Методическая статья

Безопасный, эффективный и экономичный протокол установки позвоночного винта кролика

DOI:

10.3791/68702

⸱

19 августа 2025 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Tianjin Union Medical Center, The First Affiliated Hospital of Nankai University, 2Tianjin Medical University, 3Tianjin University of Traditional Chinese Medicine

* These authors contributed equally

В этой статье

Краткое содержание

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

В этой статье описывается безопасный, эффективный и экономичный пошаговый протокол пошаговой фиксации заднего поясничного винта у новозеландских белых кроликов, устанавливающий стандартизированный подход к установке позвоночного винта в этой животной модели.

Аннотация

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

Фиксация задним поясничным винтом является наиболее распространенным хирургическим методом при грыже межпозвоночного диска поясничного отдела, но пациенты часто сталкиваются с множественными осложнениями после операции. Ослабление винтовой гусеницы может привести к нарушению сварки и даже к опасному для жизни выдавливанию винтовой гусеницы. Тем не менее, в настоящее время не хватает животных моделей, специально предназначенных для изменения траектории винта после фиксации поясничного винта. В этом исследовании был разработан метод введения позвоночного винта на основе новозеландских белых кроликов, предназначенный для минимизации риска послеоперационного проникновения винта в спинномозговой канал, что позволяет избежать травмы спинного мозга. В данном протоколе в качестве точки входа рекомендуется точка пересечения горизонтальной линии от верхнего края поперечного отростка и места соединения ножки. Угол введения должен составлять примерно 45°-55° наружу и 20°-40° вниз. Кроме того, основанный на размещении винта под прямым зрением и использовании коммерческих инструментов, этот метод является более простым и экономичным по сравнению с существующими методами моделирования крупных животных. Он представляет собой животную модель для последующих фундаментальных исследований ослабления винтовой гусеницы и микросреды, окружающей винтовую гусеницу.

Введение

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

Грыжа межпозвоночного диска поясничного отдела позвоночника (ЛДГ) является распространенной причиной хронической боли в пояснице и иррадиирующей боли в ногах, особенно у людей молодого и среднего возраста 1,2,3. Состояние обычно возникает в результате разрыва фиброзного кольца межпозвоночного диска, что приводит к грыже пульпозного ядра и сдавливанию нервных корешков 4,5. В то время как многие пациенты получают пользу от консервативных методов лечения, таких как отдых и изменение образа жизни, медикаментозная терапия, физиотерапия, реабилитационные упражнения, ношение корсета, а также блокада нервов или эпидуральная инъекционная терапия6, хирургическое вмешательство необходимо другим, особенно тем, у кого тяжелые симптомы или неэффективное консервативноелечение 7,8,9.

Задняя поясничная винтовая фиксация (PLF) является стандартной процедурой на позвоночнике, особенно подходящей для пациентов с нестабильностью позвоночника, компрессией нервных корешков или дегенеративными изменениями3. Ослабление винтов происходит, когда прочность фиксации между вставленными винтами и костью теряется, что не позволяет винтам стабилизировать позвонки10,11. Ослабление может варьироваться от легкого движения до полного отслоения и, как правило, связано с повторяющимися симптомами, усилением боли в спине или нестабильностью позвоночника12. Исследования показывают, что ослабление винтов происходит в 5–20% случаев PLF10, в зависимости от таких факторов, как технический уровень больницы, возраст пациента и послеоперационная деятельность. Конкретные механизмы, лежащие в основе ослабления винта, остаются неясными. В настоящее время количество подходящих животных моделей для таких исследований ограничено. В этом исследовании подробно описывается разработка хирургического протокола для задней поясничной винтовой фиксации у новозеландских белых кроликов, что может послужить основополагающей моделью для будущих исследований механизмов ослабления винтов.

В фундаментальных исследованиях выбор подходящих животных моделей имеет решающее значение для определения достоверности и результатов исследований. В исследованиях дегенерации поясничного диска мыши и крысы имеют ограниченную применимость из-за относительно небольших межпозвоночных дисков13. Другие животные, такие как козы, свиньи и собаки, имеют ограничения, связанные с анестезией, и не имеют широкой применимости14 из-за затрат на покупку, разведение и разведение животных. Новозеландский белый кролик, животное среднего размера, широко используется в исследованиях дисков благодаря относительно большим позвонкам, достаточному операционному пространству и простой анестезии с помощью инъекции в ушную вену без необходимостииспользования аппарата искусственной вентиляции легких. Учитывая эти факторы, новозеландский белый кролик считается идеальной моделью. В настоящее время не существует животной модели PLF, поэтому хирургический метод хирургии поясничного отдела позвоночника кролика был разработан на основе предыдущего опыта.

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

Протокол

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

Протокол эксперимента на животных был рассмотрен и одобрен Этическим комитетом по благополучию и этике лабораторных животных Института радиологической медицины Китайской академии медицинских наук (номер по этике: IRM/2-IACUC-2404-005). Все процедуры обращения с животными соответствовали соответствующим национальным правилам по благополучию и этике животных.

ПРИМЕЧАНИЕ: В этом исследовании для экспериментальных исследований использовались новозеландские белые кролики. Кролики были обычного сорта, весом примерно 2,5-3,0 кг, в возрасте 3-5 месяцев, и самки. Кролики были размещены в стандартной комнате для кроликов обычного класса.

1. Анестезия

  1. Продезинфицируйте операционную ультрафиолетом в течение 30 минут с помощью ультрафиолетовой лампы.
  2. Обезболите кролика, введя 3% пентобарбитала натрия (30 мг/кг) в стерильном физиологическом растворе через краевую ушную вену.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Введите 2/3 3% раствора пентобарбитала натрия и наблюдайте за реакцией зрачка кролика и зрачковым рефлексом. Следите за тем, чтобы зрачки сужались, а зрачковый рефлекс ослабевал. Если через 5 мин ослабления нет, рассмотрите возможность введения оставшейся 1/3. Если рефлекс ослабевает, введите 2 мл 0,9% физиологического раствора.

2. Хирургическое вмешательство

  1. После того, как анестезия будет адекватной, наблюдайте за прямым роговичным рефлексом и убедитесь, что роговичный рефлекс снижен, что указывает на успешную анестезию. Расположите кролика в положении лежа для подготовки места операции. Перед операцией дважды продезинфицируйте место разреза кролика настойкой йода, а во время процедуры наложите стерильную хирургическую простыню (Рисунок 1A).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что все хирургические инструменты стерилизованы автоклавированием.
  2. Сделайте разрез кожи по средней линии шириной 5 см в области поясницы (рисунок 1Б) и последовательно разрежьте скальпелем кожу и поверхностную фасцию.
  3. Используя растяжимость между кожей и подкожной клетчаткой, осторожно отделите и полностью обнажите подкожную клетчатку, четко обнажив корень остистого отростка (рис. 1С).
  4. С помощью гемостатических щипцов тупо рассеките поперечный отросток и ножку операционного сегмента, избегая соседних фасеточных сегментов сустава (рисунок 1D). Используйте небольшой ретрактор, чтобы полностью обнажить операционную область (рисунок 1E).
  5. Определите точку входа иглы в месте пересечения горизонтальной линии от верхнего края поперечного отростка и места соединения ножки (рисунок 1F). Просверлите небольшое отверстие в кортикальной кости под углом примерно 45°-55° наружу и 20°-40° вниз с помощью хирургического сверла (рис. 1G).
  6. Вставьте транспедикуло-винты (3,5 мм × 10,0 мм) один за другим (Рисунок 1H).
  7. Установите продольный шатун соответствующего размера и затяните колпачковым винтом (Рисунок 1I - Рисунок 1J).
  8. Убедитесь, что винты надежно закреплены в теле позвонка и что фиксирующий стержень надежно зафиксирован. Проверьте положение внутренней фиксации с помощью интраоперационной прямой визуализации. Убедитесь в отсутствии значительного кровотечения, орошайте операционную область физиологическим раствором и выполняйте непрерывное наложение швов на мышцы и фасцию с помощью рассасывающегося шва 4-0.
  9. Используйте шов 7-0 для прерывистого вертикального матрасного шва для разреза кожи, затем нанесите антисептик на основе йода и накройте стерильной марлей, закрепив его на месте. Операция завершена (Рисунок 1K).

3. Послеоперационный уход

  1. Как только сознание вернется, проверьте двигательные способности задних конечностей, чтобы оценить успех операции.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Подтвердите, что после того, как кролик приходит в сознание от анестезии, его двигательная функция конечностей не нарушена, он может нормально двигаться, и нет никаких признаков гемиплегии или параплегии.
  2. В течение первых 3 дней после операции ежедневно вводите 1,2 ×10-6 ЕД/кг пенициллина внутримышечно для предотвращения инфицирования раны.

4. Морфологическое исследование

  1. В конце 12-й недели после операции индуцируйте воздушную эмболию через краевую ушную вену, чтобы усыпить животное. После этого используйте задний поясничный доступ, чтобы обнажить параспинальные мягкие ткани, и выполните поясничную дискэктомию. После сбора образцов и подтверждения хирургического сегмента временно храните их в 4% параформальдегиде для фиксации тканей. Затем проведите микрокомпьютерную томографию и рентгеновское сканирование.
    1. Извлеките из образцов позвоночника 4% параформальдегида и сотрите жидкость для фиксации поверхности. Затем подвергните образцы микрокомпьютерному сканированию. Установите следующие параметры сканирования: напряжение 60 кВ, ток 200 мкА и разрешение 8 мкм. Выполните постобработку областей интереса (ROI) в отсканированных файлах с помощью специализированного программного обеспечения для анализа и визуализации изображений (см. Таблицу материалов). Выполняйте рентгенографию одновременно с микрокомпьютерной томографией.

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

Результаты

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

Оценка двигательной функции после пробуждения
Сразу после того, как кролик приходил в сознание от наркоза, оценивалась двигательная функция его задних конечностей. Установлено, что установка системы винтовой фиксации поясничного отдела не повлияла на двигательную функцию кролика (см. дополнительное видео 1), что свидетельствует о том, что спинной мозг не был травмирован во время процедуры.

Микрокомпьютерная томография и рентгенография
Чт...

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

Обсуждение

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

Наиболее серьезным осложнением задней поясничной винтовой фиксации (PLF) является возможность повреждения спинного мозга, вызванное проникновением винта в спинномозговой канал во время установки10. Наиболее важным аспектом этого метода является обнажение поперечного отростка и ножки, а также угла, под которым вставляются винты. Регулировка угла введения может предотвратить попадание винта в позвоночный канал и травму спинного мозга. Дополнительно, в связи с анатом...

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

Раскрытие информации

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

Авторы не имеют соответствующих финансовых или нефинансовых интересов, которые можно было бы раскрыть.

Благодарности

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

Это исследование финансировалось Тяньцзиньским проектом строительства ключевой медицинской дисциплины (специальности) (TJYXZDXK-064B), Научно-техническим проектом Тяньцзиньской комиссии по здравоохранению (TJWJ2022XK025, TJWJ2022QN039, TJWJ2023QN041), Тяньцзиньским институтом хирургии позвоночника.

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

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
CTAnБУРКЕРИспользуется в анаилсисе
DatviewerБУРКЕРИспользуется в анаилсисе
Микрокомпьютерная томографияБУРКЕРИспользуется в анаилсисе
Новозеландский кролик ПентобарбиталТяньцзинь Юда Лаборатория Животноводство Ко., Лтд Пекин Цзехуэй Биотехнология Ко. MCEиспользовано в данном исследовании
Транспедикулярные винтыХэбэй Жуйхэ Медицинское оборудование Ко., Лтд532003510используется в хирургических процедурах
пенициллинMCEHY-17591Rиспользуется в послеоперационном уходе
ПентобарбиталПекинская биотехнологическая компания Цзехуэйиспользуется в анестезии
СтержнейХэбэй Жуйхэ Медицинское оборудование Ко., Лтд532003510используется в хирургических процедурах
хирургические инструменты и шовные материалыХэбэй Жуйхэ Медицинское оборудование Ко., Лтд532003510используется в хирургических процедурах

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Crowley, J. D., et al. Single level posterolateral lumbar fusion in a New Zealand white rabbit (oryctolagus cuniculus) model: Surgical anatomy, operative technique, autograft fusion rates, and perioperative care. JOR Spine. 4 (1), e1135(2021).
  2. Luo, Y. G., Yu, T., Liu, G. M., Yang, N. Study of bone-screw surface fixation in lumbar dynamic stabilization. Chin Med J (Engl). 128 (3), 368-372 (2015).
  3. Jiang, G., et al. Mid-term outcomes of screw loosening in lumbar dynamic stabilization with polyetheretherketone rods versus titanium rods: A minimum 4-year follow-up. World Neurosurg. 196, 123630(2025).
  4. Liu, G. M., et al. Extracellular matrix-coating pedicle screws conduct and induce osteogenesis. Eur J Orthop Surg Traumatol. 24 (Suppl 1), S173-S182 (2014).
  5. Schmoelz, W., Erhart, S., Unger, S., Disch, A. C. Biomechanical evaluation of a posterior non-fusion instrumentation of the lumbar spine. Eur Spine J. 21 (5), 939-945 (2012).
  6. Yaman, O., et al. The role of conservative treatment in lumbar disc herniations: Wfns spine committee recommendations. World Neurosurg X. 22, 100277(2024).
  7. Walsh, W. R., et al. Posterolateral spinal fusion in a rabbit model using a collagen-mineral composite bone graft substitute. Eur Spine J. 18 (11), 1610-1620 (2009).
  8. Riordan, A. M., Rangarajan, R., Balts, J. W., Hsu, W. K., Anderson, P. A. Reliability of the rabbit postero-lateral spinal fusion model: A meta-analysis. J Orthop Res. 31 (8), 1261-1269 (2013).
  9. Palumbo, M., Valdes, M., Robertson, A., Sheikh, S., Lucas, P. Posterolateral intertransverse lumbar arthrodesis in the New Zealand white rabbit model: I. Surgical anatomy. Spine J. 4 (3), 287-292 (2004).
  10. Valdes, M., Palumbo, M., Appel, A. J., Mcallister, S., Ehrlich, M. Posterolateral intertransverse lumbar arthrodesis in the New Zealand white rabbit model: Ii. Operative technique. Spine J. 4 (3), 293-299 (2004).
  11. Ilharreborde, B., et al. Biomechanical evaluation of posterior lumbar dynamic stabilization: An in vitro comparison between universal clamp and wallis systems. Eur Spine J. 20 (2), 289-296 (2011).
  12. Ahn, Y. H., Chen, W. M., Lee, K. Y., Park, K. W., Lee, S. J. Comparison of the load-sharing characteristics between pedicle-based dynamic and rigid rod devices. Biomed Mater. 3 (4), 044101(2008).
  13. Cakir, B., et al. Adjacent segment mobility after rigid and semirigid instrumentation of the lumbar spine. Spine (Phila Pa 1976). 34 (12), 1287-1291 (2009).
  14. Christensen, F. B., Dalstra, M., Sejling, F., Overgaard, S., Bünger, C. Titanium-alloy enhances bone-pedicle screw fixation: Mechanical and histomorphometrical results of titanium-alloy versus stainless steel. Eur Spine J. 9 (2), 97-103 (2000).
  15. Jin, Y., et al. Establishment of a new model of lumbar intervertebral disc degeneration with pathological characteristics. Global Spine J. 13 (4), 984-994 (2023).
  16. Zhao, X. B., Ma, H. J., Geng, B., Zhou, H. G., Xia, Y. Y. Early clinical evaluation of percutaneous full-endoscopic transforaminal lumbar interbody fusion with pedicle screw insertion for treating degenerative lumbar spinal stenosis. Orthop Surg. 13 (1), 328-337 (2021).
  17. Chen, S., et al. Establishment of an animal model of adjacent segment degeneration after interbody fusion and related experimental studies. J Orthop Surg Res. 18 (1), 666(2023).
  18. Fu, F., et al. Aberrant spinal mechanical loading stress triggers intervertebral disc degeneration by inducing pyroptosis and nerve ingrowth. Sci Rep. 11 (1), 772(2021).
  19. Eck, J. C., et al. Biomechanical study on the effect of cervical spine fusion on adjacent-level intradiscal pressure and segmental motion. Spine (Phila Pa 1976). 27 (22), 2431-2434 (2002).
  20. Biswas, J. K., et al. Artificial intervertebral disc replacement to provide dynamic stability to the lumbar spine: A finite element study. J Long Term Eff Med Implants. 28 (2), 101-109 (2018).
  21. Štoković, N., et al. Evaluation of synthetic ceramics as compression resistant matrix to promote osteogenesis of autologous blood coagulum containing recombinant human bone morphogenetic protein 6 in rabbit posterolateral lumbar fusion model. Bone. 140, 115544(2020).
  22. Hei, L., et al. Evaluation of a rabbit model of adjacent intervertebral disc degeneration after fixation and fusion and maintenance in an upright feeding cage. Neurol Res. 43 (6), 447-457 (2021).
  23. Fredericks, D., et al. Comparison of two synthetic bone graft products in a rabbit posterolateral fusion model. The Iowa Orthopaedic Journal. 36, 167(2016).
  24. Elliott, D. M., et al. The effect of relative needle diameter in puncture and sham injection animal models of degeneration. Spine (Phila Pa 1976). 33 (6), 588-596 (2008).
  25. Mattucci, S., et al. Basic biomechanics of spinal cord injury - how injuries happen in people and how animal models have informed our understanding. Clin Biomech (Bristol). 64, 58-68 (2019).

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

Похожие статьи