Summary
여기에서는 생체 내 돼지 허리 받침 모델을 사용하여 경정맥 나사를 평가하는 방법을 소개합니다.
Abstract
척추 경 나사 고정은 척추 질환의 치료에있어 가장 중요한 표준입니다. 그러나 척추 수술 후 척추 경 나사못을 느슨하게하는 문제에 대한 많은 연구가있어 심각한 문제입니다. 이 문제를 해결하기 위해 다양한 유형의 척추 경 나사못을 검사하여 척추골에서 좋은 고정 강도와 골 유착을 가진 환자를 확인했습니다. 돼지 척추는 해부학 적 크기, 기계적 특성 및 비용으로 인해 척추 경 나사의 평가에서 인간의 척추에 대한 좋은 대안입니다. 여러 연구에 따르면 척추 모형이 돼지 모형에서 효율적이라는보고가 있지만, 돼지 모형을 사용한 척추 경 나사 평가에 대한 자세한 프로토콜은 아직 없습니다. 여기, 우리 는 생체 내 돼지 허리 받침 모델을 사용하여 Transedicular 나사를 평가하기위한 상세한 방법을 설명합니다. 여기에 제공된 마취, 척추 수술 및 수확에 대한 기술 세부 정보는 t경 나사못 고정 모델.
Protocol
전북 대학교 동물성 동물 관리 및 이용위원회는이 연구를 승인했다. 동물의 치료, 사용 및 취급은 모든 지침과 정책을 따랐습니다. 24 ° C에서 수술실을 유지하십시오.
1. 마취
- 최소 1 주일 동안 실험군에서 12 개월 된 소형 돼지를 순화하십시오. 호흡 수, 심장 박동수 및 체온을 측정하여 임상 검사를 수행하십시오. 마취 수술 12 시간 전에 각 소형 돼지를 먹이지 마십시오.
- 전립선 수술을 위해 귀 뒤쪽의 자궁 경부 근 부위에 atropine (0.05 mg / kg)과 ketamine (20 mg / kg) / xylaxine (2 mg / kg)을 주입하십시오.
- 진정 후, 귀의 기저부 주변에 고무 밴드를 단단히 붙이고 국소 알코올로 귀를 닦으십시오.
- 귀 정맥에 바늘 모양의 플라스틱 카테터를 놓고 고무 밴드를 제거합니다. 카테터가 올바르게 놓 였는지 확인하십시오. 독감heparinized 식염수와 카테 테르 sh와 테이프로 해결.
- 기관 내 삽관을 위해서, 소형 돼지를 흉골 경련에 배치하십시오. 보조자의 도움을 받아 적절한 밧줄로 돼지 턱을 잡고 입을 벌리십시오.
- 후두 경의 팁을 인두 구멍으로 통과시켜 후궁을 연한 구개에서 옮깁니다. 후두경의 끝 부분을 사용하여 성대를 눈으로 확인하고 만기 중에 기관 내 튜브를 기관으로 전진시킵니다.
- 적절한 삽관을위한 공기의 자유로운 통과를 느끼고 소형 돼지의 왼쪽과 오른쪽 양쪽에서 호흡 소리에 대한 가슴 청진을 확인하십시오.
- 10 mL 주사기를 사용하여 공기로 기관 내 튜브 공기의 적절한 부피를 채우고 접착 테이프를 사용하여 튜브를 주둥이에 고정하십시오.
- 엔도르타를 통해 2.0 % 농도의 장기간 마취를위한 흡입 마취제 인 isoflurane을 제공하십시오.심한 삽관 튜브. 각막 및 안구 반사를 검사하여 마취를 확인하고 눈에 연고를 사용하여 건조를 방지하십시오.
- 소형 돼지가 회복 될 때까지 적어도 5 분마다 마취 중 심장 혈관계, 호흡계 및 체온을 모니터링하십시오.
- 척추 수술 30 분 전에 cephalosporin 항생제의 1 세대 인 cefazolin IV 30mg / kg을 천천히 바르십시오.
- 항상성을 유지하기 위해 IV 라인을 사용하여 5 - 10 mL / kg / h의 따뜻한 (37 ° C) 식염수를 관리하고 통증을 조절하기 위해 펜타닐을 50 μg / kg / min으로 공급하십시오.
- 척추 수술 후에 강한 삼키는 반사가 명백 해지면 발열 치료를하십시오.
- 소형 돼지를 방으로 가져 가서 마취에서 회복 될 때까지 모니터하십시오. 소형 돼지가 충분히 의식이있을 때 음식과 물을 제공하십시오.
- 첫 3 일 동안 통증 조절을 위해 carprofen 4.4 mg / kg과 함께 3 mg / kg enrofloxacin 항생제를 매일 사용하십시오.
- 모니봉합사가 제거 될 때까지 매일 돼지에게 투여하십시오.
2. 척추 수술
- 제조사의 지침에 따라, Transexicular screw와 posterior fixator system을 오토 클레이브하여 살균하십시오.
- 돼지가 앙와위에있는 동안 면도기를 사용하여 중앙에서 왼쪽 또는 오른쪽으로 약 10cm 정도의 소형 돼지 뒷면을 면도하십시오. 포비돈 요오드 용액과 70 % 알코올로 피부를 닦으십시오.
- 메스를 사용하여 허리 척추의 두 번째 가시 돌기에서 첫 번째 중앙 성 천장까지 경도의 정중선 절개를하십시오. 상처 부위의 피하 조직과 근막을 통해 해부합니다.
- 코브 (Cobb) 엘리베이터를 사용하여 근막으로부터 subperiosteally paraspinal 근육을 올리십시오. 가시 돌기와 박판을 따라 해부학을하십시오.
- 엔트리 포인트의 피상 피질을 엽니 다 (L3에서 유방 부속기 프로세스보다 열등합니다).burr 또는 rongeur로 양쪽에서 L5까지).
- 가이드 핀을 상부 끝판과 평행하고 가시 돌기와 20 °의 각도로 개방 된 위치에 삽입하십시오. C-arm 또는 휴대용 postero-anterior / lateral X-ray를 사용하여 이상적인 출발점을 정의하십시오.
- X- 레이에 따라 최대 25 mm까지 pedicle probe를 삽입하십시오. pedicle 발음 장치를 사용하여 pedicle과 body palpation으로 완전한 intraosseous 궤도를 확인하십시오.
- 나사 헤드가 잘 장착 될 때까지 L3 ~ L5의 준비된 척추에 6 개의 척추 나사를 삽입하십시오. 임플란트 헤드의 측면 개구부를 원하는 방향으로 향하게하고 수평 위치를로드 궤도와 맞 춥니 다.
- 척추 경 나사못 머리의 양쪽에 각각 두 개의 막대를 삽입하십시오. 유니버설 핸들을 사용하여 척추 경 나사못 헤드에 슬리브와 너트를 넣습니다.
- 똑 바른 소켓 렌치를 사용하여 너트를 느슨하게 조이고 카운터 토크 렌치를 사용하여 너트를 단단히 조입니다.
- 위치 확인 o이동식 postero-anterior / lateral X-ray를 사용하는 척추 경 나사.
참고 : 미니어처 돼지가 일어나기를 기다렸다가 뒷다리의 보행 패턴과 운동 기능을 확인하여 나사가 심하게 이식되었는지 여부를 확인합니다. - 흡입과 함께 관개 주사기를 사용하여 정상적인 염분 3 L로 수술 부위를 관개하십시오.
- 수술 부위에 실리콘 배출구를 놓고 실리콘 팁을 꺼냅니다. 1.0 미터의 흡수성 봉합을 사용하여 paraspinal 근육과 피하를 닫습니다. 비 흡수성 나일론 2.0 미터법으로 피부를 닫으십시오.
- 포비돈 요오드로 봉합 부위를 소독하고 멸균 된 거즈와 테이프를 사용하여 드레싱을하십시오.
3. 수확 절차
- 수술 후 12 주에 xylazine (2 mg / kg)과 케타민 (ketamine) (10 mg / kg)을 귀 뒤쪽의 자궁 경부 근 지방에 주입하여 사전 투여한다.
- 진정 작용 후 15 mg / kg KCl을 귀 정맥 내로 직접 투여하십시오안락사를위한 도뇨관.
- 이전 수술 흉터 부위에 종 방향 정중선 절개를하십시오. 연조직과 paraspinal 근육을 해부하십시오.
- 요추, 박편, 막대, 너트 및 횡단 과정의 가시 돌기를 L3에서 L5로 노출시킵니다.
- 카운터 토크 렌치와로드를 사용하여 너트를 제거합니다. 진동 톱 (oscillating saw)을 사용하여 L2-3 디스크 공간과 L5-S1 디스크 공간을 자릅니다.
- Cobb 엘리베이터와 타워 포 셉터로 L3-5 등뼈의 가운데와 앞부분의 양쪽을 해부합니다. 수확 후 척추를 즉시 검사 할 수 없다면 식염수로 적신 거즈에 싸서 -20 ° C에서 보관하십시오.
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Representative Results
생체 내 돼지 허리 받침 모델을 사용하여 Transedicular screw를 평가하기위한 마취, 수술 및 수확을위한 자세한 프로토콜이 여기에 설명되어 있습니다. 이 프로토콜은 기계적 테스트 ( 그림 1 ), 정량적 마이크로 CT 평가 ( 그림 2 ) 및 조직학 ( 그림 3 )을 포함한 여러 가지 다운 스트림 분석에 적합합니다. 대표적인 기계적 시험 ( 그림 1 )은 평균 추출 비틀림 피크 토크를 보여줍니다. 이것은 기계적 시험 게이지를 사용하여 척추 경 나사와 뼈 사이의 결합 강도를 나타냅니다. 3 가지 유형의 척추 경 나사가 평가되었다 : 코팅되지 않은, hydroxyapatite (HA) 코팅 및 티타늄 코팅. 데이터는 세 그룹의 각각에서 14 개의 척추 경 나사에서 수집되었습니다. 평균 추출 비틀림 피크 토크는 티타늄으로 코팅 된 척추 경 나사못 군에서 더 컸다.
그림 2A )는 관심 영역 (나사의 전체 길이의 내부 공간)이 뼈 분석을위한 마이크로 CT 프로그램에 의해 평가 될 수 있음을 보여줍니다 ( 그림 2A ) 부피 밀도 ( 그림 2B1 ), 뼈 표면 밀도 ( 그림 2B2 ) 및 특정 뼈 표면 ( 그림 2B3 ). 데이터는 3 개의 그룹 각각으로부터 4 개의 척추 경 나사로부터 수집되었다.
대표적인 조직학 이미지 ( 그림 3 )는 Goldner trichrome으로 염색되었습니다. 척추 경 나사와 뼈 사이의 경계면을 관찰 할 수있었습니다. 붉은 색은 섬유질 조직을 나타내고 푸른 색은 뼈를 나타냅니다. 코팅되지 않은 척추 나사에서 척추 경 나사와 뼈 사이의 경계면에서 섬유 조직이 관찰되었다. HA와 티타늄으로 코팅 된 척추 경 나사와 뼈 사이의 경계면에서 새로운 뼈 형성이 발견되었습니다. 에서Itanium 코팅 척추 나사못 그룹에서 나사의 나사와 뼈 사이의 공간은 뼈로 압축되었습니다 ( 그림 3 ).
그림 1 : 돼지 허리 척추의 척추 경 나사의 기계적 분석 척추 경 나사와 뼈 사이의 결합 강도에 대한 평균 추출 비틀림 피크 토크를 기계적 시험 게이지로 측정 하였다. 참고 문헌 6 에서 수정 됨. 그 값은 평균 ± SEM ( n = 14)으로 나타내었다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2. P에서 척추 나사의 histomorphological 분석orcine 요추. ( A ) 나사의 전체 길이의 내부 공간에 수동 관심 영역 (ROI)을 설정했습니다. ( B ) 뼈 부피 분율, 뼈 표면 밀도 및 특정 뼈 표면적을 마이크로 CT로 측정 하였다. 참고 문헌 6 에서 수정 됨. 그 값은 평균 ± SEM ( n = 4)으로 나타내었다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3 : 돼지 허리 척추의 척추 경 나사의 조직 학적 분석 척추 경 나사못 표면과 뼈 사이의 경계면을 관찰하기 위해 Goldner trichrome 염색 (x1, x20, x40)을 시행 하였다. 참고 문헌 6 에서 수정 됨. 스케일 바 (검정색) = 1mm. 스케일 바 (white) = 500 ㎛이다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
돼지 척추의 경정맥 나사의 평가에는 많은 시간과 노력이 요구됩니다. 첫째, 소형 돼지는 큰 동물입니다. 동물 관리 및 마취를 위해 연구원은 전문적인 프로토콜이 필요합니다. 둘째, 수술은 인간의 수술과 비슷한 환경을 유지해야합니다. 돼지 척추에서 척추 경 나사를 평가하는 목적은 인간에게 적용 할 수있는 효율적인 나사를 개발하는 것입니다. 셋째, 척추 경 나사의 장기 안정성을 평가하는 데 척추 수술 후 약 3 개월이 소요됩니다. 따라서 척추 경 나사 고정 분야의 연구원은 정확한 계획을 수행하여 프로토콜을 표준화해야합니다. 척추 모델의 척추 경 나사에 대한 많은 연구가 9 , 10 , 11 번 수행되었지만 생체 내 돼지 허리를 이용한 척추 경 나사의 평가에 대한 자세한 프로토콜은 제공되지 않았다소나무 모델.
인간 척추에 대한 이상적인 모델은 존재하지 않지만이 실험의 특성과 척추의 해부학 적 크기 및 기계적 특성으로 인해 돼지 척추 모델이 대안입니다. 또한 비교적 저렴합니다. McLain et al. 12 는 인간, 돼지, 양, 및 개 표본으로부터 네 번째 요추의 형태 측정을 비교하였으며, 돼지 표본은 인간의 척추에 대한 대안으로서 다른 동물 모델에 비해 몇 가지 이점을 나타냄을 결론 지었다. 또한, 돼지 모델의 4 배 척추는 본질적으로 인간 척추 8 의 것과 같은 방식으로 적재됩니다. 따라서 돼지 척추는 척추 고정 및 계측 기술과 관련된 실험을 위해 인간의 척추에 대한 대체 모델로 사용됩니다.
이 연구에서 우리는 마취, 수술 및 수확의 상세한 방법을척추 경 나사 고정의 평가를위한 돼지 L3-L5 요추. 많은 연구에서 다발 척추 성형술 7 , 13 , 14 후에 척추 경 나사못을 평가했습니다. 인간 퇴행성 질환의 많은 경우 척추 수술은 하나 또는 두 개의 척추 융합을 통해 수행됩니다. 이것은 척추 2 개 또는 3 개의 척추 경 나사못이 고정 15 에 사용됨을 의미합니다. 척추 경 나사 주위의 뼈 형성을 평가하기위한 Micro-CT는 측정 범위가 제한되어 있습니다. 이 경우 우리는 L3 pedicles에 2 개의 조절 나사, L4 pedicle에 2 개의 HA 코팅 나사 및 L5 pedillary에 2 개의 티타늄 코팅 나사를 사용했습니다. L3-L5 척추의 해부학 적 치수가 거의 동일하기 때문에 L3-L5 나사의 비교는 다중 레벨 나사의 비교보다 더 신뢰할 수 있습니다. 결과적으로, 2 단계 또는 3 단계의 척추 경 나사못 고정여러 수준의 고정에 비해 ar spine이 더 적합합니다.
경 점막 나사를 정확하게 평가하고 비교하려면 한 가지 중요한 점을 명심해야합니다. 각 나사는 척추 본체의 비슷한 위치에 있어야합니다. 그러나 동물 모델에서 Transedicular screw를 삽입하는 프로토콜의 대부분은 척추 경 나사못을 삽입하기 전에 척추 경을 노출시키고 pre-drilling을 요구한다. 다른 한편, Upasani et al . 은 척추 2 의 컴퓨터 단층 촬영 영상을 사용하여 수술 전에 척추 경 나사의 위치와 크기를 결정하는 것을 포함하는 수술 프로토콜을 제안했다. 이 프로토콜은 척추의 척추 경 나사의 진입 지점에 가이드 핀을 삽입 할 것을 제안합니다. C-arm 또는 휴대용 X 선을 사용하여 척추 경 나사의 위치를 정의하는 방법은이 프로토콜. 또한, 척추 경음 장치를 사용하여 완전한 골격 내 궤적을 확인할 수 있습니다. 이 프로토콜은 척추의 잘못된 배치를 방지 할 수 있도록 척추 경 나사의 올바른 위치를 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 이 프로토콜은 우리 병원에서 사용되는 인간의 척추 수술 기술을 기반으로합니다.
이 방법에는 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 첫째, 수술은 건강한 돼지 모델로 수행되었습니다. 척추 경 나사를 평가하는 목적은 골다공증 환자의 합병증을 줄이는 것이므로, 척추 경 나사못의 효과를 입증하기 위해이 프로토콜을 골다공증 성 돼지의 척추 모델에 적용해야합니다. 둘째, 돼지의 척추 모델은 돼지를위한 외과 용 장비뿐만 아니라 구입 및 하우징이 필요합니다. 이것은 비용을 증가시켜 각 스터디 그룹에서 사용할 수있는 동물의 수를 제한 할 수 있습니다. 셋째, 12 개월 된 미니어처 돼지 만이 포함되었으므로획득하고 처리 할 asy. 또한 척추 고정 장치에는 여러 가지 유형이 있지만 척추 수술에서 가장 일반적으로 사용되는 고정식 고정 시스템을 사용하는 프로토콜 만 사용되었습니다.
결론적으로, 척추 경 나사 고정의 돼지 모델은 골다공증 환자의 합병증을 줄이는 효율적인 고정 기술을 연구하기위한 핵심 임상 플랫폼을 제공합니다. 이 프로토콜은 돼지 허리 척추 모델에서 마취, 수술 및 수확에 대한 기술적 세부 사항을 제공합니다. 이것은이 모델을 이용한 경정맥 나사 고정의 평가를 용이하게합니다.
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Disclosures
저자는이 백서와 관련하여 공개 할 내용이 없습니다.
Acknowledgments
이 연구는 전북 대학교 의과 대학 생물 의학 연구소 (CNUH-BRI)가 후원하는 보조금 (CNUH-BRI-2012-02-005)의 지원을 받았다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Miniature pig | OrientBio | ||
| Atropine | Jeil pharmaceutical | A04900241 | Anesthesia |
| Over-the needle plastic catheter | BD | REF382412 | Maintenance of IV line |
| Ketamine | Yuhan | A04502441 | Anesthesia |
| Xylazine | Bayer Korea | A00800071 | Anesthesia |
| Laryngoscope | Karl storz | Intubation | |
| Endotracheal tube | Covidien | Intubation | |
| Isoflurane | JW pharmaceutical Co | A02104781 | Anesthesia |
| Eye ointment | Hanlim pharma | A37851721 | Protection of pig's eye |
| Cefazolin | Donga pharma | A01503951 | Antibiotics |
| Saline | JW pharmaceutical Co | A02151392 | Maintenance of fluid homeostasis |
| Fentanyl | Hana pharm | C03200032 | Pain control |
| Enrofloxacin | Bayer | 93106-60-6 | Antibiotics |
| Morphine | Myungmoon pharma | C03700091 | Pain control |
| Meloxicam | Boehringer Ingelheim | A07600711 | Antibiotics |
| Povidone-iodine | Hyundai pharma | Wound dressing | |
| Scalpel blade size 15 | Braun | I1 BB515 | Skin incision |
| Cobb elevator | Codman | 65-2546 | Dissection of muscle |
| Burr | Medtronic | Making of starting point of screw | |
| Rongeur | Aesculap | FO515R | Making of starting point of screw |
| Guide pin (K-wire) | CE | 01067803 | Guidance of screw trajectory |
| C-arm | GE | OEC 9800 plus | Guidance of screw trajectory |
| Portable X-ray | Siemens | Mobile XP hybrid | Guidance of screw trajectory |
| Pedicle probe | OtisBiotech | SPI-02-01 | Guidance of screw trajectory |
| Pedicle sounding device | OtisBiotech | SPI-03-01 | Guidance of screw trajectory |
| Pedicle screw | OtisBiotech | MS-40025 | |
| Posterior fixator systems | OtisBiotech | ||
| Rod | OtisBiotech | ROD-60140 | Rigid fixation between screws |
| Universal handle | OtisBiotech | SPI-08-01 | To fix the screws to the rod |
| Straight socket wrench | OtisBiotech | SPI-06-01 | To fix the screws to the rod |
| counter torque wrench | OtisBiotech | SPI-07-01 | To fix the screws to the rod |
| Bulb irrigation syringe | Hyupsug medical | HS-IR-140 | Irrigation |
| Silicone drain | Sewon medical | 2205-006 | To drain the fluid at the surgical site |
| 3.0 metric absorbable suture | Ethicon | BA1673H | Muscle suture |
| 2.0 metric nonabsorbable nylon suture | Ethicon | W1626T | Skin suture |
| Gauze | Kingphar Korea | KP120-06 | |
| Pentobarbital | Hanlim pharma | 645301221 | Euthanasia |
| Oscillating saw | Zimmer | Harvest spine | |
| Tower forceps | Aesculap | BF461R | Harvest spine |
References
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