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方法論記事

癒しの標準化された生体力学的条件下でマウスの軟骨破壊を分析する低侵襲モデル

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DOI:

10.3791/57255

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2018年3月22日

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1Department of Trauma, Hand and Reconstructive Surgery, Saarland University, 2Institute for Clinical & Experimental Surgery, Saarland University

この記事について

サマリー

このプロトコルでは、大腿骨の骨折は、癒しのマウスにおける軟骨内骨を分析するための標準化された安定化髄内ねじを用いた低侵襲骨接合法について説明します。

要約

骨の治癒モデルは骨折臨床骨折治療を改善する治癒の複雑なメカニズムを分析する必要があります。過去 10 年間の間に整形外科研究マウス モデルの使用の増加を認め, 最もおそらくマウス モデルは、多数の遺伝子組み換え系統と骨折治癒の分子機構の解析のための特別な抗体を提供していますので。生体力学的条件を制御するためよく特徴付けられる骨接合技術がマウスでも、必須です。ここでは、マウスの大腿骨骨折を安定させるためにデザインと閉じた骨治癒モデルの使用について報告する.医療グレード ステンレス製髄内ネジ破壊圧縮による軸力と回転安定性の完全な欠如を示す主に使用される単純な髄内ピンと比較して軸と回転の安定性を提供します。髄内ネジにより安定性には、軟骨内の癒しの分析ができます。カルス、ねじによる安定化以降の大量では、生化学的・分子解析のための組織を収穫するための理想的な条件を提供しています。ネジの使用のそれ以上の利点は、ネジを軟部組織への損傷を引き起こすことがなく低侵襲技術と大腿骨に挿入できること事実です。結論としては、ネジでは、閉鎖骨折モデル標準化された生体力学的条件を提供を治癒が理想的に使われることができますユニークなインプラントです。

概要

マウスの骨治療の研究は、大きな需要、抗体や遺伝子組み換え動物の広いスペクトルのためこれらの事実は、骨治癒1の分子機構を研究することを。過去数年間では、癒しモデルのマウスがされている別の骨は2を開発しました。これらのモデルは、オープン モデルである骨は切り離した骨オープンの横外科的アプローチを使用しておよび Bonnares、アインホルン3で導入された破壊モデルに基づく骨がフラクチャされて閉鎖のモデルに分けることができます。この手法を使用すると、標準化された横骨折は 3 点曲げデバイスによって作り出すことが、主要な軟部組織の外傷を避ける低侵襲技術で小さな内側 parapatellar 切開髄内インプラントを挿入できます。

髄内ネジは、マウスの閉鎖骨折の安定化のために適用できます。ネジは回転と軸の安定性を提供しています。これは近位撚り糸と、遠位の頭4破壊圧縮によって達成されます。ねじのそれ以上の利点は単純な手技、invasivity、低の低グレード インプラントの重量および、特に、他の髄内と比較して標準化され、制御された生体力学的条件を提供する高い安定性インプラントの5を。実際には、最も閉鎖骨折モデルにおけるフラグメントは回転と軸の安定性の完全な欠如とピンの高リスクに関連付けられている単純なピンによってだけ安定して脱臼骨折のも。これは著しく治癒遅延または非組合結成があります癒しのプロセスを影響します。

骨折固定器具の安定性では、癒しのプロセス6、7の途方もない影響が知られています。高剛性固定結果膜内癒し癒しの軟骨内で結果を破壊ギャップの micromovements を可能性があります、以下の剛性固定。髄内ネジと破壊の安定化は、主に、軟骨とヒーリング大量カルス組織の特に骨折治癒の 2 週間後を示しています。カルス組織の大規模な量を収穫する可能性異なった技術によって複数のパラメーターの解析が可能。 にします。

ここでは、設計とその長所と短所、正常軟骨内骨の治癒に関する実験的研究だけでなく、マウスで髄内ねじの応用について報告する.

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プロトコル

すべてのプロシージャの実験動物の使用のための健康の国民の協会ガイドラインに従って行われ、制度ガイドライン (Landesamt für Verbraucherschutz、Zentralstelle Amtstierärztlicher した、ザールブリュッケン、ドイツ)。

1. 手術器械やインプラントの準備

  1. 器具ボックスからメスの刃 (サイズ 15)、小さい綿棒、微細鉗子、27 G 針、5-0 の非吸収性縫合糸、はさみ、ニードル ホルダーを選択します。
  2. 髄内ねじ、ガイド ワイヤ (直径 0.3/0.2 mm、長さ 10 cm) を開梱、センタリング ドリル ビット (0.5 mm 径) と手ドリル (図 1;材料の表を参照してください)。
    注: 髄内ねじ (直径 0.5 mm、長さ 17.2 mm) は、大腿骨への逆行性注入用医療グレード ステンレス鋼の行われます。ネジにはヒントと遠位円錐形の頭 (直径 0.8 mm、0.9 mm の長さ) 軸と回転の安定性と同様、破壊圧縮を達成するために、(直径 0.2 mm、0.4 mm) の鼻を持つ近位部スレッド (直径 0.5 mm、4 mm)。
  3. インプラントと 5 分間消毒ソリューション (96% アルコール) にすべての手術器具を公開または (蒸気滅菌、130 ° C、25 分) それらを殺菌します。消毒や殺菌の後操作布に楽器を配置します。位置操作布小動物操作テーブルに隣接。

2. 動物、麻酔、鎮痛

  1. ひずみ、対処されて研究の質問によるとマウスの性別や年齢を選択します。
    注: この研究のため 12-14 週齢雄 CD 1 マウスが使用されました。髄内のネジを使用する適切な体重は 25-35 g の間です。
  2. キシラジンと 75 mg/kg のケタミンを 15 mg/kg の腹腔内注入マウスを麻酔します。つま先ピンチして、anesthetization を確認します。麻酔中に乾燥から動物の目を保護するために目を潤滑します。麻酔導入後、体温を一定に保つための放熱器の下にマウスを配置します。中には、動物を麻酔の適切な面を確保するため繰り返しつま先ピンチを監視しました。
  3. 鎮痛のため飲料水 (1.0 mg/mL) にトラマドール塩酸塩を手術前に手術後 3 日目まで、1 日目から適用されます。
    注: 鎮痛および感染予防する必要があります国と機関のそれぞれのガイドラインに一致して実験が実行されます。

3. 手術の手順と髄内ネジ注入

  1. 術前に右後ろ足全体を剃るし、脱毛クリームを適用します。5 分後クリームを取り出して水で脚をきれい。96% のアルコールで消毒ソリューションを適用します。Betadine またはクロルヘキシジンは、完全な無菌状態を確保するためアルコールに追加できます。
  2. 無菌条件下で仰臥位小さな動物操作テーブルの上にマウスを配置します。膝の顆に前方アプローチを許可する右の膝を曲げます。メス刃を使用、右膝に 5 mm 内側 parapatellar 切開を実行します。
  3. メスの刃と綿棒で慎重に膝蓋靭帯を動員します。大腿骨の顆間のノッチを公開する微細鉗子で膝蓋骨を横方向にシフトし。
  4. 両顆と大腿骨のちょうど真ん中に顆間のノッチを開きます。ドリル穴の深さ 1.0 mm を超えないことを確認します。
    1. 手動の低速と 45 ° オフセット 0.5 mm ドリル刃と手ドリル (図 1とD図 2) の中心を使用して大腿骨軸に腹に掘削を開始します。掘削中に継続的に 0 ° オフセット (大腿骨の骨軸と平行) に角を小さきます。掘削深さ 1.0 mm に達すると停止します。
  5. 顆間ノッチで骨を開いたら、大腿骨の全体の長さの髄腔に 27 G の針を挿入します。27 G 針の回転運動を介して手動で大腿骨の髄腔を連します。前方の針をプッシュすると、近位大転子で皮質骨を穿孔します。
  6. 27 G 針を除去し、大腿骨の遠位部をガイドワイヤーを適用します。
    1. ガイドワイヤー近位メス刃 (サイズ 15) して皮膚切開を行い、ガイド線の両端が外までガイドワイヤーを前進します。場所でガイドの線を維持することを確認します。
  7. ギロチンを使用して定義された閉じた破壊を作成します。
    1. ギロチンの下で右の足と横方向の位置にマウスを配置します。大腿骨の骨幹の部分がギロチンの真ん中に配置されていることを確認します。
    2. 定義された距離 25.5 cm から (200 g) の重量をドロップします。
  8. 破壊構成破壊位置と x 線装置を使用してガイド線 (図 3) の位置制御 (材料の表を参照してください)。
  9. 0.2 mm のガイドワイヤーを遠位端鼻と髄内ネジを接続し、連続的な圧力と時計回りの回転の下で大腿骨に挿入します。
    1. 十分なトルクが達成されるとき、ドライブ シャフトのせん断強度。
    2. 近位ガイド ワイヤを削除します。
  10. 膝蓋骨の位置を変更し、5-0 合成、モノフィラメント、裁断ポリプロピレン縫合糸を使用して 1 つの単一の縫合と筋肉に膝蓋腱を修正します。同じ材料、サイズの単一の縫合糸を使用して傷を閉じる。フラグメントと行えた x 線装置を使用して、ネジ位置の削減を制御 (材料の表を参照してください)。
  11. 麻酔から回復するまでは、放熱器の下で動物を飼います。放置しないでください、動物まで腹臥床を維持するために十分な意識を取り戻しています。動物を飼養施設で単一のケージに戻ります。彼らは完全に麻酔から回復している場合でも、最初の 24 時間中に他の動物の会社に動物を返しません。
  12. 毎日注意深く動物を監視します。最初の 3 日間投与量 1.0 mg/mL の飲料水にトラマドール塩酸塩を使用して術後鎮痛を維持します。発声、落ち着きのなさ、モビリティ、新郎に障害、異常姿勢、環境の中で通常の関心の欠如の欠如によって示されるように鎮痛を続ける場合、手術後に、4 日目、動物はまだ痛みの証拠を示します。鎮痛を終了するときに動物が痛みのないです。
  13. 実験の終わりには、バルビツール酸塩の過剰摂取によって動物を安楽死させます。

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結果

創傷閉鎖に皮膚切開から営業時間 20 分であった。ステレオ顕微鏡することがなく手術が行えます。術後、毎日動物を監視しました。動物のどれもこの期間後痛みの形跡が見られたために、術後鎮痛が 2 日後終了しました。動物は術後後 2 日以内通常荷重をまた示した。全体の観察期間中に創感染は認められなかった。

放射線解析カルス組織破壊の橋渡し (図 4 a) の明白な形成を示した 2 週間後。5 週間後、破壊が癒されましたと骨膜のカルスはほぼ完全に改造 (図 4 b)。

カルスと 2 週間後の断層破砕帯の組織学的解析は、軟骨内軟骨軟骨処理中に構築とヒーリングの典型的な組織分布を示した骨 (

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ディスカッション

外科的処置の重要なステップのリーマの骨軸に平行大腿骨顆顆間ノッチだけでなく、針の最適な方向の真ん中にネジ注入の正しいエントリ ポイントを見つけることが、髄腔。不適切なエントリの位置を避けるためには、外科医が最適な表示を達成するまで切り込みを準備しなければなりません。リーマ加工中には方向を制御するため、マウスの大腿骨を安定した位置に指で負うべき。さらに重要なステップだ大腿骨にネジの挿入ガイドワイヤー ガイドワイヤー脱臼骨折の近位骨片から抜け出すことができます。この場合、外科医は骨片を再度、スレッドしようことができますが、この演習がほとんど成功しないと動物は、研究から除外する必要があります。

さらに、手術は、いくつかの合併症を開発可能性があります。たとえば、乳歯に最適なビューを取得する横方向にシフトされている膝蓋靱帯が破裂します。スクリュー挿入後、靭帯の縫合が必要です。乳歯の骨を開くと髄腔リーマの間に乳歯がバーストします。この場合、ネジは遠位端で適切に修正できないし、破壊の圧縮効果が得られないため、トラブルシューティングの可能性はないです。別の合併症は、挿入したガイドワイヤーまたは骨か...

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開示事項

著者は、彼らは競合する金銭的な利益があることを宣言します。

謝辞

この作品は、RISystem AG は、スイスのダボスによって支えられました。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
マウススクリューRISystem AG221,100
ガイドワイヤーRISystem AG521,100
センタリングビットRISystem AG590,205
ハンドドリルRISystem AG390,130
綿棒 (150 mm、スモールヘッド)Fink Walter GmbH8822428
縫合糸 (5-0 Prolene)Ethicon8614H
鉗子ブラウンAesculap AG &CoKGBD520R
さみブラウン Aesculap AG &CoKGBC100R
ニードルホルダーブラウン Aesculap AG &CoKGBM024R
27 G ニードルブラウン メルズンゲン AG9186182
メス刃 サイズ 15ブラウン Aesculap AG &CoKG16600525
熱放射Sanitas605.25
脱毛クリームAsid bonz GmbHNDXZ10
眼潤滑剤Bayer Vital GmbH2182442
XylazineBayer Vital GmbH1320422 Ketamine
Serumwerke Bernburg7005294
TramadolGr&うーん;nenthal GmbH2256241
消毒液(SoftaseptN)Braun Melsungen AG8505018
CD-1マウスCharles River22
X線装置Faxitron MX-20, Faxitron X-ray Corporation2321A0988
骨折装置 小型RISystem AG891,100
は器

参考文献

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