In Vivo Évaluation du développement de cals de Fracture au cours de la guérison osseuse chez la souris en utilisant un dispositif d’ostéosynthèse IRM-compatible pour le fémur de souris

L’objectif global de cette technique est d’utiliser l’imagerie magnétique résonante, ou IRM, pour l’évaluation longitudinale du développement des callosités de fracture murine pendant la cicatrisation osseuse. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de la cicatrisation osseuse, telles que la façon dont les callosités de fracture se développent au fil du temps dans différents modèles de souris. Les principaux avantages de cette technique sont que le développement des callosités de fracture peut être surveillé in vivo en temps réel et que le fixateur externe appliqué fournit un modèle de guérison des fractures hautement standardisé.

Anne Subgang, une technicienne de la plateforme d’imagerie des petits animaux, fera la démonstration de la procédure d’IRM. Avant de commencer la procédure, confirmez le niveau approprié de sédation par absence de réponse au pincement des orteils et injectez à la souris par voie sous-cutanée une dose unique d’antibiotiques dans un dépôt de liquide de deux fois 250 microlitres de chlorure de sodium à 0,9 %. Appliquez de la pommade sur les yeux de l’animal et placez la souris sur un coussin chauffant à 37 degrés Celsius.

Retirez la fourrure du membre postérieur droit et frottez la zone chirurgicale avec un désinfectant à base d’alcool. Placez un champ stérile sur l’animal en laissant la zone chirurgicale exposée et couvrez la patte arrière droite avec un petit morceau d’un gant stérile. Frottez la zone chirurgicale trois fois de plus avec un désinfectant.

Ensuite, à l’aide d’un scalpel stérilisé en autoclave, faites une incision cutanée longitudinale d’environ un centimètre le long de la face intérieure du fémur droit et utilisez des micro-ciseaux et des pinces pour séparer brutalement les muscles du biceps fémoral et du vaste latéral. Coupez l’insertion du tendon au niveau du trochanter du fémur pour permettre un accès libre à la partie antérolatérale de l’os en veillant à ce que le nerf sciatique soit préservé, et positionnez le fixateur externe parallèlement au fémur. À l’aide d’un foret de 0,45 millimètre, percez manuellement des trous dans le cortex.

Et en commençant par les extrémités les plus proximales et distales, placez des goupilles de montage en céramique dans les trous. Lorsque toutes les broches ont été placées, humidifiez l’os avec un petit volume de solution saline stérile et utilisez une scie à fil Gigli de 0,4 millimètre pour créer une ostéotomie de 0,4 millimètre à travers l’os du trou entre les deux broches intérieures. Rincez soigneusement l’espace d’ostéotomie avec deux millilitres de solution saline stérile pour éliminer les éclats osseux entre les deux cortex fracturés et utilisez une suture résorbable continue pour adapter les muscles, suivie d’une adaptation de la peau avec des sutures non résorbables interrompues.

Ensuite, nettoyez la zone chirurgicale avec un désinfectant et remettez la souris dans sa cage avec surveillance jusqu’à ce qu’elle se rétablisse complètement. Dès trois jours après l’opération, insérez soigneusement le fixateur externe dans un dispositif de montage sur mesure et placez la souris anesthésiée sur un berceau à température contrôlée pour l’introduire dans l’appareil IRM. Fixez de manière rigide le fixateur externe au dispositif de montage sur la bobine de tête à quatre éléments, et utilisez un système d’IRM dédié aux petits animaux à haut champ fonctionnant à 11,7 tesla pour appliquer une séquence d’écho turbo-spin multi-tranches à densité de protons supprimée par la graisse à la fracture.

Lorsque toutes les images ont été acquises, ouvrez les données dans le logiciel d’analyse d’images approprié et entrez la taille du voxel comme 0,05 x 0,05 x 0,35 millimètres cubes. Pour segmenter les différents tissus de la fracture du cal avec un seuillage semi-automatique en fonction de leur intensité, cliquez d’abord sur le champ Modifier une nouvelle étiquette et cliquez sur Ajouter de la matière. Renommez le matériau en callosités et utilisez l’outil lasso pour distinguer la zone du cal des tissus environnants en fonction du signal hypointense du périoste.

Cliquez sur Ajouter au matériau, puis sur Ajouter un matériau et renommez le matériau en cartilage. À l’aide de l’outil de seuil, segmentez le cartilage et sélectionnez uniquement le matériau actuel de la callosité. Ensuite, cliquez sur cartilage et Ajouter au matériau.

Une fois que tous les tissus ont été segmentés, cliquez sur Générer une surface, appliquez Aucun pour le type de lissage et cliquez sur Vue de surface pour générer des reconstructions 3D des fémurs fracturés en fonction des données de segmentation des tissus. Une intervention chirurgicale réussie peut être confirmée par une IRM de la fracture montrant les quatre broches au milieu de la diaphyse fémorale avec un espace d’ostéotomie compris entre 0,3 et 0,5 millimètre. Le 10e jour postopératoire, l’évaluation des scintigraphies longitudinales pendant le processus de guérison de la fracture révèle du tissu cartilagineux au milieu du cal de la fracture et du tissu osseux à la périphérie de la fracture.

Les tissus cartilagineux et osseux augmentent jusqu’au 14e jour. Le tissu cartilagineux diminue ensuite jusqu’au 21e jour, moment où l’on peut observer un pontage osseux. Après la segmentation des différents tissus de la fracture du cal comme nous venons de le démontrer, un scan 3D complet du fémur peut être généré avec le cortex mature apparaissant en gris, les broches en céramique marquées en jaune, le tissu mou du cal en vert, le tissu cartilagineux en rouge et le tissu osseux du cal indiqué en violet.

Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’appliquer un fixateur externe sur le fémur de la souris pour créer l’ostéotomie du fémur et d’insérer une souris dans un appareil IRM pour assurer une position de balayage standardisée. Une fois maîtrisées, l’application du fixateur externe et la technique d’ostéotomie peuvent être complétées en 20 à 30 minutes si elles sont effectuées correctement.