INTRODUÇÃO: A criocirurgia (crioablação) percutânea em tecidos ósseos próximos da medula espinhal e sistema nervoso periférico tem sido feita na prática clínica, porém sem estudos experimentais que provem sua segurança e eficácia. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um modelo experimental suíno in vivo de crioablação vertebral guiada por tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC). Um estudo preliminar de morfometria da coluna vertebral suína por imagens de TCFC foi realizado. Um protocolo específico de crioablação foi criado para adaptar a bola de gelo às dimensões da vértebra suína e testado em modelos in vitro, ex vivo e in vivo. MÉTODOS: O comitê institucional de cuidados com os animais aprovou este estudo. Dezesseis parâmetros anatômicos foram medidos em 36 vértebras lombares suínas e comparados às medidas aferidas nas imagens de TCFC e TC multidetectores (TCMD). Três simuladores in vitro / ex vivo foram desenvolvidos para o posicionamento de sensores de temperatura (termopares) em volta de uma sonda de congelamento. As isotermas foram obtidas durante um protocolo duplo de congelamento-descongelamento de 2-8 minutos. Vinte e duas crioablações vertebrais guiadas por TCFC foram realizadas em oito suínos, mediante termometria e dissecção por dióxido de carbono (CO2) no espaço epidural a fim de proteger os nervos. O seguimento clínico foi realizado até seis dias antes da eutanásia. Os dados clínicos e radiológicos foram correlacionados com o estudo histopatológico à microscopia de luz (n=20) ou eletrônica de transmissão (n=2). RESULTADOS: Na avaliação anatômica da coluna lombar suína a TCFC se mostrou um método de imagem comparável à TCMD e ao estudo anatômico, com correlação significativa (p < 0,05) em todas as variáveis, exceto aquelas que incluiu o tecido cartilaginoso dos planaltos vertebrais. As isotermas registradas foram mais frias no modelo ex vivo imerso em gel (-34 °C e -2 °C; -30 °C e 3 °C; -10 °C e 13 °C, respectivamente), do que nos modelos in vitro (-23 °C e 3 °C; -7 °C e 10 °C; 1 °C e 16 °C) ou ex vivo sem gel (-30 °C e 28 °C). No estudo in vivo, a demonstração das sondas de congelamento no corpo vertebral e do CO2 epidural pelas imagens de TCFC foi bem sucedida em todos os procedimentos. A taxa de complicação maior foi de 4,5%. A distância entre a sonda de congelamento e o canal vertebral (Cp-Sc) foi o parâmetro mais eficiente para categorizar as temperaturas do canal vertebral inferiores a 19 °C à análise do modelo de regressão logística (p < 0,004). Nenhum infiltrado inflamatório perineural foi identificado à microscopia de luz. O suíno cujas vertebras foram submetidas a análise ultraestrutural não apresentou déficit neurológico, embora tenha sido evidenciada a ruptura da bainha de mielina em algumas fibras neurais maiores. CONCLUSÕES: A TCFC foi validada como método de imagens para a análise de vértebras suínas. O modelo ex vivo em gel caracterizou melhor a preservação do frio no tecido ósseo. A combinação de um protocolo específico de congelamento associado a medidas de proteção epidural tornou viável e exequível a crioablação vertebral suína guiada por TCFC. A análise ultraestrutural mostrou modificações precoces das fibras nervosas, sem correlação clínica

INTRODUCTION: Percutaneous spine cryosurgery (cryoablation) close to nerves and spinal cord has been performed in the clinical practice, however without experimental studies proving its safety and efficacy. The aim of this work was to develop an experimental swine model of in vivo cone beam computed tomography (CBCT) guided vertebral cryoablation. A preliminary morphometric study of the porcine spine by CBCT imaging was carried out. A specific cryoablation protocol was proposed to adapt the "ice ball" to the swine vertebrae dimensions. Subsequently, the protocol was tested in in vitro, ex vivo and in vivo models. METHODS: The institutional animal care committee approved this study. Sixteen anatomical parameters were measured in 36 lumbar swine vertebrae and compared to the same measurements of the CBCT and multidetector CT (MDCT). Three models of in vitro / ex vivo studies were developed for the positioning of thermocouples around the cryoprobe. Isotherms were obtained from measured temperatures for each minute during a 2-8 minutes double freezing-thawing protocol. Twenty -two CBCT-guided vertebral cryoablations were performed in eight pigs. Epidural thermocouples registered the temperatures while carbon dioxide (CO2) was injected in the epidural space to protect nerves. The clinical follow-up was carried out until six days before euthanasia. Clinical and radiologic data were correlated to the histopathology study with light microscopy (n=20) or electron transmission microscopy (n=2). RESULTS: CBCT was proven to be a comparable imaging method to MDCT with significant correlation (p < 0.05) in all variables, except in those including the cartilaginous tissue of the vertebral plateau. The registered isotherms were colder in the ex vivo model embedded in gel (-34 °C and -2 °C; -30 °C and 3 °C; -10 °C and 13 °C, respectively) than in the in vitro model (-23 °C and 3 °C; -7 °C and 10 °C; 1 °C and 16 °C) or the ex vivo model without gel (-30 °C and 28 °C). In the in vivo study the CBCT imaging was well succeeded to demonstrate the cryoprobes inserted in the vertebral body and the epidural CO2 in all procedures. The major complication rate was 4.5%. The distance between the cryoprobe and the spinal canal (Cp-Sc) was the most efficient parameter to categorize the vertebral canal temperatures below 19 °C in the logistic regression model analysis (p < 0.004). Perineural inflammatory infiltrate was not identified in the light microscopy analysis. One swine did not present neurological deficits, although the ultra-structural analysis has evidenced myelin sheath disruption in some large neural fibers. CONCLUSIONS: The CBCT imaging was validated as an imaging method for the swine vertebrae analysis. The ex vivo model embedded in gel featured better the cold preservation in the bone tissue. The combination of a specific freezing protocol associated with epidural protective measures allowed the feasibility of the CBCT-guided vertebral cryoablation in the swine model. The ultra-structural analysis showed early modifications of the nerve fibers