本实验方案的目标是优化骨折造模参数，以获得稳定的骨折效果。该方案考虑了动物之间可能存在的骨骼大小和形态差异。此外，还介绍了一种经济实惠且可调节的骨折装置。
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本文内容
摘要
摘要
在动物模型中可靠地产生一致且稳定的骨折对于理解骨再生生物学以及开发治疗手段和医疗器械至关重要。然而，现有的损伤模型存在不一致性，导致实验动物和资源的浪费以及数据不完善。为解决骨折异质性这一问题，本文所述方法的目的是针对每只动物优化骨折产生的参数，从而获得位置和形态均一致的骨折。该方案考虑了不同小鼠品系之间可能存在的骨尺寸和形态差异，并可调整用于在其他物种（如大鼠）中产生一致的骨折。此外，本文还描述了一种成本低廉且可调节的骨折装置。与当前的稳定骨折技术相比，该优化方案及新型骨折装置在稳定骨折的形态和位置上表现出更高的重复性。通过使用针对样本类型优化的参数，所述方案提高了诱导创伤的精确性，最大限度地减少了闭合性骨折产生过程中通常观察到的骨折异质性。
引言
骨折愈合研究对于应对重大的临床和经济问题至关重要。每年，美国有超过1200万例骨折接受治疗。1，每年耗资800亿美元2男性或女性一生中发生骨折的概率分别为25%和44%3随着人口老龄化导致共病情况增加，骨折愈合相关问题预计也将随之上升。为研究并解决这一问题，需要建立可靠的骨折生成与稳定模型。啮齿类动物模型非常适合这一目的，其具有临床相关性，并可进行改造以针对特定条件进行研究。即，多发性损伤、开放性骨折、闭合性骨折、缺血性骨折和感染性骨折）。除了模拟临床情况外，动物骨折模型对于理解骨骼生物学以及开发治疗手段和医疗器械也具有重要意义。然而，由于骨折造模方法不一致所引入的变异性，可能会影响对不同干预措施之间差异的研究。因此，在动物模型中建立可重复且稳定的闭合性骨折，对于肌肉骨骼系统研究领域至关重要。
尽管通过确保适当的遗传背景、性别、年龄和环境条件来有效控制潜在的受试者异质性，但产生临床相关的一致性骨损伤仍是影响可重复性的一个重要变量，必须加以控制。使用不一致骨折进行的统计比较会受到实验噪声和高变异性的影响4；此外，骨折的变异性可能导致不必要的动物死亡，原因在于需要增加样本量，或必须对存在粉碎性或错位性骨折的动物实施安乐死。本文所述方法的目的是优化针对特定样本类型的骨折生成参....
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方案
本方案旨在确保不必要地使用动物，并避免动物遭受一切不必要的疼痛和痛苦；本方案遵守所有适用于动物研究的联邦、州、地方及机构法律法规和指导原则。本方案是在由专注于实验动物医学的兽医所领导的全校性实验动物医学项目的指导下制定的。本方案已通过机构动物护理与使用委员会（IACUC）的审查并获得批准。
1. 骨折塔构建
注意：所有部件均列于材料部分（材料表）中。加工件和3D打印部件的详细技术图纸见补充图1-12。子装配体的技术图纸包含所有安装部件的紧固件细节（补充图1、2、7和9）。
- 支撑子组件
注意：有关支撑组件的技术图纸，请参见 补充图1.- 连接 梁支撑——下颌部分 中点处 梁支撑——水平截面.
- 连接 梁支撑——垂直 1 到上表面的 梁支撑——下颌部分，距2英寸处 梁支撑——水平截面.
- 连接 梁支撑——垂直 2 到上表面的 ....
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结果
我们实验室此前使用的断头器于2004年开发，其设计基于Einhorn21发表的模型。该设计无法充分调节以适应骨骼形态的差异，也无法实现肢体位置的可重复固定。此外，此前的装置需要两人操作。因此，我们设计、加工并制造了一种新型骨折装置。主要设计目标是实现对骨折深度、冲击力、三点接触以及动物体位的高保真调节。本设计基于Marturano于2008年描述的一种骨折装置22。他们设计的一个限制因素在于骨折深度与冲击速度之间的关联性：在不改变骨折深度和动物体位的前提下，无法独立调节冲击速度。这使得在优化骨折参数时无法实现单一变量的独立调整。此外，该装置也无法便捷地调节长骨骨折的位置。通过改进骨折深度和撞杆速度的调节方式，本文所介绍的设计实现了对所有骨折参数的高分辨率、独立调节。此外，该装置可由单人操作，成本低廉，并支持可调的动物体位，以实现特定位置的骨折建模。
使用5只.......
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讨论
该骨折优化与造模方案为研究人员提供了一种高效的方法，用于确定骨折参数并实施微创操作，从而产生精确、可重复的横断骨折。此外，本方案确立了一组通用的骨折造模参数，有助于提升研究人员之间的方法一致性。这些参数将有助于建立一个通用的骨折数据库，以基于多种参数（例如，年龄、性别、性征和基因型）制定骨折标准。对骨折变量进行优化可显著降低样本异质性，减少时间浪费、资源损耗和无效数据的产生。
为了产生准确且精确的骨折，必须建立一套标准化的骨折造模参数，以实现高度特异性，并减少骨折位置的变异性。除了骨折造模外，充分的固定稳定也至关重要，以促进骨折部位骨痂形成，并降低骨不连的发生概率。髓内针固定是一种常用于稳定四肢长骨骨折的固定方法，无论在实验研究还是临床实践中均广泛应用。采用内固定方式的骨折通常通过间接愈合方式进行修复，该过程包括组织分化、骨折端骨吸收，以及随后通过骨痂形成和重塑实现骨折愈合。via 骨痂形成与重塑。骨折断端的移动以及髓内针在髓腔内的移位可能阻碍上述愈合过程。本方案采用一种固定方法，可在不使用复杂外科设备和技术的前提下，有效减少固定后骨折部位的位移.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
本研究发表的工作获得了美国国立卫生研究院下属的国家关节炎与肌肉骨骼和皮肤病研究所的支持，资助编号为 F30AR071201 和 R01AR066028。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 支撑组件 | 补充图 1 | ||
| 支撑梁——夹钳部分 | 80/20 | 1003 x 9.00 | 左端 A、C 位置配 #7042 |
| 支撑梁——水平部分 | 80/20 | 1002 x 14.00 | |
| 支撑梁——垂直部分 1 | 80/20 | 1050 x 10.50 | 左端 A 位置和右端 A 位置配 #7042 |
| 支撑梁——垂直部分 2 | 80/20 | 1010 x 10.50 | 左端 D、B 位置和右端 A 位置配 #7042 |
| 支撑梁——板安装部分 | 80/20 | 1030 x 8.00 | 左端配 #7036 |
| 支撑梁——磁体部分 | 80/20 | 1010 x 13.50 | 右端 A、C 位置配 #7042 |
| 锚固件（3 个） | 80/20 | 3392 | |
| 双锚固件（3 个） | 80/20 | 3091 | |
| 螺栓组件（6 个） | 80/20 | 3386 | 1/4-20 x 3/8" |
| 圆头内六角螺钉（6 个） | 80/20 | 3604 | 1/4-20 x 3/4" |
| 冲头组件 | 补充图 2 | ||
| 止动块 | 定制 | 补充图 3 | |
| 导向块 | 定制 | 补充图 3 | |
| 冲头杆 | 定制 | 补充图 4 | |
| 对准螺钉 | 定制 | 补充图 5 | |
| 安装板 | 定制 | 补充图 6 | |
| 直线套筒轴承（2 个） | McMaster-Carr | 8649T2 | |
| 六角螺母（3 个） | McMaster-Carr | 92673A125 | 3/8-16 UNC |
| 内六角螺钉（8 个） | McMaster-Carr | 92196A108 | 4/40 x 3/8" |
| 内六角螺钉（6 个） | McMaster-Carr | 92196A032 | 4/40 x 1 1/8" |
| 内六角螺钉（1 个） | McMaster-Carr | 92196A267 | 10/32 3/8" |
| 磁体组件 | 补充图 7 | ||
| 磁体安装座 | 定制 | 补充图 8 | |
| 电源 | McMaster-Carr | 70235K23 | |
| 脚踏开关 | McMaster-Carr | 7376k2 | |
| 电磁铁 | McMaster-Carr | 5698k111 | |
| 导线——10 英尺 | McMaster-Carr | 9936k12 | |
| 磁体杆 | McMaster-Carr | 95412A566 | 1/4" 螺纹杆 x 7" |
| 角支架（6 个） | 80/20 | 4108 | |
| 内六角螺钉（1 个） | McMaster-Carr | 92196A705 | 10/32 1 1/4" |
| 六角螺母（4 个） | McMaster-Carr | 92673A113 | 1/4-20 UNC |
| 完整组件 | 补充图 9 | ||
| 腿夹钳支架（2 个） | 定制 | 补充图 10 | |
| 骨折平台 | 定制 | 补充图 11 | |
| 定位夹具——骨折用 | 定制 | 补充图 12 | |
| 其他 | |||
| 钢针剪 | 医疗用品与设备 | 150S | |
| 针头 | Sigma | Z192430, Z192376 | 23g x 1.5" — 小鼠股骨，27g x 1.25" — 小鼠胫骨 |
参考文献
- BMUS: The Burden of Musculoskeletal Diseases in the United States. , Available from: http://www.boneandjointburden.org/ (2014).
- Corso, P., Finkelstein, E., Miller, T., Fiebelkorn, I., Zaloshnja, E. Incidence and lifetime costs of injuries in the United States. Injury Prevention. 12 (4), 212-218 (2006).
- Nguyen, N. D., Ahlborg, H. G., Center, J. R., Eisman, J. A., Nguyen, T. V.
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重印与许可
