우리는 신중하게 보존 및 파괴 시험 및 정량적 전산화 단층 촬영 영상에 대한 사체 대퇴골을 준비하는 방법에 대한 강력한 프로토콜을 제시한다. 상기 방법은 골밀도, 파괴 강도 사이의 관계를 판정하고, 유한 요소 모델의 형상 및 속성을 정의하기위한 목적의 입력 조건을 정밀 제어를 제공한다.
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이 논문에서
요약
초록
사체 파괴 검사는 정기적으로 근위 대퇴골의 강도에 영향을 미치는 요인을 이해하는 데 사용됩니다. 생체 외 생물학적 조직 시간에 걸쳐 기계적 특성을 상실하는 경향이 있기 때문에, 실험 테스트에 대한 준비를주의 깊게 수행되어야 생체 조건에서 나타내는 신뢰할 수있는 결과를 얻기 위해 시편. 그런 이유로, 기계적 특성 변화를 최소화 경험하도록 대퇴 시험편을 제조 프로토콜기구 세트를 설계 하였다. 대퇴골은 제외 준비 단계 및 기계적 테스트 기간 동안 냉동 상태를 유지 하였다. 고관절과 대퇴골의 골 미네랄 밀도 (BMD)의 관련 임상 측정은 임상 이중 X 선 흡수 법 (DXA) 뼈 농도계 수득하고, 3D 형상 및 골밀도의 분포 보정 팬텀과 CT를 이용하여 수득 하였다 그레이 스케일 값에 기초하여 정량적 추정. 가능한 뼈 질환, 골절또는 임플란트 또는 골격 구조에 영향을 미치는 인공물의 존재는, X 선 검사로 배제 하였다. 제조에 대해, 모든 본 심하게 초과 연조직 세척하고, 관심있는 내부 회전 각도로 절단하여 포팅 하였다. 절삭 지그 뼈의 선단부가 원하는 길이의 대퇴골을 떠나 절단 할 수 있었다. 나중에 CT 검사 및 기계적 시험 기간 동안 소정의 각도에서 대퇴 경부의 위치를 허용하려면, 근위 대퇴 샤프트가 원하는 방향을 위해 특별히 고안된기구를 사용하여 폴리 메틸 메타 크릴 레이트 (PMMA)에 화분 하였다. 다른 프로토콜에 설명 된 실험에서 수집 된 데이터는, 유한 요소 해석 (FEA)을 기반 정량적 전산화 단층 촬영 (QCT)의 검증에 사용되었다. 이 논문에서 우리는 기계적 시험 및 후속 QCT / FEA 모델링을위한 정확한 뼈 준비를위한 프로토콜을 제시한다. 현재의 프로토콜이 성공적으로 약 200 CAD를 제조인가6 년의 기간 동안 averic 대퇴골.
서론
기계적 검사로 실제 사체 근위 대퇴골 파괴 강도를 결정하는 것은 정확한 측정을 위해 엄격한 검사 접근 방식이 필요한 파괴적인 방법입니다. 특히, 기계적 파괴 테스트 전에 뼈의 생체 내 무결성을 거의 유지하기 위해 적절한 뼈 준비 방법이 필요합니다1. 이는 뼈를 적절하게 보관하고 실온에서 취급을 최소화함으로써 달성됩니다. 이 테스트 데이터는 특히 골다공증 환자에서 골절 위험을 이해하기 위해 임상적으로 사용될 가능성이 있는 대퇴골 골절의 QCT/FEA 모델을 검증하는 데 광범위하게 사용됩니다. 안타깝게도 기계적 검사를 위해 근위 대퇴골 샘플을 준비하기 위한 현재 표준 절차는 없습니다. 좋은 테스트 절차는 준비 프로세스의 반복성과 재현성을 보장해야 합니다. 따라서 샘플 준비에 필요한 고정 장치는 다양한 테스트 오류의 가능성을 최소화하기 위해 신중하게 설계하고 제작해야 합니다. 또한 뼈 조직이 실온에 있어 기계적 특성의 돌이킬 수 없는 변화로 인해 저하될 위험이 있는 준비 시간을 최소화해야 합니다.
이를 위해 우리는 여러 준비 단계에서 뼈 조직을 보존하는 절차를 개발했습니다. 이는 실온에서 노출 시간을 최소화하는 동시에 조직의 물리적 특성에 영향을 줄 수 있는 동결/해동 주기의 수를 최....
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프로토콜
참고 :이 프로토콜에 제시된 모든 연구는 메이요 클리닉의 임상 시험 심사위원회 (IRB)의 승인을했다. 뼈 다양한 조직 6 년 동안 얻었다. 모든 표본을 포화 식염수 수건 싸서 준비 될 때까지 -20 ℃에서 보관 죽음은 72 시간 이내에 채취 하였다.
1. DXA를 이용하여 골밀도 측정
- 약 24 시간 동안 실온에서 해동 -20 ℃ 냉동고에 보관 시료를 제거; 표본은 대부분의 부드러운 조직이 제거 된 경우 원래 포장에서 제거 할 필요가 없습니다.
- 부드러운 조직을 고려하여 쌀이 5 파운드 가방을 사용합니다. 오염을 방지하기 위해 비닐 봉지와 DXA 테이블에있는 두 개의 쌀 가방을 커버. 도 1에 도시 된 바와 같이 밥 잡화 스캐닝 동안 (생체 내) 부드러운 조직을 둘러싸 시뮬레이션한다.
- 플라스틱 줄이 그어진 된 종이와 DXA 스캐너의 표면을 보호하고 2 플라스틱 포장 리를 배치스캐너 테이블 (그림 1A)에 가전 가방.
- 이러한 (대퇴골 포함) 기단부 가방을 중심으로하고, 후방 측이 아래로 (도 1b)라고 쌀 잡화 위에 대퇴골 두 (좌우)를 놓는다. 이것은 그들의 뒷면....
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결과
사체 대퇴골 냉동 배송과 준비가 시작 될 때까지 -20 ° C에서 유지되었다. BMD 주사는 각 시험편 (도 1)를위한 고관절 BMD 목뿐만 아니라 T 점수를 측정 DXA 스캐너를 이용하여 수행 하였다. T 자 점수는 젊은 정상인의 평균 값과 비교하여 측정 된 BMD의 표준 편차의 수입니다. 그것은 골다공증 골다공증 뼈 -1과 -2.5 사이의 뼈, 정상 뼈보다 높은 -1 위해 -2.5 이하의 범위 수 있습니다. 일단 뼈 조직 과량의 세정과 자체 설계 및 제작 가공 지그 (도 2)를 사용하여 말단부를 제거하는 절단 완료. 시편은 다음 원하는 내부 회전 방향으로 뼈를 유지 설계된 고정구를 사용하여 원심 화분 하였다; 포팅 용기에 선단부를 배치 한 후, PMMA는 액체 형태로 컨테이너를 채우는 부었다 (도 3 (도 4)에 영향을 줄 수 있다는 짝 뼈와 뼈 단일 단품 골절 또는 암과 같.......
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토론
우리는 엉덩이 구성에 옆으로 가을에 대퇴 강도의 기계적 시험 및 QCT / FEA 모델링을 보장하는 강력한 뼈 준비 프로토콜을 제시했다. 이 방법은 우리의 표준 자체 프로토콜이되었다. 6 년 과정 동안, 다양한 인력으로, 약 200 대퇴골이 성공적으로이 프로토콜에 따라 제조 하였다. 프로토콜의 결과는 전이성 질환, 이전의 골절 또는 X 선을 사용하여 임플란트를 배제, DXA를 사용하여 뼈 상태를 분류하고, 미네랄 분포 이후 QCT / FEA 모델링 CT를 이용하여 3 차원 형상을 취득하는 단계를 포함한다. 절단, 포팅하고, 주사기구는 좌우의 대퇴골뿐만 아니라 향후 테스트, 모델링 및 분석에 필요한 다양한 뼈 방위를 수용하도록 설계되었다. 사내 비품 테스트 샘플의 반복성과 재현성을 보장.
인해 뼈 실험의 복잡도와 BMD, X 선, 및 C의 조합에 대한 필요성기계적 시험 전에 T 스캐닝, 대퇴골 여러 동결 / 해동 사이클을 거쳐야합니다. 실온으로 노출을 최소화하는 적절한 프로토콜.......
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공개 사항
저자는 아무런 관련 공시가 없습니다.
감사의 글
우리는 기술 지원 메이요 클리닉에서 재료 및 구조 시험 핵심 시설에게 감사의 말씀을 전합니다. 또한 우리는 연구 기간 동안 그들의 도움을, 로렌스 J. 베르 글룬, 브랜트 뉴먼, 요른 연산 덴 Buijs 박사에게 감사의 말씀을 전합니다. 이 연구는 재정적으로 그레인저 재단에서 그레인저 혁신 기금에 의해 지원되었다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| CT 포팅 용기 및 스캐닝 설비 | 내부적으로 제조 | N/A | 맞춤형 설계 및 제조 |
| CT 스캐너 | Siemens | Somatom Definition 스캐너(Siemens, Malvern, PA) | CT 스캐닝 장비 |
| 정량적 CT Phantom | Midways Inc, San Francisco, CA | 모델 3 CT 교정 Phantom | CT 이미지에서 Hounsfield 단위의 BMD 값을 얻는 데 사용됩니다. |
| Dual Energy X-ray Absorptiometry scanner | General Electric | N/A | GE Lunar iDXA 뼈 건강 또는 이와 유사한 BMD 스캐너 |
| Hygenic Orhodontic Resin (PMMA) | Patterson Dental Supply | H02252 | 규제 물질 및 적절한 승인과 함께 구매 가능 |
| Freezer | Kenmore | N/A | 이것은 -20 °입니다. 뼈 |
| X선 스캐너 | General Electric | 46-270615P1 | X-ray 이미징 장비. |
| X-선 필름 | Kodak | N/A | X-ray 이미지를 표시하는 데 사용됨 |
| X-ray 개발자 | Kodak X-Omatic | M35A X-OMAT | X-ray 이미지 현상에 사용 |
| X-ray 카세트 | Kodak X-Omatic | N/A | X-ray 필름을 보관하는 데 사용됨 |
| 5파운드 쌀 봉투 | 가격 없음 | DXA 스캐닝 과정에서 연조직을 모방하는 데 사용됩니다. | |
| 생리식염수 (0.9% 염화나트륨) | Baxter | NDC 0338-0048-04 | 샘플에 수분을 유지하는 데 사용 |
| 메스 및 스크레이퍼 | Bard-Parker | N/A | 연조직에서 뼈를 청소하는 데 사용 |
| 캐스트 커터 | Stryker | 810-BD001 | 대퇴골 절단에 사용 |
| 드릴링 머신 | Bosch | N/A | 대퇴골 흄 후드를 드릴링하는 데 사용 |
| Hamilton | 70532 | PMMA 제작 시 환기에 사용 |
참고문헌
- Cristofolini, L., Schileo, E., Juszczyk, M., Taddei, F., Martelli, S., Viceconti, M. Mechanical testing of bones: the positive synergy of finite-element models and in vitro experiments. Philos Trans A Math Phys Eng Sci. 368, 2725-2763 (2010).
- Cartner, J. L., Hartsell, Z. M., Ricci, W. M., Tornetta, P. III
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재인쇄 및 허가
