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http://hdl.handle.net/10174/21279
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Title: | Development of a large animal model for percutaneous vertebroplasty for in vivo evaluation of a new injectable cement |
Authors: | Oliveira, Maria Teresa Carvalho |
Advisors: | Reis, Joana Margarida Ferreira da Costa Potes, José Alberto Caeiro |
Issue Date: | 26-Jun-2017 |
Publisher: | Universidade de Évora |
Abstract: | The present work aimed to test in vivo a new biomaterial for vertebral augmentation.
Vertebral compression fractures not healing with conservative management are treated
through minimally invasive surgical techniques. Presently, most of the cements used in
percutaneous bone interventions are based on a polymeric non-resorbable matrix. However,
they can present some complications. Calcium suphate-based cements are effective bone
substitutes. Disadvantages include their limited shear and compressive strength.
To go beyond the state of the art, a new bioactive calcium sulphate-based cement was
developed - Spine-Ghost. To test the suitability of the injectable cement for percutaneous
vertebroplasty, a preclinical study was mandatory.
A new large animal model for percutaneous vertebroplasty was developed in sheep. In
the ex vivo model, bone defects were created in the cranial hemivertebrae through a bilateral
modified parapedicular approach, and mechanical tests were performed. The ex vivo model is
reproducible, and safe under physiological loads.
In the in vivo study, two groups of Merino sheep were defined (n=8): a) the control group,
injected with a commercial ceramic cement; and b) the experimental group, injected with Spine-Ghost. Of the first interventioned animals, two presented cardiorespiratory distress during the
cement injection, and one had mild neurologic deficits in the hindlimbs. All sheep survived and
completed the 6-month implantation period.
After sacrifice, the samples were assessed by micro-computed tomography, histological,
histomorphometric, and immunohistological studies. There was no evidence of cement leakage
into the vertebral foramen. No signs of infection or inflammation were observed. Most
importantly, there was cement resorption and new trabecular bone formation in the bone defects
of all sheep.
The model of percutaneous vertebroplasty is considered suitable for preclinical in vivo
studies, mimicking clinical application.
Spine-Ghost proved to be an adequate material for percutaneous vertebroplasty, with a
biological response identical, if not superior, to the one elicited by the available commercial
control; Desenvolvimento de modelo animal superior para vertebroplastia
percutânea para avaliação in vivo de um novo cimento injetável.
Sumário:
O trabalho aqui apresentado teve por objetivo a avaliação in vivo de um novo biomaterial
injetável para vertebroplastia a cifoplastia percutâneas.
As fraturas de compressão vertebral com indicação cirúrgica são tratadas com recurso a
técnicas minimamente invasivas. Presentemente, a maioria dos cimentos utilizados baseiam-se
numa matriz polimérica não reabsorvível. Podem, no entanto, causar algumas complicações.
Os cimentos à base de sulfato de cálcio são substitutos ósseos eficazes, cujas desvantagens
incluem resistência limitada a esforços de corte e compressão.
Um novo cimento bioativo de sulfato de cálcio - Spine-Ghost - foi desenvolvido. Para
testar a sua aplicabilidade na vertebroplastia percutânea, tornou-se imperativo um estudo pré-
clínico.
Para o efeito, um novo modelo animal para vertebroplastia percutânea foi desenvolvido
em ovinos e sujeito a ensaios mecânicos. No modelo ex vivo, foram criados bilateralmente dois
defeitos ósseos interligados, nas hemivértebras craniais, através de uma abordagem
parapedicular modificada. O modelo ex vivo é reprodutível e seguro sob cargas fisiológicas.
No estudo in vivo, definiram-se dois grupos de ovelhas Merino (n=8): a) grupo controlo,
injetado com cimento comercial de base cerâmica; b) grupo experimental, injetado com Spine-Ghost. Nos primeiros animais intervencionados, dois apresentaram alterações
cardiorrespiratórias durante a injeção de cimento, e um défices neurológicos ligeiros nos
membros pélvicos. Todos os animais sobreviveram e completaram o período de implantação
de 6 meses.
Após a ocisão, as amostras foram avaliadas por microtomografia computorizada,
histologia, histomorfometria e imunohistoquímica. Não se observou derrame de cimento para
o canal vertebral, nem sinais de infeção ou inflamação. Ademais, verificou-se a reabsorção do
cimento e a neoformação de tecido ósseo trabecular no interior dos defeitos ósseos, em todos
os animais.
O modelo de vertebroplastia percutânea é considerado adequado para estudos pré-
clínicos, mimetizando a aplicação clínica. O Spine-Ghost demonstrou ser um biomaterial adequado para vertebroplastia percutânea,
com uma resposta biológica idêntica, se não superior, à elicitada pelo controlo comercial. |
URI: | http://hdl.handle.net/10174/21279 |
Type: | doctoralThesis |
Appears in Collections: | BIB - Formação Avançada - Teses de Doutoramento
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