Dieses Protokoll beschreibt eine Osteosynthesetechnik, die einen intramedullären Verriegelungsnagel zur standardisierten Fixierung von Femurosteotomien verwendet, die zur Analyse der normalen und defekten Knochenheilung bei Mäusen verwendet werden kann.
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Methodenartikel
Eine intramedulläre Verriegelungsnagel für Standardisierte Fixierung von Femur Osteotomien zur Analyse von normalen und Defekte Knochenheilung bei Mäusen
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Knochenheilungs Modelle sind wesentlich für die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien für die klinische Frakturbehandlung. Darüber hinaus sind auch Mausmodelle häufiger in der Traumaforschung. Sie bieten eine große Anzahl von Mutantenstämmen und Antikörper für die Analyse der molekularen Mechanismen hinter der hochdifferenzierten Prozess der Knochenheilung. Um die biomechanische Umgebung kontrollieren, standardisierte und gut charakterisierte Osteosynthesetechniken sind obligatorisch in Mäusen. Hier berichten wir über die Gestaltung und Verwendung eines Marknagels offenen Femur Osteotomien in Mäusen zu stabilisieren. Der Nagel, aus medizinisch-Edelstahl, sorgt für eine hohe axiale und Drehsteifigkeit. Das Implantat ermöglicht ferner die Schaffung von definierten, konstant Osteotomiespalts Größen von 0,00 mm bis 2,00 mm. Intramedullären Verriegelungsnagel Stabilisierung des Oberschenkels Osteotomien mit Spaltgrößen von 0,00 mm und 0,25 mm ergeben eine ausreichende Knochenheilung durch endochondral und intramembranöse ossificatIon. Die Stabilisierung des Oberschenkels Osteotomien mit einer Spaltgröße von 2,00 mm ergibt sich atrophische nicht gewerkschaftlich. Somit kann der intramedullären Verriegelungsnagel in Heilung und nicht heilenden Modellen verwendet werden. Ein weiterer Vorteil der Verwendung des Nagels im Vergleich zu anderen offenen Knochenheilungs Modelle ist die Möglichkeit, ausreichend Knochenersatzmaterialien und Gerüste zu fixieren, um den Prozess der Osseointegration zu studieren. Ein Nachteil der Verwendung des Marknagels ist der weitere invasive chirurgische Verfahren, inhärent alle offenen Verfahren im Vergleich zu geschlossenen Modellen. Ein weiterer Nachteil kann die Induktion von einigen Schäden an der Markhöhle sein, inhärent alle Markstabilisierungstechniken im Vergleich zu extramedullary Stabilisierung Verfahren.
Einleitung
Die Biologie der Knochenheilung kann in vitro unter Verwendung von Zell- und Sphäroid - Kulturen untersucht werden, aber es erfordert auch in vivo - Ansätze Tierstudien verwendet wird . Während Großtierversuche nach wie vor eine wichtige Rolle in präklinischen Tests spielen, hat sich frühzeitig Prüfung von Produkten oder Hypothesen in den letzten 10 Jahren stark verändert und heutzutage oft in kleinen Tiermodellen 1 durchgeführt. Dieser Schalter wurde aus mehreren Gründen durchgeführt. Produktion und Wartung von Mäusen und Ratten sind billiger im Vergleich zu Schweinen und Schafen. Außerdem haben kleine Tiere kürzere Wiedergabezeiten und kürzere normalen Heilungszeiten, von denen beide die Leistung der großen Serie von chronischen Experimente erleichtern. Schließlich erlaubt die Verfügbarkeit von Gen-Zieltiere und spezifische Antikörper für die Analyse der molekularen Mechanismen bei der Knochenheilung. Während jedoch bisher Osteosynthesetechniken in den größeren Tiermodelle verwendet, konnte mit minimaler Variat übersetzt Ion aus ähnlichen Verfahren in der Human- oder Tier klinischen Patientenversorgung eingeschaltet, die Entwicklung und Anwendung von Osteosynthesetechniken in den kleinen großen Ratten und Mäuse verwendet heraus schwierig.
Es ist bekannt , dass die biomechanische Umgebung signifikant die Knochenheilungsprozess beeinflusst 2. Wie aus der Frakturheilung bekannt beim Menschen Unterschiede in Folge Stabilisierung Fraktur in verschiedenen Modi der Heilung, einschließlich intramembranöse Verknöcherung nach starre Fixierung und enchondralen Verknöcherung nach weniger starre Fixierung mit Mikrobewegungen. Komplette Axial- oder Rotationsinstabilität kann den Heilungsprozess verzögern oder in Pseudarthrosenbildung 3 führen kann. Dementsprechend glauben wir, dass es notwendig ist, bei Mäusen und Ratten anspruchsvolle Implantatsysteme und Osteosynthesetechniken zu entwickeln. Auf diese Weise können die biomechanischen Bedingungen in geeigneter Weise standardisiert werden, die garantieren gültige Ergebnisse bei den Heilungsprozess zu analysieren.
e_content "> Obwohl eine beträchtliche Anzahl von hochentwickelten murine Stabilisierungstechniken sind in den letzten Jahren eingeführt worden ist, die am häufigsten verwendete Technik ist immer noch der einfache Marknagel. Der Hauptnachteil dieser Technik ist jedoch das Fehlen von Rotations- und axialen 4 Stabilität. um Rotations- und axiale Stabilität, eine intramedulläre Schraube verbessern eingeführt Femurfrakturen bei Mäusen 5 zu stabilisieren. jedoch ist die Schraubenfixation nicht verwendet werden können Knochen defekt Heilung aufgrund der Notwendigkeit für einen Kontakt und Druck zwischen den Knochenfragmenten zu analysieren , in bestellen Drehstabilität zu gewährleisten.Der Marknagel Verriegelung bietet eine höhere axiale und Rotationsstabilität im Vergleich zu dem einfachen Stift und der Markschraube 4. Eine in hohem Maße reproduzierbar Femurosteotomie, möglich wegen der Führung für den Gigli sah und die Fähigkeit definiert Spaltgrößen zu erstellen, ermöglicht die Analyse von sowohl normalen bone Heilung und Knochen defekt Heilung 6. Aufgrund des Einsetzens der Verriegelungsstifte gewährleistet der Verriegelungsmarknagel eine konstante Spaltgröße während des gesamten Heilungsprozesses, selbst bei voller Gewichtsbelastung. Hier berichten wir über die Gestaltung und Anwendung des intramedullären Verriegelungsnagel sowie auf ihre Vor- und Nachteile in experimentellen Studien an normalen und Knochenheilung verzögert.
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Protokoll
Alle Verfahren wurden IACUC genehmigt und anschließend institutionellen Richtlinien (Landesamt für Verbraucherschutz, Zentralstelle Amtstierärztlicher Dienst, Saarbrücken, Deutschland). Analgesie und Infektionsprävention sollten den entsprechenden Richtlinien des Landes und Institution in Übereinstimmung sein, wo die Experimente durchgeführt werden sollen.
1. Herstellung der Implantate und chirurgische Instrumente
- Wählen Sie eine Skalpellklinge (Größe 15), kleine Vorbereitung einer Schere, einer feinen Pinzette, Dressing Zangen, kleine Zange, 24 Gauge (G) und 27 G Nadeln, ein nicht resorbierbares Naht 5-0, und einen Nadelhalter aus dem mikrochirurgisches Instrument Box .
- Packen Sie den Marknagel, die ineinandergreifenden Stifte, die spezielle Zieleinrichtung, die Gigli sah, die Vorlage für die Gigli sah, das Zentrieren Bohrkrone (1 mm Durchmesser), der Bohrer (0,3 mm Durchmesser) und die Handbohrmaschine (Abbildung 2, siehe Liste der Materialien).
HINWEIS: Die intramedullary Nagel (0,8 mm Durchmesser, 15,7 mm Länge) ist ein Markverriegelungsnagel aus medizinisch-Edelstahl zur retrograden Implantation in den Oberschenkelknochen. Der Nagel weist ein proximales Gewinde (4 mm Länge) und zwei Löcher für das Einsetzen der Verriegelungsstifte (0,3 mm Durchmesser) zu erreichen Axial- und Rotationsstabilität (Abbildung 1). - Expose die Implantate und alle chirurgischen Instrumente zu einer desinfizierenden Lösung (zB 96% Alkohol) für 5 min oder sterilisieren (Dampfsterilisation, 130 ° C, 25 min). Nach der Desinfektion oder Sterilisation, legen Sie die Instrumente auf einem sterilen Tuch Betrieb. Positionieren Sie den sterilen Betrieb Tuch direkt neben dem Kleintieroperationstisch.
2. Tiere, Anästhesie und Analgesie
- Wählen Sie den Stamm, Alter und Geschlecht der Mäuse, die für die Studie und die Frage angegangen werden.
HINWEIS: Für diese Studie 12- bis 14-Wochen alten männlichen CD-1-Mäuse eingesetzt wurden. Für Nagel Implantation, das ideale Körpergewicht der Tiere 25 - 35 g. - Anästhesieren die Mäuse mit einer intraperitonealen Injektion von 15 mg / kg Xylazin und 75 mg / kg Ketamin. Bestätigen Sie die Betäubung durch Zeh kneifen. Bewerben Auge Schmiermittel den Augen der Tiere vor dem Austrocknen während der Narkose zu schützen. Nach Einleitung der Narkose, legen Sie die Maus unter einer Wärmelampe, die Körpertemperatur konstant zu halten.
- Anwenden Tramadol-Hydrochlorid im Trinkwasser (2,5 mg / 100 ml) für Analgesie von Tag 1 vor der Operation bis zum 3. Tag nach der Operation.
3. Chirurgische Verfahren und Nail Implantierung
- Vor der Operation, die gesamte rechte Hinterbein rasieren und eine Enthaarungscreme anwenden. Nach 5 Minuten die Creme entfernen und das Bein mit Wasser reinigen. Expose die Implantate und alle chirurgischen Instrumente zu einer desinfizierenden Lösung (zB 96% Alkohol) oder sterilisieren (Dampfsterilisation, 130 ° C, 25 min).
- Unter aseptischen Bedingungen legen die mouse in Rückenlage auf dem kleinen Tier Operationstisch. Beugen das rechte Knie für einen anterioren Zugang zu den Kondylen des Kniegelenks zu erlauben. Führen Sie einen 5 mm medial parapatellar Schnitt am rechten Knie mit dem Skalpell.
- Heben Sie die Patellarsehne mit den feinen Pinzette und mobilisieren das Band vorsichtig mit dem Skalpell. Dann verschieben sich die Patella seitlich mit dem Skalpell die Inzisur des Oberschenkels zu belichten.
- Öffnen Sie die Inzisur durch Bohren, bis der Markhöhle erreicht ist.
- Beginnen Sie mit einem 45 ° auf die Oberschenkelachse versetzt Bohren mit den 1 mm Zentrierbohrer. ändern Sie langsam die Richtung des Bohrers während des Bohrens, bis es die Knochenachse des Oberschenkels Parallelen. Stop Bohren, wenn der Markhöhle erreicht ist.
- die Knochen an der Inzisur, legen Sie die 24 G-Nadel in den Markhöhle über die gesamte Länge des Oberschenkels nach dem Öffnen. Ream die Intramedullary Raum des Femurs manuell durch Drehbewegungen des 24-G-Nadel. Entfernen Sie die 24 G-Nadel und legen Sie die dünneren 27 G-Nadel in den Markhöhle. Drücken Sie die Nadel nach vorne den kortikalen Knochen des Oberschenkels proximal am Trochanter major zu perforieren.
- Entfernen Sie die 27 G-Nadel aus dem Oberschenkelknochen. Mit der Handbohrmaschine, implantieren den Marknagel durch die Inzisur unter ständiger Drehung und axialen Druck, bis das distale Ende des Nagels das Niveau der Kondylen erreicht.
HINWEIS: Das distale Ende des Nagels mit einer kleinen Markierung identifiziert werden. - Platzieren Sie die Maus in der linken Seitenlage. Führen Sie eine Längshautschnitt die Skalpellklinge entlang der diaphysären Teil des lateralen Oberschenkels aus dem Kniegelenk zum Hüftgelenk, um unter Verwendung von chirurgisch die midshaft des Oberschenkels aus.
- Mit Hilfe von kleinen Vorbereitung Schere, spaltete die Faszien und verteilt die Muskeln in Richtung der Femur-Achse von der lateralen Seite.Verbreiten Sie die Muskeln, bis der diaphysären Teil des Oberschenkels ausgesetzt ist. Bewahren Sie den Ischiasnerv.
- Bereiten Sie den gesamten Umfang des Oberschenkels durch den Knochen mit der Kornzange zu unterminieren. Dann ziehen sich die Muskeln durch die Kornzange Verbreitung und den Oberschenkelknochen aus.
- Montieren Sie das Zielgerät an dem distalen Ende des Nagels. Voraus das Gerät, bis er an den Adapterflansch des Nagels befestigt und drehen Sie das Zielgerät in anterolateralen Position auf den Oberschenkelknochen.
- Interlock den Nagel mit einem proximalen und einem distalen Verriegelungsstift.
- Beginnen Sie mit dem proximalen Verriegelungsstift.
- Legen Sie die Zentrierung Bohrkrone (1 mm Durchmesser) in die Handbohrmaschine. Senken Sie die Knochen an der proximalen Verriegelungslochposition.
HINWEIS: Mit dem Versenken, ein kleiner Hohlraum in der gegenüberliegenden kortikalen Knochen geschaffen, ohne durch den Knochen gebohrt wird. Dieser Hohlraum ermöglicht eine verbesserte Zentrierung und Führung des dünneren Bohrkrone (0,3 mm Durchmesser),später verwendet. - Setzen Sie den Bohrer (0,3 mm Durchmesser) in die Handbohrmaschine. Mit dem Zielgerät, bohren, um das Loch sowohl durch die Verkleidung und die abgewendet kortikalen Knochen (bikortikalen). Legen Sie die erste durch die Zieleinrichtung Verriegelungsstift. Die Verriegelungsstiftantriebswelle abschert, sobald das Verriegelungsdrehmoment erreicht wird.
- Wiederholen Sie diesen Vorgang für den distalen Verriegelungsstift.
- Führen Sie die diaphysäre Osteotomie.
- Bringen Sie die Sägelehre auf die Zielvorrichtung auf der lateralen Seite zwischen den beiden Verriegelungsstifte. Dann sah die Knochen mit der Gigli unter Dauerspülung mit Kochsalzlösung sah. Nachdem die Osteotomie abgeschlossen ist, schneiden Sie die Säge an einem Ende, in der Nähe bis auf die Knochen. Entfernen Sie die Säge sorgfältig Schäden am Weichgewebe zu vermeiden.
- Entfernen Sie die Zieleinrichtung und mit den kleinen Zange, befestigen die verbleibende Welle des Marknagels an der markierten Linie ab.
- Schließen Sie die Muskelschichten am latrere Stelle des Oberschenkels und führen die Hautverschluss mit einzelnen Nähten. Am vorderen Stelle des Knies, die Position der Patella und fixieren die Patellasehne, um die Muskeln mit einer einzigen Naht. Benutzen Nähte diese Wunde und zu schließen.
- Halten Sie die Tiere unter der Wärmelampe, bis sie aus der Narkose zu erholen. Lassen Sie die Tiere nicht unbeaufsichtigt, bis sie genügend Bewusstsein wiedererlangt haben ventralen recumbency zu halten. Bringen Sie die Tiere zu Einzelkäfigen in der Tierhaltung.
- Überwachen Sie die Tiere sorgfältig jeden Tag. Pflegen postoperativen Analgesie während der ersten drei Tage. Weiter Analgesie, wenn am Tag 4 nach der Operation noch die Tiere Anzeichen von Schmerzen zeigen, wie Stimmgebung angegeben, Unruhe, mangelnde Mobilität, das Versagen der Bräutigam, abnormale Körperhaltung, und der Mangel an normalen Interesse an der Umgebung. Terminate Analgesie, wenn die Tiere schmerzfrei sind.
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Ergebnisse
Die Gesamtzeit für das chirurgische Verfahren war in etwa 30 min von Hautschnitt bis zum Wundverschluss. Unter Verwendung der chirurgischen Implantaten zur Verfügung gestellt, Chirurgie kann ohne Stereo-Mikroskop durchgeführt werden. Postoperativ wurden die Tiere täglich überwacht. Die postoperative Analgesie wurde nach 3 Tagen beendet, da keines der Tiere Anzeichen von Schmerzen zeigten (Stimmgebung, Unruhe, mangelnde Mobilität, das Versagen der Bräutigam, abnormale Körperhaltung, oder ...
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Diskussion
Die kritischsten Schritte der chirurgischen Technik sind die richtige Positionierung des Nagels, der Zieleinrichtung und die Stifte. Der Nagel vollständig in das markierte Gedankenstrich am distalen Ende des Nagels eingeführt werden, da ein Vorsprung des Nagels in das Kniegelenk auf der Ebene der Kondylen kann die Bewegung des Kniegelenks (3 A) beschränken. Daher ist die Größe des Oberschenkels und dementsprechend das Körpergewicht der Tiere, müssen berücksichtigt werden. Der Chirurg sollte auch besonde...
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Offenlegungen
Romano Matthys ist Mitarbeiter der RISystem AG, Davos, Schweiz, die die Implantate und implantatspezifischen Instrumente herstellt. Die anderen Autoren haben keine Interessenkonflikte.
Danksagungen
Diese Arbeit wurde von RISystem AG, Davos, Schweiz unterstützt.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| MouseNail | RISystem AG | 221.122 | |
| MouseNail Zielgerät | RISystem AG | 221.201 | |
| MouseNail Verriegelungsstift | RISystem AG | 221.121 | |
| Zentrierbohrer | RISystem AG | 592.205 | |
| Bohrer | RISystem AG | 590.200 | |
| Gigli Drahtsäge | RISystem AG | 590,100 | |
| Naht (5-0 Prolene) | Ethicon | 8614H | |
| Pinzette | Braun Aesculap AG & CoKG | BD520R | |
| Abrichtzange | Braun Aesculap AG & CoKG | BJ009R | |
| Schere | Braun Aesculap AG & CoKG | BC100R | |
| Nadelhalter | Braun Aesculap AG & CoKG | BM024R | |
| 24 G Nadel | BD Mircolance 3 | 304100 | |
| 27 G Nadel | Braun Melsungen AG | 9186182 | |
| Skalpellklinge Gr. 15 | Braun Aesculap AG & CoKG | ||
| Pincers | Knipex | 7932125 | |
| Heat Radiator | Sanitas | 605.25 | |
| Enthaarungscreme | Asid bonz GmbH | NDXZ10 | |
| Augengleitmittel | Bayer Vital GmbH | 2182442 | |
| Xylazin | Bayer Vital GmbH | 1320422 | |
| Ketamine | Serumwerke Bernburg | ||
| Tramadol | Grü nenthal GmbH | 2256241 | |
| Desinfektionslösung (SoftaseptN) | Braun Melsungen AG | 8505018 | |
| CD-1 Mäuse | Charles River | 22 |
Referenzen
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