本方案描述了一种使用髓内螺钉进行股骨骨折标准化固定的微创接骨技术，可用于分析小鼠的软骨内成骨愈合过程。
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本文内容
摘要
摘要
为了改进临床骨折治疗，有必要建立骨愈合模型以分析骨折愈合的复杂机制。近十年来，小鼠模型在骨科研究中的应用显著增加，很可能是因为小鼠模型具有大量基因修饰品系和特异性抗体，可用于分析骨折愈合的分子机制。为了控制生物力学条件，在小鼠中也必须采用经过充分表征的骨固定技术。本文报道了一种用于稳定小鼠股骨骨折的闭合性骨愈合模型的设计与应用。该髓内螺钉由医用级不锈钢制成，通过骨折端加压，提供轴向和旋转稳定性，而目前常用的简单髓内针则几乎不具备轴向和旋转稳定性。髓内螺钉所提供的稳定性使得软骨内成骨愈合过程得以分析。使用螺钉固定后可形成大量骨痂组织，为生化和分子分析提供了理想的组织来源。使用螺钉的另一优势在于，可通过微创技术将其置入股骨，且不会对软组织造成损伤。综上所述，该螺钉是一种独特的植入物，非常适合用于闭合性骨折愈合模型，可提供标准化的生物力学条件。
引言
由于存在大量可用的抗体和基因修饰动物，小鼠骨愈合研究需求广泛，这些条件使得研究骨愈合的分子机制成为可能1。近年来，已开发出多种适用于小鼠的骨愈合模型2。这些模型可分为开放性模型和闭合性模型：在开放性模型中，通过外侧开放手术方式对骨骼进行截骨；而在闭合性模型中，则基于Bonnares和Einhorn提出的骨折模型，采用闭合方式造成骨折3。利用该技术，可通过三点弯曲装置产生标准化的横行骨折，并通过内侧髌旁小切口以微创技术插入髓内植入物，从而避免严重的软组织损伤。
髓内螺钉可用于小鼠闭合性骨折的固定。该螺钉可提供旋转稳定性和轴向稳定性，这是通过近端螺纹和远端头部对骨折部位施加加压而实现的4。螺钉的其他优势还包括手术技术简单、侵入性程度低、植入物重量轻，尤其是与其它髓内植入物相比，具有更高的稳定性，可提供标准化且可控的生物力学条件5。事实上，在大多数闭合性骨折模型中，骨片段仅由简单的针固定，这种方式完全缺乏旋转和轴向稳定性，且存在针移位和骨折再移位的高风险。这可能显著影响愈合过程，导致愈合延迟或骨不连形成。
众所周知，骨折固定的稳定性对愈合过程具有巨大影响6....
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方案
所有操作均按照美国国立卫生研究院关于实验动物使用指南进行，并遵循机构指南（德国萨尔布吕肯消费者保护局，官方兽医服务中央机构）。
1. 外科手术器械和植入物的准备
- 从显微外科器械盒中选取一把手术刀片（15号）、一个小棉签、精细镊子、27 G针头、不可吸收的5-0缝线、剪刀和持针器。
- 取出髓内螺钉、导针（直径0.3/0.2 mm，长度10 cm）、中心定位钻头（直径0.5 mm）和手动钻（图1；参见材料表）。
注意：髓内螺钉（直径0.5 mm，长度17.2 mm）由医用级不锈钢制成，用于逆行植入股骨。该螺钉近端为螺纹部分（直径0.5 mm，长度4 mm），尖端带有一个鼻部结构（直径0.2 mm，长度0.4 mm），远端为锥形头部（直径0.8 mm，长度0.9 mm），可实现骨折端加压以及轴向和旋转稳定性。 - 将植入物及所有手术器械置于消毒液（96%酒精）中浸泡5分钟，或进行灭菌处理（蒸汽灭菌，130 °C，25分钟）。消毒或灭菌后，将器械放置于手术布上，并将手术布紧邻小动物手术台摆放。
2. 动物、麻醉与镇痛
- 根据研究问题选择合适品系、年龄和性别的小鼠。
注：本研究使用12至14周龄的雄性CD-1小鼠。适用....
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结果
从皮肤切开到伤口闭合的手术操作时间为20分钟。该手术无需使用体视显微镜即可完成。术后每日对动物进行监测。术后镇痛在2天后停止，因为此后所有动物均未表现出疼痛迹象。动物在术后2天内也恢复了正常的负重能力。在整个观察期间未发现伤口感染。
2周后的影像学分析显示，骨折间隙处有明显的骨痂组织形成并连接两端（图4A）。5周后，骨折已愈合，骨膜骨痂几乎完全重塑（图4B）。
骨折后2周对骨痂和骨折区域进行的组织学分析显示，软骨内骨愈合具有典型的组织分布特征，即在软骨形成过程中生成软骨组织，并形成编织骨（图5A）。5周后，软骨组织逐渐消失，编织骨转化为板层骨，以重建骨正常.......
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讨论
手术过程中的关键步骤包括：在股骨髁间切迹中部找到螺钉植入的正确进针点，以及在扩髓时使导针方向与骨轴平行以获得最佳角度。为避免进针位置错误，术者应充分显露切迹，直至获得最佳视野。在扩髓过程中为控制方向，应用手指稳固地固定小鼠股骨。另一个关键步骤是沿导丝将螺钉插入股骨，因为导丝可能从近端骨块中滑脱，导致骨折移位。此时，术者可尝试重新对合骨块，但该操作大多不成功，此类动物需从研究中剔除。
此外，手术过程可能会出现一些并发症。例如，为了获得股骨髁的较佳视野而向外侧移位的髌韧带可能发生断裂，这需要在植入螺钉后对韧带进行缝合。在打开股骨髁部位以及扩髓腔的过程中，股骨髁可能发生爆裂。此种情况下无法进行补救，因为螺钉无法在远端有效固定，骨折端的加压也无法实现。另一种并发症是植入的导针发生脱位或位置偏离骨组织。通过谨慎操作，并在导针植入后进行放射影像学分析以确认其正确位置，可降低此类并发症的发生。此外，外科医生应注意确保螺钉完全植入，因为螺钉突出可能限制小鼠的活动能力或减弱骨折端的加压效果。因此，手术过程中必须配备X射线设备。只有在手术结束时经放射影像学确认无误的动物，方可纳入研究方案。
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披露
作者声明不存在任何竞争性经济利益。
致谢
本工作由瑞士达沃斯的 RISystem AG 资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 小鼠螺钉 | RISystem AG | 221,100 | |
| 导丝 | RISystem AG | 521,100 | |
| 定位钻头 | RISystem AG | 590,205 | |
| 手动钻 | RISystem AG | 390,130 | |
| 棉签（150 mm，小头） | Fink Walter GmbH | 8822428 | |
| 缝合线（5-0 Prolene） | Ethicon | 8614H | |
| 镊子 | Braun Aesculap AG &CoKG | BD520R | |
| 剪刀 | Braun Aesculap AG &CoKG | BC100R | |
| 持针器 | Braun Aesculap AG &CoKG | BM024R | |
| 27 G 针头 | Braun Melsungen AG | 9186182 | |
| 15 号手术刀片 | Braun Aesculap AG &CoKG | 16600525 | |
| 加热辐射器 | Sanitas | 605.25 | |
| 脱毛膏 | Asid bonz GmbH | NDXZ10 | |
| 眼用润滑剂 | Bayer Vital GmbH | 2182442 | |
| 赛拉嗪 | Bayer Vital GmbH | 1320422 | |
| 氯胺酮 | Serumwerke Bernburg | 7005294 | |
| 曲马多 | Grünenthal GmbH | 2256241 | |
| 消毒液（SoftaseptN） | Braun Melsungen AG | 8505018 | |
| CD-1 小鼠 | Charles River | 22 | |
| X 射线成像设备 | Faxitron MX-20, Faxitron X-ray Corporation | 2321A0988 | |
| 小型骨折造模装置 | RISystem AG | 891,100 |
参考文献
- Jacenko, O., Olsen, B. R. Transgenic mouse models in studies of skeletal disorders. J Rheumatol Suppl. 43, 39-41 (1995).
- Histing, T., et al. Small animal bone healing models: standards, tips, and pitfalls results of a consensus meeting. Bone.....
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