Development of a lumbosacral intervertebral cage prototype for dogs
Pesquisa Veterinária Brasileira 40(7):546-553
Raíra C. Dias , Ana Carolina Tsatsakis & Mônica V. Bahr Arias
RESUMO
Vários procedimentos cirúrgicos visam descomprimir e/ou estabilizar a articulação lombossacra (LS) de cães; no entanto, a técnica de fusão lombar, usando um cage intersomático combinado com um enxerto ósseo, é a mais indicada e utilizada na medicina humana. Não há implante específico disponível para aplicação na articulação lombossacra canina. Assim, neste estudo foi realizada a mensuração do espaço do disco intervertebral lombossacro de cães de raças grandes, para verificar se algum modelo de cage usado na medicina humana poderia ser usado no espaço intervertebral L7-S1 de cães. O segundo objetivo foi desenvolver um protótipo de cage lombossacro para cães. Foram utilizadas dez colunas lombossacras provenientes de cadáveres de cães adultos com peso entre 20 e 35kg. Os cães vieram a óbito por razões não relacionadas a este estudo. As dimensões do corpo vertebral e o espaço intervertebral L7-S1 ocupado pelo disco intervertebral foram medidos por radiografias laterais e ventrodorsais e por tomografia computadorizada nos cortes dorsal, sagital e transversal. Também foram realizadas mensurações das peças anatômicas nos planos sagital e transversal. Após a mensuração dos discos intervertebrais, foram obtidas as seguintes medidas médias dos discos L7-S1: altura 12,23mm, espessura dorsal 3,3mm, espessura central 4mm, espessura ventral 5,5mm e largura 24,74mm. Os modelos de cage lombar humano das marcas LDR, Baumer Orthopaedics, Stryker, Synthes e Vertebral Technologies, Inc. não possuíam dimensões adequadas para os cães. Cages de estabilização cervical das marcas B-Braun e Stryker também foram avaliados e apresentaram medidas semelhantes às encontradas neste estudo; no entanto, devido à sua forma quadrangular, a possibilidade de serem introduzidos cirurgicamente através das abordagens disponíveis para a articulação entre L7-S1 em cães sem lesionar a cauda equina ou a raiz L7 é pequena. Um modelo de cage foi então desenvolvido usando-se o software de modelagem 3D. Foi projetado para inserção via laminectomia dorsal nas porções laterais do espaço intervertebral. Para evitar a lesão da cauda equina, o modelo de implante foi desenvolvido para ser colocado lateralmente à linha média. A superfície do cage é serrilhada para evitar o uso do parafuso de travamento, evitando-se lesões adicionais às estruturas nervosas. As superfícies serrilhadas também foram projetadas para evitar a migração do cage e promover estabilidade. O protótipo permite a colocação do enxerto no espaço intervertebral circundante, fundamental para a fusão através da integração entre o cage e as placas vertebrais terminais, bem como para o crescimento ósseo entre e ao redor do implante. Também foram considerados estudos em seres humanos que mostraram que as regiões laterais das placas vertebrais terminais suportam uma carga maior. São necessários estudos biomecânicos e in vivo do modelo desenvolvido para avaliar o grau real de distração, mobilidade e a taxa de fusão a longo prazo entre L7 e S1 e seu possível impacto nas unidades motoras adjacentes, quando combinado ou não com técnicas de fixação dorsal.
ABSTRACT
Several surgical procedures aim to decompress and/or stabilize the lumbosacral (LS) joint of dogs; however, the lumbar interbody fusion technique, by using a cage combined with a bone graft, is the most indicated and used in human medicine. No specific implant is available for application to the canine lumbosacral joint. Thus, this study measured lumbosacral discs in large dogs, determined whether a human cage model could fit the dogs’ L7-S1 intervertebral space, and developed a LS cage prototype for dogs. Ten cadaveric lumbosacral spines from adult dog weighing 20-35kg were used. The dogs had died for reasons unrelated to this study. The vertebral body dimensions and the L7-S1 intervertebral space occupied by the intervertebral disc were measured by lateral and ventrodorsal radiographs and by computed tomography in the dorsal, sagittal, and transverse views. Measurements were also taken of the anatomical specimens in the sagittal and transverse planes. After measuring the intervertebral discs, the following mean measures were obtained for L7-S1 discs: height 12.23mm, dorsal thickness 3.3mm, central thickness 4mm, ventral thickness 5.5mm, and width 24.74mm. The human lumbar cage models from brands LDR, Baumer Orthopedics, Stryker, Synthes, and Vertebral Technologies, Inc. and cervical stabilization cages from the brands B-Braun and Stryker were evaluated and were found to be unsuitable for large dogs. Cervical human cages had measurements similar to those found in this study; however, due to their quadrangular shape, the possibility of being introduced surgically through the surgical accesses available for the articulation between L7-S1 in dogs without injuring the cauda equina or the L7 root is small. A cage model was then developed using 3D modelling software. It was designed for insertion via dorsal laminectomy in the lateral portions of the intervertebral space. To avoid cauda equina lesion, the implant model was developed to be placed laterally to the midline. The cage surface is serrated to prevent using the locking screw to fix it, thus avoiding further injury to nerve structures. The serrated surfaces are also designed to avoid cage migration and promote stability. The prototype allows graft placement in the surrounding intervertebral space, which is fundamental for fusion through integration between the cage and the endplates as well as for bone growth between and around the cage. It was also considered studies on humans showing that the lateral regions of the endplates support a more considerable load. Biomechanical and in vivo studies on the developed model are necessary to evaluate the actual degree of distraction, mobility and the long-term rate of fusion between L7 and S1 and its possible impact on the adjacent motor units, combined or not with dorsal fixation techniques.
