Development of a sheep vertebroplasty model for bioceramic materials assessment

Development of a sheep vertebroplasty model for bioceramic materials assessment Sheep has been widely used as an animal orthopaedic model. Although several studies report anatomic and biomechanical similarities as well as distinctions of ovine lumbar vertebrae when compared to human’s, only a few studies describe its actual use as a vertebroplasty model. Due to distinct anatomic features, sheep lumbar vertebrae pose a challenge when developing a minimally invasive procedure for vertebroplasty material testing, under conditions meant to be the most similar to clinical procedure. The present work describes the development of an appropriate surgical percutaneous vertebroplasty model in the lumbar spine of sheep, applicable in vivo, that minimizes the risk of post-surgical complications. This model was mechanically evaluated ex-vivo regarding its safety, and used to evaluate the injectability and radiopacity of two new bioceramic materials when compared to a commercial bioceramic bone substitute (Cerament™ SpineSupport). Microtomography techniques helped in the development of the model and results assessment. Under fluoroscopic guidance, a defect was created through a bilateral modified parapedicular access in the cranial hemivertebrae of 30 sheep lumbar vertebrae (L4, L5 and L6). The manually drilled defect had an average volume of 1209 ±226 mm3 and allowed the novel materials injection through a standardized injection cannula placed in one of the entrance points. Adequate defect filling was observed with all tested materials. No mechanical failure was observed under loads higher than the physiological.

Modelo animal ex vivo para vertebroplastia percutânea

O teste de novos biomateriais para vertebroplastia percutânea (VP), depende da escolha de um modelo animal adequado. O objectivo deste estudo foi o desenvolvimento ex vivo de um modelo animal reprodutível e fiável para VP, para posterior aplicação in vivo, tendo em consideração a necessidade de evitar o derrame de cimento para o canal vertebral e estruturas vasculares adjacentes. Foi seleccionado um modelo animal superior (ovino), pelas suas reconhecidas propriedades translacionais para a espécie humana. Foram realizadas VP’s em vértebras lombares sob controlo táctil e fluoroscópico, através de uma abordagem parapedicular bilateral. O volume médio de defeito obtido foi 1234±240 mm3, o que assegura defeitos viáveis para o teste de novos biomateriais injectáveis. Seis vértebras foram injectadas com um cimento comercial (Cerament®, Bone Support, Suécia) tendo-se observado preenchimento adequado dos defeitos em todas as vértebras. Todas as vértebras foram avaliadas por microtomografia axial computorizada (microTAC) antes e após a criação dos defeitos e após injecção dos cimentos. Realizaram-se testes mecânicos de compressão, tendo as vértebras sido sujeitas a cargas superiores às fisiológicas e inspeccionadas macroscopicamente. Em conclusão considera-se este modelo adequado para estudos in vivo pré-clínicos, mimetizando aplicações clínicas.

Modelo animal ex vivo para vertebroplastia percutânea

O teste de novos biomateriais para vertebroplastia percutânea (VP), depende da escolha de um modelo animal adequado. O objectivo deste estudo foi o desenvolvimento ex vivo de um modelo animal reprodutível e fiável para VP, para posterior aplicação in vivo, tendo em consideração a necessidade de evitar o derrame de cimento para o canal vertebral e estruturas vasculares adjacentes. Foi seleccionado um modelo animal superior (ovino), pelas suas reconhecidas propriedades translacionais para a espécie humana. Foram realizadas VP’s em vértebras lombares sob controlo táctil e fluoroscópico, através de uma abordagem parapedicular bilateral. O volume médio de defeito obtido foi 1234±240 mm3, o que assegura defeitos viáveis para o teste de novos biomateriais injectáveis. Seis vértebras foram injectadas com um cimento comercial (Cerament®, Bone Support, Suécia) tendo-se observado preenchimento adequado dos defeitos em todas as vértebras. Todas as vértebras foram avaliadas por microtomografia axial computorizada (microTAC) antes e após a criação dos defeitos e após injecção dos cimentos. Realizaram-se testes mecânicos de compressão, tendo as vértebras sido sujeitas a cargas superiores às fisiológicas e inspeccionadas macroscopicamente. Em conclusão considera-se este modelo adequado para estudos in vivo pré-clínicos, mimetizando aplicações clínicas.