December 30th, 2025
أنشأت هذه الدراسة نموذج عيب نصف مقطع في فخذ الفخذ لتقييم الأداء الميكانيكي والعظمي لمواد بدائل العظام تحت ظروف تحمل الأحمال دون استخدام تثبيت داخلي أو خارجي.
نهدف إلى إنشاء نموذج عيب فخذي قابل للتكرار لتقييم الأداء الميكانيكي والهاستيجيني للمواد العظامية الحاملة. التحدي الرئيسي هو غياب نموذج موحد لعيوب تحمل الأحمال القابل للتكرار لتقييم ميكانيكي واقعي في الحي. في البداية، ضع الجرذ المخدر في وضعية استلقاء جانبية على مقعد جراحي معقم.
احلق منطقة الفخذ الجانبية المحاذية مع بروز الفخذ وقم بتعقيم الجلد باستخدام صبغة يود 2٪، تليها 75٪ إيثانول. غط موقع الجراحة باستخدام غطاء معقم مغطى بالحاشات للحفاظ على التعمق. قم بعمل شق جلدي طولي بطول من سنتيمترين إلى ثلاثة سنتيمترات على الجانب الجانبي من الفخذ.
حدد عضلات المستقيم الفخذي والعضلة الجانبية المستقيمة واستخدم مقصا مستقيما لفصل العضلات بعناية على طول اللفافة البيضاء المرئية. ثم باستخدام مشرط معقم قابل للاستخدام، قم بعمل شق طولي على طول وصلات العضلات للوصول إلى سطح الفخذ. قم بإجراء تشريح حاد باستخدام رافعة السحاق لفصل وصلات العضلات وكشف الحجاب الأوسط لعظم الفخذ بالكامل.
احفر عموديا للأسفل في موقع العيب باستخدام الحفر حتى تشعر بفقدان مفاجئ للمقاومة. قم بتكبير العيب بتطبيق حركات دفع وسحب أفقية محكومة تتمركز حول نقطة الاختراق الأولية. تمد العيب طوليا على محور الفخذ وجانبيا على طول قطر الفخذ لتشكيل عيب نصف أسطواني تدريجيا.
بعد ذلك، أدخل زرع بولي ميثيل أو PMMA المطبوع ثلاثي الأبعاد المخصص لاختبار الأداء الميكانيكي في موقع العيب لضمان ملاءمة محكمة الاستخدام. ثم باستخدام حامل الإبرة، قم بخياطة طبقات العضلات بغرز أحادية الخيط 4-0، مع التأكد من عدم وجود توتر زائد. وأخيرا، أغلق الجلد بخياطات متقطعة وقم بتعقيم موقع الجراحة باستخدام محلول 2٪ iota 4.
بعد أربعة أسابيع من العملية، أظهر التصوير المقطعي الدقيق المحوسوب أن عظم الفخذ المزروع بهيدروجيل الجيلاتين ميثاكريلويل أظهر مناطق عيوب مقعرة وتعظيم خارج الرحم واسع النطاق داخل التجويف النخاعي. على النقيض من ذلك، أظهرت عظم الفخذ في مجموعة PMMA المطبوعة ثلاثية الأبعاد استعادة الشكل الخارجي مع منطقة العيب مدعومة بعظم جديد محاذ وأقل تحجر خارج الرحم في تجويف النخاع. كشفت تلوين الهيماتوكسلين وإيوسين أن مجموعة الميثاكريلويل الجيلاطيني تحتوي على نسيج ليفي وفير داخل العيب مع صبغة داكنة في العظم خارج الرحم تكاد تسد التجويف النخاعي، ولا يوجد تكوين ظاهري للعظم الظواجي أو استمرارية عظم قشرية.
في مجموعة PMMA المطبوعة ثلاثية الأبعاد، ملأ العظم الجديد الفراغ المتصل بعظم القشور عند حواف العيب وكان مغطى بعظم البيريوستيل المستمر دون وجود عظم خارج الرحم ملحوظ في النخاع العظمي. أظهر التلوين المناعي الفلوري عددا قليلا جدا من الخلايا الإيجابية لبيزو 1 وخلايا إيجابية ل LepR في العظم المعاد تجديده في مجموعة الميثاكريلويل الجيلاتينية. على النقيض من ذلك، أظهرت مجموعة PMMA المطبوعة ثلاثية الأبعاد وفرة من خلايا Piezo 1 الإيجابية وخلايا إيجابية LepR في العظم المتكون حديثا عند موقع الخلل.
أكد التحليل الكمي أن كل من عدد الخلايا الإيجابية لبيزو 1 ونسبة الليبرم الإيجابية كان أعلى بشكل ملحوظ في مجموعة PMMA مقارنة بمجموعة الجيلاتين ميثاكريلويل الميثاكريلويل. يتيح بروتوكولنا التقييم الميكانيكي في الجسم الحي للغرسات دون الحاجة إلى التثبيت، مقدما نموذجا بسيطا وقابلا للتكرار لعيوب تحمل الأحمال.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
أنشأت هذه الدراسة نموذجًا لنقص نصف شريط الفخذ للفئران لتقييم الأداء الميكانيكي والعظمي لمواد بديلة للعظام في ظل ظروف تحمل الأحمال دون استخدام تثبيت داخلي أو خارجي. يتيح البروتوكول تقييمًا ميكانيكيًا في الجسم الحي للغرسات، مما يوفر نموذجًا يمكن تكراره للتقييمات الواقعية.
Preclinical evaluation of bone substitute materials for orthopedic applications requires models that accurately reflect both biological integration and mechanical load-bearing demands. The half-segmental diaphyseal bone defect model in rats enables direct assessment of implant performance under physiologically relevant mechanical stress, supporting predictive confidence in material selection for long bone reconstruction. This standardized, fixation-free model addresses a critical inflection point in translational biomaterials R&D by enabling robust differentiation of candidate materials' mechanical and osteogenic properties.
This model bridges early discovery and preclinical validation by providing a standardized, load-bearing in vivo assay for bone substitute materials.