Evaluation of electrical stimulator to enhance spinal fusion in a rat posterolateral spinal fusion model

Abstract

배경내용 : 자가 장골이식술을 이용한 후외측 유합술 (PLF)은 요추 질환에서 가장 흔하게 시행되는 수술 중 하나이다. 그러나, 이술식의 제한된 성공은 새롭고, 생물학적으로 유용한 이식 증강제 또는 대체품을 필요로 하고 있다. 직류 (DC) 전기자극의 사용이 성공적으로 척추 유합율을 증가시키는 것으로 알려졌으나, 다양한 직류파형의 전기자극기 효과에 대한 정보는 거의 없다. 목 적 : 본 연구는 니티놀 용기에 연결된 다양한 직류파형 전기자극기가 백서 후외측 척추 유합의 강도와 유합률에 미치는 영향을 평가한다. 연구 방법 : 동물 실험 연구. 대상 및 방법 : 관상의 도체 니티놀 망사용기에 백서 장골뼈조각 이식편을 채워 넣었다. 니티놀 메쉬 용기에 다양한 직류파형 전기자극기를 전선으로 연결하여 전기자극을 주었다. 60 마리의 Sprague-Dawley 백서에 양측 장골 이식편을 이용한 L4와 L5 횡돌기 사이에 후외측 유합술을 시행하였다. 전기자극기는 백서의 피하에 이식하였고, 이를 총 3 그룹으로 나누었다 : 니티놀 용기의 대조군은 자가골을 니티놀 용기에 채워 후외측 유합을 시행 (N = 20), 지속파 전기자극군 (100µA) 은 자가 이식골을 넣은 니티놀 용기를 지속파 자극기로 연결하여 후외측 유합을 시행 (N = 20), 박동성 전기자극군 (100µA, 100㎐, 200㎲) 은 자가 이식골을 넣은 니티놀 용기를 박동성 자극기로 연결하여 후외측 유합을 시행 (N = 20). 수술 후 8 주에 희생하여 요추유합 부위를 제거하였다. 척추 유합에 대한 평가는 마이크로 컴퓨터단층촬영, 수지검사,생역학 검사, 조직학적 검사, 분자생물학적 분석을 진행하였다. 결 과 : 전기자극군의 모든 경우에서 견고한 유합이 이루어졌지만, 니티놀 용기군은 70%의 유합을 보였다. 방사선 사진, 생역학 검사, 조직학 검사 및 분자 생물학적 분석은 니티놀 용기군, 지속파 전기자극군 및 박동성 전기자극군 순서로 척추유합이 증가하는 것을 보여주었다. 신생골양은 박동성 전기자극기군에서 가장 높게 측정되었다 (p<0.05). 유합체의 강도는 박동성 전기자극기군에서 니티놀 용기 대조군보다 더 강하게 유합되어 있었다 (p<0.05). 박동성 전기자극군에서 염증 반응이 가장 적었다. 결 론 : 박동성 직류 전기자극은 백서 후외측 척추유합 모델에서 유합율과 강도를 향상 시키는데 효과적이다. 또한, 관상의 도체 니티놀 메쉬는 작은뼈 이식편의 손실을 줄이고, 양질의 골유합 환경을 유지시키는데 유용하다.