方法文章

用于评估骨替代材料中骨生长与新生血管形成的兔颅骨骨增量模型

DOI：

10.3791/59976

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2019年8月13日

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1Division of Fixed Prosthodontics and Biomaterials, Biomaterials Laboratory, University of Geneva, University Clinic of Dental Medicine, 2Department of Surgery, Division of Oral and Maxillofacial Surgery (HUG), Unity of Oral Surgery and Implantology, University of Geneva, University Clinic of Dental Medicine, 3Department of Surgery, Division of Oral and Maxillofacial surgery (HUG), Laboratory of Oral & Maxillofacial Pathology, University of Geneva, University Clinic of Dental Medicine, 4Division of Fixed Prosthodontics and Biomaterials, University of Geneva, University Clinic of Dental Medicine

本文内容

摘要

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

本文介绍了一种在兔子中进行的外科手术方案，旨在评估骨替代材料在骨再生能力方面的性能。通过将聚醚醚酮（PEEK）圆柱体固定在兔颅骨上，可在活体或安乐死动物中评估材料所诱导的成骨传导、成骨诱导、成骨生成以及血管生成作用。

摘要

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兔颅骨模型的基本原理是在颅骨皮质部分的上方垂直生长新骨组织。该模型可用于评估骨替代材料在口腔和颅面骨再生方面对骨生长和新生血管形成的支持作用。动物麻醉并进行通气（经气管插管）后，将四个由聚醚醚酮（PEEK）制成的圆柱体分别固定于颅骨上，位于矢状缝和冠状缝两侧。在每个圆柱体所限定的骨区域内钻五个髓内孔，以允许骨髓细胞流入。将待测材料样本置入圆柱体内，随后封闭圆柱体。最后缝合手术部位，使动物苏醒。可通过显微CT对活体动物进行骨生长的评估。动物安乐死后，可利用显微CT、免疫组织化学和免疫荧光技术进一步评估骨生长及新生血管形成情况。由于材料评估需要最大程度的标准化与校准，颅骨模型显得尤为理想。该模型操作简便，使用定义明确的圆柱体有助于实现校准与标准化，并可同时评估四个样本。此外，可对活体动物进行连续断层扫描，从而有望显著减少需安乐死的动物数量。

引言

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颅骨骨增量模型于20世纪90年代建立，旨在优化口腔及颅面外科领域内的引导性骨再生（GBR）概念。该模型的基本原理是在颅骨的皮质骨部分上方垂直生长新的骨组织。为此，将一个反应器（例如钛制穹顶、圆柱或笼状结构）固定于颅骨上，以保护由移植物（如水凝胶、骨替代材料等）介导的骨再生过程。借助该模型，研究人员已对钛或陶瓷笼1,2,3,4,5,6、GBR膜7,8,9,10、成骨因子11,12,13,14,

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方案

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In line with Swiss legal requirements, the protocol was approved by an academic committee and supervised by the cantonal and federal veterinary agencies (authorizations n° GE/165/16 and GE/100/18).

1. Specific devices and animals

  1. Cylinders
    1. Machine cylinders with lateral stabilizing tabs out of PEEK to have inner diameter of 5 mm, outer diameter of 8 mm and a height of 5 mm (Figure 1).
    2. Machine PEEK caps with a design allowing to clip precisely onto the top of the cylinder (thickness 1 mm).
    3. Sterilize PEEK cylinders and caps by autoclaving before ....

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结果

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本文所述模型专用于评估骨替代材料的骨传导性。此外，也可评估经（预）细胞化或负载生物活性分子的骨替代材料的成骨作用和/或骨诱导作用，以及血管生成1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,

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讨论

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本文所述模型操作简便，只要遵循所有步骤并使用合适的设备，即可轻松建立。由于本方案属于外科手术方法，所有步骤均至关重要，必须严格遵守。操作人员必须接受过动物实验培训，尤其是兔类动物的饲养管理和麻醉技术。如有需要，应毫不犹豫地寻求专业麻醉师和兽医的帮助。必须强调在缝线拆除前后对动物进行每日视觉观察。尽管颅骨部位皮肤较厚、丰富且松弛，但圆柱体固定后会产生较大张力。若过早拆除缝线，伤口可能重新裂开，需要再缝合一周并重新进行抗生素治疗。若伤口裂开部位超出切口线范围，外科医生需评估是否仍可进行缝合。如无法缝合，则需考虑样本废弃。

除了方案部分所述的关键步骤外，以下细节可能有助于正确实施本方案。从技术角度来看，由于所使用的兔子年龄较小且体型较小，因此必须采用方案中描述的两步插管法。 第二根（也是最终的）导管过大，不能用于首次插管，否则存在明显的“错误路径”风险，可能导致严重损害甚至死亡。
根据所测试的材料，可考虑从已放置的耳缘静脉留置管中采集少量新鲜血液。这种方法可用于在植入前用天然细胞和生长因子预处理骨替代材料。新鲜凝固的血液也可作为理想的假手术对照样本。

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披露

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作者无任何利益冲突需要披露。

致谢

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The authors are indebted to Geistlich AG (Wolhusen, CH) and the Osteology foundation (Lucerne, CH) (grant n°18-049) for their support, as well as Global D (Brignais, FR) for providing the screws. A particular thanks goes to Dr B. Schaefer from Geistlich. We are also grateful to Eliane Dubois and Claire Herrmann for their excellent histological processing and their precious advices. Finally, we warmly acknowledge Xavier Belin, Sylvie Roulet and the entire team of Pr Walid Habre, “experimental surgery Dpt” ,for their remarkable technical assistance.

....

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
药物
恩诺沙星 Baytril 10%Bayer抗生素
芬太尼Bischel用于镇痛
Ketalar 50mg/mlPfizer用于麻醉的氯胺酮
LidohexBichsel眼部润滑凝胶
OpsiteSmith and Nephew66004978可喷洒敷料
聚维酮碘 10%，BetadineMundipharma抗感染剂
丙泊酚 2%Braun3538710用于麻醉
Rapidocain 2%sintetica局部麻醉
林格氏醋酸盐Fresenius Kabi容量补充
Rompun 2%Bayer用于麻醉的赛拉嗪
七氟烷 5%Abbvie用于麻醉
无菌生理盐水Sintetica
TemgesicReckitt Benckiser盐酸丁丙诺啡，用于镇痛
硫喷妥钠 InresaOspediala用于麻醉
Xylocaine 10% 喷雾Astra Zeneca用于插管
名称公司目录编号备注
设备
Fresenius Vial pilot CImexmed输液泵
加热垫Harvard Apparatus
Suction dominant 50Medela
Suction tubing OptimusPromedical80342.2
外科电机Schick dentalQube用于钻制髓内孔
通气设备Maquet Servo1
名称公司目录编号备注
材料
圆柱体及盖帽Boutyplast定制成分：PEEK（聚醚醚酮）
手动自持式套管GlobalDACT1K
自持式套管的移动手柄GlobalDMTM
自攻螺钉GlobalDVA1.2KL4十字驱动螺钉，由钛合金5级（ISO 5832-3）制成
名称公司目录编号备注
手术托盘
Shiley 气管插管，直径 2.5 mmCovidien86233用于插管
Shiley 气管插管，直径 4.9 mmCovidien107-35G用于插管
Ethicon prolene 4-0Ethicon8581H不可吸收缝线
镊子Marcel BlancBD027R145 mm
插管导管Cook medical插管引导
持针器Marcel BlancBM008R
BD Microlance3 针头Becton Dickinson300300/30462226G；18G
骨膜剥离器HU-FriedyP9X
圆形外科钻头Patterson78000直径 0.8 mm，用于钻制髓内孔
手术刀Swann-Morton编号°10 和编号°15
剪刀Marcel Blanc00657180 mm
Omnifix 注射器Braun4616057V5 ml、10 ml 和 50 ml
Venflon G22Braun42690985-01耳部静脉通路用 Vasofix 安全型留置针

参考文献

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Anderud, J., et al. Guided bone augmentation using a ceramic space-maintaining device. Oral Surgery, Oral Medicine, Oral Pathology and Oral Radiology. 118 (5), 532-538 (2014).
  2. Lundgren, A. K., Lundgren, D., Hammerle, C. H., Nyman, S., Sennerby, L.

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