Summary

Transpediküler Vidaların Değerlendirilmesinde Anestezi, Cerrahi ve Hasat Yöntemi<emIn vivo</em> Domuz Kemik Omurgası Modeli

Published: May 31, 2017
doi:

Summary

Burada, in vivo domuz lomber omurga modelini kullanarak transpediküler vidaları değerlendiren bir yöntem sunuyoruz.

Abstract

Pedikül vidası fiksasyonu omurga hastalıklarının tedavisinde altın standarttır. Bununla birlikte, birçok çalışma omurga cerrahisinden sonra pedikül vidalarını gevşetme sorununu bildirmiştir ve bu ciddi bir endişe kaynağıdır. Bu problemi çözmek için, omurga kemiğinde iyi tespit gücü ve osseoentegrasyon gösterenleri belirlemek için çeşitli pedikül vidaları incelendi. Domuz omurgası anatomik boyut, mekanik özellikler ve maliyet nedeniyle pedikül vidalarının değerlendirilmesinde insan omurgası için iyi bir alternatiftir. Birkaç çalışma, pedikül vidalarının domuz modelinde etkin olduğunu bildirmiş olsa da, hiçbir çalışma, domuz modelini kullanan bir pedikül vidasının değerlendirilmesi için ayrıntılı protokolleri tarif etmemiştir. Burada, in vivo domuz lumbar omurga modelini kullanarak transpediküler vidaların değerlendirilmesi için ayrıntılı bir yöntem anlatılmaktadır. Anestezi, omurga ameliyatı ve burada sağlanan hasat için teknik ayrıntılar, tRanspediküler vida fiksasyon modeli.

Introduction

Transpedicular screw fixation is a gold-standard treatment for degenerative lumbar spine and bursting fracture because it involves three columns of the spine and achieves stabilization1,2. However, most patients who undergo such surgery also have osteoporosis3,4. Many studies have evaluated the fixation strength and the osseointegration status of transpedicular screws, because the loosening of pedicle screws currently in use has been reported in patients with osteoporosis5,6.

The porcine spine is similar to the human spine in terms of size. It is less expensive compared to a primate model7. Furthermore, an in vivo mechanical study has demonstrated that the quadruped porcine spine is essentially loaded in the same way as that of the human spine8, which is why many researchers use porcine spines for studies on the prevention of pedicle screw loosening. However, it takes several months to study pedicle screws in the porcine spine because identifying the long-term stability of pedicle screws takes times. In order to compare different types of screws in the vertebral body, it is necessary to insert the screws in similar positions. Therefore, researchers should be well-acquainted with proper anesthesia techniques, standardized surgical protocols, and harvest procedures before performing any experiments. Here, we describe a detailed method for anesthesia, surgery, and harvest for the evaluation of pedicle screw fixation using a porcine spine model, including ex vivo imaging, histology, and strength testing.

Protocol

Bu çalışmayı Chonbuk Ulusal Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanım Komitesi onayladı. Hayvanların tedavisi, kullanımı ve taşınması, tüm yönerge ve politikaları takip etti. Ameliyat odasını 24 ° C'de muhafaza edin. 1. Anestezi Deneysel birimde 12 aylık minyatür domuzları en az bir hafta boyunca uyumlaştırın. Solunum hızı, kalp atışı ve vücut ısısını ölçen klinik muayene yapın. Anestezi prosedüründen önce her minyatür domuzu 1…

Representative Results

Anestezi, cerrahi ve in vivo domuz lumbar omurga modelini kullanarak transpediküler vidaların değerlendirilmesi için hasat için ayrıntılı bir protokol burada açıklanmaktadır. Bu protokol, mekanik test ( Şekil 1 ), kantitatif mikro-CT değerlendirmesi ( Şekil 2 ) ve histoloji ( Şekil 3 ) de dahil olmak üzere bir dizi aşağı doğru analiz için uygundur. Temsili mekanik test ( Şekil 1 ) ortalama …

Discussion

Domuz omurganındaki transpediküler vidaların değerlendirilmesi çok zaman ve emek gerektirir. Birincisi, minyatür domuz büyük bir hayvandır. Hayvan bakımı ve anestezi için, araştırmacının özel bir protokole ihtiyacı vardır. İkincisi, ameliyat insan cerrahisine benzer bir çevreyi korumalıdır. Domuz omurgasındaki pedikül vidalarını değerlendirmenin amacı, insanlara uygulanabilecek etkili bir vida geliştirmektir. Üçüncü olarak, transpediküler vidaların uzun süreli stabilitesinin değerle…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Bu çalışma Chonbuk Ulusal Üniversite Hastanesi Biyomedikal Araştırma Enstitüsü (CNUH-BRI) tarafından finanse edilen bir hibe (CNUH-BRI-2012-02-005) tarafından desteklenmiştir.

Materials

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

  1. Greenfield, R. T., Grant, R. E., Bryant, D. Pedicle screw fixation in the management of unstable thoracolumbar spine injuries. Orthop Rev. 21 (6), 701-706 (1992).
  2. Upasani, V. V., et al. Pedicle screw surface coatings improve fixation in nonfusion spinal constructs. Spine. 34 (4), 335-343 (2009).
  3. Halvorson, T. L., Kelley, L. A., Thomas, K. A., Whitecloud, T. S., Cook, S. D. Effects of bone mineral density on pedicle screw fixation. Spine. 19 (21), 2415-2420 (1994).
  4. Weinstein, J. N., Spratt, K. F., Spengler, D., Brick, C., Reid, S. Spinal pedicle fixation: reliability and validity of roentgenogram-based assessment and surgical factors on successful screw placement. Spine. 13 (9), 1012-1018 (1988).
  5. Fini, M., et al. Biological assessment of the bone-screw interface after insertion of uncoated and hydroxyapatite-coated pedicular screws in the osteopenic sheep. J Biomed Mater Res A. 66 (1), 176-183 (2003).
  6. Kim, D. Y., et al. Evaluation of Titanium-Coated Pedicle Screws: In Vivo Porcine Lumbar Spine Model. World Neurosurg. 91, 163-171 (2016).
  7. Upasani, V. V., et al. Pedicle screw surface coatings improve fixation in nonfusion spinal constructs. Spine. 34 (4), 335-343 (2009).
  8. Smit, T. H. The use of a quadrupted as an in vivo model for the study of the spine-biomechanical considrations. Eur Spine J. 11 (2), 137-144 (2002).
  9. Aldini, N. N., et al. Pedicular fixation in the osteoporotic spine: a pilot in vivo study on long-term ovariectomized sheep. J Orthop Res. 20 (6), 1217-1224 (2002).
  10. Fini, M., et al. Biological assessment of the bone-screw interface after insertion of uncoated and hydroxyapatite-coated pedicular screws in the osteopenic sheep. J Biomed Mater Res A. 66 (1), 176-183 (2003).
  11. Branemark, R., Ohrnell, L. O., Skalak, R., Carlsson, L., Branemark, P. I. Biomechanical characterization of osseointegration: an experimental in vivo investigation in the beagle dog. J Orthop Res. 16 (1), 61-69 (1998).
  12. McLain, R. F., Yerby, S. A., Moseley, T. A. Comparative morphometry of L4 vertebrae: comparison of large animal models for the human lumbar spine. Spine. 27 (8), E200-E206 (2002).
  13. Giavaresi, G., et al. In vivo preclinical evaluation of the influence of osteoporosis on the anchorage of different pedicle screw designs. Eur Spine J. 20 (8), 1289-1296 (2011).
  14. Hasegawa, T., et al. Hydroxyapatite-coating of pedicle screws improves resistance against pull-out force in the osteoporotic canine lumbar spine model: a pilot study. Spine J. 5 (3), 239-243 (2005).
  15. Smorgick, Y., et al. Single- versus multilevel fusion for single-level degenerative spondylolisthesis and multilevel lumbar stenosis: four-year results of the spine patient outcomes research trial. Spine. 38 (10), 797-805 (2013).
  16. Busscher, I., Ploegmakers, J. J., Verkerke, G. J., Veldhuizen, A. G. Comparative anatomical dimensions of the complete human and porcine spine. Eur Spine J. 19 (7), 1104-1114 (2010).
check_url/55225?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Moon, Y. J., Kim, J., Oh, H., Kang, J., Park, G., Lee, K. An Anesthesia, Surgery, and Harvest Method for the Evaluation of Transpedicular Screws Using an In Vivo Porcine Lumbar Spine Model. J. Vis. Exp. (123), e55225, doi:10.3791/55225 (2017).

View Video