Name: 파괴 강도 시험 및 정량 CT 기반의 유한 요소 분석을위한 근위 대퇴골 사체 준비 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-03-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 4 s
Description: 학습하세요 인간 대퇴골 사체를 CT 영상 및 파괴 강도 시험을 위해 일관되게 준비하는 방법을. 골다공증 연구에서 골밀도와 골 강도의 관계를 정확히 분석할 수 있는 재현 가능한 생역학적 프로토콜입니다.

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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.

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 <ol><li> 약 24 시간 동안 실온에서 해동 -20 ℃ 냉동고에 보관 시료를 제거; 표본은 대부분의 부드러운 조직이 제거 된 경우 원래 포장에서 제거 할 필요가 없습니다. </li><li> 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. </li><li> 플라스틱 줄이 그어진 된 종이와 DXA 스캐너의 표면을 보호하고 2 플라스틱 포장 리를 배치스캐너 테이블 (그림 1A)에 가전 가방. </li><li> 이러한 (대퇴골 포함) 기단부 가방을 중심으로하고, 후방 측이 아래로 (도 1b)라고 쌀 잡화 위에 대퇴골 두 (좌우)를 놓는다. 이것은 그들의 뒷면에 누워있는 환자를 모방. </li><li> 커버 전방 / 추가이 5 파운드 쌀 가방 (그림 1C)에 노출 된 근위 대퇴골 끝. </li><li> 위치 기계 근위 대퇴골을 통해 머리와 환자의 골밀도 측정 (그림 1C)의 표준 기관의 절차에 따라 대퇴골을 검사합니다. 특정 DXA 제조업체의 지침을 따르십시오. <ol><li> DXA 머신 소프트웨어 인터페이스에서 정상 대퇴골 검사를 수행합니다. , 대퇴골 시험을 선택 DXA의 팔에 따라 왼쪽 또는 오른쪽 화살표를 눌러 사체 대퇴골 상단의 DXA 암을 배치하고 &quot;시작&quot;버튼을 클릭하여 검사를 시작합니다. &quot;분석&quot;을 클릭하여 BMD 분석을 수행합니다. 아니E : 검사에서 결과 자동 T-점수는 정상 골다공증이나 골다공증 (그림 1D)로 뼈를 분류한다. 특정 DXA 제조업체의 지침을 따르십시오. </li></ol></li></ol> 2. 세척, 절단 및 뼈의 말단부 드릴링 <ol><li> 조심스럽게 뼈에서 남아있는 연부 조직을 제거하여 대퇴골의 가장 근위 300mm를 청소합니다. 이 단계는 PMMA가 기계적 시험에 대비하여 포팅 과정에서 뼈를 문의 할 수 있도록 요구된다. 뼈는 이러한 과정을 실온으로 해동 할 필요가 없다. </li><li> 70 % 이소 프로필 알코올로 작업 공간을 살균 한쪽 (그림 2A)에 플라스틱 필름에 흡수 종이 패드 테이블 커버. (2H에 그림 2A)를 절단에 청소로 시작하는 전체 프로세스에 대한 테이블 (그림 2B)에 전체 대퇴골을 설정합니다. 장갑을 포함한 개인 보호 장비 (PPE)를 착용눈 보호. </li><li> 초과 골막을 긁고 스크레이퍼와 메스 (그림 2C, 2H)를 사용하여 여분의 조직을 절단. </li><li> 조명기의 아크릴 판에 대한 대퇴골의 머리도 2D에서와 같이 사용자 정의 만든 절단기구에 뼈를 놓습니다. </li><li> 정렬 및 절단기구 (그림 2D)에있는 두 개의 핀에 대한 골간를 개최합니다. </li><li> 골간에 홈판을 체결하여 고정에 뼈를 고정; 뼈 고정에 평평하게 거짓말을하지 않는 경우, 선단 오프 테이블 탑을 걸고 시편 대신에 (그림 2D)를 유지하기 위해 필요에 따라 선택적으로 우편은 대퇴골 경부 넥타이. </li><li> 가이드로 슬롯 판을 통해 캐스팅 커터 (그림 2E)를 사용하여 대퇴골의 말단 샤프트를 잘라; 더 나은 그립 마른 헝겊 / 수건으로 뼈를 개최합니다. </li><li> 고정구에서 뼈를 제거; 절단 후 정상 뼈의 길이는 255mm (그림이다2 층). </li><li> 약 25mm 깊이 큐렛을 이용하여 골수의 수질 캐비티를 청소합니다. 그런 다음 내부 표면을 건조하는 데 도움이되는 거즈 스폰지를 삽입합니다. 금형에서 대퇴골의 선단을 배치 직전에 거즈를 제거합니다. 그립 마른 수건 / 걸레와 뼈와의 선단을 통해 시편의 근위 절단 끝에서 약 25mm를 10 밀리미터 구멍을 드릴. 참고 :이 PMMA는 운하를 통과 단단히 뼈를 고정 할 수 있도록하는 것입니다. </li></ol> 3. 뼈를 포팅 <ol><li> 설계 및 제작합니다 포팅 컨테이너입니다. 포팅 용기 5 mm 두께의 아크릴 판으로 만든 다음 외형 갖는다 : 50mm 사각형 단면 100mm 높이 (도 3A) 50 밀리미터. </li><li> 적절한 뼈 식별과 라벨 포팅 용기 (그림 3a 및도 3b - 아크릴 상자에 라벨을 참조). </li><li> 올바른 방향으로 삽입기구를 조정 (왼쪽 다리또는 오른쪽 다리를; 예를 들어, 15 ° 또는 30 ° 내부 회전). </li><li> 포팅 용기 (그림 3B)에 고정, 장소 뼈를 삽입의베이스에 포팅 컨테이너를 놓고 원하는 값으로 뼈의 내부 회전 각도를 조정하는기구 (그림 3C)에 포인터로 목을 맞 춥니 다. </li><li> PMMA 분말 60g을 측정하고 분말이 용해 될 때까지 연기 후드 아래에 액체 수지 30 g을 혼합한다. 혼합물을 부을 수 있어야한다. 이 과정을 위해 일회용 종이컵을 사용합니다. </li><li> PMMA는 명확하고 어려운 때까지 15 분 - 흄 후드 (그림 3D)에서 뼈 화분 용기에 혼합물을 부어 약 10 치료할 수 있습니다. 이것은 ~ PMMA와 포팅 용기의 1/2를 작성해야합니다. 조심스럽게 PMMA 중합 (그림 3E)시 발열로 인한 조직의 건조를 방지하기 위해 식염수 포화 수건 뼈를 래핑합니다. </li><li> 정기적으로는 정렬 상태를 유지하기 위해 대퇴골을 확인경화시 컨테이너입니다. </li><li> 포팅기구에서 대퇴골을 제거하고 식염수를 적신 종이 타월 (그림 3E)로 바꿈. </li><li> 단계 3.5에서 설명한 바와 같이 흄 후드 PMMA의 90g을 준비하고 완전히 포팅 컨테이너를 입력합니다. 힘든 될 때까지 15 분 - 10의 PMMA를 치료. </li><li> 수지가 경화 된 후, 단단히, 식염수 적신 종이 타월에 / 재 포장 뼈를 감싸 냉장고에 -20 ° C에서 비닐 봉투 및 저장 표본으로 다룹니다. </li></ol> 4. X 선으로 뼈 이미징 (주의! 기계를 사용하는 경우 X 레이 방사선에 대한 적절한 치료와 함께 작동) <ol><li> X 선에 대한 필름을 사용하는 경우, (개발자 룸에서) 노브를 시계 방향으로 돌려 스캔하기 전에 적어도 20 분 (업체 당 지침)에 X 선 개발자를 켭니다. </li><li> X 들여다 봤지 전에 카세트에 노출되지 않은 필름이 확인; 카세트는 어두운 방에서 열 수 있습니다. </li><li> 에게 기계를 돌려잠금을 해제하고 기계 머리를 확장합니다. </li><li> 빔의 경로에 카트를 놓고 빔 (그림 4A)에서 카트에 카세트를 배치합니다. </li><li> 장소 및 카세트 (그림 4B)에 대퇴골의 위치; 이 방향이 캡처됩니다 : 중간 - 측면보기 및 전후방보기를. 이에 따라 표본 이미지를 레이블. </li><li> 처음 노출 후, 납과 뼈의 위치를 ​​교환합니다. </li><li> 리드 이미 노출 절반을 덮고 미노 측 초 방향 뼈를 노출. 이것은 사용자가 두 방향 (도 4c-D) 중 하나의 뼈 한 X 선 필름을 사용할 수있다. </li><li> 카세트를 변경하고 두 번째 방향에 각각 대퇴골 회전합니다. </li><li> 하나 대퇴골의 경우, X 선을 필름 전체의 초기 노출을 방지하기 위해 리드 커버가 카세트의 절반을 커버한다. </li><li> 개인 보호의 우위가 늘어선 휴대용 벽 뒤에 이동하고 노출하는 트리거를 사용뼈. </li><li> 완료시, 잠금 및 저장 위치, X 선 기계에 OFF 키를 설정하고 노출 된 X 선 필름을 제거하기 위해 X 선 머리를 돌려줍니다. </li><li> 정규 필름 현상을 이용하여 X 선 화상 (도 4E)을 얻기 위해 필름을 개발한다. 방에 하얀 빛을 켜고 영화 개발자를 찾습니다. 빨간 불 켜고 카세트를 열기 전에 백색광을 끄고 필름 개발 과정을 진행합니다. 카세트를 열고 개발을 통해 필름을 넣어. 흰색 빛을 켜고 필름이 개발 된 후에는 붉은 빛을 끄십시오. </li></ol> 뼈 5. CT 스캔 <ol><li> 냉장고에서 약 24 시간 스캔하기 전에 뼈를 제거합니다. 뼈가 완전히 스캔하기 전에 해동해야합니다. </li><li> 확인 뼈가 마지막에 청소를 최소화하기 위해 스캔 비닐 봉지에 싸여있다. </li><li> 장소와 대퇴골 및 CT 스캔 고정 (그림 5A-B)의 교정 팬텀을 고정합니다. f를ixture 교정 팬텀 (그림 5C)를 보유하고 있으며 또한 방향 (그림 5D-E) 이후 기계 테스트를 원하는 방향으로 동일한에서 대퇴골을 보유하고있다. 이 상호 등록 (다른 프로토콜에서 설명) QCT / FEA 모델링 과정에서 CT 스캔 (도 5F)로부터의 데이터를 사용하도록 요구된다. 참고 : 고정은 (는) 근위 대퇴골 (대퇴골 머리, 목, 큰 대 전자 및 근위 축)을 방해하지 않고 CT 스캔의 대퇴골을 노출하도록 설계되었습니다. </li><li> 중부 표준시 스캐너에서 대퇴골과 함께 고정이 제대로 가이드로 시스템 레이저 (그림 5D-E)를 사용하여 정렬되어 있는지 확인합니다. 다시 확인 (켜기 / 끄기 버튼 레이저를 눌러)이 CT 긴 축 레이저 조명기의 정렬을. 팬텀은이기구에 고정으로 레이저 정렬 할 필요가 없습니다. 제로 회로 차단기를 눌러 기기의 제어 패널의 테이블 위치를 제로제어판에서 N (0 ← →). </li><li> 다음은 CT 표준 운영 절차 (120) KVP, 216 mAs의 1의 회전 시간에 CT 기계를 작동하고 1 피치 초 고해상도 모드 (zUHR)를 사용. 이것은 0.4 mm 슬라이스 두께 및 0.30의 픽셀 크기를 제공 - 0.45 mm가 시야 (FOV)의 크기에 따라. </li><li> 기계적 시험 이전에 CT 스캔을 확인 데이터는 관심의 이미지가 캡처되어 저장되어 있는지 확인합니다. 실험하는 날까지 -20 ℃에서 재 냉동 뼈. </li></ol>

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</ol>

저자는 아무런 관련 공시가 없습니다.

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...

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 최소화하는 데 중요합니다2. 전체 절차는 단계가 여러 주에 걸쳐 진행되고 스캔 절차 및 인력 가용성에 대한 일정이 필요하기 때문에 길고 사소하지 않습니다. 이 단계에는 뼈 샘플 해동, 골밀도(BMD) 값을 얻기 위한 DXA 스캔을 사용한 샘플 스크리닝, 병에 걸린 표본을 배제하기 위한 X선, 마지막으로 뼈 미네랄 및 대퇴골 기하학의 분포를 추정하기 위한 CT 스캔이 포함되었습니다. 모든 표본은 뼈 표면에서 외부 연조직을 제거하고, 대퇴골을 테스트에 필요한 길이로 절단하고, 후속 테스트 중에 엉덩이가 옆으로 떨어지는 것을 시뮬레이션하기 위해 원하는 방향으로 대퇴골을 포팅하여 테스트를 준비했습니다. 이러한 모든 작업의 기간을 가능한 한 짧게 유지하는 것이 중요합니다. 따라서 일관된 검체 준비, 단계 간 조직 보존 및 전체 준비 시간 단축을 위해 강력한 프로토콜이 필수적입니다. 
이 논문의 목적은 다양한 조건에서 후속 기계적 테스트를 위한 대퇴부 샘플 준비와 관련된 절차를 자세히 제시하는 것입니다. 뼈 조직의 보존은 이 과정에서 매우 중요하며, 우리는 뼈를 스캔하고 기계적으로 테스트할 때를 제외하고는 항상 표본을 단계 사이에 얼린 상태로 유지하고 식염수가 포화된 수건으로 조심스럽게 감싸서 유지함으로써 이를 달성했습니다. 대퇴골은 또한 뼈 조직의 건조를 방지하기 위해 PMMA 경화와 관련된 단계에서 식염수가 있는 젖은 수건으로 싸서 보관했습니다.

<table><tbody><tr><td>CT 포팅 용기 및 스캐닝 설비</td><td>내부적으로 제조</td><td>N/A</td><td>맞춤형 설계 및 제조</td></tr>된 <tr><td>CT 스캐너</td><td>Siemens</td><td>Somatom Definition 스캐너(Siemens, Malvern, PA)</td> <td>CT 스캐닝 장비</td></tr><tr><td>정량적 CT Phantom</td><td>Midways Inc, San Francisco, CA</td><td>모델 3 CT 교정 Phantom</td><td>CT 이미지에서 Hounsfield 단위의 BMD 값을 얻는 데 사용됩니다.</td></tr><tr><td>Dual Energy X-ray Absorptiometry scanner</td><td>General Electric</td><td>N/A</td><td>GE Lunar iDXA 뼈 건강 또는 이와 유사한 BMD 스캐너</td></tr><tr><td>Hygenic Orhodontic Resin (PMMA)</td><td>Patterson Dental Supply</td><td>H02252</td><td>규제 물질 및 적절한 승인과 함께 구매 가능</td></tr><tr><td>Freezer</td><td>Kenmore</td><td>N/A</td><td>이것은 -20 &deg입니다. 뼈</td></tr><tr><td>X선 스캐너</td><td>General Electric</td>용 C 저장<td>&nbsp; 46-270615P1</td><td>X-ray 이미징 장비.&nbsp; &nbsp;</td></tr><tr><td>X-선 필름</td><td>Kodak</td><td>N/A</td><td>X-ray 이미지를 표시하는 데 사용됨</td></tr><tr><td>X-ray 개발자</td><td>Kodak X-Omatic</td><td>M35A X-OMAT&nbsp;</td><td>X-ray 이미지 현상에 사용</td></tr><tr><td>X-ray 카세트</td><td>Kodak X-Omatic</td><td>N/A</td><td>X-ray 필름을 보관하는 데 사용됨</td></tr><tr><td>5파운드 쌀 봉투</td><td>가격 없음</td><td></td><td>DXA 스캐닝 과정에서 연조직을 모방하는 데 사용됩니다.</td></tr><tr><td>생리식염수 (0.9% 염화나트륨)</td><td>Baxter</td><td>NDC 0338-0048-04</td><td>샘플에 수분을 유지하는 데 사용</td></tr><tr><td>메스 및 스크레이퍼</td><td>Bard-Parker</td><td>N/A</td><td>연조직에서 뼈를 청소하는 데 사용</td></tr><tr><td>캐스트 커터</td><td>Stryker</td><td>810-BD001</td><td>대퇴골 절단에 사용</td></tr><tr><td>드릴링 머신</td><td>Bosch</td><td>N/A</td><td>대퇴골 흄 후드를 드릴링하는 데 사용</td></tr><tr><td></td><td>Hamilton</td><td>70532</td><td>PMMA 제작 시 환기에 사용</td></tr></tbody></table>

파괴 강도 시험 및 정량 ct 기반의 유한 요소 분석을위한 근위 대퇴골 사체 준비

Proximal Cadaveric Femur Preparation for Fracture Strength Testing and Quantitative CT-based Finite Element Analysis

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.

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...

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.

파괴 강도 시험 및 정량 CT 기반의 유한 요소 분석을위한 근위 대퇴골 사체 준비

Cadaveric fracture testing is routinely used to understand factors that affect proximal femur strength.  Because ex vivo biological tissues are prone to ...

이 프로토콜의 전반적인 목표는 컴퓨터 단층 촬영 또는 고관절 구성에 옆으로 떨어지는 CT 스캔 및 기계적 테스트를 위해 인간 사체 대퇴골의 일관된 준비를 용이하게 하는 것입니다. 이 방법은 뼈 이미징 및 뼈 생체 역학적 특성에 대한 골다공증 연구 분야의 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 골절 연구를 위해 재현 가능한 방식으로 근위 대퇴골을 준비하기 위한 포괄적인 절차라는 것입니다.4-5파운드의 쌀 포대를 비닐 봉지로 덮어 오염을 방지하고 플라스틱을 깐 종이로 DEXA 표면을 보호하는 것으로 시작하십시오. 비닐로 포장된 쌀 봉지 두 개를 스캐너 테이블로 옮깁니다. 그런 다음 쌀 자루 위에 24시간 실온에서 해동된 대퇴골 2개를 놓습니다.대퇴골두를 포함한 근위부 끝이 뒤쪽이 아래를 향하도록 하여 가방의 중앙에 위치하도록 합니다. 노출된 전방 근사 대퇴골 끝을 다른 두 개의 쌀 주머니로 덮고 기계 헤드를 근사 대퇴골 위에 놓습니다. 이제 기계 소프트웨어 인터페이스에서 대퇴골 검사를 선택하고 사체 대퇴골 위에 팔을 배치합니다.골수 밀도를 분석한 후 뼈를 정상, 골감소성 또는 골다공증성으로 분류하는 자동 T-Score가 생성됩니다. 뼈 변형을 시작하기 전에 70% 이소프로필 알코올로 작업 공간을 소독하고 한쪽 면에 플라스틱 필름을 붙인 흡수성 종이 패드로 테이블을 덮습니다. 그런 다음 대퇴골 전체를 대퇴골 머리가 고정 장치의 아크릴 판에 닿도록 맞춤 제작된 절단 고정 장치에 넣습니다.절단 고정구에 있는 두 개의 핀에 다이어피시스를 잡고 홈이 있는 플레이트를 다이어피시스에 조입니다. 뼈가 고정되면 주조 커터를 홈판에 가이드로 통과시키고 대퇴골의 원위축을 절개합니다. 이제 고정물에서 뼈를 제거하고 25mm 깊이의 큐렛을 사용하여 수질강에서 골수를 청소합니다.필요에 따라 스펀지 거즈를 사용하여 뼈의 내부 표면을 청소합니다. 그런 다음 마른 천으로 뼈를 잡고 뼈의 근위 절단 끝에서 약 25mm 떨어진 뼈의 원위 끝을 통해 10mm 구멍을 뚫습니다. 뼈 포팅 절차를 시작하기 전에 포팅 용기에 적절한 뼈 식별 세부 정보를 표시하고 임베딩 고정 장치를 적절한 방향으로 조정합니다.흄 후드 내부의 임베딩 고정 장치 바닥에 화분 용기를 놓고 뼈를 화분 용기에 넣습니다. 그런 다음 넥을 고정구의 포인터에 정렬하여 골격의 내부 회전 각도를 원하는 값으로 조정합니다. 다음으로, PMMA와 호환되는 일회용 컵에 PMMA 분말 60g과 액체 수지 30g을 분말이 녹을 때까지 혼합합니다.혼합물을 부을 수 있을 때 용기가 약 절반 정도 찰 때까지 PMMA 용액을 포팅 용기에 디캔팅합니다. 그리고 PMMA가 흄 후드 내부에서 10-15분 동안 설정되도록 합니다. 혼합물이 경화되는 동안 조직이 건조해지지 않도록 식염수가 포화된 수건으로 뼈를 조심스럽게 감쌉니다.주기적으로 대퇴골을 점검하여 경화 과정에서 뼈가 용기 내에서 정렬되어 있는지 확인하십시오. 수지가 경화된 후 화분 용기에 PMMA와 액체 수지 90g을 완전히 채우고 PMMA가 10-15분 더 경화되도록 합니다. 추가 수지가 경화되면 식염수에 적신 종이 타월로 뼈를 다시 싸고 비닐 봉지로 뼈를 완전히 덮습니다.X-ray 이미징 전에 빔 헤드를 원하는 높이로 이동하고 빔 아래 카트에 노출되지 않은 카세트를 놓습니다. 다음으로 대퇴골을 내측 측면 위치의 카세트 위에 놓고 개인 보호를 위해 리드 라인 휴대용 벽 뒤로 이동합니다. 표본 이미지에 레이블을 붙인 다음 방아쇠를 사용하여 뼈를 노출시킵니다.컴퓨터 단층 촬영으로 뼈를 스캔하려면 완전히 해동된 비닐 봉지로 싸인 대퇴골을 CT 스캔 고정 장치의 보정 팬텀에 고정합니다. 시스템 레이저 가이드를 사용하여 고정 장치의 중간이 CT 스캐너 레이저의 경도와 올바르게 정렬되었는지 확인하십시오. 수평 레이저가 적절하게 헤드와 트로챈터 사이에 놓일 때까지 테이블을 위 또는 아래로 움직입니다.그런 다음 레이저 켜기/끄기 버튼을 눌러 CT 폐 액세스 레이저와의 고정 장치 정렬을 다시 확인하고 영점 버튼을 눌러 테이블 위치를 영점 조정합니다. 뼈가 제자리에 있을 때 표준 CT 수술 절차를 사용하여 적절한 스캐닝 매개변수로 뼈를 스캔하여 시야의 크기에 따라 0.4mm의 이미지 슬라이스 두께와 0.30-0.45mm의 픽셀 크기를 얻습니다. 방금 시연된 바와 같이 DEXA 스캐너를 사용하여 골밀도를 스캔하면 전체 엉덩이 및 목의 골밀도를 측정할 수 있습니다.뿐만 아니라 각 표본에 대한 T-Score 획득. 이 방법으로 얻은 X선 이미지는 대퇴 강도에 영향을 줄 수 있는 이전 골절 또는 암과 같은 질병의 존재를 식별하는 데 사용할 수 있습니다. CT 이미지는 정량적 CT 기반 유한 요소 분석에 사용할 3차원 뼈 기하학 및 체적 뼈 광물 분포를 얻는 데 사용할 수 있습니다.이 절차를 시도하는 동안 동결 스타일 주기의 수를 최소화하고 준비 단계에서 대퇴골을 촉촉하게 유지하는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 이 비디오를 시청한 후에는 고관절 구성에 옆으로 넘어진 것에 대한 일관된 이미징 및 테스트를 위해 대퇴골을 준비하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Medicine

의학

동물 모델은 생물 의학 연구에서 심각한 뼈 손상을 모방하기 위해 자주 사용됩니다. 크기가 작기 때문에 생쥐에서 안정화된 뼈 병변을 확립하는 것은 대부분의 연구 그룹의 능력을 넘어섭니다. 여기에서는 마우스의 실험적 대퇴골 결함을 확인하고 분석하는 간단한 방법을 설명합니다.

마우스의 간단한 임계 크기의 대퇴 결함 모델

이 원고는 프로토콜 표준 서보 유압 프레임에 장착 된 계측된 설비를 사용 하 여 hip 구성에 옆으로을에 시험 시체 인접 femora 골절을 선물이. 9 디지털된 신호 세력, 순간, 및 2 개의 고속 비디오 스트림 함께 변위 테스트 중 획득 됩니다.

방법 및 대 퇴 골절 옆으로을-에서--엉덩이 위치에서 테스트를 위해 계측된 설비

이 프로토콜에서 대 퇴 골 표면 긴장 골절 디지털 이미지 상호 관계 기술을 사용 하 여 테스트 하는 동안에 견적 된다. 방법의 참신 대 퇴 골 표면, 신중 하 게 지정 된 조명, 고속 비디오 캡처 및 스트레인 계산에 대 한 디지털 이미지 상호 관계 분석에 높은 대비 확률적 얼룩 패턴의 응용 프로그램을 포함 한다.

방법 골절 디지털 이미지 상관 관계를 사용 하 여 테스트 하는 동안 싱가포르로 대 퇴 골 피 질 긴장을 예상

방문, 하는 동안 낮은 몸 뼈 큰 기계적 부하를 경험 하 고 변형 됩니다. 뼈 변형 영향을 연관 뼈 스트레스 부상의 메커니즘을 이해 하기를 측정 하는 필수적 이다. 새로운 접근 방식은 통합 주제 관련 musculoskeletal 모델링 및 유한 요소 해석 시 동적 tibial 스트레인을 측정 하는 데 사용 됩니다.

동적 동작 중 뼈 변형 연구 주제 관련 근 골격 계 모델

프로토콜의 목표를 일관 된 골절 골절 생성 매개 변수를 최적화 하는 것입니다. 이 프로토콜은 뼈 크기와 동물 사이 존재할 수 있는 형태 변화에 대 한 계정. 또한, 비용 효과적인, 조정 가능한 분쇄 장치 설명 되어 있습니다.

골절 기구 디자인 및 설치류에서 폐쇄 안정 골절에 대 한 프로토콜 최적화

본 프로토콜은 캔틸레버 굽힘 설정에서 뮤린 대퇴목에 대한 재현 가능한 테스트 플랫폼의 개발을 설명합니다. 사용자 지정 3D 인쇄 가이드는 최적의 정렬로 대퇴골을 일관되고 엄격하게 고정하는 데 사용되었습니다.

뮤린 대퇴목의 캔틸레버 굽힘

미세 컴퓨터 단층 촬영(μCT)은 전임상 연구에서 뼈 구조를 평가하는 데 중요한 비파괴 이미징 도구이지만 뼈 치유 캘러스를 분석하기 위한 μCT 절차에 대한 합의가 부족합니다. 이 연구는 골절 치유를 모니터링할 수 있는 단계별 μCT 프로토콜을 제공합니다.

미세 컴퓨터 단층 촬영을 이용한 골절 치유 평가

이 프로토콜은 대용량 마이크로 CT 스캔, 맞춤형 압축 단계 및 고급 이미지 처리 도구를 결합하여 전체 근위 인간 대퇴골의 뼈 미세 구조 변형과 인성을 측정할 수 있습니다.

인간 고관절의 미세구조 실패 메커니즘 이미징

설치류 뼈의 기계적 검사는 뼈의 골절 민감도에 관한 정보를 추출하는 데 유용한 방법입니다. 적절한 실제적 이해가 부족하면 결과가 과도하게 해석되거나 타당성이 부족할 수 있습니다. 이 프로토콜은 유효하고 기능적인 데이터를 제공하기 위해 기계적 테스트가 정확하게 수행되도록 하는 가이드 역할을 합니다.

설치류 뼈의 전체 뼈 굽힘 시험과 관련된 연구의 설계, 실행 및 해석에 대한 실용적인 고려 사항

Source:Anthony J. Yosick1,2, Christine Massie1, Emma Knapp2, Hani A. Awad1,2,31Department of Biomedical Engineering, University of Rochester, US2Center for Musculoskeletal Research, Department of Orthopedics, University of Rochester Medical Center, USA3Department of Orthopedics, University of Rochester Medical Center, USAThe video demonstrates fall-related wrist fractures using human cadaver forearms with varying bone densities. Specimens are standardized by removing upper soft tissue,...

Simulating Fall-Induced Wrist Fractures Using a Cadaveric Human Forearm Specimen

학습하세요 인간 대퇴골 사체를 CT 영상 및 파괴 강도 시험을 위해 일관되게 준비하는 방법을. 골다공증 연구에서 골밀도와 골 강도의 관계를 정확히 분석할 수 있는 재현 가능한 생역학적 프로토콜입니다.

파괴 강도 시험 및 정량 CT 기반의 유한 요소 분석을위한 근위 대퇴골 사체 준비

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