленной стабильности имплантата. Интра- и постпроцедурная визуализация, такая как рентгеноскопия, рентгенография и компьютерная томография, неизменно проверяет точное размещение протеза в пространстве IVD.

Использование интраоперационной рентгеноскопии на критических этапах, таких как установка пробного диска, позиционирование направляющей пилы и установка окончательного искусственного диска, обеспечило точность и предотвратило процедурные ошибки. По завершении процедуры распиловки осмотр подготовленных килевых каналов выявил чистые и хорошо выровненные килевые следы без признаков чрезмерного образования заусенцев или повреждений окружающих конструкций. Костные цементные пробки адекватно служили вентральной блокадой для миграции киля в каналах, создавая стабильную основу для протеза искусственного диска.

КТ оказалась ценным методом послеоперационной визуализации, позволяющим проводить многопланарные реконструкции, которые позволили точно оценить трехмерное положение имплантата относительно пространства IVD и концевых пластин позвонков (Рисунок 7). Правильное выравнивание искусственного диска, восстановление высоты диска и симметричная подготовка килевого канала были достигнуты с минимальными вариациями (рис. 7). Кроме того, применение титановых стопорных пластин эффективно герметизировало цементированные пробки для предотвращения смещения цемента.

Последующая рентгеноскопическая визуализация (через 24 ч и 21 день после имплантации) еще раз подтвердила положение искусственного диска и структурную целостность окружающих позвонков (Рисунок 9).

figure-results-1
Рисунок 9: Послеоперационное наблюдение после имплантации искусственного диска. (A-B) Одно из имплантированных животных наблюдалось через 24 часа после операции вместе с соответствующим рентгеноскопическим изображением, демонстрируя признаки адекватного обезболивания и общего самочувствия, такие как нормальная осанка. (К-Д) То же животное оценивалось через 21 день после имплантации, а рентгеноскопическое изображение подтвердило надежное размещение имплантата. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

Функциональные исходы, включая неврологическое восстановление и подвижность, оценивались в течение 21-дневного периода после имплантации у всех четырех коз. На протяжении всего этого периода все животные демонстрировали нормальное поведение, поддерживали хороший аппетит и не проявляли никаких признаков боли, неврологического дефицита или хромоты. Кроме того, ни у одной из четырех коз в течение 21-дневного постимплантационного периода не наблюдалось никаких признаков инфекции в области хирургического вмешательства, основанных на таких клинических признаках, как нормальная температура тела, отсутствие отека, покраснения или выделений в месте операции, стабильный аппетит, нормальное поведение и отсутствие хромоты или системных заболеваний (Дополнительное видео S1 и Дополнительное видео S2).

Дополнительный рисунок S1: Артропластика шейного диска у трупной козы с использованием имплантата искусственного диска в межпозвоночном пространстве межпозвоночного диска C4-C5 для оценки целесообразности техники имплантации. Процедура включала в себя следующие этапы: (А) Дискэктомия и создание каналов в костных концевых пластинах на одной линии с вентральным гребнем позвонка по средней линии (зеленые наконечники стрелок). (B) Имплантация устройства для искусственного диска. (В) Расширение созданных каналов с помощью жернова с электроприводом (желтая стрелка). (D) Введение костного цемента в каналы (черная стрелка) с последующим покрытием титановой пластиной для предотвращения выдавливания пробки из костного цемента. (E) Вентродорсальные (слева) и боковые (справа) рентгенологические снимки, полученные после имплантации искусственного диска и наложения костного цемента, но до установки титановой пластины поверх пробок из костного цемента. Кили титановой торцевой пластины (красные стрелки) устройства искусственного диска расположены в килевых каналах в каждой торцевой пластине позвонка. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.

Дополнительное видео S1: Видеозапись демонстрирует животное через три дня после имплантации искусственного диска. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.

Дополнительное видео S2: Видео, записанное через 21 день после имплантации искусственного диска, запечатлело 4 подопытных животных, демонстрирующих нормальное поведение. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.

Обсуждение

Результаты этого исследования на трупных и животных in vivo демонстрируют точность и воспроизводимость описанного протокола имплантации искусственного диска на уровне C4-C5 в шейный отдел позвоночника. Это исследование эффективно оценило техническую осуществимость процедуры, подчеркнув важность визуализации, специальных специализированных инструментов и правильного выравнивания имплантата, позвоночных структур и хирургического подхода во времяключевых хирургических этапов.

Значимым результатом данного исследования явилось надежное создание правильно выровненных килевых каналов и стабильная установка протеза. Систематическое использование рентгеноскопии во время хирургической процедуры обеспечило точность, особенно во время установки пробного диска и окончательной установки протеза. Этот подход, основанный на визуализации, призван свести к минимуму риск смещения, о котором сообщалось как о потенциальном осложнении в предыдущих исследованияхимплантации искусственных дисков. Кроме того, применение дистрактора Каспара для позвонков обеспечило контролируемое и стабильное рабочее пространство, что позволило точно удалить материал диска и подготовить килевый канал. Использование дистрактора Каспара для имплантации диска с помощью искусственного диска близко отражает подходы, используемые при декомпрессии и фиксации переднего шейного отдела, что еще больше подтверждает трансляционный потенциал этого протокола25.

Костный цемент, в частности полиметилметакрилат (ПММА), часто используется в таких методах лечения, как вертебропластика и кифопластика для стабилизации компрессионных переломов позвоночника25. Костный цемент также используется для улучшения фиксации транспедикулярных винтов в остеопоротических позвоночниках, поскольку было доказано, что он улучшает их стабильность при поврежденной кости26. В современной хирургической технике костный цемент и титановые фиксирующие пластины использовались для повышения стабильности за счет закрепления протеза и ограничения смещения, а также для оценки долгосрочной остеоинтеграции мантии оболочки из искусственного волокна диска с концевой пластиной позвонка. Эти меры предосторожности были приняты для повышения долгосрочной целостности имплантата и обеспечения долгосрочной фиксации позвоночника. Тем не менее, дополнительное использование костного цемента и фиксации пластин, скорее всего, увеличит вероятность осложнений, связанных с имплантатами, таких как повышенная нагрузка на соседние структуры, нарушение ремоделирования кости, реакции на инородные тела или трудности при ревизионной хирургии. Будущие исследования по долгосрочному функциональному исходу с использованием искусственных дисков также должны быть сосредоточены на необходимости этого дополнительного шага для предотвращения миграции киля.

В то время как это исследование in vivo на козах было в первую очередь разработано для оценки осуществимости и краткосрочных результатов имплантации искусственного диска, результаты продемонстрировали успешную имплантацию без каких-либо рентгенологических признаков инфекции, миграции имплантата или распада материала имплантата в течение 21-дневного послеоперационного периода. Были проведены функциональные оценки для оценки краткосрочного послеоперационного восстановления животного, включая неврологическое восстановление, реакцию на боль, подвижность и общее самочувствие, и все четыре животных продемонстрировали нормальное поведение, хороший аппетит и отсутствие признаков боли, хромоты или инфекции в области хирургического вмешательства. Эти результаты указывают на то, что описанный протокол эффективен и хорошо переносится экспериментальными козами.

Потенциальные стратегии устранения распространенных интраоперационных проблем (например, смещение имплантата, трудности с созданием килевого слота или неправильное наложение цемента) были решены или предотвращены благодаря точной подготовке процедуры на основе предоперационной визуализации и измерения размеров межпозвоночного диска и позвонков, а также рентгеноскопии. Эффективность, удобство использования и воспроизводимость метода были подтверждены повторными интраоперационными проверками с рентгеноскопией и подтвержденным точным позиционированием в дорсальном положении лежа, поддержанием использования инструментов, адаптированных к размеру козы, и мониторингом всех хирургических этапов, включая позиционирование шеи, анатомическую идентификацию правильного местоположения, распиловку киля, установку киля, установку имплантатов, нанесение цемента. и фиксация пластин.

Несмотря на свои сильные стороны, это исследование ограничено относительно короткой продолжительностью наблюдения. В то время как 21-дневный период дал решающее представление о ранних послеоперационных исходах, долгосрочная биомеханическая стабильность, костная интеграция и функциональная адаптация требуют дальнейшей оценки в течение длительных периодов времени. Кроме того, различия в индивидуальной анатомии, возрасте и плотности костей животных могут влиять на исходы и должны учитываться в будущих исследованиях. Несмотря на то, что биомеханический анализ оригинальной версии этого искусственного диска уже продемонстрировал его способность имитировать сложную кинетику естественного диска21, механическая оценка окончательной версии с новым внутренним ядром была завершена, и результаты будут опубликованы в будущем долгосрочном когортном исследовании с участием этих четырех коз.

В заключение, это исследование продемонстрировало точность, воспроизводимость и безопасность описанного протокола имплантации искусственного диска на модели козы in vivo . Полученные данные свидетельствуют о том, что этот метод является перспективным для вмешательств на шейном отделе позвоночника с сохранением движения и может послужить ценной основой для дальнейших трансляционных исследований. Будущие исследования должны включать анализ вмешательств на шейном отделе позвоночника, сохраняющих движение, наряду с более длительными периодами наблюдения и гистопатологическим исследованием позвоночных единиц для оценки долгосрочной стабильности имплантата и остеоинтеграции концевой пластины для определения безопасности и возможного клинического использования у собак и, в конечном итоге, у людей.

Раскрытие информации

У авторов нет конфликта интересов, о котором можно было бы заявить.

Благодарности

Данная публикация является частью проекта BioAID (проект No 10025453), поддерживаемого Программой открытых технологий AES и частично финансируемого Голландским исследовательским советом (NWO).

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
<Сильный>Лаборатория имплантов
3D-лабораторияУниверситетский медицинский центр Утрехта 3D, Утрехт, Нидерланды Лаборатория, отвечающая за разработку имплантационного устройства. [https://www.umcutrecht.nl/nl/3d-lab/]
<Сильный>Софт
Clideo.comClideo Ltd., КипрОнлайн-видеоредактор и инструменты.
Программное обеспечение Materialise Mimics версии 25.1Materialise, Лёвен, БельгияОбработка данных CT DICOM
Программное обеспечение 3-Matic версии 17Materialise, Лёвен, БельгияПрограммное обеспечение для проектирования имплантационных устройств
RadiAnt DICOM Viewer (версия 2024.2)Medixant, Poznafigure-materials-1, ПольшаПросмотрщик CT DICOM
производитель имплантатов
АмновисАмновис, Ааршот, БельгияПечать и постобработка имплантационных инструментов, включая клетки для следа+руководство по пиле [https://www.amnovis.com/]
3D-металлическая печать Производство и производство 3D-металлической печати engieering, Уль, ФранцияПечать и постобработка титановой торцевой пластины BioAID. [https://www.3d-metalprint.com/]
OSYPKA AGРейнфельден, ГерманияСтерилизация импланта BioAID с использованием оксида этилена (EO) после сборки импланта помещается в стерилизатор EO (8%). Цикл стерилизации проходит при низкой температуре (38°;-42°; C) в течение 3 часов. [https://osypka.de/]
EmpaИмператор, Санкт-Галлен, ШвейцарияПлазменное травление с применением 2x 40 мин плазмы Ar/O2, 16/4 sccm, 30 Вт, 4 Па внутри партийного реактора [https://www.empa.ch/]
<сильный>компонент импланта< сильный>
Bionate® 80A PCUDSM Biomedical, Гелин, Нидерланды7006035Средний уровень Хардбесса: 82,6, молекулярная масса Mw: 385272 Da, PDI: 2,5, прочность на растяжение: 8402,1 psi, толщина и bbsp; 1,8 мм
мембрана UHMWPE DSM Biomedical, Гелин, НидерландыТолщина — 38 мм, плотность площади — 5 г/м², пористый размер — 0,9 мкм
UHMWPE куртка из вязаного волокна Centexbel, Grâ ce-Hollogne, Бельгия2/1 лап, 8 петель на см
Ulteeva Чистота и торговля;  DSM Biomedical, Гелин, НидерландыUlteeva +HA,  SGX, dtex110, TS 100, ранее Dyneema Purity®
<сильный>инструмент и машина
ProX DMP320 3D-системы, Южная Каролина, СШАМашина для прямой печати металла с использованием технологии селективного лазерного плавления 
Профессиональный Miele G 7826Miele Nederland B.V., Вианен, НидерландыГигиеничная стиральная машина 
СИНИЙ SEAL 100*360 ммИнтерстер, Вормервер, Нидерланды3FKFB210819Размер прозрачного стерилизационного ламината 100*360 мм
MMM стерилизатор OB10643Группа MMM, Planegg, ГерманияПаровой автоклав
Флюороскопическая модель NZS 229Philips, Эйндховен, НидерландыФлюороскопия
AGFA DR 600 AGFA Valory, БельгияРентгеновский аппарат
64-срез, определение SOMATOM SiemensSiemens Medical Solutions США, Inc., СШАКТ-сканер
Катетер Фолея 10fx40см с баллоном 10ccTeleflex, США170605-12Катетер для фолеевской мочи размера 12
Йобан 23M, Миннесота, США6640EUХирургическая драпировка, пропитанная йодом 
2.0 LeiLOX фиксирующий винт титанаРита Лейбингер, BW, Германия245-420-18Титановый самонарезной фиксирующий винт 2,4 мм.
PDS 2-0 с иглой CP-1Johnson & Johnson Medical GmbH, Нордерштедт, ГерманияPDP466HПолидиоксанон плюс антибактериальный 2-0 (впитываемый шовный материал) 
Monocryl 2-0 с иглой Taperpoint PlusJohnson & Johnson Medical GmbH, Нордерштедт, ГерманияMCP3170HПолиглекапрон 25 плюс антибактериальный материал 2-0 (впитываемый шовный материал) с конусной точкой плюс игла
Monocryl 2-0 с иглой обратного резанияJohnson & Johnson Medical GmbH, Нордерштедт, ГерманияMCP4443HПолиглекапрон 25 плюс антибактериальный материал 2-0 (впитываемый шовный материал) с иглой обратной резки
Короткий держатель Syncage CSYNTHES GMBH, Швейцария  3,96,989Специальный держатель для пробного импланта размера 4,5.
Curion & reg; Пакет для мочи CuriBag (2 литра), 25 штукMedeco BV, Нидерланды55902Труба диаметром 110 см и поперечный клапан
Shiley™ Эндотрахеальная трубка с TaperGuard™ МанжетMedtronic co. Миннесота, США18790-Е ГОДЫMurphy Eye с предзагруженным стилетом, 9,0 мм идентификатор, 12,1 мм O.D.
Ретрактор Collin Baby SelfBrun GmbH, Туттлинген, ГерманияBV329RКОЛЛИН (БЭБИ) Брюшной ретр. самоудерживающийся, полный ретрактор, 155 мм (6 1/8"), с защёлкой шарика, конверсии BV328R, BV327R, BV326R
Ножницы с тупым наконечником МетценбаумаAesculap GmbH, Туттлинген, ГерманияBC601RНожницы Метценбаум — прямые — тупые/тупые — 14,5 см
Gelpi Retractor Wipro, Бангалор, Индия051-9970Набор HGIII L=185 мм
Gelpi Retractor Aesculap GmbH, Туттлинген, ГерманияBV996RНабор HGIII L=135 мм
Рукоятка бобрового клинка Ветеринарный спектр, Лион, ФранцияSAH.002544размер 4'', номер балдеса: 64 и 65 
Synthes Drill Bor 2.0 mmSYNTHES GMBH, Швейцария  310.19
Kirschner  WiersSYNTHES GMBH, Швейцария  292.20Синтезирует 2.0 мм KWIRE С TROCAR POINT 150 мм
CASPAR, позвоночный дистракторKLS, Туттлинген, ГерманияSBH 110-740-02Слева, короткая полоса: 110 мм
C-Lox  Позвоночная кюретка Рита Лейбингер, BW, Германия134-0700-22Нержавеющая сталь 22 см
MTI Curette MTI, Огайо, СШАL= 8.8mm, Total L = 19mm, figure-materials-2  Кюретка 6,3 мм, крючок Кюретка 45figure-materials-3
Шевалье Джексон Гортанный щипц, щипцы;Страйкер, Мичиган, СШАS35.4300011:75 и прайм; 299 мм
Сковилл Кюретт GerMedUSA, Нью-Йорк, СШАG46-150210" вниз
Пильный лезвиеDePuy Synthes, Индиана, США519.104SРабочая длина: 50 мм, толщина резки: 0,6 мм, ширина: 10 мм
Ортопедический COLIBRI IIDePuy Synthes, Индиана, США5,32,101Дрильная/оссилирующая пила
PALACOS&Reg; R (костный цемент)Гереус (Кульцер), ГерманияK202475Костный цемент с высокой вязкостью и радиопака, куло-зелёный
Реконструкционная пластина сплава LeiLOX TiРита Лейбингер, BW, Германия142-0220-044 отверстия. Расстояние между двумя отверстиями примерно по мере этого. 9 мм, длина = 32,95 мм, максимальная ширина = 5,95 мм, ширина мин.= 3,6 мм, высота = 1,55 мм 
Actimove CervirollОттобок, Дудерштадт, Германия72859-44поролоновая мантия вокруг шеи (размер Large)
<сильные>медикаменты
Дексдомитор 0,5 мг/млКорпорация Orion, Эспоо, ФинляндияEU/02/033/001-002Дексмедетомидин гидрохлорид 0,5 мг/мл для инъекций (10 мл)  
Бупренорфин 20 мкм/час штукатуркиSANDOZ BV, Алмере, НидерландыRVG 114802Трансдермальный участок
Пропофол 20 мг/млFresenius Kabi Nederland b.v., Huis ter Heide, НидерландыRVG 110811Пропофол 20 мг/мл эмульсия для инъекции или инфузии (50 мл) 
Флуниксин меглумин 50 мг/мл  Лаборатории Calier S.A., Les Franqueses del Vallè s, SpianES/V/0127/001Бутылка 100 мл, QM01AG90 — Флуниксин
Neopen®MSD intervet, Боксмер, НетерландсРЕГИСТРАЦИЯ NL 1556Неомицин (100 мг/мл) — прокаин бензилпенициллин (200 мг/мл)
Ремифентанил 2 мгMylan B.V., Амстелвен, НидерландыRVG 104757РЕМИФЕНТАНИЛ ГИДРОХЛОРИД 2,19 мг/флакон СОСТАВ, соответствующий ремифентанилу 2 мг/флакон
Шампунь с бетадиномMylan B.V., Амстелвен, НидерландыRVG 08943Повидон-йод 75 мг/мл (120 мл)
Бетадиновое оплоссированиеMylan B.V., Амстелвен, НидерландыRVG 01331 Раствор повидона-йода 100 мг/мл (500 мл)
Амоксициллин / Клавулановая кислотаSANDOZ BV, Алмере, НидерландыRVG 29725Содержит 500 мг амоксициллина и 50 мг клавулановой кислоты (порошка)
HiBiScrubMö Inlycke Health Care AB., Утрехт, НидерландыRVG 10156Хлоргексидин диглюконат 40 мг/мл (500 мл)
хлоргексидин 0,5% в алкоголе 70%  Спрей (магнета)ДОБАВЛЕНА PHARMA, Осс, НидерландыРОЛ. 1642783хлоргексидин 0,5% в алкоголе 70%  Спрей (250 мл)
Цизатракурий 2 мг/мл Hameln Pharma GmbH, Хамельн, Германия92667161 ml  Содержит: Цисатракурий безилат 2,68 мг (эквивалент 2 мг цисатракурия)

Ссылки

  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).

Перепечатки и разрешения

Теги

Хирургическая техника имплантации биомиметического искусственного межпозвоночного диска в животную модель козы
Свяжитесь с нами
Рекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

Авторские права © 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.