Un protocollo efficiente e riproducibile per osteogenesi di distrazione in un modello del ratto che conduce a un femore rigenerato funzionale

L'obiettivo generale di questo protocollo è quello di indurre in modo riproducibile ed efficiente l'osteogenesi da distrazione femorale in un modello di ratto per valutare la rigenerazione ossea funzionale. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo della medicina dell'osteogenesi sulla determinazione e l'accorciamento del periodo di consolidamento o sull'identificazione del meccanismo di riparazione ossea. Il vantaggio principale di questa tecnica è vitale per chi ha realizzato il fissatore esterno e per guidare chi sta eseguendo l'intervento chirurgico, fornire un ambiente stabile per una rigenerazione ossea ottimale.

Le implicazioni di questa tecnica si estendono a tutti gli allungamenti terapeutici degli arti superiori e inferiori o dei difetti ossei che si verificano dopo l'intervento chirurgico di escissione del tumore osseo. La dimostrazione della procedura è fatta da Edouard Lamy, un docente di farmacia del mio laboratorio. Inizia posizionando un ratto Sprague Dawley maschio anestetizzato di 12 settimane nella posizione laterale sinistra e rimuovendo i peli dall'arto posteriore destro.

Dopo aver applicato l'unguento per gli occhi, disinfettare l'area chirurgica con una soluzione di iodio povidone e posizionare l'animale in posizione supina. Con il fissatore esterno posizionato lungo l'asse mediolaterale, utilizzare un pennarello per fare un punto al ginocchio e un secondo punto all'anca lungo la linea mediale del piano sagittale. Collega i due punti e usa un bisturi per praticare un'incisione cutanea lungo la linea, tagliando tra il bicipite femorale e il vasto laterale fino a quando il femore non è completamente esposto.

Sollevare il periostio e utilizzare una rougine per scollegare il tessuto molle dall'osso. Inserire i perni nei fori più prossimali e distali del fissatore esterno. Se entrambi i perni possono essere ancorati, utilizzare due divaricatori di Senn per aprire i muscoli e stringere il morsetto di una guida di perforazione al centro del femore, iniziando dai fori prossimali e distali e finendo con i due fori centrali, far passare una punta da trapano in metallo da 0,6 millimetri attraverso l'osso per creare quattro fori guida.

Utilizzando un perno semifilettato da 0,8 millimetri, lavorare il perno avanti e indietro per allargare i quattro prefori, avendo cura di rimanere perpendicolare al femore. Per impiantare i perni, utilizzare un portaaghi per afferrare la testa di ciascun perno a mezza filettatura da 1 millimetro e affondare singolarmente i perni per allargare i fori guida. Usa un divaricatore di Senn per confermare che i perni penetrino in entrambe le cortecce senza sporgere di più di 1 millimetro.

Quando i perni sono in posizione, collegare il fissatore esterno ai perni semifilettati, assicurandosi che l'offset sia di circa 6 millimetri per consentire una facile cucitura e una buona rigidità. Quindi fissare le quattro viti di bloccaggio in modo che il fissatore esterno sia bloccato ai perni. Utilizzando un piezotomo, eseguire un'osteotomia tra i due perni centrali.

Quindi utilizzare un portaaghi Mayo-Hegar, un filo di sutura 5-0 riassorbibile e un punto continuo per chiudere la ferita. Subito dopo l'intervento, radiografare l'animale per verificare la profondità dei perni e l'allineamento delle estremità osteotomizzate lungo l'asse lungo. Quindi consentire al ratto di riprendersi completamente con il monitoraggio.

Dopo una settimana, radiografare l'arto per ricontrollare il posizionamento dei perni e l'allineamento dei segmenti ossei. Per eseguire la distrazione, ruotare manualmente il dado quadrato di mezzo giro in senso orario ogni 12 ore per 10 giorni. Radiografare l'arto a metà e al termine del processo di distrazione per monitorare il posizionamento dei perni e l'allineamento dei segmenti ossei.

Al termine della distrazione, radiografare l'arto settimanalmente, rimuovendo il fissatore esterno il giorno 64. Il giorno 66, usa un bisturi per praticare un'incisione cutanea attraverso la cicatrice chirurgica dalla parte superiore dell'anca alla parte anteriore del ginocchio. Taglia tra il bicipite femorale e il vasto laterale fino a quando il femore non è completamente esposto, scollegando il più possibile il muscolo dall'osso.

Tagliare tutti i legamenti del ginocchio, smontare l'articolazione e tagliare la capsula articolare dell'anca. Pulisci accuratamente l'osso senza rimuovere i perni, usando un bisturi per rimuovere tutti i tessuti molli. Quando il femore controlaterale è stato pulito, passare ai raggi X entrambi i femori.

Rimuovere i perni e conservare i femori a meno 20 gradi Celsius per l'analisi della scansione con tomografia microcomputerizzata. In questo esperimento rappresentativo, l'imaging a raggi X da subito dopo l'intervento chirurgico fino alla fine del consolidamento, ha rivelato che i perni semifilettati all'interno dei perni del femore sono rimasti paralleli, ben conservati e non allentati durante la procedura, indicativi di un ancoraggio stabile. Inoltre, le estremità osteotomizzate erano chiaramente ben allineate lungo l'asse longitudinale dell'osso durante il processo di osteogenesi da distrazione.

Alla fine del periodo di latenza, non erano visibili aree calcificate vicino alle estremità osteotomizzate. Alla fine del periodo di distrazione, alcune aree calcificate erano visibili vicino alle cortecce preesistenti. Dopo 28 giorni di consolidamento, la regione non calcificata dello spazio tra le estremità osteotomizzate era più piccola e si poteva osservare un callo periostale vicino al livello dello spazio con i perni.

Dopo 47 giorni di consolidamento, il callo rigenerante è stato completamente colmato. Dopo la rimozione del fissatore esterno e due giorni di carico fisiologico, gli animali hanno mostrato un'andatura fisiologica e non è stato possibile osservare segni di frattura. L'analisi della tomografia microcomputerizzata 3D delle sezioni longitudinali seriali del callo rigenerante ha dimostrato che il ponte calcificato era sempre presente con una corticale esterna continua osservata alla periferia del callo rigenerante.

Dopo 49 giorni di consolidamento, non è stata osservata alcuna frattura nonostante la persistenza di una regione meno mineralizzata al centro del callo rigenerato. Una volta padroneggiata, questa tecnica chirurgica può essere completata in 45 minuti se eseguita correttamente. Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare di mantenere un ambiente sterile durante l'intervento chirurgico e di monitorare accuratamente l'animale dopo l'intervento.

Dopo il suo sviluppo, questa tecnica apre la strada ai ricercatori nel campo della medicina per migliorare la tecnica dell'osteogenesi da distrazione, in particolare per accorciare il periodo di consolidamento nella pratica clinica. Seguendo questa procedura, è possibile eseguire altri metodi come l'aggiunta di fattori di crescita o materiali di costruzione per rispondere a ulteriori domande, ad esempio se è possibile migliorare il consolidamento dell'osso. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come eseguire l'allungamento femorale in un modello di ratto utilizzando queste tecniche come guida per garantire il parallelismo tra i perni.