Eine effiziente und reproduzierbare Protokoll für Ablenkung Osteogenesis in einem Rattenmodell führt zu einer funktionalen regenerierten Femur

Das übergeordnete Ziel dieses Protokolls ist es, die femorale Distraktionsosteogenese in einem Rattenmodell reproduzierbar und effizient zu induzieren, um die funktionelle Knochenregeneration zu beurteilen. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen in der Osteogenesemedizin zur Bestimmung und Verkürzung der Konsolidierungszeit oder zur Identifizierung des Mechanismus der Knochenreparatur zu beantworten. Der Hauptvorteil dieser Technik ist entscheidend für die Frage, wer den externen Fixateur hergestellt hat, und um zu leiten, wer die Operation durchführt, und um eine stabile Umgebung für eine optimale Knochenregeneration zu schaffen.

Die Implikationen dieser Technik erstrecken sich auf alle therapeutischen Verlängerungen der oberen und unteren Extremitäten oder von Knochendefekten, die nach einer Operation zur Entfernung von Knochentumoren auftreten. Die Demonstration des Verfahrens wird von Edouard Lamy, einem Pharmaziedozenten aus meinem Labor, durchgeführt. Beginnen Sie damit, eine betäubte, 12 Wochen alte männliche Sprague-Dawley-Ratte in die linke Seitenposition zu bringen und die Haare von der rechten Hintergliedmaße zu entfernen.

Desinfizieren Sie nach dem Auftragen der Augensalbe den Operationsbereich mit Povidon-Jod-Lösung und bringen Sie das Tier in Rückenlage. Wenn der externe Fixateur entlang der mediolateralen Achse positioniert ist, verwenden Sie einen Marker, um einen Punkt am Knie und einen zweiten Punkt an der Hüfte entlang der medialen Linie der Sagittalebene zu machen. Verbinden Sie die beiden Punkte und machen Sie mit einem Skalpell einen Hautschnitt entlang der Linie, wobei Sie zwischen dem Bizeps femoris und dem Vastus lateralis schneiden, bis der Femur vollständig freigelegt ist.

Heben Sie das Periost an und verwenden Sie eine Rougine, um das Weichgewebe vom Knochen zu lösen. Führen Sie die Stifte in die proximalsten und distalsten Löcher des externen Fixateurs ein. Wenn beide Stifte verankert werden können, öffnen Sie mit zwei Senn-Retraktoren die Muskeln und ziehen Sie die Klemme einer Bohrschablone in der Mitte des Oberschenkelknochens fest, beginnend mit den proximalen und distalen Löchern und endend mit den mittleren beiden Löchern, führen Sie einen 0,6 Millimeter großen Metallbohrer durch den Knochen, um vier Führungslöcher zu erzeugen.

Bearbeite den Stift mit einem 0,8-Millimeter-Bolzen mit halbem Gewinde hin und her, um die vier Vorlöcher zu vergrößern, wobei du darauf achtest, dass er senkrecht zum Oberschenkelknochen bleibt. Um die Stifte zu implantieren, greifen Sie mit einem Nadelhalter den Kopf jedes 1-Millimeter-Halbfadenstifts und senken Sie die Stifte einzeln, um die Führungslöcher zu vergrößern. Verwenden Sie einen Senn-Retraktor, um zu bestätigen, dass die Stifte beide Kortikale durchdringen, ohne mehr als 1 Millimeter herauszustehen.

Wenn die Stifte an Ort und Stelle sind, verbinden Sie den externen Fixateur mit den Halbgewindestiften und achten Sie darauf, dass der Versatz etwa 6 Millimeter beträgt, um ein einfaches Nähen und eine gute Steifigkeit zu ermöglichen. Befestigen Sie dann die vier Feststellschrauben so, dass der externe Fixateur mit den Stiften verriegelt ist. Führen Sie mit einem Piezotom eine Osteotomie zwischen den beiden zentralen Stiften durch.

Verwenden Sie dann einen Mayo-Hegar-Nadelhalter, einen resorbierbaren 5-0-Nahtfaden und einen Endlosstich, um die Wunde zu schließen. Unmittelbar nach der Operation wird das Tier geröntgt, um die Tiefe der Stifte und die Ausrichtung der osteotomierten Extremitäten entlang der Längsachse zu überprüfen. Lassen Sie die Ratte dann unter Überwachung vollständig genesen.

Nach einer Woche wird die Extremität geröntgt, um die Positionierung der Stifte und die Ausrichtung der Knochensegmente erneut zu überprüfen. Um die Ablenkung durchzuführen, drehen Sie die Vierkantmutter 10 Tage lang alle 12 Stunden manuell um eine halbe Umdrehung im Uhrzeigersinn. Röntgen Sie die Extremität auf halbem Weg und am Ende des Distraktionsprozesses, um die Positionierung der Stifte und die Ausrichtung der Knochensegmente zu überwachen.

Am Ende der Distraktion röntgen Sie die Extremität wöchentlich und entfernen Sie den externen Fixateur am Tag 64. Verwenden Sie am 66. Tag ein Skalpell, um einen Hautschnitt durch die Operationsnarbe von der Oberseite der Hüfte bis zur Vorderseite des Knies zu machen. Schneiden Sie zwischen dem Bizeps femoris und dem Vastus lateralis, bis der Femur vollständig freigelegt ist, und trennen Sie den Muskel so weit wie möglich vom Knochen.

Schneiden Sie alle Bänder des Knies durch, zerlegen Sie das Gelenk und durchtrennen Sie die Gelenkkapsel der Hüfte. Reinigen Sie den Knochen gründlich, ohne die Stifte zu entfernen, und verwenden Sie ein Skalpell, um das gesamte Weichgewebe zu entfernen. Wenn der kontralaterale Femur gereinigt wurde, röntgen Sie beide Femure.

Entfernen Sie die Stifte und lagern Sie die Oberschenkelknochen bei minus 20 Grad Celsius für die Mikro-Computertomographie-Analyse. In diesem repräsentativen Experiment zeigten Röntgenaufnahmen von unmittelbar nach der Operation bis zum Ende der Konsolidierung, dass die Halbgewindestifte innerhalb der Femurstifte während des gesamten Eingriffs parallel, gut erhalten und nicht gelöst blieben, was auf eine stabile Verankerung hindeutet. Darüber hinaus waren die osteotomisierten Extremitäten während des Distraktionsosteogeneseprozesses eindeutig gut entlang der Längsachse des Knochens ausgerichtet.

Am Ende der Latenzzeit waren keine verkalkten Areale in der Nähe der osteotomisierten Extremitäten sichtbar. Am Ende der Distraktionsphase waren einige verkalkte Bereiche in der Nähe der bereits vorhandenen Kortikale sichtbar. Nach 28 Tagen der Konsolidierung war der nicht verkalkte Bereich der Lücke zwischen den osteotomisierten Extremitäten kleiner, und ein periostaler Kallus konnte in der Nähe der Lücke in Höhe der Stifte beobachtet werden.

Nach 47 Tagen der Konsolidierung war der regenerierende Kallus vollständig überbrückt. Nach Entfernung des externen Fixateurs und zwei Tagen physiologischer Belastung zeigten die Tiere einen physiologischen Gang und es konnten keine Anzeichen von Frakturen beobachtet werden. Die 3D-Mikro-Computertomographie-Analyse der seriellen Längsschnitte des regenerierenden Kallus zeigte, dass immer eine verkalkte Überbrückung vorhanden war, wobei eine kontinuierliche äußere Kortikalis an der Peripherie des regenerierenden Kallus beobachtet wurde.

Nach 49 Tagen der Konsolidierung wurde trotz des Fortbestehens einer weniger mineralisierten Region im Zentrum des regenerierten Kallus kein Bruch beobachtet. Einmal gemeistert, kann diese Operationstechnik in 45 Minuten abgeschlossen werden, wenn sie richtig durchgeführt wird. Bei diesem Eingriff ist es wichtig, daran zu denken, während der Operation eine sterile Umgebung zu wahren und das Tier nach der Operation gründlich zu überwachen.

Nach ihrer Entwicklung ebnet diese Technik den Forschern auf dem Gebiet der Medizin den Weg, um die Distraktionsosteogenesetechnik zu verbessern, insbesondere zur Verkürzung der Konsolidierungszeit in der klinischen Praxis. Im Anschluss an dieses Verfahren können weitere Methoden wie die Zugabe von Wachstumsfaktoren oder Baumaterialien durchgeführt werden, um zusätzliche Fragen zu beantworten, wie z.B. ob die Konsolidierung des Knochens verbessert werden kann. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie eine Femurverlängerung in einem Rattenmodell durchführen, indem Sie diese Techniken als Leitfaden verwenden, um die Parallelität zwischen den Stiften sicherzustellen.