פרוטוקול לשחזור ויעיל עבור הארכת במודל חולדה המוביל אל עצם הירך Regenerated פונקציונלי
23 באוקטובר 2017
מחקר זה מתאר פרוטוקול מפורט הדירים באמצעות fixator חיצוני פיתח עבור הארכת (לעשות) בעכברוש הירך דגם אילו היתרים פיזיולוגיים נושאת משקל על ידי החיה לאחר הסרת fixator חיצוניים.
המטרה הכוללת של פרוטוקול זה היא לגרום באופן חוזר ויעיל לאוסטאוגנזה של הסחת דעת עצם הירך במודל חולדה כדי להעריך התחדשות עצם תפקודית. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום רפואת האוסטיאוגנזה לגבי קביעת וקיצור תקופת הקונסולידציה או לגבי זיהוי מנגנון תיקון העצם. היתרון העיקרי של טכניקה זו חיוני למי שיצר קיבוע חיצוני וכדי להדריך מי מבצע את הניתוח, לספק סביבה יציבה להתחדשות עצם אופטימלית.
ההשלכות של טכניקה זו משתרעות על כל הארכת הגפיים העליונות והתחתונות הטיפוליות או של פגם בעצם המתרחשים לאחר ניתוח כריתת גידול בעצם. הדגמת ההליך נעשית על ידי אדוארד לאמי, מרצה לרוקחות מהמעבדה שלי. התחל בהנחת חולדת Sprague Dawley זכר מורדמת בת 12 שבועות במצב רוחבי שמאלי והסרת השיער מהגפה האחורית הימנית.
לאחר מריחת משחת עיניים יש לחטא את אזור הניתוח בתמיסת פובידון-יוד ולהניח את החיה במצב שכיבה. כאשר הקיבוע החיצוני ממוקם לאורך הציר המדיולטרלי, השתמש בטוש כדי ליצור נקודה אחת בברך ונקודה שנייה בירך לאורך הקו המדיאלי של המישור הסגיטלי. חבר את שתי הנקודות והשתמש באזמל כדי לבצע חתך בעור לאורך הקו, לחתוך בין שריר הזרוע לרוחב הזרוע עד שעצם הירך נחשפת במלואה.
הרם את הפריאוסטאום והשתמש ברוז'ין כדי לנתק את הרקמה הרכה מהעצם. הכנס סיכות לחורים הפרוקסימליים והדיסטליים ביותר של המקבע החיצוני. אם ניתן לעגן את שני הסיכות, השתמש בשני מחזירי סן כדי לפתוח את השרירים ולהדק את המהדק של מוביל קידוח באמצע עצם הירך, החל מהחורים הפרוקסימליים והדיסטליים, וכלה בשני החורים האמצעיים, העבירו מקדח מתכת של 0.6 מילימטר דרך העצם ליצירת ארבעה חורי מנחה.
בעזרת סיכה חצי הברגה של 0.8 מילימטר, עבדו את הסיכה קדימה ואחורה כדי להגדיל את ארבעת החורים המקדימים, תוך הקפדה להישאר בניצב לעצם הירך. כדי להשתיל את הסיכות, השתמש במחזיק מחט כדי לתפוס את הראש של כל סיכת חצי חוט בגודל 1 מילימטר ולשקוע בנפרד את הפינים כדי להגדיל את חורי המנחה. השתמש במחזיר סן כדי לאשר שהפינים חודרים לשתי קליפות המוח מבלי לבלוט יותר ממילימטר אחד.
כאשר הפינים נמצאים במקומם, חבר את הקיבוע החיצוני לפינים בעלי הברגה למחצה, וודא שההיסט הוא כ-6 מילימטרים כדי לאפשר תפירה קלה וקשיחות טובה. לאחר מכן אבטח את ארבעת ברגי הנעילה כך שהמקבע החיצוני יינעל לסיכות. בעזרת פיזוטום, בצע אוסטאוטומיה בין שני הפינים המרכזיים.
לאחר מכן השתמש במחזיק מחט Mayo-Hegar, חוט תפר נספג 5-0 ותפר רציף לסגירת הפצע. מיד לאחר הניתוח יש לבצע צילום רנטגן של בעל החיים כדי לבדוק את עומק הפינים ואת יישור הגפיים האוסטאוטומיות לאורך הציר הארוך. לאחר מכן אפשר לחולדה להתאושש לחלוטין עם ניטור.
לאחר שבוע, בצע צילום רנטגן של הגפה כדי לבדוק מחדש את מיקום הסיכות ואת יישור מקטעי העצם. כדי לבצע את הסחת הדעת, סובב ידנית את האום המרובע חצי סיבוב בכיוון השעון כל 12 שעות למשך 10 ימים. צילום רנטגן של הגפה באמצע ובסוף תהליך הסחת הדעת כדי לעקוב אחר מיקום הפינים ויישור מקטעי העצם.
בתום הסחת הדעת, בצע צילום רנטגן של הגפה מדי שבוע, והסר את הקיבוע החיצוני ביום 64. ביום ה-66, השתמש באזמל כדי לבצע חתך בעור דרך צלקת הניתוח מהחלק העליון של הירך לקדמת הברך. חותכים בין שריר הזרוע ל-vastus lateralis עד שעצם הירך נחשפת במלואה, ומנתקים את השריר מהעצם ככל האפשר.
חותכים את כל רצועות הברך, מפרקים את המפרק וחותכים את קפסולת המפרק של הירך. נקו את העצם ביסודיות מבלי להסיר את הסיכות, בעזרת אזמל כדי להסיר את כל הרקמות הרכות. לאחר ניקוי עצם הירך הנגדית, צילום רנטגן של שתי עצם הירך.
הסר את הפינים ואחסן את עצם הירך במינוס 20 מעלות צלזיוס לניתוח סריקת טומוגרפיה ממוחשבת מיקרו. בניסוי מייצג זה, הדמיית רנטגן מיד לאחר הניתוח ועד סוף האיחוד, גילתה כי הפינים המושחלים למחצה בתוך סיכות עצם הירך נותרו מקבילים, נשמרים היטב ולא משוחררים לאורך כל ההליך, מה שמעיד על עיגון יציב. יתר על כן, הגפיים האוסטאוטומיות היו מיושרות היטב לאורך ציר האורך של העצם במהלך תהליך האוסטיאוגנזה של הסחת הדעת.
בסוף תקופת החביון לא נראו אזורים מסויידים ליד הגפיים האוסטאוטומיות. בסוף תקופת הסחת הדעת, נראו כמה אזורים מסויידים קרוב לקליפות המוח הקיימות. לאחר 28 ימים של איחוד, האזור הלא מסוייד של הפער בין הגפיים האוסטאוטומיות היה קטן יותר, וניתן היה להבחין ביבלת פריוסטאלית ליד מפלס הפער עם הסיכות.
לאחר 47 ימים של איחוד, היבלת המתחדשת גשר לחלוטין. לאחר הסרת הקיבוע החיצוני ויומיים של נשיאת משקל פיזיולוגית, החיות הפגינו הליכה פיזיולוגית ולא ניתן היה להבחין בעדויות לשבר. ניתוח טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת תלת מימדית של קטעי האורך הסדרתיים של היבלת המתחדשת הראה כי גישור מסוייד תמיד היה קיים עם קליפת המוח החיצונית הרציפה שנצפתה בפריפריה של היבלת המתחדשת.
לאחר 49 ימים של התבססות, לא נצפה שבר למרות התמדה של אזור פחות מינרלי במרכז היבלת המחודשת. לאחר שליטה, ניתן להשלים טכניקה כירורגית זו תוך 45 דקות אם היא מבוצעת כראוי. בעת ניסיון הליך זה, חשוב לזכור לשמור על סביבה סטרילית במהלך הניתוח ולפקח ביסודיות על בעל החיים לאחר הניתוח.
לאחר פיתוחה, טכניקה זו סוללת את הדרך לחוקרים בתחום הרפואה לשפר את טכניקת האוסטיאוגנזה של הסחת הדעת, במיוחד לקיצור תקופת הגיבוש בפרקטיקה הקלינית. בעקבות הליך זה, ניתן לבצע שיטות אחרות כמו הוספת גורמי גדילה או חומרי בנייה כדי לענות על שאלות נוספות כגון, האם ניתן לשפר את איחוד העצם. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד לבצע הארכת עצם הירך במודל חולדה תוך שימוש בטכניקות אלה כמדריך להבטחת הקבלה בין הסיכות.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה מציג פרוטוקול מפורט להתעצמות עצם באמצעות הסחה (DO) באמצעות קיבוע חיצוני חדש שפותח במודל עכבר ירך. שיטה זו מאפשרת נשיאת משקל פיזיולוגית לאחר הסרת הקיבוע, ומקלה על הערכת התחדשות עצם תפקודית.
מרכיבי מחקר עיקריים
תחום המדע
- התחדשות עצם
- התעצמות עצם באמצעות הסחה
- מודלי בעלי חיים
רקע
- התעצמות עצם באמצעות הסחה היא תהליך כירורגי המשמש לשיקום עיוותים סקלטליים.
- הטכניקה כוללת הסחה הדרגתית של פלחי עצם כדי לקדם היווצרות עצם חדשה.
- הבנת מנגנוני תיקון העצם היא חיונית לשיפור התוצאות הקליניות.
- מחקר זה משתמש במודל עכבר כדי לחקור את המנגנונים הללו ביעילות.
מטרת המחקר
- להקים פרוטוקול ניתן לשחזור להשראת התעצמות עצם באמצעות הסחה בירך.
- להעריך את ההיבטים התפקודיים של התחדשות העצם בסביבה מבוקרת.
- לספק תובנות לגבי תקופת האיחוי ומנגנוני תיקון העצם.
שיטות ששימשו
- שימוש בקיבוע חיצוני חדש להתעצמות עצם באמצעות הסחה.
- שימוש במודל עכבר ספרג דאולי זכר בן 12 שבועות.
- הדגמת התהליך על ידי מרצה לרוקחות.
- הערכה פוסט-ניתוחית של יכולות נשיאת משקל.
תוצאות עיקריות
- הפרוטוקול מאפשר אינדוקציה יעילה להתעצמות עצם באמצעות הסחה.
- נשיאת משקל פיזיולוגית מושגת לאחר הסרת הקיבוע החיצוני.
- סביבה יציבה מסופקת להתחדשות עצם אופטימלית.
- השלכות פוטנציאליות להארכת גפיים ותיקון פגמי עצם.
מסקנות
- טכניקה זו היא כלי יקר לחקר התחדשות העצם.
- היא עשויה להוביל לפיתוחים ברפואה התעצמותית.
- מחקר נוסף יכול לחקור את יישומייה בסביבות קליניות.
שאלות נפוצות
Executive Industry Relevance
This protocol establishes a reproducible model for functional bone regeneration in rats, enabling preclinical evaluation of bone healing mechanisms and therapeutic interventions. By achieving physiological weight-bearing post-fixator removal, it provides a physiologically relevant system for assessing bone quality and structural integrity. The method supports target validation in osteoanabolic pathways and mechanistic de-risking of bone repair strategies prior to translational investment.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses in bone regeneration by providing a controlled in vivo model to assess callus formation and cortical bridging.
- Operational Value: Offers standardized surgical and distraction parameters that reduce variability in preclinical bone healing studies.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates quantitative endpoints such as micro-CT-derived bone volume, mineral density, and cortical continuity for assay readouts.
- Operational Value: Supports development of reproducible imaging and biomechanical assays to evaluate compound effects on bone regeneration.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Models clinically relevant distraction osteogenesis for studying consolidation period shortening and bone defect repair.
- Operational Value: Provides a preclinical platform to test growth factors, biomaterials, or mechanical stimuli in a weight-bearing competent system.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical efficacy testing, particularly for bone anabolic agents and regenerative therapies.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing on molecular pathways involved in osteoblast activation and angiogenesis during distraction.
- Screening: Enables standardized preparation of bone regeneration models for high-fidelity compound screening.
- Analytics: Delivers quantitative micro-CT and biomechanical outputs that support cross-condition comparison and dose-response modeling.
- Translational Research: Aligns with clinical distraction osteogenesis applications, supporting preclinical continuity for limb lengthening and bone defect repair strategies.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable surgical and postoperative workflow for multi-program evaluation of bone-healing therapeutics.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Enhances predictive confidence in bone regeneration outcomes through reproducible functional regeneration and weight-bearing capacity.
- Operational Value: Delivers a standardized, rigid external fixator system that improves surgical reproducibility across sites and operators.
- Strategic Value: Reduces late-stage attrition by enabling early functional assessment of bone quality in preclinical models.
- Portfolio Impact: Informs risk-adjusted go/no-go decisions for osteoanabolic programs based on structural and functional bone endpoints.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent orthopedic surgery, microsuturing, and external fixator application.
- Depends on access to precision drilling tools, half-threaded pins, and imaging equipment for pin alignment verification.
- Necessitates standardized postoperative monitoring and distraction scheduling to ensure consistent regeneration outcomes.
- Involves adaptation considerations when translating pin placement and distraction rates to other skeletal sites or species.
- Limited by the need for aseptic technique and prolonged postoperative care to prevent fixation failure or infection.
