Waiting
로그인 처리 중...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Перелом аппарат проектирование и оптимизация протокола для закрыт стабилизированный переломов у грызунов

Published: August 14, 2018 doi: 10.3791/58186
Automatic Translation
1,2, 3, 4, 2
1College of Osteopathic Medicine, Michigan State University, 2Department of Orthopaedic Surgery, University of Michigan Medical School, 3Lymann Briggs College, Michigan State University, 4College of Engineering, Michigan State University

Summary

Цель Протокола заключается в оптимизировать параметры генерации перелом произвести последовательное переломы. Этот протокол учитывает изменения в размер костей и морфологии, которые могут существовать между животными. Кроме того описан экономически, регулируемое перелом аппарат.

Abstract

Надежное поколение последовательной стабилизации переломов в животных моделях имеет важное значение для понимания биологии костной регенерации и развития клинической медицины и устройств. Однако имеющиеся повреждения модели страдают от непоследовательности, приводит к потере животных и ресурсов и несовершенных данных. Для решения этой проблемы разрушения гетерогенности, метода, описанного в настоящем документе призвана оптимизировать параметры генерации перелом, специфичные для каждого животного и выход последовательного разрушения местоположение и шаблон. Этот протокол учитывает изменения в размер костей и морфологии, которые могут существовать между мыши штаммов и могут быть приспособлены для создания последовательного переломов в других видов, таких как крысы. Кроме того описан экономически, регулируемое перелом аппарат. По сравнению с нынешних методов стабилизации переломов, оптимизации протокола и новых переломов аппарат демонстрируют повышение согласованности в стабилизированное перелом шаблоны и местах. С помощью оптимизированные параметры, специфические для типа образца, описывается протокол увеличивает точность индуцированных травм, минимизации неоднородность перелом, обычно наблюдается в закрытые перелом поколения процедур.

Introduction

Исследования на заживление перелома необходима для решения крупных клинические и экономические проблемы. Каждый год в Соединенных Штатах1, стоимостью $80 млрд в год2рассматриваются более 12 миллионов переломов. Вероятность возникновения мужского или женского пола страдают перелом в их жизни составляет 25% и 44%, соответственно3. Ожидается, что проблемы, связанные с заживление перелома увеличить с повышенной сопутствующих заболеваний по мере старения населения. Для изучения и решения этой проблемы, требуются надежные модели разрушения поколения и стабилизации. Грызун модели идеально подходят для этой цели. Они обеспечивают клиническое значение и могут быть изменены в адрес конкретных условий (т.е., множественные травмы, открытые, закрытые, ишемическая и зараженных переломы). Помимо репликации клинических сценариев, животных перелом модели важны для понимания биологии костей и развивающихся терапии и устройств. Однако попытки изучить различия между вмешательства может осложняться изменчивость, представленный несовместимым перелом поколения. Таким образом создания воспроизводимых и последовательно закрытые переломы в животных моделях важно для области исследований опорно-двигательного аппарата.

Несмотря на должным образом контролировать для потенциальных тема неоднородность, обеспечивая соответствующий генетический фон, пола, возраста и условий окружающей среды, производство клинически значимых последовательной костных травм является значительным переменной влияющие воспроизводимость результатов, что должно контролироваться. Статистические сопоставления с использованием несовместимых переломы страдают с экспериментальной шума и высокой изменчивости4; Кроме того изменчивость перелом может привести к ненужной смерти животного из-за необходимости увеличения размера выборки или необходимости усыпить животных с переломами измельчённого или независимо. Цель метода, описанного в настоящем документе оптимизировать параметры генерации переломов, которые являются специфическими для образца типа и принести последовательной перелом местоположение и шаблон.

Текущие модели разрушения поколения делятся на две широкие категории, каждый с их собственные сильные и слабые стороны. Открыть перелом (остеотомия) модели хирургическую операцию для представления костей, после чего перелом индуцируется резки кости или ослабления его и затем вручную ломать его5,6,,78. Преимуществами этого метода являются прямым визуализация сайта перелом и более согласованное перелом и шаблон. Однако физиологических и клинических актуальность подхода и механизма травмы ограничен. Кроме того открытые методы разрушения поколения требуют хирургический подход и закрытия с продолжительных периодов времени, во время которых грызунов подвергаются повышенному риску заражения.

Закрытые методы решить многие из ограничений открытых технику. Закрытые методы производят переломы, используя внешне прикладной тупой травмой силы который индуцирует травмы в кости и окружающих тканей, больше похожи на те видели в человеческих клинических травм. Наиболее распространенный метод был описан Bonnarens и Einhorn в 1984 году9. Они описали взвешенной Гильотина, используется для придания контузия сломать кости, не вызывая каких-либо внешних кожи раны. Этот метод широко принято для изучения эффекта генетики10,11, фармакологической терапии12,13,14,15, механики16, 17и физиологии18,,1920 на кости Исцеление у мышей и крыс. В то время как благо закрытых методов является физиологически соответствующих переломов, экспериментальные воспроизводимость и строгость ограничены перелом неоднородности. Несогласованные перелом поколения приводит к ограниченной дифференциация между группой, утраченных образцов и увеличение животных, необходимых для достижения статистической значимости.

Управление изменчивость в поколение перелом и стабилизации имеет важное значение для получения значимых результатов. Для того, чтобы должным образом изучить биологии ремонт трещин, простой, но надежный перелом модель необходима. Модель должна быть переводимые видов грызунов, типы кости (бедра или голени, например) и через переменную мыши генетических стола и индуцированные мутации. Кроме того Идеальная процедура должна быть технически простой и производить последовательные результаты. В адрес перелом неоднородность метод, описанный здесь, является строительство хорошо контролируемых перелом устройство, которое затем может использоваться для оптимизации параметров и генерировать последовательно закрытые переломы независимо от возраста, пола, генотипа.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Этот протокол был разработан для обеспечения что животные не используются напрасно и были избавлены от всех ненужных боли и расстройство; Он придерживается всех применимых федеральных, государственных, местных и институциональных законов и руководящих принципов исследования животных. Протокол был разработан под руководством университета общесистемной лабораторных животных программа медицины, режиссер ветеринаров, специализирующихся на лабораторных животных медицины. Протокол был рассматриваются и утверждаются институциональный уход животных и использование Комитет (IACUC).

1. перелом башня строительство

Примечание: Все детали перечислены в разделе материалы (Таблица материалов). Подробные технические чертежи предназначены для механической и 3D-печать частей в дополнительные цифры 1-12. Технические чертежи конструкции включают детали крепежа для всех подключенных частей (дополнительные цифры 1, 2, 7 и 9).

  1. Поддержка элемента конструкции
    Примечание: Для технического рисования элемента конструкции поддержки, смотрите Дополнительные рисунок 1.
    1. Прикрепите Луч поддержки--челюсть секции на середину Луч поддержки--горизонтальные секции.
    2. Прикрепите Брус поддержка--вертикальное 1 к верхней поверхности Луч поддержки--челюсть секции, 2 в Луч поддержки--горизонтальные секции.
    3. Прикрепите Брус поддержка--вертикальное 2 к верхней поверхности Луч поддержки--горизонтальные секции на середину (7 в от конца).
    4. Прикрепите брус, поддержка--плиты Маунт к концу Луч поддержки--вертикальной 1 и Луч поддержки--вертикальное 2. В конце пластины поддержки должно быть вровень с задней Балки поддержки--вертикальное 2.
  2. Конструкции рам
    Примечание: Для технического рисования элемента конструкции рам, смотрите Дополнительные рисунок 2.
    1. Остановить блок и блок руководство (дополнительный рис. 3); род Ram (дополнительная цифра 4); Выравнивание винтовой (дополнительная цифра 5); и монтажные пластины (дополнительный рисунок 6).
    2. Прикрепите Пластину крепления Луч поддержки--плиты смонтировать конструкции поддержки.
    3. В следующем порядке сдвиньте первый Линейный Подшипник рукав; руководство блока; второй Линейный Подшипник рукав; и остановить блок на стержень ОЗУ. Придаем гиды и блоки Монтажные пластины.
    4. Прикрепите три ⅜ в орехов в резьбовой части Стержня ОЗУ. Одно должно быть заподлицо с концом стержня взаимодействовать с электромагнитом. Другие 2 будет использоваться для настройки глубины перелом.
    5. Совместите роще в Род Ram сталкиваются вперед и вставить Винт выравнивание в резьбовое отверстие в Блок руководство.
  3. Магнит конструкции
    Примечание: Для технического рисования элемента конструкции магнит, смотрите Дополнительные рисунок 7.
    1. Припой, электромагнит приводит к проводу (полярности не является фактором для электромагнита операции). Разрешить достаточной длины, чтобы добраться до полу, где будет располагаться устройство перелом. Использование zip связей или другой формой вложения подчеркнуть освобождает провод.
    2. Питанияв конце полосы и подключить его к Педали. Наконец Подключите провод к Педали в конфигурации «выкл» (нормально открытый). Проверьте цепи для обеспечения электромагнита на когда Ножной выключатель не нажат. Это будет держать ОЗУ до разрушения.
    3. Печать Крепление магнит (дополнительные цифры 8А и 8В) с помощью аддитивного производства устройства, или машинная часть из алюминия.
    4. Прикрепите электромагнит к Горе магнит.
    5. Прикрепите 2 угловой скобки луч поддержки--магнит.
    6. В следующем порядке поток Пруток через Угловые скобки и добавить один орех ¼; Крепление магнит; 2 ¼-в орехи; и нижней Угловой кронштейн. Закрепите Ассамблея с двумя ¼-в гайки на каждом конце.
  4. Полная Ассамблеи
    Примечание: Для технического рисования полной сборки, см. Дополнительные рисунок 9.
    1. Прикрепите Магнитом конструкции к верхней поверхности луч, поддержка--монтировать плиты.
    2. Настройте выравнивание Луч поддержки--магнит так магнит привлекает с стержня, ОЗУ.
      Примечание: Если стержень не отпустить, когда педаль нажата, уменьшите площадь контакта между электромагнита и стержень, переместив Луч поддержки--магнит.
    3. Машина, скобки нога челюсти (дополнительный рисунок 10).
    4. Придают две Скобки ноги челюсть Луч поддержки--челюсть секции. Когда сбросили, кончик ram должны быть на одинаковом расстоянии от каждой челюсти.
    5. Место Перелома платформы (дополнительные цифры 11А и 11B) выше пасти.
    6. Печать Джиг позиционирования перелом (дополнительные цифры 12А и 12B) и Jig контактный датчик (дополнительные цифры 13А и 13B) с помощью аддитивного производства устройства, или машины детали из алюминия.
      Примечание: Размеры приспособлений будет рассчитываться в шагов оптимизации, подробно описанные в шаге 2.
    7. Прикрепите джиг позиционирования перелом платформы перелом.
    8. Убедитесь, что глубина воздействия регулируется с помощью гайки две остановки на Стержень ОЗУ.
    9. Убедитесь, что скорость воздействия может быть скорректирована путем перемещения Магнита горе вверх и вниз.
    10. Убедитесь, что ширина перелом может регулироваться путем перемещения Скобки ноги челюсть ближе или дальше от Стержня ОЗУ.

2. перелом оптимизации

  1. Перелом местоположение
    1. Получения рентгенограмма конечностей (бедра или голени) на перелом в репрезентативной выборке 5 Усыпленных животных.
      Примечание: Образец должен сопоставляться образцы, которые будут использоваться в экспериментальный протокол, основанный на возрасте, генотип и секс. Даже если итоговый протокол предусматривает только один перелом конечности, будет использоваться как образец конечностей.
    2. Позиция касательной к рентгеновского пучка приобрести значение true боковой и передней/задней видом на кости конечностей. Место объекта известных измерения на плоскости изображения для обеспечения в масштабе для анализа.
    3. Примечание: Если изображений бедра, обеспечьте конечности в полное расширение, где бедренная кость находится в той же осевой плоскости как голени.
    4. Отметить нужное место перелома на рентгенограмме конечности, чтобы быть сломана (рис. 1A - пунктирная линия). Измерьте расстояние от пяточной кости голени совместное до уровня заметный перелом (рис. 1А). Рассчитайте длину среднее перелом (FL) для всех образцов суда. Измерьте расстояние от intercondylar паз для переломов бедренной кости.
  2. Перелом позиционирования джиг
    1. Измерьте расстояние от внешней поверхности одной опоры к центру гильотинные воздействия (CGI) (Рисунок 2). Вычтите CGI от FL, описанные в шаге 2.1.4, чтобы вычислить глубину разрушения позиционирования джиг (JD). Машины или 3D-печати U-образный канал с высотой и шириной, равной наковальней и глубина равна JD (рисA). Пример технического рисования и файл CAD включены в дополнительные цифры 12А и 12В.
      Примечание: Конечности, помещенный в кондуктор, тыльной поверхности стопы должна лежать на поверхности далеки от гильотины воздействия. Измените канал U-образный, если требуется дополнительный зазор для конечностей.
    2. Положение образца в аппарате перелом в лежачем положении для переломов бедренной кости или в лежачем положении для переломов голени (рис. 4). Нажмите тыльной поверхности стопы против конца джиг перелом позиционирования. Вручную угнетают гильотины до Переломы конечностей. Получите рентгенограмме перелом конечности, чтобы подтвердите местоположение, размер и перелом джиг (рис. 2B).
    3. Увеличение JD если перелом расположен слишком дистальной на кости, или уменьшение JD если перелом расположен слишком проксимальный на кости.
  3. Стабилизация параметров ПИН
    1. Длина ПИН-кода: Использование рентгеновские снимки, полученные в действии 2.1, измерения длины конечностей (LL) от плато большеберцовой кости до уровня задней лодыжки для переломов голени, или intercondylar паз для большей вертела для переломов бедренной кости. Умножьте длину кость 0,9 для вычисления длины ПИН-кода (.ком) (цифры 1A и 3Б).
    2. Контактный ширина: С помощью рентгеновские снимки, полученные в действии 2.1, измерьте минимальный диаметр (MD) мозгового в переломом конечностей (рис. 1А). Выберите иглы с датчика приблизительно эквивалентна медуллярного диаметром и длиной более 1,5 x пл.
      Примечание: Размер приблизительное ПИН для мыши C57BL/6J 14 week-old-22 G, 1½ в и 27 G, 1¼ в бедра и голени, соответственно.
  4. Контактный датчик резки
    1. 2.4.1. машина или 3D-печать датчике с длиной, равной PL минус длина иглы (CGL) (Рисунок 3B; Дополнительные цифры 13А и 13B). Один конец должен иметь свес упираться центром иглы и другой следует указать, где должны быть сокращены PIN-код. Пример технического рисования и файл CAD включены в дополнительные цифры 13А и 13B.
  5. Интрамедуллярные ПИН перелом стабилизации
    1. Использование-трещиноватых пробную образцов от шаг 2.1, удаления волос с электрической машинки или депиляционный крем от середины голени до середины бедра, подвергая коленного сустава.
    2. Закрепление голени: вставить иглу чрескожно боковые связки надколенника. Убрать надколенника связки медиально и совместите кончик иглы к оси голени. Используя Развертывание движения, аккуратно нарушение плато большеберцовой кости и руководство иглы вниз полости мозгового.
    3. Закрепление бедра: вставить иглу чрескожно боковые связки надколенника. Убрать надколенника связки медиально и совместите кончик иглы к оси бедра в intercondylar паз. Используя Развертывание движения, аккуратно нарушение суставной поверхности intercondylar паз и руководство иглы вниз полости мозгового.
    4. С помощью датчика, изготовленных в шаге 2.4, ream до тех пор, пока подвергается иглы равна длине датчика. Убрать иглой, чтобы обеспечить достаточно места (~ 3 мм), чтобы вырезать иглы на уровне обозначается датчика.
      Примечание: Не забудьте держать проксимальный (пластиковые) конец иглы во время резки, поэтому он не стал опасным снаряд.
    5. Обжимные 0,3 мм дистального конца с помощью фрезы PIN-код PIN-код, а затем вырезать ПИН-код на уровне датчика. Раковина ПИН в суставной поверхности с помощью стержня диаметром 1,5 x больше, чем диаметр иглы.
      Примечание: Опрессовки предотвращает вращение игл и миграции путем увеличения контакта иглы кость.
    6. Получите рентгеновские снимки для подтверждения иглы расширяет длина мозгового канала конечности и не торчат из проксимальный и дистальный конец (рис. 1C).
  6. Влияние глубины
    1. С помощью рентгеновские снимки, полученные в действии 2.1, Измерьте диаметр коры на уровне желаемой трещиноватости (рис. 1А). Рассчитайте средний диаметр корковых (CD) для всех образцов суда.
    2. Положение закрепленного испытательный образец с шагом 2,5 в устройстве перелом с перелом позиционирования джиг, изготовленных в шаге 2.2. Отдых влияние ОЗУ на ранен конечности.
      Примечание: Не позволяют ОЗУ отказаться; кости должны оставаться нетронутыми во время этот шаг оптимизации.
    3. Прикладывайте достаточно вниз сила на ОЗУ для сжатия мягких тканей, но не перелом кости. Отрегулируйте глубину воздействия (ID) 0,75 x CD (рис. 2).
      Примечание: Идеальное воздействия глубина составляет 0,5 x CD при ГРП кости без каких-либо мягких тканей. Использование 0,75 учетных записей для дополнительного сжатия мягких тканей.
  7. Наковальня ширина
    1. Задайте ширину опоры (AW) 0,4 см для мыши голени или бедро (рис. 2).
      Примечание: Более широкий ширина рекомендуется для больших образцов, таких как крысы.
  8. Вес ОЗУ
    1. Минимальный вес 250г рекомендуется для мышиных образцов.
      Примечание: Дополнительный вес могут быть резьбовыми на ОЗУ для больших образцов (рис. 2).
  9. Скорость удара
    1. Задайте высоту падения (DH) до 2 см (рис. 2). Положение ОЗУ в исходное положение путем подключения его к активированный электромагнита.
    2. Позиция суда конечности в аппарате перелом. Нажмите тыльной поверхности стопы против разрушения позиционирования джиг, изготовленных в шаге 2.2. Кратко нажмите ножной переключатель для освобождения памяти и затем сбросить его в исходное положение.
    3. Рентгенограмма влияние суда конечностей. Анализируйте конечностей для каких-либо доказательств перелом (рис. 1D).
      Примечание: Это может быть тонкий при использовании низких скоростей с глубиной контролируемого воздействия.
    4. Если создается не перелом, повторите шаги 2.9.1 - 2.9.3 и увеличить высота падения на 2 см.
    5. Если перелом, запишите высота падения и умножить его на 1.1. Это новый DH.
    6. С помощью DH из шага 2.9.5, перелом Следующая пробная конечностей.
    7. Если создается не перелом, повторите шаги 2.9.1 - 2.9.6 и увеличить высота падения на 2 см.
    8. Если перелом сгенерированный, повторите шаги 2.9.6 - используются 2.9.7 до тех пор, пока все тестовые образцы. Запишите все параметры (FL, CGI, JD, PL, MD, PS, CGL, CD, ID, AWи RW) от оптимизации и окончательный DH . Запись судебного образцов возраста, пола, генотипа и вес.

3. закрыт стабилизированный перелом поколение

  1. Установка
    1. Простерилизуйте все оборудование и инструменты через автоклава, шарик горячего погружения или их эквивалент.
    2. Установите нагревательный элемент на операционном столе и установите его в оптимальной температуры. Обложка элемента с хирургической пелерина. Подготовка 3 x 3 в2 хирургические Пелерина с круга 0,75 в вырезал в середине.
    3. Проверьте регулировку разрушения башни до каждого судебного разбирательства (рис. 2). Значение ID, AW, RWи DH значения, полученные от конкретного протокола оптимизации для пола, возраста и генотип для образца необходимо изучить.
    4. Весят и запишите вес животного.
  2. Хирургия
    1. Адекватно степенный мыши, с помощью вдыхаемые анестетики (изофлюрановая: 4-5% для индукции; 1-2% за обслуживание) или другой создана лаборатория анестезии протокол. Частота дыхания должно быть 55-100 вдохов/мин. Животное не должно быть реагировать щепотку ног задних конечностей.
    2. Администрировать первая доза бупренорфина послеоперационное обезболивание (0,1 мг/кг подкожно).
    3. Примените глазные смазки для предотвращения высыхания роговицы.
    4. Удалите волосы животного с электрической машинки от середины голени до середины бедра, подвергая коленного сустава. Очистите сайт избыток волос с использованием не реактивной ленты. Подготовка закрепления сайта мокрой тампоном, смоченным 70% EtOH. Повторите при необходимости для удаления всех волос из области разреза.
    5. Подготовить и чистой области закрепления с альтернативными тампоны повидон йода и 70% EtOH. Использование двух альтернативных тампоном последовательностей для обеспечения стерильности.
    6. Пелерина помещается вокруг хирургического сайт после того, как кожа надлежащим образом вылечен.
    7. Прикрепить конечности, чтобы быть сломана, используя протокол, описанные в шаге 2.5. Приобрести рентгенограммы подтвердить pin расширяет длина мозгового канала, но не торчат из проксимальный и дистальный конец.
    8. Включите электромагнита и подключить влияние ОЗУ, чтобы поместить его в исходное положение.
    9. Положение образца в аппарате перелом, поместив его в лежачем положении для переломов бедренной кости или в лежачем положении для переломов голени. Закрепленного конечностей следует через наковальни и перелом позиционирования джиг с тыльной поверхности стопы, прижавшись вне джиг.
    10. В то время как нажатие стопы с одной стороны и обеспечение только конечности в воздействии оперативной целевой области, кратко угнетают педальный переключатель для освобождения памяти. Замените ОЗУ в исходное положение.
    11. Приобрести рентгенограммы и подтвердите перелом местоположения и типа.
  3. Послеоперационное управление
    1. Мониторинг животных каждые 15 мин в ходе ее восстановления от анестезии до животного является сознательным, может поддерживать грудной recumbency и амбулаторный. Подтвердите, что животное имеет возможность передвигаться в течение 72 ч.
    2. Дом животное индивидуально до тех пор, пока он полностью выздоровел.
    3. Поддерживать анальгезии в течение 48-h с бупренорфин (0,1 мг/кг подкожно) осуществляется каждые 12 ч.
    4. Отслеживать и регистрировать состояние здоровья животного, ежедневно в течение 7-10 d или до эвтаназии.
  4. Анализ после переломов
    1. Мера FL, PL, CD, MD и перелом шаблон. Запишите измерения в файл данных master.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Гильотина, использовавшихся ранее в нашей лаборатории была разработана в 2004 году и была основана на модели, Опубликовано Einhorn21. Дизайн не позволяют внести должным образом учитывать любые различия в морфологии костей и не позволяют воспроизводимый позиционирования конечностей. Кроме того предыдущий аппарат требует двух человек для его функционирования. Таким образом мы разработан, спроектирован и построен новый аппарат перелом. Главная цель была возможность высокой верности регулировки глубины перелом, сила удара, три точки контакта и животных позиционирования. Дизайн основан на перелом аппарат описывается Мартурано в 200822. Фактором, ограничивающим их дизайн был связь между перелом глубина и скорость удара. Скорость удара не может корректироваться без изменения глубины перелом и животных позиционирования. Это делало невозможным изменить только одну переменную в то время при оптимизации параметров разрушения. Кроме того он не предоставляют способ легко отрегулировать расположение переломов длинных костей. Изменение, как регулировать глубину разрушения и скорость оперативной памяти, дизайн, представленные здесь позволяет с высоким разрешением, независимая регулировка всех переменных перелом. Кроме того аппарат может использоваться одним пользователем, это экономически эффективным, и это позволяет регулируемая животных позиционирования для генерации указания местоположения переломов.

Оптимизации переломов голени в 17-недельных самцов мышей C57BL/6J была выполнена с использованием пяти образцов. Целью было создать простой поперечные переломы чуть ниже уровня включение малоберцовой кости в голени. Дистальная голени сайт является сайтом общего разрушения человеческих костей, что приводит к не союза и, Кроме того, предоставляет однородный район голени и избежать осложнений в анализе, связанных с повреждением малоберцовой кости. Мыши были умерщвлены и Радиографированное. Средняя FL от пяточной кости голени совместное с дистальной частью вставки малоберцовой кости в голени 0,556 ± 0,025 см. Использование наковальня ширина 0,4 см, CGI был 0,2 см, от которого рассчитывалась JD 0.356 см. Позиционирования джиг был построен с использованием автоматизированного проектирования программного обеспечения и печатные с разрешением 0,01 мм в акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS) с помощью 3D принтера (рис. 3B). Используя одну пробную голени, джиг дизайн и расположение перелом был подтвержден рентгенограмме (рис. 1Б).

Для получения результатов, представленных в настоящем документе, была рассчитана PL 1.579 см, основанный на 90% от средней длины большеберцовой (1.754 ± 0,031 см). Средний диаметр медуллярного (MD) составила 0,05 см. Размер иглы 27 G x 3.175 см был выбран превышают необходимые PL и заполнить Интрамедуллярные канал (27 G = 0,041 см). Для резки датчика был построен с длиной 1.596 см для разграничения уровня ПИН резки (рис. 3B). Каждый из оставшихся девяти голени был затем закреплен. Средний диаметр корковых был 0.098 см, который использовался для расчета влияния глубины (ID) 0,073 см.

Первоначальный голени было влияние на высоте падения 1 см, что привело к не перелом. Высота падения был увеличен на 1 см до 2 см. Новая высота привели к простой поперечный перелом. Для последующего перелома высота падения было увеличено на 10% до 2,2 см. Это производится простой поперечный перелом на первом падении. Все остальные голени, перелом на 2,2 см. В общей сложности 9/9 (100%), закрепленного и переломом голени привело к простой поперечные переломы не сгибая PIN-код. Процент экспериментальной ПИН длины длина ПИН целевой и экспериментальной перелом длину целевой перелом длины были 101,1% и 97,6%, соответственно. Окончательные параметры приводятся в таблице 1, который также включает в себя данные представителя бедра.

Используя оптимизированные параметры, разработанные выше, судебное разбирательство было проведено сравнить до и после оптимизации переломов. Ретроспективное рентгенограммы были получены из предыдущих берцовой переломы, которые были созданы в нашей лаборатории, с помощью простой гильотинные21 без оптимизации. Вкратце голени были закреплен с помощью проволоки 0,029 см. Провод был вставлен, пока не почувствуете сопротивление, отказался от 3 мм, вырезать и загнан в место. Впоследствии мышь была помещена под гильотинные с точки удара приблизительно на включение малоберцовой кости в голени. Гильотина была затем упала с уровня 10 см. Набор дополнительных переломов была собрана которые были созданы с помощью регулируемой гильотинные и параметров, производный от оптимизации протокола (Таблица 1). Каждая группа содержит 58 переломов в 14 week-old, генотип соответствует мышей. Рентгеновские снимки были проанализированы для экспериментальных перелом длины (EFL): расстояние от пяточной кости голени совместных разрушения, экспериментальной ПИН (EPL), кости, длины и перелом шаблон.

С помощью устройства регулируемый перелом и оптимизированные параметры значительно (p < 0,001) улучшена генерация простых поперечные переломы (рис. 5). Группа предварительно оптимизации только создается простой поперечный перелом 46.55% (27/58) от времени, по сравнению с группой после оптимизации, которая создается простой поперечный перелом 98.28% (57/58) времени. Только один образец в группе после оптимизации был сложный перелом за неправильный прикус в позиционирования джиг. На основе методов, описанных в протоколе оптимизации, длина отрезока ПИН должен захватить 90% от длины всего кости. Используя параметры оптимизации и контактный датчик резки, процент экспериментальной ПИН длиной до кости длиной в группе после оптимизации был 92.43% по сравнению с лишь 83.67% в группе предварительной оптимизации (p < 0,001). Оптимизации также значительно сократилась изменчивость места перелома, длина ПИН-кода и процент ПИН кости Длина (p < 0,001). Результаты приводятся в таблице 2.

Figure 1
Рисунок 1 : Оптимизации и генерации перелом голени простой. Эти панели показывают боковых рентгенограммах мышиных голени. (A) Эта панель показывает измерения до разрушения. Желтая пунктирная линия отмечает местоположение идеальное перелом. Измерения накладки для разрушения (FL), конечности (LL), Медуллярная диаметр (MD), длины и корковые диаметр (CD), указаны в рентгенограмме. (B) Эта группа показывает тест месте перелома. Сплошной стрелки указывает на уровень перелом голени, не стабилизировалась, проверить параметры позиционирования джиг. (C) Эта группа показывает тест длина ПИН-кода с предварительно перелом рентгенограмме для тестирования длина ПИН-кода (PL) и резки датчика. PL следует 90% LL, заполните Интрамедуллярные канал и не торчат, пометив проксимальный и дистальный центры. (D) Эта группа показывает поколение после оптимизации перелом. Контур стрелки указывает на уровень перелом простой поперечной голени. PIN-код не согнуты на уровне воздействия. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2 : Дизайн устройства регулируемые перелом. Эта цифра показывает лобной, боковых и перспективы виды переломов устройства. Фронтальный вид включает аннотации основных устройств компонентов. Боковой вид включает увеличенный деталей, иллюстрирующие корректировок глубину воздействия (ID), высота падения (DH) и ширина опоры (AW). Дополнительный вес могут добавляться к ram, резьбы на весов в верхней части ОЗУ воздействия, обозначается красной стрелки. Пунктирная линия в деталях регулировки ширины наковальня указывает линии удара. Центр гильотинные воздействия на внешней поверхности поддержки Анвил (CGI) используется для расчета глубины позиционирования джиг для получения точной и достоверной перелом уровня. Позиционирования джиг показано в рисунке 3Aподробно. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3 : Позиционирование джиг и резки датчика дизайн. (A) Эта панель показывает детали мыши позиционирования джиг. Джиг глубины (JD) может настраиваться изменить местоположение перелом на конечности. Увеличение JD будет двигаться перелом проксимально и уменьшения JD будет двигаться перелом дистально. (B) Эта группа показывает детали иглы и резки датчика PIN-код. Длина ПИН-кода (PL) должна быть 90% длины конечности (LL) (рис. 1А). Длина резки датчика (CGL) является производным от вычитания пл от длины иглы. В этом примере, была построена для резки датчика (CGL = 1,6 см) для демаркации иглу 27 G (длина = 3,175 см), оставляя ан 1,58 см после резки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 4
Рисунок 4 : Позиционирование берцовой и бедренной кости перелом. Вот фотографии сверху вниз (A) мыши голении (B) бедра в positing джиг. (A.1) для переломов голени, указатель мыши помещается в лежачем положении с голени в центре поддержки наковальни и тыльной поверхности стопы, прижавшись джиг. (В.1) для переломов бедренной кости, указатель мыши помещается в положении лежа с тыльной поверхности стопы, прижавшись джиг. Желтая пунктирная линия указывает расположение наковальня воздействия. (A.2 и B.2) На нижней фотографии демонстрируют наковальня расположение в момент удара. Позиционирование руки исследователя не должны мешать срабатывания ОЗУ. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 5
Рисунок 5 . До и после оптимизации формирования перелом. Эти панели показывают боковых рентгенограммах переломов представитель от предварительной оптимизации (A) и (B) после оптимизации перелом групп. Размер группы был 58 мышей. Сплошной стрелки и контуры стрелки указывают уровень перелом в группах до и после оптимизации, соответственно. (A.1 - A.5) Переломы генерируется предварительной оптимизации демонстрируют высокую степень измельчения и перелом уровень изменчивости. Диаметр пальца только частично заполняет Интрамедуллярные канал с высокой степенью изменчивости длины. Несоответствие длины ПИН привело (а.3)-стабилизированный переломов и воздействия ПИН ( A.5A.3 – ). Отсутствие контроля глубины перелом привело (а.4) Бент булавки и способствовали (A.1 - A.5) измельчения. Переломы генерируется после оптимизации (см. таблицу 1 для полного набора параметров), использование позиционирования jig (рисA) привело к низкой изменчивости разрушения мест (желтая стрелка контуров). Оптимизация ширины PIN-код, основанный на рентгенограммах до разрушения привели к PIN-код отбора, которые заполнены Интрамедуллярные канал. Использование ПИН-кода резки датчика (рис. 3B) привело к последовательной ПИН длиной. Оптимизации высота падения и глубина воздействия производится простой поперечные переломы с не измельчение или изогнутые контакты. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Аббревиатура Голени Бедренная кость
Предварительно перелом параметры
Наковальня ширина (см) AW 0,40 0,40
Вес (г) ОЗУ RW 272.00 272.00
Предварительно перелом измерения
Конечности Длина (см), за LL 1.75±0.03 1.32±0.05
Корковых диаметр (см), за КОМПАКТ-ДИСК 0.10±0.00 0.15±0.01
Медуллярного диаметр (см), за MD 0.05±0.00 0.09±0.01
PIN-код размера (датчика/см) Л.С. 27/3.175 23/3.810
Центр гильотинные воздействия (см) = AW / 2 CGI 0,20 0.2
Перелом Длина (см), за FL 0.56±0.02 0.64±0.01
Оптимизация
Закрепить Длина (см) = 0,9 * LL PL 1.58 1.19
Влияние глубина (см) = 0,75 * CD ID 0,07 0,11
Резка датчик Длина (см) = PS - PL CGL 1.60 2.62
Координатно-глубина (см) = FL - CGI JD 0,36 0.44
Высота падения (см) DH 2.20 4.40
После переломов измерения
Экспериментальная Pin Длина (см), за EPL 1.60±0.06 1.19±0.04
Экспериментальный Pin длиной до длины ПИН (%) 101,1% 100,0%
Экспериментальная перелом Длина (см), за EFL 0.54±0.01 0.62±0.06
Длина экспериментальный перелом к разрушению Длина (%) 97,6% 97,1%
Простые поперечный перелом (%) 9/9 (100%) 9/9 (100%)

Таблица 1: Параметры перелом поколения до и после разработки новой системы гильотина.

Предварительная оптимизация После оптимизации Тест Значение
Экспериментальная перелом Длина (см), за 0.74±0.28 0.52±0.05 t < 0,001
F < 0,001
Экспериментальная Pin Длина (см), за 1.47±0.21 1.57±0.09 t < 0,001
F < 0,001
Закрепить в кости Длина (%), за 83.67±11.97 92.43±5.29 t < 0,001
F < 0,001
Простые поперечный перелом (%) 46.55 98.28 Пирсон < 0,001

Таблица 2: Перелом результаты до и после оптимизации параметров.

Supplementary Figure 1
Дополнительный рисунок 1: поддержка конструкции технического рисования. Эта цифра показывает технический рисунок для сборки компонентов поддержки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Supplementary Figure 2
Дополнительный рисунок 2: Технический чертеж конструкции рам. Эта цифра показывает технический рисунок для сборки рам компоненты. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Supplementary Figure 3
Дополнительная цифра 3: блокирует технического рисования. Эта цифра показывает технический рисунок, который может использоваться для изготовления стоп и руководство блоков для разрушения аппарата. Мы использовали алюминий. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Supplementary Figure 4
Дополнительный рисунок 4: удочка, Рам технического рисования. Эта цифра показывает технический рисунок, который может использоваться для изготовления рам для разрушения аппарата. Мы использовали из нержавеющей стали. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Supplementary Figure 5
Дополнительная цифра 5: винт, выравнивание черчения. Эта цифра показывает технического рисования, которая может быть использована для изменения винт крышки для выравнивания ОЗУ. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Supplementary Figure 6
Дополнительный рисунок 6: паштет, монтаж технического рисования. Эта цифра показывает, Технический чертеж для изготовления кронштейна для разрушения аппарата. Мы использовали алюминий. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Supplementary Figure 7
Дополнительная цифра 7: Технический чертеж конструкции магнит. Эта цифра показывает технический рисунок для сборки компонентов магнит. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Supplementary Figure 8
Дополнительная цифра 8: горе, магнит технического рисования и CAD файл. Эта цифра показывает (A) технический рисунок и файл CAD (B), который может использоваться для изготовления магнит горе (формат файла: *.stl). Мы 3D-печати часть, используя полимолочной кислоты (НОАК). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Supplementary Figure 9
Дополнительный рисунок 9: технического рисования полной сборки и файл CAD. Эта цифра показывает (A) технический рисунок полного разрушения Ассамблеи с ее компонентами и (B) файл CAD (формат файлов: *.iam). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Supplementary Figure 10
Дополнительный рисунок 10: кронштейн, челюсть ногой технического рисования. Эта цифра показывает технический рисунок, который может использоваться для изготовления ноги скобки для разрушения аппарата. Квадратные скобки обрабатываются из готовых 8020 угловые скобки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Supplementary Figure 11
Дополнительный рисунок 11: платформа, перелом технического рисования и CAD файл. Эта цифра показывает (A) технический рисунок и файл CAD (B), который может использоваться для изготовления перелом платформы (формат файла: *.stl). Мы 3D-печати часть, используя полимолочной кислоты (НОАК). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Supplementary Figure 12
Дополнительный рисунок 12: джиг, позиционирование перелом технического рисования и CAD файл. Эта цифра показывает (A) технический рисунок и файл CAD (B), который может использоваться для изготовления протезно позиционирования джиг (формат файла: *.stl). Мы 3D-печати часть, используя полимолочной кислоты (НОАК). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Supplementary Figure 13
Дополнительный рисунок 13: джиг, контактный датчик технического рисования и CAD файл. Эта цифра показывает (A) технический рисунок и файл CAD (B), который может использоваться для изготовления датчике резки ПИН (формат файла: *.stl). Мы 3D-печати часть, используя полимолочной кислоты (НОАК). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Этот перелом оптимизации и генерации протокол обеспечивает исследователей с эффективным методом для получения на перелом параметры и выполнять минимально инвазивные процедуры, которая производит точный, повторяемые, поперечные переломы. Кроме того этот Протокол устанавливает общий набор параметров генерации перелом, который способствует согласованности метод среди исследователей. Эти параметры позволят создание общей базы данных перелом учредить перелом стандартов, основанных на различных параметров (например, возраста, пола, пола и генотип). Оптимизации перелом переменных значительно уменьшается неоднородность образца - уменьшая количество потерянного времени, утраченных ресурсов и непригодным для использования данных.

Для получения точной и достоверной переломов, жизненно важно создать стандартный набор параметров генерации переломов, которые будут производить высокой степенью конкретности и снизить изменчивость места перелома. Помимо разрушения поколения, адекватные стабилизации также для поощрения формирования перелом каллуса и требуется уменьшить вероятность не входящих в союз. Интрамедуллярные закрепления является распространенным методом фиксации используется для стабилизации переломов длинных костей другими экспериментально и клинически. Внутренне зацикленная переломы, как правило, исцелить косвенно - процесс с участием ткани дифференциации, костную резорбцию на поверхности перелома, и последующего разрушения союза через мозоль формирования и реконструкции. Эти процессы могут сдерживаться движение на перекрестке перелом и миграции штыря внутри полости мозгового. Этот протокол использует метод фиксации, который уменьшает степень перемещения на месте перелома, после фиксации и ограничивает степень контактный миграции без использования сложного хирургического оборудования и методов, которые может вызвать ненужный ущерб кортикальной костной ткани. Создание набора параметров ПИН, которые максимально Интрамедуллярные контакт каждого конкретного образца типа обеспечивает необходимую стабильность для формирования правильного каллуса и костного ремоделирования.

После того, как был сделан Интрамедуллярные pin, следующим важнейшим шагом является создание простой поперечный перелом. Протоколы, которые генерируют переломы через внешне применяется, blunt force травма имеют потенциал для производства измельчённого переломов и повреждения оборудования фиксации. Для смягчения этих осложнений, важно контролировать глубину воздействия, которое должно быть равно 0.5 x средняя корковых диаметр каждого образца набора23. Перелом измельчения может также привести от чрезмерной силы во время процедур внешние силы тупой травмы. Если скорость удара превышает критический порог, скорость распространения трещины будет генерировать стресс волны, что приводит к несколько переломов сайтов24. Очень важно установить ОЗУ вес и падение высоты, которая будет генерировать достаточно кинетическую энергию производить перелом, оставаясь ниже порога скорости влияние стресса волны производства, снижая вероятность измельчения. Воздействие высокой скорости приведет к быстрой загрузки кости, которая производит чрезмерное энергопоглощаемость до перелома созданный25. После распространения трещин чрезмерное всасывается при погрузке высвобождается энергия нелинейно, который производит измельчения. Ниже скорости удара и медленнее погрузки энергии имеет более высокую вероятность производства по сравнению с высокой отдачей скоростей и быстрой загрузки26линейный перелом. Для сведения к минимуму случаев измельчения, этот протокол использует стандартное ОЗУ вес 250 г для мышей - это может быть скорректирована для размещения более крупных видов. При работе с очень молодыми животными или с теми, с известным кости болезни (например, Остеопения или Остеосклероз), это может быть необходимо уменьшить вес ОЗУ. Важно использовать вес последовательной ОЗУ при корректировке переменная высота так только один падение время оптимизации одновременно. Расчеты для вегетационных идеально соударений будет производить более последовательной переломы путем учета незначительные изменения в размер и морфология мягких тканей образца.

Описанные выше методы устранения многих недостатков других перелом поколения протоколов; Однако некоторые аспекты могут потребовать подготовки для эффективного получения желаемых результатов. Одним возможным осложнением процедуры является неточной контактный размещения, потенциально вызывая значительные кости или повреждения мягких тканей. Это главным образом объясняется ограниченной видимости подход и отсутствие достаточной двусторонней ручной ловкость. Внутренняя фиксация без открытого разреза может потребовать изрядное количество навыков от лица, осуществляющего процедуру. Таким образом важно, что он или она имеет достаточную подготовку - на трупах, при необходимости - избежать избыточного повреждения мягких тканей, которые могут вызвать осложнения на протяжении всего процесса заживления. Признавая структур, указанных в протоколе (связки надколенника, голени плато и intercondylar паз бедренной кости) поможет произвести последовательное, точный закрепления с минимальным повреждением мягких тканей. Однако цель описанных исследования был не представить подробную процедуру размещения PIN-код, но скорее для описания методов для создания идеальной переломов.

Чтобы избежать любых рассверливание через проксимальный конец бедренной кости или дистального конца большеберцовой кости настоятельно рекомендуется использовать резки датчика. Бурение через проксимальный конец бедренной кости может вызвать ненужные повреждение мягких тканей или кости бедра, вызывая мобильность и травмы осложнений во время процесса заживления. Аналогично рассверливание до дистального конца большеберцовой кости могут повредить лодыжки структур, изменение походки механики, загрузки и каллуса формирования.

Для повышения точности местоположения перелом, пользовательские джиг позиционирования конечностей могут разрабатываться для обеспечения надлежащего позиционирования конечностей внутри устройства. Точного и аккуратного влияние размещения необходимо последовательно генерировать переломов в нужное место. Наша лаборатория в настоящее время работают два приспособления: один середине большеберцовой кости переломы и другой для середины-бедренной кости переломы, но универсальность модульный дизайн и 3D-печать дает исследователям возможность генерации переломов в различных местах. Добавление пользовательских джиг, предназначенных для создания переломов в конкретном месте увеличивает точность и точность поколение перелома, ограничивая вероятность ошибки оператора.

Несколько ограничений данного метода аналогичны встречающихся в других существующих методов закрытых переломов. Чрезмерно мягких тканей или жира может препятствовать поколения переломов, как видно в старых или избыточный вес мышей. Важно отметить, что это, как правило, из-за отсутствия силы, а не отсутствием глубины воздействия. Это ограничение можно преодолеть путем увеличения веса ОЗУ или скорости для повышения кинетической энергии применяется к месту перелома. Этот метод также опирается на внутренней фиксации, которые могут нарушить endosteal поверхности кости и влияют на исцеление. В то время как endosteal также происходит нарушение клинически с Интрамедуллярные остеосинтез, если вклад Эндост для ремонта трещин в настоящее время изучается, внешней фиксации или пластины может быть лучшим вариантом. Дополнительное ограничение является требуемый образец жертвенных животных для создания начальных параметров; Однако как перелом переменных для больше образцов типов создаются и разрабатывает базу данных, следует уменьшить потребность в дополнительных жертвенных образцов.

Описывается протокол увеличивает точность индуцированных травм с использованием стандартных параметров, специфичных для типа образца, минимизации неоднородность перелом, обычно видели в закрытых переломов поколения процедур. Самые последние протоколы поколение перелома применимы только мышиных видов и производят умеренно последовательной переломов. Они часто требуют использования определенного образца типа для получения оптимальных результатов или не учитывать изменения в пределах штаммов. Протокол здесь представлены учетные записи для изменения в размер или кости морфологии, которые могут существовать между мыши штаммов и могут быть приспособлены для создания последовательного переломов в других видов. Кроме того широкое применение настоящего Протокола будет поддерживать принятие стандартизированной перелом языка между исследователями. С помощью аналогичных протоколов с общие переменные улучшить согласованность метод и укреплять сравнений между исследованиями. В то время как обсуждалось выше параметры специфичны для мышиных длинных костей, существует потенциал для оптимизации протокола перелом использоваться в моделях дополнительных перелом, дальнейшего увеличения универсальность параметра поколения коллективных перелом база данных. Используя этот протокол оптимизации перелом увеличит производство однородной, полезная образцов путем улучшения согласованности перелом местоположения и шаблон. Высокий процент доходность образцов уменьшения растрачивания ресурсов лаборатории, уменьшить количество животных, необходимо и повысить эффективность обучения.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не имеют ничего сообщать.

Acknowledgments

Исследования в этой публикации был поддержан национального института артрита и Musculoskeletal и кожных заболеваний национального института здравоохранения под награду номер F30AR071201 и R01AR066028.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Support Subassembly Supplementary Figure 1
Beam, Support--Jaw Section  80/20 1003 x 9.00 w/ #7042 at A, C, in Left End
Beam, Support--Horizontal Section 80/20 1002 x 14.00
Beam, Support--Vertical 1 80/20 1050 x 10.50  w/ #7042 at A in Left End and at A in Right End
Beam, Support--Vertical 2 80/20 1010 x 10.50  w/ #7042 at D, B in Left End and at A in Right End
Beam, Support--Plate Mount 80/20 1030 x 8.00  w/ #7036 at Left End
Beam, Support--Magnet 80/20 1010 x 13.50  w/ #7042 at A, C, in Right End
Anchors (3) 80/20 3392
Double Anchor (3) 80/20 3091
Bolt Assembly (6) 80/20 3386 1/4-20 x 3/8"
Button Head Socket Cap Screw (6) 80/20 3604 1/4-20 x 3/4"
Ram Subassembly Supplementary Figure 2
Block, Stop Custom Supplementary Figure 3
Block, Guide Custom Supplementary Figure 3
Rod, Ram Custom Supplementary Figure 4
Alignment Screw Custom Supplementary Figure 5
Plate, Mounting Custom Supplementary Figure 6
Linear Sleeve Bearing (2) McMaster-Carr 8649T2
Hex Nut (3) McMaster-Carr 92673A125 3/8-16 UNC
Socket Cap Screw (8) McMaster-Carr 92196A108 4/40 x 3/8"
Socket Cap Screw (6) McMaster-Carr 92196A032 4/40 x 1 1/8"
Socket Cap Screw (1) McMaster-Carr 92196A267  10/32 3/8"
Magnet Subassembly Supplementary Figure 7
Mount, Magnet Custom Supplementary Figure 8
Power Supply McMaster-Carr 70235K23
Foot Switch McMaster-Carr 7376k2
Electromagnet McMaster-Carr 5698k111
Wire - 10 feet McMaster-Carr 9936k12
Rod, Magnet McMaster-Carr 95412A566 1/4" Threaded Rod x 7"
Corner Bracket (6) 80/20 4108
Socket Cap Screw (1) McMaster-Carr 92196A705 10/32 1 1/4"
Hex Nut (4) McMaster-Carr 92673A113 1/4-20 UNC
Complete Assembly Supplementary Figure 9
Bracket, Leg Jaw (2) Custom Supplementary Figure 10
Platform, Fracture Custom Supplementary Figure 11
Jig, Positioning-Fracture Custom Supplementary Figure 12
Other
Pin Cutter Medical Supplies and Equipment 150S
Needles Sigma Z192430, Z192376  23g x 1.5" - mouse femur, 27g x 1.25" - mouse tibia

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. BMUS: The Burden of Musculoskeletal Diseases in the United States. , Available from: http://www.boneandjointburden.org/ (2014).
  2. Corso, P., Finkelstein, E., Miller, T., Fiebelkorn, I., Zaloshnja, E. Incidence and lifetime costs of injuries in the United States. Injury Prevention. 12 (4), 212-218 (2006).
  3. Nguyen, N. D., Ahlborg, H. G., Center, J. R., Eisman, J. A., Nguyen, T. V. Residual lifetime risk of fractures in women and men. Journal of Bone and Mineral Research: The Official Journal of the American Society for Bone and Mineral Research. 22 (6), 781-788 (2007).
  4. Thompson, Z., Miclau, T., Hu, D., Helms, J. A. A model for intramembranous ossification during fracture healing. Journal of Orthopaedic Research: Official Publication of the Orthopaedic Research Society. 20 (5), 1091-1098 (2002).
  5. Cheung, K. M. C., Kaluarachi, K., Andrew, G., Lu, W., Chan, D., Cheah, K. S. E. An externally fixed femoral fracture model for mice. Journal of Orthopaedic Research. 21 (4), 685-690 (2003).
  6. Connolly, C. K., et al. A reliable externally fixated murine femoral fracture model that accounts for variation in movement between animals. Journal of Orthopaedic Research. 21 (5), 843-849 (2003).
  7. Histing, T., et al. An internal locking plate to study intramembranous bone healing in a mouse femur fracture model. Journal of Orthopaedic Research. 28 (3), 397-402 (2010).
  8. Gröngröft, I., et al. Fixation compliance in a mouse osteotomy model induces two different processes of bone healing but does not lead to delayed union. Journal of Biomechanics. 42 (13), 2089-2096 (2009).
  9. Bonnarens, F., Einhorn, T. A. Production of a standard closed fracture in laboratory animal bone. Journal of Orthopaedic Research. 2 (1), 97-101 (1984).
  10. Huang, C., et al. The spatiotemporal role of COX-2 in osteogenic and chondrogenic differentiation of periosteum-derived mesenchymal progenitors in fracture repair. PloS One. 9 (7), 100079 (2014).
  11. Waki, T., et al. Profiling microRNA expression during fracture healing. BMC Musculoskeletal Disorders. 17, 83 (2016).
  12. Yee, C. S., et al. Sclerostin antibody treatment improves fracture outcomes in a Type I diabetic mouse. Bone. 82, 122-134 (2016).
  13. Wong, E., et al. A novel low-molecular-weight compound enhances ectopic bone formation and fracture repair. The Journal of Bone and Joint Surgery. American Volume. 95 (5), 454-461 (2013).
  14. Prodinger, P. M., et al. Does Anticoagulant Medication Alter Fracture-Healing? A Morphological and Biomechanical Evaluation of the Possible Effects of Rivaroxaban and Enoxaparin Using a Rat Closed Fracture Model. PloS One. 11 (7), 0159669 (2016).
  15. Menzdorf, L., et al. Local pamidronate influences fracture healing in a rodent femur fracture model: an experimental study. BMC Musculoskeletal Disorders. 17, 255 (2016).
  16. Hagiwara, Y., et al. Fixation stability dictates the differentiation pathway of periosteal progenitor cells in fracture repair. Journal of Orthopaedic Research: Official Publication of the Orthopaedic Research Society. 33 (7), 948-956 (2015).
  17. Gardner, M. J., et al. Differential fracture healing resulting from fixation stiffness variability: a mouse model. Journal of Orthopaedic Science: Official Journal of the Japanese Orthopaedic Association. 16 (3), 298-303 (2011).
  18. Catma, M. F., et al. Remote ischemic preconditioning enhances fracture healing. Journal of Orthopaedics. 12 (4), 168-173 (2015).
  19. Lichte, P., et al. Impaired Fracture Healing after Hemorrhagic Shock. Mediators of Inflammation. 2015, 132451 (2015).
  20. Lopas, L. A., et al. Fractures in geriatric mice show decreased callus expansion and bone volume. Clinical Orthopaedics and Related Research. 472 (11), 3523-3532 (2014).
  21. Bonnarens, F., Einhorn, T. A. Production of a standard closed fracture in laboratory animal bone. Journal of orthopaedic research. 2 (1), 97-101 (1984).
  22. Marturano, J. E., et al. An improved murine femur fracture device for bone healing studies. Journal of Biomechanics. 41 (6), 1222-1228 (2008).
  23. Jackson, R. W., Reed, C. A., Israel, J. A., Abou-Keer, F. K., Garside, H. Production of a standard experimental fracture. Canadian Journal of Surgery. Journal Canadien De Chirurgie. 13 (4), 415-420 (1970).
  24. Byrne, M., Cleveland, B., Marturano, J., Wixted, J., Billiar, K. Design of a reproducible murine femoral fracture device. Conference: Bioengineering Conference, 2007. NEBC '07. IEEE 33rd Annual Northeast. , (2007).
  25. Carter, D. R., Hayes, W. C. Compact bone fatigue damage-I. Residual strength and stiffness. Journal of Biomechanics. 10 (5), 325-337 (1977).
  26. McGee, A., Qureshi, A., Porter, K. Review of the biomechanics and patterns of limb fractures. Trauma. 6 (1), 29-40 (2004).

Tags

Медицина выпуск 138 перелом кости модель бедра голени стабилизировалась мышей мышей грызунов протокол оптимизация гильотины
Перелом аппарат проектирование и оптимизация протокола для закрыт стабилизированный переломов у грызунов
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Zondervan, R. L., Vorce, M.,… More

Zondervan, R. L., Vorce, M., Servadio, N., Hankenson, K. D. Fracture Apparatus Design and Protocol Optimization for Closed-stabilized Fractures in Rodents. J. Vis. Exp. (138), e58186, doi:10.3791/58186 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter