本研究描述了一种可重复且详细的实验方案，该方案使用新开发的外固定器在大鼠股骨模型中进行牵张成骨（DO），在移除外固定器后可允许动物进行生理性的负重活动。
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方法文章
一种高效且可重复的大鼠牵张成骨实验方案以实现功能性股骨再生
* These authors contributed equally
本文内容
摘要
摘要
本方案描述了一种新开发的外固定架在大鼠股骨模型中用于牵张成骨的技术。牵张成骨（DO）是一种在截骨术后通过逐步牵拉使骨段分离，从而实现骨再生的外科技术。通过缓慢牵拉使截骨后的骨段逐渐分离，以达到预期的延长效果。该技术在临床上广泛应用于下肢和上肢的肢体延长、骨不连的治疗、骨肿瘤切除术后骨缺损的修复，以及颌面重建手术。仅有少数研究能够明确证明其方案在获得功能性再生骨方面的有效性。 即，骨组织能够在拆除外固定器后承受生理负重而不发生骨折。此外，牵张成骨（DO）的操作方案存在差异，且由于缺乏详细信息导致可重复性受限，使得不同研究之间的比较困难。本研究旨在建立一种可重复的实验方案，包括适用于大鼠肢体延长的合理外固定器设计，并提供详细的手术技术，使动物在拆除外固定器后能够实现生理负重。
引言
牵张成骨术（distraction osteogenesis, DO）是一种在临床上广泛应用的外科技术1,2,3,4，用于人类下肢1,2和上肢3的延长、骨不连的治疗、骨肿瘤切除术后骨缺损的修复，以及颌面重建4。DO通过在骨骼中植入外固定器并进行截骨后，实现骨再生。截骨后的骨段通过逐步牵张2被缓慢分离，以达到预期的延长长度。随后进入巩固期，在此期间不再进行延长。
牵张成骨术（DO）操作分为三个明确的阶段：潜伏期、牵张期和巩固期。通常，在截骨术后立即开始为期7天的潜伏期4。此阶段允许骨修复启动愈合过程的初始步骤4。潜伏期之后是牵张期，在此期间对再生的骨痂及周围软组织施加牵张力1,
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方案
所述所有操作均经艾克斯-马赛大学机构动物护理和使用委员会以及法国研究部批准，并在马赛医学院（法国）的传统动物房内进行。
1. 根据以下指南确定外固定器的功能规格
- 优化骨锚固。
- 植入半螺纹针，螺纹部分直径为 1 mm。
- 选择可减少动物不适的设计。
- 选择体积较小的外固定器，使其能够容纳于 7,723 mm3（32 mm × 19 mm × 12.7 mm）的空间内。
- 选择重量较轻的外固定器，不含针时重量应低于 13 g，以避免干扰动物步态。由于铝的密度较低，宜选用铝材制作两个固定块。
注：固定块的倒角设计可显著减轻两部件的重量。
- 控制固定器的运动，使拉伸力方向始终保持与骨的方向平行，并确保施加纯拉伸力。
- 使用穿过两个固定块的滑动杆。对固定块进行开槽处理，使每个块可承载两根针。
- 使用一侧光滑、可在固定块内自由旋转且便于手指抓握，另一侧带螺纹、通过旋转可移动第二个固定块的延长螺钉。在骨折两侧的骨上各锚定两根针，以保持拉伸力方向与骨的方向平行。将拉伸力维持在骨的纵轴上，以实现针上应力的良好分布。使用锁紧螺钉固定四根针....
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结果
从手术结束到骨愈合期结束所拍摄的X射线图像显示，股骨中的半螺纹针未出现松动，表明固定稳定。针体平行且保存良好。在牵张成骨（DO）过程中，截骨端沿骨的长轴良好对齐（图2）。在潜伏期结束时，未见钙化区域（图2B）。在牵张期结束时，靠近原有皮质骨处可见少量钙化区域（图2C）。经过28天的骨愈合（第45天），截骨端间隙中的非钙化区域缩小，且不仅在间隙周围，而且在针道水平也观察到骨膜性骨痂形成（图2D）。经过47天的骨愈合（第64天），再生骨痂已完全桥接（图2E）。拆除外固定器并进行2天生理性负重后，动物步态恢复正常，未见骨折迹象（
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讨论
本研究描述了一种可重复的实验方案，包括适用于大鼠肢体延长的合适外固定架设计，以及详细的外科技术，使得在移除外固定架后动物能够进行生理性的负重活动。我们的牵张成骨（DO）方案获得了具有功能性的再生骨组织。在47天的骨愈合期后，移除自制的外固定架并让动物进行2天的生理性负重，未引起再生骨痂的任何骨折。通过显微CT重建可观察到完全桥接的骨痂，证实了再生骨痂具备功能。先前的研究已明确表明，钙化桥接的存在与再生骨痂所能承受的载荷之间存在正相关关系19。此外，再生骨痂的体积骨密度（vBMD）约为对侧肢体股骨干骺端vBMD的67%20。我们还发现，再生骨痂的平均vBMD接近此前文献报道的数值21。这说明自制外固定架创造了稳定的力学环境，从而促进了有效的骨修复。此外，该外固定架在动物体内耐受性良好。外固定架的安装位置合理且重量轻，未影响动物的步态，因此动物在术后即可正常行走。
在整个实验过程中，未发生任何钢针断裂或松动的情况，这表明穿针操作确保了钢针在股骨.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
本工作由法国国家科学研究中心（CNRS）Mecabio 挑战计划资助和支持。
作者感谢动物护理技术人员在整个实验过程中对动物的悉心照料。作者还感谢里昂IVTV中心的Thierry Hoc。感谢Marjorie Sweetko对语言的修改。
我们感谢 Marylène Lallemand、Cécile Génovésio 和 Patrick Laurent 对本实验研究的贡献。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| Kétamine | Renaudin | 578 540-2 | 由动物房提供 |
| Médé托米丁 | Virbac | 6799091 | 由动物房提供 |
| 七氟烷 | Centravet | 567 477-2 | 由动物房提供 |
| 布托啡诺 | Indivor France | 3400932731060 | 由动物房提供 |
| 恩诺沙星 | ChannelPharmaceutical Facturing | FR/V/4955220 | 由动物房提供 |
| Piezotome | Satelec Acteon | F57510 | |
| 加热宠物垫 | Therasage | AL8365936 | 动物房供应 |
| 牙科X光 | S.A.R.L 创新公司é牙科与牙体相关 | WYZ - BLUEX | |
| Winiwix 软件 | Softys 牙科 | PFT | |
| 微型计算机断层扫描系统 | nanoScan SPECT/CT | GEIT-31105ZH（05/14） | 由里昂IVTV中心分包 |
| 微计算机断层扫描分析软件 | phoenix datos X2 重建 | 无 | 免费软件 |
| 电动剃须刀 | 力量 | GT415 | 由动物房提供 |
| Senn’s 拉钩 | Word Precision Instruments | 501718 | 钝化版本 |
| 聚维酮碘溶液 | Mundipharma 医疗公司 | D08AG02 | 由动物房提供 |
| 可吸收缝合线（5.0） | Ethicon | JV1023 | 由动物房提供 |
| 鲁吉涅 | Word Precision Instruments | 503406 | |
| Mayo-Hegar持针器 | Word Precision Instruments | V503382 | |
| 金属钻头 | Beuterlock | V020944018003 | |
| 微型 Olsen-Hegar 持针器 | Word Precision Instruments | 501989 | |
| 梅奥剪刀 | Word Precision Instruments | 501752 | |
| 手术刀 | Word Precision Instruments | 500236 | |
| 斯普拉格-多利（Sprague-Dawley） | 让维耶 | 无 | 12 周，雄性 |
参考文献
- 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.
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重印与许可
