כיפוף הקנטילבר של צווארי הירך מורין

Summary

הפרוטוקול הנוכחי מתאר את הפיתוח של פלטפורמת בדיקה לשחזור עבור צוואר הירך מורין במערך כיפוף cantilever. קווי עזר מודפסים תלת-ממדיים מותאמים אישית שימשו לתיקון עקבי וקשיח של עצמות הירך ביישור אופטימלי.

Abstract

שברים בצוואר הירך הם תופעה שכיחה אצל אנשים עם אוסטאופורוזיס. מודלים רבים של עכבר פותחו כדי להעריך מצבי מחלות וטיפולים, עם בדיקות ביומכניות כמדד התוצאה העיקרי. עם זאת, בדיקות ביומכניות מסורתיות מתמקדות בבדיקות פיתול או כיפוף המוחלות על אמצע השלושה של העצמות הארוכות. זה בדרך כלל לא האתר של שברים בסיכון גבוה אצל אנשים אוסטאופורוטיקה. לכן, פותח פרוטוקול בדיקה ביומכנית הבודק את צוואר הירך של עצמות הירך בעומס כיפוף cantilever כדי לשכפל טוב יותר את סוגי השברים שחווים חולי אוסטאופורוזיס. מכיוון שהתוצאות הביומכניות תלויות מאוד בכיוון הטעינה הפלקסורלית ביחס לצוואר הירך, נוצרו מדריכים מודפסים תלת-ממדיים לשמירה על פיר הירך בזווית של 20° ביחס לכיוון הטעינה. הפרוטוקול החדש ייעל את הבדיקה על ידי הפחתת השונות ביישור (21.6° ± 1.5°, COV = 7.1%, n = 20) ושיפור יכולת הרבייה בתוצאות הביומכניות הנמדדות (COV ממוצע = 26.7%). הגישה החדשה באמצעות קווי עזר מודפסים 3D עבור יישור דגימה אמין משפר את הקפדה ושחזור על ידי הפחתת שגיאות המדידה עקב אי התאמה דגימה, אשר אמור למזער את גודל המדגם במחקרי עכבר של אוסטאופורוזיס.

Introduction

סיכון לשבר הוא דאגה רפואית חמורה הקשורה לאוסטאופורוזיס. מעל 1.5 מיליון שברים שבירים מדווחים מדי שנה בארצות הברית לבדה, עם שברים המתרחשים בירך, במיוחד הצוואר הירך, כמו סוג השבר ^{המוביל1}. ההערכה היא כי 18% מהנשים ו -6% מהגברים יחוו שבר בצוואר הירך במהלך ^חייהם2, ושיעור התמותה בשנה אחת לאחר השבר גדול מ -20%¹. לכן, מודלים עכבר המאפשרים בדיקה ביומכנית של צוואר הירך יכול להיות מתאים לחקר שברים שבירים. מודלים של עכברים מציעים גם כלים רבי עוצמה כדי להבהיר אירועים תאיים ומולקולריים הניתנים לתרגום המעורבים באוסטאופורוזיס באופן פוטנציאלי. הסיבה לכך היא הזמינות של כתבים גנטיים, רווח ואובדן של מודלים ....

Protocol

מחקרים בבעלי חיים אושרו על ידי ועדת משאבי בעלי החיים של אוניברסיטת רוצ'סטר. העכברים ששימשו במחקר זה היו C57BL/6 זכרים ונקבות החל מגיל 24-29 שבועות. עכברים שוכנו בתנאים סטנדרטיים עם מזון ומים עד ליביטום. עם המתת חסד באמצעות שאיפת פחמן דו חמצני, ואחריו נקע צוואר הרחם, 20 עצמות ירך ימניות (10 זכרים ו -10 נקבות) נקצרים והוקפאו ב -20 מעלות צלזיוס עד לבדיקה.

1. יצירת מדריכי הרכבה מודפסים בתלת-ממד מותאמים אישית

הערה: ייתכן שיהיה צורך בשלב זה מכיוון שלזנים שונים ולפנוטיפים גנטיים עשויים להיות גיאומטריות אנטומיות שונות.

1. להשיג סריקות μCT של הדגימות הייצוגיות.
   1. סרוק דוגמאות מייצגות....

Results

כאשר עציצים בעזרת המדריך, פירי הירך היו מיושרים ב 21.6 ° ± 1.5 °. בעוד שזה מייצג סטייה של <10% מהזווית המיועדת של 20°, מקדמי הווריאציה (COV) של זווית החיתוך על פני כל הדגימות שנבדקו היו 7.6% ו-6.5% לעכברים זכרים ונקבות, בהתאמה (n = 10 לכל קבוצה) כפי שאומתו על ידי צילומי רנטגן מישוריים טרום בדיקה (איור 5). בנוסף, יש להשתמש בצילומי הרנטגן שלאחר הבדיקה כדי להעריך את המצב שבו הדגימות נכשלו. הכישלון נצפה בעקביות בצווארי הירך, כמתוכנן, באופן דו-צדדי, עם קו שבר אחד במקביל לפיר הירך והקו השני מאו.......

Discussion

פרוטוקול זה מתאר מבחן כיפוף cantilever אמין עבור צוואר הירך מורין. תרחיש כיפוף הקניבל הטבעי המתרחש בצוואר הירך בדרך כלל אינו מיוצג במבחני כיפוף סטנדרטיים של 3 ו -4 ^{נקודות5}. שיטת בדיקה זו טובה יותר ואמינה יותר משכפלת את סוג השברים בצוואר הירך שחווים חולי שבריריות עצם. המוקד העיקרי בעת ביצוע פרוטוקול זה הוא ביטול השונות עקב עציצים לא עקביים של פיר הירך. באופן קריטי, ביצוע הדוק של השלבים המתוארים בסעיפים הראשונים והרביעיים של הפרוטוקול יבטיח כי יצירת קווי העזר ופרוטוקול הטעינה ישכפלו את מה שדווח בפרס.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
¼ ” x ו-frac14; ” צינורות אלומיניום מרובעים	Grainger	48KU67	חתוך לאורכים של 1/2 אינץ' עד 1 אינץ' אורכים
תא עומס 1 kN	Instron	2527-130	ניתן להשתמש בכל תא עומס ברזולוציית תת-1 N.
מיקרוסקופ בום סטריאו 3.5x-45x זום מיקרוסקופ	אומנו	OM2300S-GX4	המשמש ליישור דגימות במדויק עם משטח טעינה.
מדריכים מודפסים בתלת מימד	זוויתיים בהתאמה		ב-73.13°, עם קוטר בין 1.9 מ"מ ל-2.2 מ"מ
תושבת מודפסת בתלת מימד	בהתאמה		הקשה עם חוטי M10 כדי להתאים לחיבור התושבת ועם 2 חורי הברגה M4 צדדים סמוכים כדי להחזיק את צינורות האלומיניום עם הדגימה במקום.
ערכת חומר צלחת בסיס אקרילית	Keystone Industries	921392	מערבבים 3.5 גרם אבקה עם 2 מ"ל נוזל. זה יספיק לכ -8 דגימות, ויתחיל להתקשות במהירות.
אמירה	תרמו-פישר סיינטיפיק		שימשה לקומפלציה ומיקרו; סריקות CT
שלב דו-צירי	בהתאמה אישית משמש		למרכז ראש הירך של הדגימה מתחת למשטח הטעינה.
BioMed Amber Resin	formlabs	RS-F2-BMAM-01	כל שרף ממעבדות טופס יכול לשמש לפרויקט זה.
תוכנת Bluehill 3	Instron	V3.66	המשמשת להגדרת פרוטוקול טעינה ואיסוף נתוני עומס, תזוזה וזמן.
ElectroPuls 10000	Instron	E10000	מערכת בדיקה מכנית
Faxitron UltraFocus	Faxitron BioOptics	2327A40311	מערכת הדמיית רנטגן
Form 2	formlabs	F2	שימש להדפסת התושבת והמדריכים
Form 2 Resin Tank LT	formlabs	RT-F2-02	LT Tank שימש כדי להיות תואם ל-BioMed
Resin ImageJ	National Institutes of Health	ImageJ	משמש להערכה ומיקרו; תמונות CT ורנטגן
מקור אור LED מסדרת Laxco iLED מקור אור	ThermoFisher Scientific	AMPSILED30W	מקור אור המשמש בצמידות עם מיקרוסקופ.
משטח טעינה	בהתאמה		זה יכול להיות כל מוט מתכת מחודד לקוטר של כ-2.5 מ"מ. השתמשנו בבורג M6 שהיה מחודד על מחרטה.
חיבור הר	בהתאמה		כדי לאבטח את התושבת המודפסת בתלת מימד לתא העומס. השתמשנו במוט הברגה M10/M6
Phosphate Buffer Saline (PBS)ThermoFisher	Scientific	10010031	צריך להתייבש מחדש את הדגימות לאחר שחומר צלחת הבסיס האקרילי התייצב.
שפכטל אינסטלטור	Oatey	31174	משמש לאיטום קצה צינור האלומיניום בעת יציקת חומר צלחת בסיס אקרילי פנימה. ניתן להשתמש בכל חימר או שפכטל.
PreForm	formlabs	Preform 3.15.2	תוכנת Formlabs
צלחת תרבית	רקמות 353003		ניתן להניח דגימות שטוחות בצלחת תרבית ולכסות ב-PBS כדי להתייבש.
vivaCT 40	Scanco	ומיקרו; ניתן	לסרוק CT 40 סט מייצג או דגימות בפועל לפני הדפסת מדריכים לחישוב זווית וקוטר פיר הירך.