创建刚性固定的骨折模型以评估膜内成骨、牵张成骨或临界尺寸缺损的愈合

本实验的总体目标是建立一种外固定胫骨模型，可用于分析稳定骨折愈合、牵张成骨、骨再生以及节段性骨缺损的修复过程。首先，通过将无菌昆虫针插入胫骨近端和远端部位，将外固定器的环形支架定位并固定，随后将环形支架与无菌昆虫针牢固连接。接下来，在胫骨中段骨干处制造骨折或截骨。在实验操作的最后一步，插入第三根螺纹杆，以完全稳定近端和远端环形支架。

最终，可通过X射线、组织学和分子分析获得骨折愈合、牵张成骨、骨生成以及骨移植机制的结果。本实验操作将由加利福尼亚大学旧金山分校旧金山总医院的资深研究人员Diane博士、Y Yuu以及博士后研究员Chelsea Baney博士进行演示。骨骼再生研究实验室——创伤骨科研究所，首先组装定制设计的外固定装置。

固定架由两个铝环组成，通过三根不锈钢螺纹杆、八个六角螺母和17个匹配的螺栓进行稳定。每处骨折需要两个铝环：制作近端环时，将四个六角螺母和匹配的螺栓松散地拧入相应孔中；制作远端环时，再次将四个螺母和螺栓拧入，但不要完全拧紧，然后将两根用于稳定固定器的长螺纹杆插入位于12点和6点位置的孔中，并用两个六角螺母固定。

通过腹腔注射氯胺酮和甲苯噻嗪，对所需年龄和性别的小鼠进行麻醉，并通过脚趾夹捏试验确认麻醉完全。去除毛发并用消毒剂清洗后，涂抹眼用润滑剂，然后将小鼠置于加热垫上，直至手术结束。

将近端环套在腿上，螺母朝向远端，然后将环移至膝关节上方。使用四根0.25毫米无菌昆虫针穿过左侧胫骨的近端和远端干骺端，将针固定在钻头上并钻过骨骼。使针的方向垂直于胫骨的长轴，且彼此之间呈90度角，近端针与远端针之间至少保留10毫米的距离。

将针固定到近端环上，保持胫骨位于铝环中央。将第二个环置于远端针下方。将两根杆固定到近端环上，然后使用六角螺母将针固定到环上。

同前，使用适当的装置通过三点弯曲法制造横行骨折。将胫骨的后外侧面置于两个支点上。将重物沿下落臂提升至预定高度，然后释放重物，使其撞击胫骨的前外侧。

为实现骨的钝性骨折，需通过X射线确认骨折情况。接着，从远端开始，将最后一根不锈钢螺纹杆连接到环上。插入螺纹杆，并在远端环上拧紧螺母以固定螺纹杆。

然后将另一个螺母装到杆上，使近端环位于上方。确保两个环保持相等的距离，并且不会对销钉造成应力。用第三个螺母将近端环固定在杆上。

加入 aamaz 以逆转麻醉，并给予布托啡诺镇痛，监测动物直至其恢复反应能力并能自主活动。随后皮下注射布托啡诺以提供镇痛，在标准牵张成骨模型中，于四小时后再次给药。在此模型中，将固定器置于胫骨上，造成骨折后静置五天的潜伏期。

术后五天，通过旋转稳定杆上的螺母进行牵张成骨，每天四分之一圈，持续七天。术后需密切观察动物是否需要额外的镇痛治疗。

在牵张完成后的第10天可观察到骨性连接，第27天可观察到完全骨性愈合。在给予麻醉后，使用脱毛剂去除毛发，并用消毒剂清洁皮肤，然后按照先前所述方法安装固定器。将小鼠置于解剖显微镜下以观察胫骨内侧，随后使用手术刀上的10号刀片做5至7毫米的切口。

轻柔地切开并分离肌肉，以暴露胫骨中段骨干。使用剪刀尖端缓慢剪除一段3毫米的胫骨，注意避免施加过大的机械力而导致骨骼移位。然后用镊子清除任何残留的骨碎片。

检查手术部位是否有骨碎片后，将肌肉复位至胫骨钝端周围。用2到3针6.0单股聚丙烯缝线关闭皮肤切口，然后插入第三根固定杆以稳定外固定器。如前所述，逆转麻醉，给予镇痛剂，并继续监测动物的疼痛情况。

如先前所述，当正确应用时，外固定架可为闭合性胫骨骨折提供高度刚性的稳定性，并实现良好的复位效果，如骨折后拍摄的X光片所示，箭头所指示的骨段对位良好。采用此方法固定的骨折主要通过膜内成骨方式愈合，此处使用三色染色显示：在固定后的骨折部位可见少量新生骨组织。相比之下，若骨折未得到固定，则在骨折间隙会形成较大的软骨痂，随后通过软骨内成骨过程逐步被骨组织替代。该技术为骨科领域的研究人员探索小鼠稳定型骨折愈合机制奠定了基础。