Summary
Denna studie beskriver en reproducerbar och detaljerade protokoll som använder en nyutvecklad extern fixeringsanordning för distraktion osteogenesis (göra) i en femoral råtta modell som möjliggör fysiologiska viktbärande av djuret efter avlägsnande av den extern fixeringsanordning.
Abstract
Det här protokollet beskriver användningen av en nyutvecklad extern fixeringsanordning för distraktion osteogenesis i en råtta femorala modell. Distraktion osteogenesis (DO) är en kirurgisk teknik leder till bone regeneration efter en osteotomi. Osteotomized extremiteter flyttas bort från varandra som gradvis distraktion att nå den önskade töjning. Detta förfarande används ofta i människor för nedre och övre extremiteten förlängning, behandling efter ett ben avsaknad av hopläkning eller regenerering av ben defekt efter operation för Ben tumör excision, liksom i käkkirurgi återuppbyggnad. Endast ett fåtal studier tydligt visar effektiviteten i deras protokoll att få en funktionell regenererad ben, dvs., ben som kommer att stödja fysiologiska viktbärande utan fraktur efter avlägsnande av den extern fixeringsanordning. Dessutom protokoll för varierar och reproducerbarhet begränsas av brist på information, att göra jämförelse mellan studier svårt. Syftet med denna studie var att utveckla ett reproducerbara protokoll som omfattar en lämplig extern fixeringsanordning design för råtta lem förlängning, med en detaljerad kirurgisk teknik som tillåter fysiologiska viktbärande av djuret efter avlägsnande av externa fixeringsanordning.
Introduction
Distraktion osteogenesis (DO) är en kirurgisk teknik ofta används kliniskt1,2,3,4 i människor för lägre1,2 och övre3 lem förlängning, behandling efter ett ben avsaknad av hopläkning eller regenerering av ben defekt efter operation för Ben tumör excision såväl som i käkkirurgi återuppbyggnad4. GÖR leder till bone regeneration efter placering av en extern fixeringsanordning i ben och osteotomi. Osteotomized extremiteter flyttas bort från varandra som gradvis distraktion2 att nå det önskade töjning. En konsolideringsperioden följer, under vilken det finns inga fler töjning.
Förfarandet för är uppdelad i tre olika faser: latens, distraktion och konsolidering. Generellt, en 7-dagars latens period startar bara efter osteotomi4. Detta tillåter ben reparation att påbörja det första steget av helande process4. Latens period följs av en distraktion period där traction styrkor tillämpas till regenererad förhårdnader och omgivande mjukdelar1,2,4. När den önskade töjning nås, börjar distraktion stannar och konsolideringsperioden. Under denna period upprätthålls den extern fixeringsanordning tills regenererad ben är funktionell nog att stödja dess avlägsnande.
Olika parametrar påverkar ben reparation som längd och hastighet av förlängande, typ av extern fixeringsanordning, frekvensen av distraktion, längd av konsolideringsperioden eller typ av mekanisk stress tillämpas på den distrahera förhårdnader. Som ett exempel, kan hastighet och frekvens av förlängning leda till förtida konsolidering5 eller avbrott i processen genom att skapa icke-ersättningsgilla skada som nekrotisk vävnad eller cystor inom callus6,7.
Många gör protokoll har varit tillämpad till olika djurmodeller8,9,10 att studera ben reparationsprocesser och maximera ben konsolidering. Hos råttor, de flesta studier11,12,13,14,15 fokuserade på hur man kan förkorta protokollet genom att påskynda callus konsolidering. Några av dessa experimentella studier för mänskliga kliniska tillämpningar5,13,15,16externa fixeringssystemen redan kommersiellt tillgängliga. Dessa typer av extern fixeringsanordning är dock inte lämpliga för DO på råtta lårbenet, som uppvisar olika anatomiska egenskaper från den mänskliga lårbenet. Endast ett fåtal studier visar dessutom tydligt effektiviteten i deras protokoll att få en funktionell regenererad ben7,16. Det är därför svårt att jämföra resultat från olika göra undersökningar, på grund av deras olika protokoll och bristande information om extern fixeringsanordning12,13,14,17.
Således, syftet med denna studie var att beskriva, i en råtta modell, en effektiv och reproducerbara protokoll för på lårbenet som leder till en funktionell regenererad ben. För detta ändamål har vi utformat en hemmagjord och lätt-till-använda extern fixeringsanordning särskilt för råtta lårbenet, vilket vi har beskrivs i detalj i detta protokoll. Vid utarbetandet av de tekniska specifikationerna för enheten, tog vi hänsyn till alla grundläggande begränsningar för en bra fördelning av mekaniska spänningar och undvika produktion av restspänningar. Teknisk specifikation ingår ett lämpligt geometri för att enheten ska tillåta ren dragkraft på ben och omgivande vävnad, en lämplig vikt för gångarten djuret, kontroll av längd ben töjning och en bra justering av ben segment utan produktion av skjuvspänning i skärningspunkten mellan stift och ben. Denna enhet hade dessutom vara användbara utan sedering av djuret under distraktion, biokompatibla och steriliserbar utan skador. Efter 7 veckor av konsolidering, detta protokoll för DO på råtta lårbenet ledde till en funktionell regenererad ben, framgår av djurens fysiologiska viktbärande utan fraktur av den regenererade förhårdnader efter avlägsnande av den extern fixeringsanordning. Den fysiologiska gångarten av djuren var förenligt med arkitektoniska parametrar erhålls från mikro-CT analys av regenererad förhårdnader och Röntga analys.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
alla förfaranden beskrivs godkändes av University of Aix-Marseille institutionella djurens skötsel och användning kommittén och fransk forskning ministeriet och utförs i Marseille medicinska fakulteten (konventionella djur hus Frankrike).
1. definiera funktionella specifikationer av den extern fixeringsanordning utifrån följande riktlinjer
- optimera ben anchorage.
- Implantat halv-gängade stift med en diameter (på den gängade delen) av 1 mm.
- Välja en design för att minska obehag för djuret.
- Välja en extern fixeringsanordning av en liten storlek som passar i en volym av 7,723 mm 3 (32 x 19 x 12,7 mm).
- Välj en extern fixeringsanordning med låg vikt, mindre än 13 g utan stift, att undvika att störa djuren ' gait. Välja aluminium som material för de två blocken på grund av dess låga densitet.
Obs: Avfasningar av blocken avsevärt minska vikten av två delar.
- Kontrollera fixeringsanordning rörelse så att riktningen av dragkraft bibehålls parallellt med riktningen av benet och säkerställa rena drag krafter.
- Använd en glidande bar som går genom de två blocken. Groove och öppna block så kan bära två stift.
- Använder en töjning skruv med en slät sida som roterar fritt i blocket och kan vara gripen av fingrar och med en gängad sida som tränger det andra blocket av rotation. Förankra två stift på benet, på varje sida av frakturen, att hålla riktningen av dragkraft parallellt med riktningen av benet. Upprätthålla de draghållfasthet krafterna i den längsgående axeln att tillåta bra fördelning av stress på stiften. Säkra de fyra stiften med låsskruvar.
- Välja material som aluminium, Titan och stål som tål sterilisering temperaturer.
- Se till att pin placering motsvarar extern fixeringsanordning geometri ( figur 1 -B).
- Använda en borrning guide som innehåller en klämma åtdragna med ben att upprätthålla borrning position.
- Förkorta hävarmen av klämman för låg klämkraft. Placera klämman i mitten av enheten, ovanför den framtida frakturen, rensa sidorna.
- Göra den lätt till manuell distraktion justera genom att lägga till en överfallsmutter för att dra och släppa mobila blocket.
- Använd en skruv som är tillräckligt bred för att manipulera med fingrar ensam.
- Lägga till en borrade fyrkantig mutter i mitten töjning skruven mellan de två blocken, att tillåta lätt distraktion.
- Gör denna fyrkantsmutter (8 mm på varje sida) större än de två blocken som tillåter manuell användning med ett tunt stift eller någon form av objekt. Tur skruven ¼ Vrid till tillåta en 0,125 mm förlängning.
2. Operation
Obs: assistent krävs för alla kirurgiska ingrepp. Fyra 12 veckor gamla manliga Sprague Dawley-råttor matades en standard laboratorium kost ad libitum.
- Förbereda kirurgiska verktyg.
- Sterilisera alla följande kirurgiska instrument: 1 rugine, 2 Senn ' s upprullningsdon, 1 mikro Olsen-Hegar-nålförare, 1 Mayo-Hegar nålförare, 1 mayo sax och 1 skalpell.
- Sterilisera den extern fixeringsanordning, guiden borrning, 4 halv-gängade stift, 4 skruvar, spets och strängen av borren och spets och strängen av piezotome. Sterilisera dessa instrument genom autoklavering vid 135 ° C i 18 min.
- Installera en värmedyna nedanför det sterila fältet, på tabellen kirurgiska. Placera alla instrument eller verktyg på ett annat sterila fält.
- Anesthetize och förbereda djuret.
- Väger råtta för att förbereda bedövningsmedlet och smärtstillande blandningen
- bestämma och beräkna mängden Bupremorphine och karprofen att förbereda smärtstillande blandningen tillfället. Använda buprenorfin (0,03 mg/mL) och karprofen (5 mg/mL) respektive på 0,05 mg/kg och 5 mg/kg.
- Hindrar råttan och subkutant injicerar den analgetiska blandningen. vänta några sekunder, sedan injiceras intraperitonealt bedövningsmedel blandningen.
- Raka den högra bakbenen med en rakapparat och desinficera extremiteten med povidon-jodlösning.
- Lägga djuret sido (höger sida uppåt) på det sterila fältet så att den korrekta positioneringen av den extern fixeringsanordning längs mediolateral axeln.
- Sätta en steril kompress på huvudet för att skydda sina ögon under kirurgi.
- Implantat den extern fixeringsanordning i lårbenet.
- Landmärke hud snittet. Med en markör, rita en punkt från den distala delen (knä) och en andra punkt i den proximala delen (hip) efter mittlinjen i sagittalplanet. Rita sedan en linje mellan dessa 2 punkter.
- Incisionsfilm sträckta huden längs den Rita linjen med en skalpell.
- Skär mellan biceps femoris och vastus lateralis tills lårbenet är fullt exponerade, med hjälp av en skalpell. Använd 2 Senn ' s upprullningsdon (kan kräva assistent) att underlätta muskel snittet.
- Lyft periostet och koppla bort den mjuka vävnaden från benet med hjälp av en rugine.
- Kontrollera att exponerade lårbenet är tillräckligt lång.
- Infoga pins i den mest proximala och distala hålen på den extern fixeringsanordning.
- Placera den extern fixeringsanordning och kontrollera att båda stiften kan förankras i lårbenet.
- Implantat 4 parallella 1 mm halv-gängade stift i lårbenet.
- Ta guiden borrning och flytta isär musklerna med 2 Senn ' s upprullningsdon. Dra åt klämman av borrning guide mitt i lårbenet.
- Borr 4 pre hål i lårbenet. Använda en borrmaskin, borra hål med en hastighet av 2 000 rpm genom att passera en metall borr av 0.6 mm diameter genom 4 guide hålen.
- Börja med den mest proximala och distala hålen och avsluta med två mellersta av guiden. Var noga med att gå igenom båda cortices men inte skada de mjuka vävnaderna precis under lårbenet.
- Ta bort guiden borrning.
- Förstora 4 före hålen med 0.8 mm halv-gängade stift.
- Arbete pin fram och tillbaka genom den 0,6 mm hål. Var noga med att bo vinkelrätt mot lårbenet och diskbänken genom båda cortices.
- Implantat 1 mm halv-gängade stift.
- Grepp på 1 mm halv-gängade knappnålshuvud med nål-hållare.
- Diskbänk stiftet för att förstora före hålet. Kontrollera att stiften penetrera både cortices och inte sticker ut mer än 1 mm, med en Senn ' s upprullningsdon.
- Ansluta den externa fixeringsanordning till 4 halv-gängade stift. Kontrollera att förskjutningen (avståndet mellan fixeringsanordning ' s två block och benytan) är ca 6 mm att låta lätt stygn och god styvhet av systemet 18.
- De skruvarna 4 låsning så att den externa fixeringsanordning är låst till stiften.
- Osteotomize lårbenet.
- Utföra en osteotomi mellan 2 centrala stiften med en piezotome.
- Nära wound använder en kontinuerlig söm med resorberbar sutur tråd (5,0) och Mayo-Hegar nålförare. Kontrollera bara huden sys, och inte muskler.
- Verifierar kirurgi och övervaka djuren.
- Utför en röntgenbild bara efter operation, medan djuret fortfarande är sövd. Kolla djupet av alla stiften och som osteotomized extremiteter justeras efter den långa axeln.
- Se till att analgesi och antibioprophylaxy genom subkutan injektion av buprenorfin (0,03 mg/mL) och Enrofloxacine (50 mg/mL) respektive på 0,05 mg/kg och 10 mg/kg.
- Bestämma och beräkna mängden antipamezole att vända anestesi. Använd antipamezole vid 1mg/kg och gör en subkutan injektion för att administrera produkten. Tillåter djuret att återfå medvetande och returnera den till sin bur.
- Sex timmar efter operationen, injicera en andra dos av analgesi blandningen (buprenorfin och karprofen) respektive vid 0,05 mg/kg och 5 mg/kg subkutant.
För nästa ge 3 dagar åtminstone, dessa injektioner två gånger dagligen för analgesi blandningen och en gång om dagen för antibioprophylaxy. Regelbundna kliniska undersökningar måste utföras för att bedöma effektiviteten av analgesi och måste modifieras enligt beteende tecken på varje djur. - Kontrollera att djuren kan gå med sin opererade bakben normalt dagen efter kirurgi.
3. Distraktion
- lämna den extern fixeringsanordning i friläge fixering för 1 vecka. Röntga extremiteten i slutet av denna fas. Kontrollera placeringen av stiften och anpassningen av segmenten ben.
- Manuellt medurs fyrkantsmutter ett halvt varv (0,25 mm) varje 12 h för att utföra distraktion. Distrahera för 10 dagar, vilket bör leda till en 5mm ben förlängning, vilket motsvarar 12% förlängning i förhållande till första längden på segmentet opererade ben.
- Inte söva djuret under detta steg. Röntga extremiteten halvvägs genom och i slutet av denna period för att kontrollera placeringen av pins och anpassningen av segmenten ben.
- Upprätthålla den extern fixeringsanordning för 47 dagar. Röntga extremiteten varje vecka för att kontrollera förloppet för distraherad gap förkalkning. På dag 64, ta bort den externa fixeringsanordning och låter djur gå fritt för 2 dagar (dag 66). Totala konsolideringsperioden varar 7 veckor.
- Avliva alla råttor efter 7 veckors konsolidering med en överdos av inhaleras sevofluran.
- Resect distraherad och kontralaterala lårbenet utan de omgivande vävnaderna.
- Göra en huden snitt på ärret ligger på mittlinjen efter sagittalplanet med hjälp av en skalpell. Kör snittet från toppen av höften på framsidan av knäet.
- Skär mellan biceps femoris och vastus lateralis med en skalpell tills lårbenet är helt exponerad. Så mycket som möjligt, koppla muskeln bifogas benet.
- Skär alla ligament i knäet och demontera artikulation.
- Skär ledkapseln i höften.
- Rengör benet ordentligt utan att ta bort de halv-gängade stift. Ta bort alla mjukdelar med en skalpell.
- Upprepa stegen från 3.5.1 till 3.5.5 för den motsatt femur.
- Röntgen distraherad och kontralaterala lårbenet. Ta bort 4 halv-gängade stiften och lagra alla lårbenet vid-20 ° C för mikro-CT scan analys (10 µm upplösning).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Röntgenbilderna tas från slutet av kirurgiskt ingrepp till slutet av konsolidering visade ingen lossa halv-gängade stift i lårbenet, vilket indikerar stabil förankring. Stiften var parallella och väl bevarade. Osteotomized extremiteter var väl överens längs den längsgående axeln av ben under processen (figur 2). I slutet av perioden latens var ingen förkalkade områden synlig (figur 2B). I slutet av perioden distraktion syntes några förkalkade områden nära de redan existerande cortices (figur 2C). Efter 28 dagars konsolidering (dag 45), icke-förkalkade regionen av klyftan mellan osteotomized armar och ben var mindre och vi observerade en periosteal förhårdnader inte bara nära gapet utan också på nivån för stiften (figur 2D). Efter 47 dagar av konsolidering (dag 64), var den regenererande förhårdnader helt överbryggas (figur 2E). Efter avlägsnande av den extern fixeringsanordning och 2 dagar av fysiologiska viktbärande, djuren hade fysiologiska gångart och det fanns inga tecken på fraktur (bild 2F).
3D mikro-CT analys av de seriella längsgående snitten den regenererande förhårdnader visade att förkalkade överbrygga var alltid presentera (figur 3A-D). En kontinuerlig yttre kortikala observerades vid periferin av den regenererande förhårdnader (figur 3C-D). Enligt de längsgående profilerna, var den regenererande förhårdnader helt fylld av ett nätverk av beniga trabekelantal. Efter 49 dagar av konsolidering (dag 66) förblev en mindre mineraliserade region i mitten av regenererad benet (figur 3E-F). De arkitektoniska parametrarna av mikro-CT visade att den genomsnittliga volymfraktionen (BV/TV) för den regenererande förhårdnader och kontralaterala lårbenet respektive 55% ± 13 och 97,85% ± 1,7 (tabell 1 och tabell 2). Medelvärdet för volymetrisk bentäthet (vBMD) för den regenererande förhårdnader var 750 mg/cm3 ± 25. Medelvärdet av tvärsnittsarean var högre för den regenererande förhårdnader än för den motsatt femur (17.23 mm2 9,3 vs 9.5 mm2 ± 1,2) (tabell 1 och tabell 2). Den genomsnittliga callus kortikal tjockleken var tunnare än motsatt femur (0.317 mm ± 0,04 vs 0.6 mm ± 0,05) kortikal tjocklek (tabellerna 1 och 2).
Figur 1: datorstödd konstruktion (CAD) av den extern fixeringsanordning och borrning guide. (A) CAD av den extern fixeringsanordning med stiften. ()B) CAD av borrning guide. Skalstapeln = 5 mm. vänligen klicka här för att visa en större version av denna siffra.
Figur 2: representant röntgen av en råtta lårbenet vid olika tidpunkter-. Röntga röntgenbilderna av den distrahera förhårdnader på 0, 7, 17, 45, 64 och 66 dagar. (A) röntgen tas efter operationen (dag 0). (B) röntgen Röntgenbild tagen efter perioden 7-dagars fördröjning. Ingen förkalkade callus är uppenbart nära osteotomized extremiteter (OE). (C) i slutet av distraktion, en liten, dåligt förkalkade zon är uppenbart nära osteotomized extremiteter (rektangulär zon). (D) efter 28 dagars konsolidering (dag 45), klyftan mellan osteotomized extremiteter (*) och en andra kortikala är uppenbara (gul pil). (E) röntgenbild efter 47 dagar av konsolidering (dag 64) (F) röntgen Röntgenbild tagen efter 49 dagar av konsolidering (dag 66), med två dagar av fysiologiska viktbärande. Skalstapeln = 1 mm. vänligen klicka här för att visa en större version av denna siffra.
Figur 3: 3D mikro-CT återuppbyggnaden av den distrahera förhårdnader av en råtta lårben. Mineraliseringen av benvävnad illustreras av färg från gult till blått. (A, B) Representation av de överbryggande cortices av den distrahera förhårdnader efter anteroposterior och längsgående axel. (C, D) Proximala och distala tvärsnitt avslöjar det inledande kortikala benet (svart pil) samt de överbryggande cortices av den distrahera förhårdnader (gul pil) (E, F) 3D längsgående profiler av den distrahera förhårdnader efter 7 veckors konsolidering: förhårdnader fylls av ett nätverk av trabekulärt ben. Skalstapeln = 1000 µm. kalibrering bar = 0 till 2,54 g/cm3 (gul = 1,73 g/cm3, rosa = 0,84 g/cm3och blå = 0,17 g/cm3). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Tabell 1: Callus parametrarna för distraherad lårbenet efter 49 dagar av konsolidering. Regionen av intresse (ROI) valt att beräkna alla parametrar var zonen mellan osteotomized extremiteter. Alla de värden som erhålls för varje råtta beräknades på varje skiva av en bildstapel. Resultaten uttrycks som medelvärde ± standardavvikelse. BV/TV: volymfraktion; CSA: tvärsnittsarea; vBMD: bone mineral density; Ct.Th: kortikal tjocklek.
Tabell 2: Kontralaterala parametrar av intakt lårbenet efter 49 dagar av konsolidering. Alla de värden som erhålls för varje råtta beräknades på varje skiva av en bildstapel. Resultaten uttrycks som medelvärde ± standardavvikelse. BV/TV: volymfraktion; CSA: tvärsnittsarea; Ct.Th: kortikal tjocklek.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Denna studie beskriver en reproducerbar protokoll som omfattar en lämplig extern fixeringsanordning design för råtta lem förlängning, med en detaljerad kirurgisk teknik som tillåter fysiologiska viktbärande av djuret efter avlägsnande av den extern fixeringsanordning. Vår protokollet ledde till en funktionell regenererad ben. Efter 47 dagar av konsolidering inducerade borttagande av den hemmagjord extern fixeringsanordning och 2 dagar av fysiologiska viktbärande av djuret inte någon fraktur i den regenererande förhårdnader. Tack vare mikro-CT återuppbyggnaden, bevis på en komplett överbrygga bekräftade att den regenererade förhårdnader var funktionella. En tidigare studie tydligt visat en positiv korrelation mellan förekomst av förkalkade överbrygga och belastningen att en regenererad förhårdnader kan upprätthålla19. Dessutom var den vBMD hittades för den regenererade förhårdnader ca 67% av de vBMD som finns för del diaphysis av lårbenet från controlateral lem20. Vi hittade också en genomsnittlig vBMD av den regenererade förhårdnader som var nära värdet tidigare beskrivits21. Detta belyser stabil miljö skapad av den hemmagjord extern fixeringsanordning som leder till effektiv ben reparation. Dessutom var fixeringsanordning tolereras väl av djuren. Positionering och den lätta vikten av den extern fixeringsanordning störde inte djurens gångarter, så de kunde gå precis efter operationen.
I hela protokollet inträffade ingen bryta eller tandlossning pins, bevis på att förfarandet för gängning garanteras en effektiv och stabil förankring av stiften i lårbenet. Det är avgörande att stiften är väl förankrade för bra stabilitet av mikro-miljön: lossa en pin har visat sig minska med hälften styvheten av enhet18. Dessutom måste råttor hållas ensamma i burar med en specialdesignad flat lock att hindra djuret från upphakning av extern fixeringsanordning. Manuell och lätt-att-utföra distraktion av den regenererande förhårdnader begränsar pin-lossa men också undviker behöva lugna djur varje 12 h i flera dagar och bidrar till att tillförlitligheten och effektiviteten av den hemmagjord extern fixeringsanordning. En annan viktig sak att kontrollera är att stiften penetrera både cortices och inte sticker ut mer än 1 mm. Detta steg är känslig, och om röntgen röntgenbilder inte bekräftar lämplig placering av stiften, detta behöver korrigeras manuellt med en Mayo-Hegar-nålförare medan djuret fortfarande är sövd. Protokollet har vissa begränsningar. Det är en tidskrävande och begränsande protokoll, vilket begränsar antalet djur som det kan användas på. Dessutom kunde ges den skicklighet som krävs och noggrannhet av kirurgi, förfarandet ta ett par i praktiken går att bemästra.
Hela förfarandet underhölls anpassningen av osteotomized extremiteter. När implantera pins i lårbenet, är det mycket viktigt att använda en borrning guide så att halv-gängade stiften är parallella, därmed säkerställa god distributionssed av mekanisk stress utan produktionen av skjuvspänning i hela distraktion och konsolidering faserna. Det är också mycket viktigt att rengöra såret dagligen för att förhindra att den fyrkantig mutter som skulle göra manuell distraktion svårt, vilket kan påverka anpassningen av osteotomized extremiteter och ordentlig förankringen av pins. Hur du fortsätter för osteotomin representerar den sista viktiga punkten för regenerering. Osteotomin måste utföras med en piezotome att säkerställa en enhetlig och regelbundna bendefekter avsnitt och förhindra thermic-inducerad nekros och skador till omgivande mjukdelar. Överdriven värme genereras dessutom ibland när borrning före hålen. En bevattning system tillsammans med en borrmaskin kan användas för att förhindra thermic-inducerad nekros.
Sammanfattningsvis beskriver vi en effektiv och reproducerbara protokoll, i en råtta femorala modell, för DO som leder till en funktionell regenererad ben. Utforma en hemmagjord extern fixeringsanordning baserat på anatomiska egenskaper av råtta lårbenet aktiverat en stabil miljö att genereras och tillåtna bildandet av en förkalkade regenererad förhårdnader som konsoliderades tillräckligt för att stödja fysiologiska viktbärande av djuren. Vårt nästa mål är att använda detta reproducerbara protokoll för att fastställa kortast konsolideringsperioden kompatibel med en funktionell regenererad ben. I efterföljande syfte är att förbättra gör tekniken, särskilt söker sätt att förkorta konsolideringsperioden. Detta reproducerbara protokoll kan också vara användbart för att identifiera mekanismer som är involverade i ben reparation. Slutligen gör det som kännetecknen den hemgjorda extern fixeringsanordning det användbara i klinisk praxis för mänskliga finger töjning.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har något att avslöja.
Acknowledgments
Detta arbete var stöds och finansieras av CNRS Mecabio utmaningen.
Författarna vill tacka djurvård teknikern för att ta hand om djuren under hela förfarandet. Författarna också erkänna IVTV centrala Lyon, genom Thierry Hoc. Tack till Marjorie Sweetko för språkgranskning.
Vi är tacksamma att Marylène Lallemand, Cécile Génovésio och Patrick Laurent för deras bidrag till denna experimentell studie.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Kétamine | Renaudin | 578 540-2 | Supply by animal house |
| Médétomidine | Virbac | 6799091 | Supply by animal house |
| Sevoflurane | Centravet | 567 477-2 | Supply by animal house |
| Buprenorphine | Indivor France | 3400932731060 | Supply by animal house |
| Enrofloxacine | ChannelPharmaceutical Facturing | FR/V/4955220 | Supply by animal house |
| Piezotome | Satelec Acteon | F57510 | |
| Heating pet pad | Therasage | AL8365936 | Supply by the animal house |
| Dental X-ray | S.A.R.L Innovation médicales et dentaires | WYZ - BLUEX | |
| Winiwix Software | Softys Dental | PFT | |
| Micro-CT system | nanoScan SPECT/CT | GEIT-31105EN (05/14) | Subcontract by IVTV central Lyon |
| Micro-CT analysis Software | phoenix datos X2 reconstruction | none | Free software |
| Electric razor | Brawn | GT415 | Supply by animal house |
| Senn’s retractors | Word Precision Instruments | 501718 | Blunt version |
| Betadine Solution | Mundipharma Medical Company | D08AG02 | Supply by animal house |
| Resorbable suture thread (5.0) | Ethicon | JV1023 | Supply by animal house |
| Rugine | Word Precision Instruments | 503406 | |
| Mayo-Hegar needle holder | Word Precision Instruments | V503382 | |
| Metal drill | Beuterlock | V020944018003 | |
| Micro Olsen-Hegar Needle-holder | Word Precision Instruments | 501989 | |
| Mayo scissor | Word Precision Instruments | 501752 | |
| Scalpel | Word Precision Instruments | 500236 | |
| Sprague-Dawley | Janvier | none | 12 weaks and male |
References
- Jauregui, J. J., Ventimiglia, A. V., Grieco, P. W., Frumberg, D. B., Herznberg, J. E. Regenerate Bone stimulation following limb lengthening: a meta-analysis. BMC Musculoskelet Disord. 17 (1), 407 (2016).
- Morcos, M. W., Al-Jallad, H., Hamdy, R. Comprehensive review of Adipose Stem Cells and Their Implication in Distraction Osteogenesis and Bone Regeneration. Biomed Res Int. 2015 (842975), 1-20 (2015).
- Cansü, E., Ünal, M. B., Parmaksizoglu, F., Gürcan, S. Distraction lengthening of the proximal phalanx in distal thumb amputations. Acta Orthop Traumatol Turc. 49 (3), 227-232 (2014).
- Singh, M., Vashistha, A., Chaudhary, M., Kaur, G. Biological Basis of Distraction Osteogenesis - A Review. J Oral Maxillofac Surg Med Pathol. 28 (1), 1-7 (2016).
- Sailhan, F., Gleyzolle, B., Parot, R., Guerini, H., Viguier, E. Rh-BMP-2 in Distraction Osteogenesis: Dose Effect and Premature Consolidation. Injury. 41 (7), 680-686 (2010).
- Schiller, J. R., Moore, D. C., Ehrlich, M. G. Increased Lengthening Rate Decreases Expression of Fibroblast Growth Factor 2, Platelet-Derived Growth Factor, Vascular Endothelial Growth Factor, and CD31 in a Rat Model of Distraction Osteogenesis. J Pediatr Orthop. 27 (8), 961-968 (2007).
- Aronson, J., Shen, X. C., Skinner, R. A., Hogue, W. R., Badger, T. M., Lumpkin, C. K. Rat Model of Distraction Osteogenesis. J Orthop Res. 15 (2), 221-226 (1997).
- Aida, T., Yoshioka, I., Tominaga, K., Fukuda, J. Effects of latency period in a rabbit mandibular distraction osteogenesis. Int J Oral Maxillofac Surg. 32, 54-62 (2003).
- Lammens, J., Liu, Z., Aerssend, J., Dequeker, J., Fabry, G. distraction Bone Healing Versus Osteotomy Healing: A Comparative Biochemical Analysis. J Bone Miner Res. 13 (2), 279-286 (1998).
- Isefuku, S., Joyner, C. J., Simpson, A. H. R. W. A Murine Model of Distraction Osteogenesis. Bone. 27 (5), 661-665 (2000).
- Eberson, C. P., Hogan, K. A., Moore, D. C., Ehrlich, M. G. Effect of Low-Intensity Ultrasound Stimulation on Consolidation of the Regenerate Zone in a Rat Model of Distraction Osteogenesis. J Pediatr Orthop. 23 (1), 46-51 (2003).
- Özdel, A., Sarisözen, B., Yalçinkaya, U., Demirag, B. The Effect of HIF Stabilizer on Distraction Osteogenesis. Acta Orthop Traumatol Turc. 49 (1), 80-84 (2015).
- Takamine, Y., et al. Distraction Osteogenesis Enhanced by Osteoblastlike Cells and Collagen Gel. Clin Orthop Relat Res. 399, 240-246 (2002).
- Wang, X., Zhu, S., Jiang, X., Li, Y., Song, D., Hu, J. Systemic Administration of Lithium Improves Distracted Bone Regeneration in Rats. Calcif Tissue Int. 96 (6), 534-540 (2015).
- Xu, J., et al. Human Fetal Mesenchymal Stem Cell Secretome Enhances Bone Consolidation in Distraction Osteogenesis. Stem Cell Res Ther. 7 (1), (2016).
- Yasui, N., et al. Three Modes of Ossification during Distraction Osteogenesis in the Rat. Bone Joint J. 79 (5), 824-830 (1997).
- Chang, F., et al. Stimulation of EP4 Receptor Enhanced Bone Consolidation during Distraction Osteogenesis. J Orthop Res. 25 (2), 221-229 (2007).
- Nyman, J. S., et al. Quantitative Measures of Femoral Fracture Repair in Rats Derived by Micro-Computed Tomography. J Biomech. 42 (7), 891-897 (2009).
- Hsu, J. T., Wang, S. P., Huang, H. L., Chen, Y. J., Wu, J., Tsai, M. T. The assessment of trabecular bone parameters and cortical bone strength: a comparison of micro-CT and dental cone-beam CT. J Biomech. 46, 2611-2618 (2013).
- Xue, J., et al. NELL1 Promotes High-Quality Bone Regeneration in Rat Femoral Distraction Osteogenesis Model. Bone. 48 (3), 485-495 (2011).
- Mark, H., Bergholm, J., Nilsson, A., Rydevik, B., Strömberg, L. An External Fixation Method and Device to Study Fracture Healing in Rats. Acta Orthop. 74 (4), 476-482 (2003).
