Name: הכנת עצם הירך הפרוקסימלי cadaveric לשבר חוזק בדיקה כמותית CT מבוססי ניתוח אלמנטים סופיים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-03-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 4 s
Description: למדו פרוטוקול הכנה של עצם הירך הפרוקסימלית מגופה אנושית לסריקת CT ובדיקות מכניות. שיטה זו מאפשרת חקר ביומכניקת עצם וצפיפות מינרלית באוסטאופורוזיס בצורה אמינה וחוזרת.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

ברצוננו להודות מתקן הבדיקה Core חומרים המבני במרפאת מאיו לקבלת תמיכה טכנית. בנוסף אנו רוצים להודות לורנס ג&#39;יי Berglund, בראנט ניומן, דן אופ יורן Buijs, Ph.D., על עזרתם במהלך המחקר. מחקר זה נתמך כלכלית על ידי קרן חדשנות גריינג&#39;ר מקרן גריינג&#39;ר.

הערה: כל המחקרים שהוצגו בפרוטוקול זה אושרו על ידי דירקטוריון הסקירה המוסדי (IRB) במרפאת מאיו. העצמות התקבלו על פני תקופה של 6 שנים מארגונים שונים. כל הדגימות נאספו בתוך 72 שעות ממותו, עטופות במגבות רוויות מלוחות, ומאוחסן ב -20 ° C עד הכנה. 1. מדידת צפיפות המינרלים בעצם שימוש DXA <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר דגימות והמשיך ב -20 במקפיא ° C להפשיר בטמפרטורת החדר למשך כ -24 שעות; דגימות לא צריכות להיות מוסרת מן האריזה מקורית אם רוב הרקמות רכות הוסרו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בשני 5 lb צקים אורזים לתת דין וחשבון על רקמות רכות. מכסה את שני שקיות אורזות על שולחן DXA עם שקיות ניילון על מנת למנוע זיהום. השקיות האורזות תהיינה לדמות לרקמות רכות (in vivo) במהלך הסריקה כפי שמוצגות באיור 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגן על פני השטח של סורק DXA עם נייר פלסטיק מרופד ומקום 2 רי פלסטיק עטופיםce שקיות על השולחן הסורק (איור 1 א). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח 2 femora (ימין ושמאל) על גבי שקיות אורז כזה בסוף הפרוקסימלי (כולל ראש הירך) הוא מרוכז על שקיות והצד האחורי הוא למטה (איור 1B). זה מחק מטופל שוכב על הגב שלהם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קדמי כיסוי / סיום ירך הפרוקסימלי חשוף עם שקיות אורזות שתי 5 lb נוספים (איור 1 ג). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ראש המכונים עמד על ירך הפרוקסימלי ולסרוק הירך בהתאם לנוהל המוסדי הסטנדרטי למדידת BMD חולה (התרשים 1C). פעל בהתאם להוראות יצרן DXA הספציפיות. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מממשק תוכנת מכונת DXA לבצע סריקת ירך נורמלית. בחר את בחינת הירך, מקם את זרוע DXA על גבי ירך cadaveric ידי לחיצה על החץ ימינה או שמאלה בהתאם על זרוע DXA, ולהתחיל את הבחינה על ידי לחיצה על הכפתור &quot;התחל&quot;. לבצע את הניתוח BMD על ידי לחיצה על &quot;נתח&quot;. לֹאE: T-ציון אוטומטי הנובע הסריקה מסווגת העצם כרגיל, osteopenic או אוסטיאופורוזיס (1D איור). פעל בהתאם להוראות יצרן DXA הספציפיות. </li></ol></li></ol> ניקוי 2., חיתוך וקידוח בקצה הדיסטלי של העצם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקו את 300 מ&quot;מ הפרוקסימלי ביותר של עצם הירך על ידי הסרת כל רקמות רכות הנותרים בזהירות מן העצם. צעד זה נדרש כדי לאפשר PMMA לפנות העצם במהלך תהליך השתילה בהכנה לבדיקות מכניות. העצמות לא צריך להיות מופשר לטמפרטורת החדר לתהליך הזה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטהר את סביבת העבודה עם אלכוהול איזופרופיל 70% ולכסות את השולחן עם רפידות נייר סופג עם סרט פלסטי בצד אחד (איור 2 א). הגדר את עצם הירך כולו על השולחן (איור 2 ב) עבור כל התהליך החל עם ניקוי חיתוך (איור 2 א ל 2H). ללבוש ציוד מגן אישי (PPE) כולל כפפותומשקפי מגן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לגרד periosteum עודף וחותכים ממנו רקמה עודפת באמצעות מגרד ו אזמל (איור 2 ג, 2H). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את עצם אביזר חיתוך מחוייט כפי שמוצג באיור 2 ד עם ראש עצם הירך נגד צלחת אקריליק של הנורה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יישר והחזק את diaphysis נגד שתי סיכות על קישוט חיתוך (איור 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אבטח את העצם אל גוף התאורה על ידי הידוק את הצלחת המחוררת על diaphysis; אם העצם לא לשכב על אביזר, לתלות את בראש הטבלה הקצה הדיסטלי וגם zip אופציונלי לקשור בצוואר הירך לפי הצורך להחזיק את הדגימה במקום (איור 2 ד). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותך את הפיר הדיסטלי של עצם הירך באמצעות החותך היצוק (2E איור) באמצעות צלחת מחוררת כמדריך; להחזיק עצם עם סמרטוט / מגבת יבשה לאחיזה טובה יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את העצם מהמנורה; אורך עצם תקין לאחר החתך הוא 255 מ&quot;מ (איור2F). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה את החלל מדולרי של מח באמצעות מגרדת כ 25 מ&quot;מ עמוקה. לאחר מכן, הכנס ספוג גזה כדי לעזור לייבש את פני השטח הפנימי. הסר את הגזה רק לפני צבת הקצה הדיסטלי של עצם ירך העובש. גריפ העצם במגבת / סמרטוט יבש לקדוח חור 10 מ&quot;מ דרך הקצה הדיסטלי של כ 25 מ&quot;מ מהקצה לחתוך הפרוקסימלי של הדגימה. הערה: זו היא לאפשר PMMA לחדור התעלה ולאבטח את העצם בחוזקה. </li></ol> 3. שתילת העצם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עיצוב מיכל השתילה לפברק. המכולות השתילה עשויים 5 מ&quot;מ יריעות עבות אקריליק ויש להם את הממדים החיצוניים הבאים: 50 מ&quot;מ על 50 מ&quot;מ חתך מרובע ו -100 מ&quot;מ גבוה (איור 3 א). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תווית מיכל שתילה עם זיהוי עצמות מתאים (איור 3 א ו 3 ב - להציג את התווית על תיבת אקריליק). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את מתקן הטבעה אל הכיוון הנכון (רגל שמאלאו רגל ימין; למשל 15 ° או 30 ° וסיבוב פנימי). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים מיכל השתילה בבסיס של הטבעה מקבע, עצם מקום במיכל השתילה (איור 3B) וליישר הצוואר עם המצביע מקבע (איור 3 ג) כדי להתאים את זווית הסיבוב הפנימי של העצם לערך הרצוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד 60 גרם של אבקת PMMA ומערבבים עם 30 גרם של שרף נוזל מתחת למכסה המנוע קטר עד נמס האבקה. התערובת צריכה להיות pourable. בעזרת כוס נייר חד פעמית עבור תהליך זה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים את התערובת לתוך מיכל השתילה עם העצם תחת במנדף (איור 3D), לאפשר לרפא במשך כ 10 - 15 דקות עד PMMA ברור וקשה. זה אמור רק למלא ~ 1/2 של מיכל השתילה עם PMMA. בזהירות לעטוף את עצם במגבות רווי מלח כדי למנוע יובש רקמות עקב החום דור במהלך פילמור PMMA (איור 3E). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק מעת לעת את עצם הירך כדי לוודא שהוא נשאר מיושרמיכל במהלך ריפוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סר ירך מן מתקן שתילה ולעטוף במגבת נייר ספוגה מלוחה (האיור 3E). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כן 90 גרם של PMMA תחת במנדף כמוסבר בשלב 3.5 ולמלא את מכל השתילה לחלוטין. לרפא את PMMA במשך כ 10 - 15 דקות עד שהוא הופך להיות קשה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחרי השרף רפא, בחוזקה לעטוף / rewrap עצם במגבות נייר ספוגה מלוחה, לכסות עם דגימות שקית ולאחסן פלסטיק ב -20 ° C במקפיא. </li></ol> 4. הדמית העצם עם רנטגן (זהירות! Operate עם טיפול הולם עבור קרינת רנטגן בעת שימוש בהתקן) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם אתה משתמש וסרט צילומי רנטגן, פונים המפתחים רנטגן ב -20 דקות לפחות (מחיר הוראות היצרן) לפני הסריקה על ידי סיבוב הכפתור בכיוון השעון (בחדר היזם). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא שיש סרט שלא נחשף את הקלטת לפני רנטגן; קלטת אמורה להיפתח רק בחדר חשוך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל המכונה על מנתלפתוח ולהרחיב את הראש המכונה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח עגלה תחת הנתיב של הקורה ומניח קלטת על העגלה תחת (איור 4 א) הקורה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקום ומקם את הירך על הקלטת (איור 4 ב); שתי אוריינטציות יהיה בשבי: המדיאלי-לרוחב להציג הקדמי-אחורי נוף. לייבל תמונות הדגימה בהתאם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר החשיפה הראשונה, להחליף את מיקומי עופרת העצם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכסים במחצית כבר חשוף בעופרת ולחשוף את העצם בכיוון השני בצד שלא נחשפו. זה מאפשר למשתמש להשתמש בסרט רנטגן אחד עבור עצם אחת בשני כיוונים (איור 4C-D). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שנה את הקלטת ולסובב כל ירך לתוך האורינטציה השנייה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במקרה של עצם ירך יחידה, לכסות מחצית הקלטת עם כיסוי עופרת להימנע מחשיפה ראשונית של הסרט כולו לקרן רנטגן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר מאחורי קיר נייד מצופה עופרת להגנה אישית ולהשתמש ההדק לחשוףהעצמות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עם סיום, לחזור ראש רנטגן לנעול ומצבת חנות, לסובב את המפתח למצב כבוי במחשב רנטגן ולהסיר סרט רנטגן חשוף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפתח את הסרט כדי להשיג תמונות רנטגן (איור 4E) באמצעות מפתח סרט רגיל. כבה את האור הלבן בחדר ולאתר יזם הסרט. כבה את האור האדום ומכבה את האור הלבן לפני פתיחת הקלטת להמשיך בתהליך פיתוח סרט. פתח את הקלטת ולשים את הסרט דרך היזם. כבה את האור הלבן ומכבים את האור האדום פעם בסרט פותחה. </li></ol> 5. סריקת CT של עצמות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר עצמות מהמקפיא כ -24 שעות לפני הסריקה. עצמות חייבות להיות מופשרות לפני לחלוטין סריקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא העצמות עטופות בשקיות פלסטיק לסריקה כדי למזער לנקות בסוף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקום ולאבטח את עצם הירך ואת פנטום כיול מתקן סריקת CT (איור 5 א-ב). ה- Fixture מחזיקה פנטום הכיול (איור 5 ג) ובעלת ירך אורינטציה (איור 5D-E) זהה בכיוון הרצוי לבדיקות מכאניות שלאחר מכן. רישום צלב זה נדרש להשתמש בנתונים מסריקת CT (האיור 5F) בתהליך דוגמנות QCT / FEA (המתואר בפרוטוקול אחר). הערה: האבזר תוכנן כך שהוא חושף את עצם הירך לסריקת CT ללא הפרעת עצם הירך הפרוקסימלית (ראש עצם ירך, צוואר, trochanter יותר, ופיר הפרוקסימלי). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא הנורה יחד עם עצם הירך בתוך סורק CT מיושר כהלכה באמצעות לייזרים מערכת כמדריכים (איור 5D-E). Re-לבדוק את היישור של מתקן עם לייזר ציר זמן CT (על ידי לחיצה לייזר לחצן הפעלה / כיבוי). הפנטום לא צריך להיות מתואם עם לייזר כפי שהוא מאובטח שבתוך בית הנורה. אפס את המיקום בטבלה מלוח הבקרה של המכשיר על ידי לחיצה על אפס button (→ 0 ←) בלוח הבקרה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעקבות הליך ההפעלה CT רגיל, להפעיל את המכונה CT ב 120 KVP, 216 Mas, זמן סיבוב של 1, ועל המגרש של 1 באמצעות מצב ברזולוציה גבוהה במיוחד (zUHR). זה נותן עובי פרוס 0.4 מ&quot;מ, ואת גודל פיקסל של 0.30 - 0.45 מ&quot;מ, בהתאם לגודל של שדה הראייה (FOV). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדקו CT סריקת נתונים לפני בדיקה מכאנית על מנת להבטיח כי תמונות של עניין נלכדות והצילו. Refreeze העצם ב -20 ° C עד היום של הניסוי. </li></ol>

<ol><li>Cristofolini, L., Schileo, E., Juszczyk, M., Taddei, F., Martelli, S., Viceconti, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+testing+of+bones%3A+the+positive+synergy+of+finite-element+models+and+in+vitro+experiments%5BTitle%5D)+AND+%22Philos+Trans+A+Math+Phys+Eng+Sci%22%5BJournal%5D)">Mechanical testing of bones: the positive synergy of finite-element models and in vitro experiments.</a> Philos Trans A Math Phys Eng Sci. 368, 2725-2763 (2010).</li>
<li>Cartner, J. L., Hartsell, Z. M., Ricci, W. M., Tornetta, P. III <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Can+we+trust+ex+vivo+mechanical+testing+of+fresh-frozen+cadaveric+specimens%3F+The+effect+of+postfreezing+delays%5BTitle%5D)+AND+%22J+Orthop+Trauma%22%5BJournal%5D)">Can we trust ex vivo mechanical testing of fresh-frozen cadaveric specimens? The effect of postfreezing delays.</a> J Orthop Trauma. 25 (8), 459-461 (2011).</li>
<li>An, Y. H., Draughn, R. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAn%2C+YH+%22Mechanical+testing+of+bone+and+the+bone-implant+interface%22">Mechanical testing of bone and the bone-implant interface</a>. , CRC press. (1999).</li>
<li>van Haaren, E. H., van der Zwaard, B. C., van der Veen, A. J., Heyligers, I. C., Wuisman, P. I., Smit, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+long-term+preservation+on+the+mechanical+properties+of+cortical+bone+in+goats%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Orthop%22%5BJournal%5D)">Effect of long-term preservation on the mechanical properties of cortical bone in goats.</a> Acta Orthop. 79, 708-716 (2008).</li>
<li>Shaw, J. M., Hunter, S. A., Gayton, J. C., Boivin, G. P., Prayson, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Repeated+freeze-thaw+cycles+do+not+alter+the+biomechanical+properties+of+fibular+allograft+bone%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Orthop+Relat+Res%22%5BJournal%5D)">Repeated freeze-thaw cycles do not alter the biomechanical properties of fibular allograft bone.</a> Clin Orthop Relat Res. 470 (3), 937-943 (2012).</li>
<li>Topp, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Embalmed+and+fresh+frozen+human+bones+in+orthopedic+cadaveric+studies%3A+which+bone+is+authentic+and+feasible%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Orthop%22%5BJournal%5D)">Embalmed and fresh frozen human bones in orthopedic cadaveric studies: which bone is authentic and feasible?</a> Acta Orthop. 83 (5), 543-547 (2012).</li>
<li>Manske, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortical+and+trabecular+bone+in+the+femoral+neck+both+contribute+to+proximal+femur+failure+load+prediction%5BTitle%5D)+AND+%22Osteoporos+Int%22%5BJournal%5D)">Cortical and trabecular bone in the femoral neck both contribute to proximal femur failure load prediction.</a> Osteoporos Int. 20 (3), 445-453 (2009).</li>
<li>Rezaei, A., Dragomir-Daescu, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Femoral+Strength+Changes+Faster+With+Age+Than+BMD+in+Both+Women+and+Men%3A+A+Biomechanical+Study%5BTitle%5D)+AND+%22J+Bone+Miner+Res%22%5BJournal%5D)">Femoral Strength Changes Faster With Age Than BMD in Both Women and Men: A Biomechanical Study.</a> J Bone Miner Res. 30, 2200-2206 (2015).</li>
<li>Cristofolini, L., McNamara, B., Freddi, A., Viceconti, M. <a target="_blank" href="http://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1243/0309324971513337">In vitro measured strains in the loaded femur: quantification of experimental error.</a> J Strain Anal Eng Des. 32, 193-200 (1997).</li>
<li>Dragomir-Daescu, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Robust+QCT%2FFEA+models+of+proximal+femur+stiffness+and+fracture+load+during+a+sideways+fall+on+the+hip%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Robust QCT/FEA models of proximal femur stiffness and fracture load during a sideways fall on the hip.</a> Ann Biomed Eng. 39, 742-755 (2011).</li>
</ol>

יש המחברים לא גילויים מתאימים.

הצגנו פרוטוקול הכנה עצם חזק להבטחת דוגמנות בדיקות מכאני QCT / FEA של כוח ירך כתוצאה מנפילת צידה לתצורת הירך. שיטה זו הפכה הפרוטוקול הסטנדרטי ללא צורך במיקור החוץ שלנו. במהלך 6 שנים, עם אנשים שונים, כ -200 femora הוכנו בהצלחה בעקבות פרוטוקול זה. התוצאות של הפרוטוקול כוללות לסיווג תנאי עצם באמצעות DXA, פוסלי מחל גרורתי, שברים קודמים, או שתלים באמצעות רנטגן, וקבלת הפצת מינרליים גיאומטרית 3D באמצעות CT עבור המודלים הבאים QCT / FEA. חיתוך, שתילה, ואבזרי סריקה נועדו להכיל femora על ימין...

קביעת חוזק שבר הירך הפרוקסימלי האמיתי באמצעות בדיקה מכנית היא שיטה הרסנית הדורשת גישת בדיקה קפדנית למדידות מדויקות. בפרט, יש צורך בשיטות הכנת עצם נכונות כדי לשמור על שלמות העצמות לפני בדיקת שבר מכני1. זה מושג על ידי אחסון נכון של העצם ומזעור הטיפול בטמפרטורת החדר. נתוני בדיקה אלה נמצאים בשימוש נרחב כדי לאמת מודלים של QCT/FEA של שבר עצם הירך שיש להם פוטנציאל לשימוש קליני להבנת הסיכון לשבר, במיוחד בחולים אוסטאופורוטיים. למרבה הצער, אין נוהל סטנדרטי עדכני להכנת דגימות עצם הירך הפרוקסימליות לבדיקה מכנית. הליך בדיקה טוב אמור להבטיח חזרתיות ושחזור של תהליך ההכנה. לכן, יש לתכנן ולייצר בקפידה מתקנים הנדרשים להכנת דגימה כדי למזער את הסבירות לשגיאות בדיקה שונות. כמו כן, עלינו למזער את זמן ההכנה שבו רקמת העצם נמצאת בטמפרטורת החדר ובכך נמצאת בסכנת השפלה עם שינויים בלתי הפיכים בתכונות המכניות. 
לשם כך, פיתחנו הליך המשמר רקמת עצם לאורך שלבי הכנה מרובים. זה חשוב כדי להבטיח זמן חשיפה מינימלי בטמפרטורת החדר תוך מזעור מספר מחזורי ההקפאה/הפשרה שיכולים להשפיע על התכונות הפיזיקליות של הרקמה2. ההליך כולו ארוך ולא טריוויאלי מכיוון שהשלבים התרחשו במשך מספר שבועות ודרשו תזמון להליכי סריקה וזמינות כוח אדם. השלבים כללו הפשרת דגימות עצם, סינון הדגימות באמצעות סריקת DXA כדי לקבל ערכי צפיפות מינרלים בעצם (BMD), צילום רנטגן כדי לשלול דגימות חולות, ולבסוף סריקת CT כדי להעריך את התפלגות מינרלי העצם וגיאומטריית הירך. כל הדגימות הוכנו לבדיקה על ידי הסרת רקמות רכות זרות משטח העצם, חיתוך עצם הירך לאורך הנדרש לבדיקה ועציץ עצם הירך בכיוון הרצוי להדמיית נפילה הצידה על הירך במהלך הבדיקה שלאחר מכן. חיוני לשמור על פרק הזמן לכל הפעולות הללו קצר ככל האפשר. פרוטוקול חזק הוא אפוא חובה להכנת דגימה עקבית, שימור רקמות בין שלבים ולהפחתת זמן ההכנה הכולל. 
מטרת מאמר זה היא להציג בפירוט את ההליכים הכרוכים בהכנת דגימות עצם הירך לבדיקות מכניות עוקבות בתנאים שונים. שימור רקמת העצם הוא קריטי בתהליך זה והשגנו אותו על ידי הקפאת דגימות בין השלבים ושמירתן עטופות בזהירות במגבות רוויות מלח בכל עת, למעט בעת סריקה ובדיקה מכנית של העצמות. פמורה נשמרה גם עטופה במגבות רטובות במי מלח במהלך השלבים הכוללים ריפוי PMMA למניעת יובש ברקמת העצם.

<table><tbody><tr><td>מיכל עציץ CT ומתקן סריקה</td><td>מיוצר פנימית</td><td>N/A</td> סורק CT <td>מעוצב ומיוצר בהתאמה אישית</td></tr><tr><td></td> סורק <td>סימנס</td><td>Somatom Definition (סימנס, מלברן, פנסילבניה)</td><td>ציוד סריקת CT</td></tr><tr><td>כמותי CT פנטום</td><td>Midways Inc, סן פרנסיסקו, קליפורניה</td><td>דגם 3 כיול CT פנטום</td><td>משמש להשגת ערכי BMD מיחידות Hounsfield בתמונת ה-CT</td></tr><tr><td>סורק ספיגת קרני רנטגן באנרגיה כפולה</td><td>ג'נרל אלקטריק</td><td>N/A</td><td>GE סורק Lunar iDXA לבריאות העצם או כל סורקי BMD דומים</td></tr><tr><td>שרף אורהודונטי היגייני (PMMA)</td> <td>Patterson Dental Supply</td><td>H02252</td><td>חומר מבוקר וניתן לרכוש אותו באישור מתאים</td></tr><tr><td>מקפיא</td><td>קנמור</td><td>N/A</td><td>זהו -20 & deg; C אחסון לעצמות</td></tr><tr><td>סורק רנטגן</td><td>ג'נרל אלקטריק</td><td>&nbsp; 46-270615P1</td><td>ציוד הדמיית רנטגן.&nbsp; &nbsp;</td></tr><tr><td>סרטי רנטגן</td><td>קודאק</td><td>N/A</td><td>משמש להצגת תמונות רנטגן</td></tr><tr><td>מפתח רנטגן</td><td>קודאק X-Omatic</td><td>M35A X-OMAT &nbsp;</td><td>משמש לפיתוח תמונות רנטגן</td></tr><tr><td>קלטת רנטגן</td><td>קודאק X-Omatic</td><td>N/A</td><td>משמשת להחזקת סרטי רנטגן</td></tr><tr><td>שקיות אורז במשקל 5 פאונד</td><td>ערך רב</td><td>N/A&nbsp;</td><td>משמש לחיקוי רקמות רכות במהלך תהליך סריקת DXA</td></tr><tr><td>תמיסת מלח פיזיולוגית (0.9% נתרן כלורי)</td><td>בקסטר</td><td>NDC 0338-0048-04</td><td>משמש לשמירת דגימות לחות</td></tr><tr><td>אזמל ומגרדים</td><td>Bard-Parker</td><td>N/A</td><td>משמש לניקוי העצם מרקמות רכות</td></tr><tr><td>חותך יצוק</td><td>Stryker</td><td>810-BD001</td><td>משמש לחיתוך פיר הירך</td></tr><tr><td>מכונת קידוח</td><td>Bosch</td><td>N / A</td><td>משמש לקידוח פיר הירך</td></tr><tr><td>מכסה אדים</td><td>המילטון</td><td>70532</td><td>משמש לאוורור בעת שימוש בייצור PMMA</td></tr></tbody></table>

הכנת עצם הירך הפרוקסימלי cadaveric לשבר חוזק בדיקה כמותית ct מבוססי ניתוח אלמנטים סופיים

Proximal Cadaveric Femur Preparation for Fracture Strength Testing and Quantitative CT-based Finite Element Analysis

בדיקות שבר cadaveric משמשות באופן שגרתי כדי להבין גורמים המשפיעים כוח ירך הפרוקסימלי. בגלל רקמות ביולוגיות vivo לשעבר נוטות לאבד תכונות המכאניות שלהם לאורך זמן, דגימה לקראת בדיקה ניסיונית חייבות להתבצע בזהירות כדי לקבל תוצאות אמינות המייצגים בתנאי vivo. מסיבה זו, עצבנו פרוטוקול ומערכת של גופים להכין את דגימות ירך כך התכונות המכאניות שלהם חוו שינויים מינימאליים. Femora נשמרו במצב קפוא למעט במהלך השלבים בהכנה ובדיקה מכנית. המודד הקליני הרלוונטי של מפרק ירך ואת צפיפות מינרלים בעצם צוואר ירך (BMD) התקבלו עם absorptiometry רנטגן הכפול קליני צפיפות עצם (DXA), ואת גיאומטרית 3D וההפצה של מינרלים בעצמות התקבלו באמצעות CT עם רוח רפאי כיול עבור הערכות כמותיות על סמך ערכי בגווני אפור. כל מחלת עצם אפשרי, שבר, או הנוכחות של שתלים או חפצים המשפיעים על מבנה העצם, נפסלה עם סריקות רנטגן. לקבלת הכנה, כל העצמות נוקו בקפידה של רקמות רכות עודפות, נחתכו בעציץ בזווית הסיבוב הפנימית של עניין. אביזר חיתוך איפשר הקצה הדיסטלי של העצם להיות מנותקת עוזב את עצם הירך הפרוקסימלי באורך הרצוי. כדי לאפשר מיקום של צוואר הירך בזוויות שנקבעו במהלך מאוחר CT סריקה ובדיקה מכאני, פירי ירך הפרוקסימלי בעציץ polymethylmethacrylate (PMMA) באמצעות מתקן אשר עוצב במיוחד עבור אורינטציות רצויות. הנתונים הנאספים מניסויים שלנו אז שימשו למתן תוקף של טומוגרפיה ממוחשבת כמותית (QCT) מבוססי ניתוח אלמנטים סופיים (FEA), כמתואר בפרוטוקול אחר. בכתב היד הזה, אנו מציגים את הפרוטוקול לעריכת העצם המדויק לבדיקות מכאניות ודגימה עוקבת QCT / FEA. הפרוטוקול הנוכחי יושם בהצלחה להכין כ -200 CADfemora averic על פני פרק זמן של 6 שנים.

Femora cadaveric נשלחו קפוא ומתוחזק ב -20 ° C עד הכנת החלה. סריקת BMD בוצעה באמצעות סורק DXA למדוד מפרק ירך והצוואר BMD וכן T-ניקוד עבור כל דגימה (איור 1). T-ציון הוא מספר סטיות התקן של נמדדת BMD בהשוואה לערכים ממוצעים עבור נבדקים בריאים צעירים. זה יכול לנוע בין -2.5 או נמוך יותר עבור עצמות אוסטיאופורוזיס, בין 1- ל -2.5 לעצמות osteopenic וגבוהות -1 לעצמות נורמליות. לאחר שסיימת, עצמות נוקו של רקמה עודפת, וחותכים להסיר את הקצה הדיסטל...

אנו מציגים פרוטוקול חזק כיצד לשמר בקפידה ולהיערך femora cadaveric לבדיקת שבר והדמית טומוגרפיה ממוחשבת כמותית. השיטה מספקת שליטה מדויקת התנאים קלט לצורך קביעת יחסים בין צפיפות המינרלים בעצמות, כוח שבר, והגדרת הגיאומטריה ומאפיינים מודל אלמנטים סופיים.

הכנת עצם הירך הפרוקסימלי cadaveric לשבר חוזק בדיקה כמותית CT מבוססי ניתוח אלמנטים סופיים

Cadaveric fracture testing is routinely used to understand factors that affect proximal femur strength.  Because ex vivo biological tissues are prone to ...

המטרה הכוללת של פרוטוקול זה היא להקל על הכנה עקבית של עצם הירך האנושית לטומוגרפיה ממוחשבת, או סריקת CT ובדיקות מכניות בנפילה צדדית על תצורת הירך. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות בתחום מחקר האוסטאופורוזיס על הדמיית עצם ותכונות ביומכניות של העצם. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שמדובר בהליך מקיף להכנת עצם הירך הפרוקסימלית בצורה ניתנת לשחזור למחקר שברים בעצמות.התחל בכיסוי שקיות אורז של ארבעה או חמישה קילו בשקיות ניילון כדי למנוע את זיהומן ולהגן על משטח ה-DEXA בנייר מרופד בניילון. העבירו שתיים משקיות האורז העטופות בניילון לשולחן הסורק. לאחר מכן הניחו שתי פמורה מופשרת בטמפרטורת החדר 24 שעות על גבי שקיות האורז.כך שהקצוות הפרוקסימליים, כולל ראשי הירך, מרוכזים בשקיות כשהצדדים האחוריים פונים כלפי מטה. כסו את קצה עצם הירך הקדמית החשופה בשתי שקיות האורז האחרות, ומקמו את ראש המכונה מעל עצם הירך המשוערת. כעת בחר את בדיקת עצם הירך בממשק תוכנת המכונה, ומקם את הזרוע על גבי עצם הירך.לאחר ניתוח צפיפות מח העצם, ייווצר T-Score אוטומטי המסווג את העצם כנורמלית, אוסטאופנית או אוסטאופורוטית. לפני תחילת שינוי העצם יש לחטא את סביבת העבודה באלכוהול איזופרופיל 70%, ולכסות את השולחן ברפידות נייר סופגות עם סרט פלסטיק בצד אחד. לאחר מכן הנח את כל עצם הירך למתקן חיתוך בהתאמה אישית עם ראש עצם הירך כנגד הצלחת האקרילית של המתקן.החזק את הדיאפיזה כנגד שני הפינים במתקן החיתוך, הדק את הצלחת המחוררת על הדיאפיזה. כאשר העצם מאובטחת, העבירו את החותך היצוק דרך הצלחת המחוררת כמדריך, וחתכו את הפיר הדיסטלי של עצם הירך. כעת הסר את העצם מהמתקן, והשתמש בקורט בעומק 25 מילימטר כדי לנקות את המח מהחלל המדולרי.לפי הצורך השתמש בגזה ספוגית לניקוי המשטח הפנימי של העצם. לאחר מכן אחזו בעצם במטלית יבשה וקדחו חור של 10 מילימטר דרך הקצה הדיסטלי של העצם, כ -25 מילימטרים מהקצה החתוך הפרוקסימלי של הדגימה. לפני שתתחיל בהליך עציץ העצם, סמן את מיכל העציץ בפרטי זיהוי העצם המתאימים, והתאם את מתקן ההטבעה לכיוון הנכון.הנח את מיכל העציץ בבסיס מתקן ההטבעה בתוך מכסה אדים, והנח את העצם במיכל העציץ. לאחר מכן יישר את הצוואר עם המצביע במתקן כדי להתאים את זווית הסיבוב הפנימית של העצם לערך הרצוי. לאחר מכן, מערבבים 60 גרם אבקת PMMA עם 30 גרם שרף נוזלי, בכוס חד פעמית התואמת ל-PMMA עד שהאבקה נמסה.כאשר התערובת ניתנת למזיגה, שפכו את תמיסת ה-PMMA לתוך מיכל העציצים, עד שהמיכל מלא בערך למחצה. ואפשר ל-PMMA להתייצב למשך 10 עד 15 דקות בתוך מכסה האדים. בזמן שהתערובת מתרפאת, עטפו בזהירות את העצם במגבות רוויות מלח כדי למנוע יובש ברקמות.בדוק מעת לעת את עצם הירך כדי לוודא שהעצם נשארת מיושרת במיכל במהלך תהליך הריפוי. לאחר שהשרף נרפא, מלאו לחלוטין את מיכל העציץ ב-90 גרם PMMA ושרף נוזלי, והניחו ל-PMMA להתרפא למשך 10 עד 15 דקות נוספות. לאחר שהשרף הנוסף נרפא, עטפו את העצם מחדש במגבות נייר ספוגות מלח, וכסו את העצם במלואה בשקית ניילון.לפני הדמיית רנטגן, הזז את ראש הקרן לגובה הרצוי והנח קלטת לא חשופה על העגלה מתחת לקורה. לאחר מכן, הנח את עצם הירך על גבי הקסטה במצב הרוחבי המדיאלי, ועבור מאחורי הקיר הנייד של קו העופרת להגנה אישית. סמן את תמונות הדגימה ולאחר מכן השתמש בהדק כדי לחשוף את העצמות.כדי לסרוק את העצמות על ידי טומוגרפיה ממוחשבת, אבטח שקית ניילון מופשרת לחלוטין עטופה בפנטום הכיול במתקן סריקת ה-CT. השתמש במכווני הלייזר של המערכת כדי לאשר שאמצע המתקן מיושר כהלכה עם קו האורך בלייזר של סורק ה-CT. הזזת השולחן למעלה או למטה עד שהלייזר האופקי מונח בין הראש לטרוכנטר לפי הצורך.לאחר מכן לחץ על לחצן ההפעלה/כיבוי של הלייזר כדי לבדוק מחדש את יישור המתקן עם לייזר הגישה לריאות CT, ולחץ על כפתור האפס כדי לאפס את מיקום השולחן. כאשר העצם נמצאת במקומה, השתמש בהליכי הפעלה סטנדרטיים של CT כדי לסרוק את העצם עם פרמטרי הסריקה המתאימים, ולקבל עובי פרוסת תמונה של 0.4 מילימטר וגודל פיקסל של 0.30 עד 0.45 מילימטר בהתאם לגודל שדה הראייה. סריקת צפיפות מינרלים בעצם באמצעות סורק DEXA כפי שהודגם זה עתה, מאפשרת מדידה של צפיפות העצם הכוללת של הירך והצוואר.כמו גם רכישת ה-T-Score עבור כל דגימה. ניתן להשתמש בתמונות רנטגן המתקבלות בשיטה זו כדי להבחין בנוכחות שברים או מחלות קודמות, כגון סרטן, שעלולות להשפיע על חוזק הירך. ניתן להשתמש בתמונות CT כדי להשיג גיאומטריית עצם תלת מימדית והתפלגות מינרלים נפחיים של עצם שישמשו בניתוח אלמנטים סופיים מבוסס CT כמותני.בעת ניסיון הליך זה חשוב לזכור למזער את מספר מחזורי סגנון ההקפאה, ולשמור על לחות עצם הירך במהלך שלבי ההכנה. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד להכין עצם הירך להדמיה עקבית ובדיקה של נפילה לצדדים על תצורת הירך.

proximal-cadaveric-femur-preparation-for-fracture-strength-testing

Research

JoVE Journal

Medicine

רפואה

מודלים של בעלי חיים משמשים לעתים קרובות כדי לחקות פגיעה חמורה בעצמות במחקר ביו-רפואי. בשל גודלם הקטן, הקמת נגעי עצם מיוצבים בעכברים היא מעבר ליכולותיהן של רוב קבוצות המחקר. כאן, אנו מתארים שיטה פשוטה לביסוס וניתוח פגמים ניסיוניים בעצם הירך בעכברים.

דגם פגם עצם הירך קריטית בגודל פשוט בעכברים

כתב יד זה, אנו מציגים פרוטוקול שבר femora הפרוקסימלית cadaveric מבחן בנפילה הצידה לתצורת הירך באמצעות גופי מעקב רכוב על מסגרת הידראולי סרוו סטנדרטי. תשעה אותות סרוקים הכוללת כוחות, רגעים ועקירה יחד עם שני זרמי וידאו במהירות גבוהה נרכשים במהלך הבדיקה.

שיטה, מעקב אביזר בשביליאתה לא רואה שיש בדיקה בעמדה סתיו-בה-היפ לצדדים

ב פרוטוקול זה, זנים פני השטח עצם הירך מוערך במהלך שבר הבדיקה באמצעות טכניקת מתאם תמונה דיגיטלית. החידוש של השיטה כוללת יישום של דפוס חודרני סטוכסטי חדות גבוהה על פני השטח של עצם הירך, תאורה בקפידה שצוין, במהירות גבוהה לכידת וידאו, תמונה דיגיטלי ניתוח המתאם לחישובי זן.

שיטה להעריך זנים קורטיקליים Cadaveric הירך בזמן שבר בדיקה באמצעות מתאם תמונה דיגיטלי

המטרה של הפרוטוקול היא לייעל את הפרמטרים דור שבר להניב שברים עקבית. פרוטוקול זה חשבונות עבור הווריאציות גודל העצם, מורפולוגיה שעשויים להתקיים בין בעלי חיים. בנוסף, מתוארת מנגנון שבר חסכונית, מתכוונן.

שבר מכשיר עיצוב ואופטימיזציה פרוטוקול עבור שברים סגורים מיוצב מכרסמים

הפרוטוקול הנוכחי מתאר את הפיתוח של פלטפורמת בדיקה לשחזור עבור צוואר הירך מורין במערך כיפוף cantilever. קווי עזר מודפסים תלת-ממדיים מותאמים אישית שימשו לתיקון עקבי וקשיח של עצמות הירך ביישור אופטימלי.

כיפוף הקנטילבר של צווארי הירך מורין

טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת (μCT) היא כלי הדמיה לא הרסני המסייע בהערכת מבנה העצם במחקרים פרה-קליניים, אולם קיים חוסר הסכמה על הליכי μCT לניתוח יבלת ריפוי העצם. מחקר זה מספק פרוטוקול μCT שלב אחר שלב המאפשר מעקב אחר ריפוי שברים.

הערכת ריפוי שברים בעצם באמצעות טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת

הפרוטוקול מאפשר למדוד את העיוות של מיקרו-מבנה העצם בכל עצם הירך האנושית הפרוקסימלית ואת הקשיחות שלה על ידי שילוב של סריקת מיקרו-CT בנפח גדול, שלב דחיסה בהתאמה אישית וכלי עיבוד תמונה מתקדמים.

הדמיה של מנגנון הכשל המיקרו-מבני בירך האדם

בדיקה מכנית של עצמות מכרסמים היא שיטה חשובה לחילוץ מידע לגבי רגישות העצם לשברים. בהיעדר הבנה מעשית מתאימה, התוצאות עלולות להתפרש יתר על המידה או חסרות תוקף. פרוטוקול זה ישמש כמדריך כדי להבטיח בדיקות מכניות מבוצעות במדויק כדי לספק נתונים תקפים ופונקציונליים.

שיקולים מעשיים לתכנון, ביצוע ופרשנות של מחקרים הכוללים בדיקות כיפוף עצם שלמות של עצמות מכרסמים

Source:Anthony J. Yosick1,2, Christine Massie1, Emma Knapp2, Hani A. Awad1,2,31Department of Biomedical Engineering, University of Rochester, US2Center for Musculoskeletal Research, Department of Orthopedics, University of Rochester Medical Center, USA3Department of Orthopedics, University of Rochester Medical Center, USAThe video demonstrates fall-related wrist fractures using human cadaver forearms with varying bone densities. Specimens are standardized by removing upper soft tissue,...

Simulating Fall-Induced Wrist Fractures Using a Cadaveric Human Forearm Specimen

מחקר זה קבע מודל פגם חצי-סגמנטלי של הפמורל בעכברוש להערכת הביצועים המכניים והאוסטאוגניים של חומרים תחליפי עצם בתנאי עומס ללא שימוש בקיבוע פנימי או חיצוני.

מודל פגם עצם דיאפיזי חצי-סגמנטלי בחולדות להערכת ביצועי תחליפי עצם באזורים נושאי עומס

למדו פרוטוקול הכנה של עצם הירך הפרוקסימלית מגופה אנושית לסריקת CT ובדיקות מכניות. שיטה זו מאפשרת חקר ביומכניקת עצם וצפיפות מינרלית באוסטאופורוזיס בצורה אמינה וחוזרת.

הכנת עצם הירך הפרוקסימלי cadaveric לשבר חוזק בדיקה כמותית CT מבוססי ניתוח אלמנטים סופיים

גלה סרטונים נוספים