脊柱融合实验室
应对共同挑战
![spinal fusion surgery](/-/media/neurology-neurosurgery/images/spinal-fusion-lab/spinal_fusion.jpg)
融合手术可以治疗脊柱的一些问题, 包括那些由创伤引起的, inborn deformity, degenerative disease, infection and tumors.
但是5%到35%的手术失败了, 即使采用“金标准”的治疗方法,即从患者自身的髂骨(髋骨的顶部)移植骨,.
聚变失败,也被称为 pseudoarthrosis, 背部手术失败综合症的主要原因是什么?是否会导致严重的疼痛和残疾, 增加了对更多程序的需求,推高了医疗保健成本.
推进技术,改善结果
约翰霍普金斯脊柱融合实验室的最终目标是通过动物模型研究各种策略来改善脊柱融合结果,从而消除假关节, including:
- 输送各种生长因子和生物制剂
- Stem cell therapies
- 组织工程方法
![Spinal Fusion Team](/-/media/neurology-neurosurgery/images/spinal-fusion-lab/spinal_fusion_team.jpg)
在我们的动物模型中,脊柱融合术是通过结合人工心悸的互补技术来评估的, x射线和计算机断层扫描(CT)成像, 组织学和生物力学测试.
我们的实验室也对有关脊柱整体健康的问题感兴趣. In particular, 我们研究了改善骨质疏松症患者椎体骨质量的治疗方法,这些患者可能需要进行脊柱融合手术.
我们正在开发一种动物模型来探索局部放射治疗对脊柱结构和稳定性的影响, 并测试预防脊柱肿瘤患者椎体压缩性骨折的潜在疗法.
#明天的发现:脊柱融合手术
Dr. Timothy Witham和他的研究团队正在调查脊柱融合手术的结果. 他们的目标是消除聚变失败, 当骨头和脊柱不能正常生长并融合在一起时会发生什么.
Our Director
Postdoctoral Fellows
Naboneeta Sarkar, Ph.D.
![Naboneeta Sarkar headshot](/-/media/neurology-neurosurgery/images/fellow-headshots/naboneeta-sarkar-headshot.jpg?h=300&iar=0&w=240&hash=74ED9CB43C05D961A475D82044AE26D3)
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Post-Graduate Degree: Ph.D.,华盛顿州立大学,美国,2019
Graduate Degree: M.S. 韩西大学材料科学与工程,韩国,2015
Undergraduate Degree:药学学士(bPharm),西孟加拉邦理工大学,印度,2013 -
Dr. Sarkar作为博士后研究员加入了神经外科的Witham实验室,旨在利用患者特异性免疫调节生物材料提高老年患者脊柱融合的效果. Originally from India, 在前往韩国攻读材料科学与工程硕士学位之前,她完成了药剂学本科学位. She received her Ph.D. 来自华盛顿州立大学, 在那里,她开发了3d打印的组织工程支架,可以控制释放植物来源的生物分子,用于成骨.
约翰霍普金斯大学生物医学工程系博士后研究员. 萨卡尔运用了她的医学技能, drug delivery, 生物材料和3D打印来开发可控制的定制骨移植物, 植入后持续的氧气释放. 她目前在神经外科的职位, 她正在设计免疫调节脊柱融合移植物和监测免疫骨细胞串扰.
Beyond her research, Dr. Sarkar热衷于旅行,徒步旅行和所有户外活动. At home, 她喜欢和她的小伙伴一起出去玩, 尝试新食谱, 有时还会潜入真实的犯罪纪录片.
Mahnoor Shafi, MBBS
![Mahnoor Shafi headshot](/-/media/neurology-neurosurgery/images/fellow-headshots/mahnoor-shafi-headshot.jpg?h=300&iar=0&w=240&hash=B98DCBE3EBF51DFF2CE6E664DBBFF702)
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Graduate Degree:巴基斯坦开伯尔医学院MBBS, 2022年
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Dr. Shafi是一名医学博士,来自巴基斯坦和加拿大. 她对神经外科很感兴趣, 特别是脊柱融合术和脊柱融合术后的结果. 在获得医学学位后. 沙菲开始在布里格姆妇女医院的计算神经科学成果中心进行研究. 后来,她以博士后的身份加入了罗切斯特梅奥诊所. 她在这些机构工作的时间为她在约翰霍普金斯大学脊柱融合实验室进行的研究提供了至关重要的经验.
Dr. 沙菲的技能包括进行动物手术(特别是脊柱融合)。, 合成生物材料, 与细胞一起工作,撰写临床和基础科学性质的研究论文. 她很高兴能利用自己的技能开发新的治疗方法,以提高脊柱融合术患者的预后.
除了她对神经外科、研究和医学的热情之外,她还说. 沙菲喜欢化妆, cook, read, travel, 与社区中服务不足的人一起工作, 与家人和朋友共度时光.
Research Projects
生物制剂在脊柱融合术中的应用
Spinal fusion failure, or pseudoarthrosis, 是导致背部手术失败综合征(FBSS)的重要原因。. FBSS发生在高达35%的手术中,通常导致慢性疼痛和残疾, 在最初的手术中,开发药物策略以提高融合率的原因是什么.
目前唯一被美国食品和药物管理局批准用于脊柱融合手术的治疗剂是重组人骨形态发生蛋白-2 (rhBMP-2)。, 骨形态发生蛋白(BMP)家族中的一种生长因子,在临床研究中已被证明可以提高融合率. 虽然在增强融合方面通常是成功的, rhBMP-2治疗与并发症和不良反应有关.
约翰霍普金斯脊柱融合术实验室对发展脊柱融合术的改良治疗递送技术很感兴趣, 包括联合递送BMP家族蛋白和其他生物制剂的策略.
我们正在研究骨质疏松药物特立帕肽(一种甲状旁腺激素类似物)在动物模型中与BMP-2联合使用对脊柱融合的影响. 未来的工作将探索使用其他生物活性化合物和替代递送策略,以更好地控制递送动力学.
局部放射治疗对脊柱结构和稳定性的影响
传统上,放射疗法已被用于治疗脊柱转移性病变. 立体定向放射外科的出现使临床医生能够提供更高剂量的聚焦辐射, 允许非侵入性治疗脊柱肿瘤以前被认为是“耐辐射的.”
立体定向放射治疗这些病变是非常有希望的, 然而,最近的临床研究表明,该手术会增加椎骨压缩性骨折的风险, 尤其是骨质疏松症患者. 对于需要进行融合手术的脊柱肿瘤患者来说,这种与辐射相关的骨质量恶化是一个重要的考虑因素.
我们正在开发一种动物模型来研究高剂量的长期影响, 聚焦辐射对脊柱结构和生物力学完整性的影响. Further, 我们试图确定是否分馏辐射输送, 而不是单次高剂量的辐射, 能预防放射后脊柱压缩性骨折吗.
More important, 我们还将探讨使用各种治疗方法来降低放射后骨折风险, including teriparatide. 这些疗法用于增加骨质疏松症患者的骨密度.
组织工程和基于干细胞的脊柱融合方法
In spinal fusion surgery, 目前的“金标准”治疗包括自体髂骨移植. 这种技术受到骨供应的限制, 它与供体部位的发病率和5%到35%的失败率有关. 有一个关键的需要骨移植替代品,也可以减少假关节的发生率.
组织工程是一种很有前途的新策略. 通过结合骨传导载体, which support bone growth, 用刺激骨形成的生长因子或骨生长干细胞, 组织工程的目标是复制——甚至超越——天然骨的特性.
我们的实验室正在与……合作 Warren Grayson, Ph.D., 约翰霍普金斯大学生物医学工程系, 开发一种生物活性“支架”系统以提高动物模型的固体脊柱融合率. 我们还与颅面和骨科组织工程实验室合作,研究各种干细胞和祖细胞类型在脊柱融合手术中的应用. 通过在我们的支架系统中植入最佳的成骨干细胞, 我们的目标是实现比传统代用品甚至患者自己的骨头更好的固体脊柱融合率.