Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Verstelbare stijfheid, externe Fixator voor de Rat femur osteotomie en segmentele botdefecten Modellen

22.5K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/51558

⸱

9 oktober 2014

 , 
1Institute of Health and Biomedical Innovation, Queensland University of Technology, 2RISystem AG

In dit artikel

Samenvatting

Een beperking van preklinisch onderzoek op het gebied van botreparatie is het ontbreken van experimentele controle over de lokale mechanische omgeving binnen een genezende botlaesie. We rapporteren het ontwerp en het gebruik van een extern fixator voor botreparatie met de mogelijkheid om de fixatorstijfheid in vivo te veranderen.

Samenvatting

De mechanische omgeving rond de genezing van de botbreuk is erg belangrijk omdat het bepaalt hoe de breuk geneest. In het afgelopen decennium is er veel klinisch belang bij het verbeteren van botgenezing door het veranderen van de mechanische omgeving door de fixatie stabiliteit rond de laesie. Een beperking preklinische dierlijke onderzoek op dit gebied is het gebrek aan experimentele regulering van het lokale mechanische omgeving binnen een grote segmentaal defect en osteotomieën ze genezen. In dit artikel doen we verslag van het ontwerp en het gebruik van een externe fixator om de genezing van grote segmentale botdefecten of osteotomie bestuderen. Dit apparaat zorgt niet alleen voor gecontroleerde axiale stijfheid van het bot laesie als het geneest, maar maakt ook de verandering van stijfheid tijdens het genezingsproces in vivo. De experimenten hebben aangetoond dat de fixators konden een 5 mm femorale defecten gap handhaven bij ratten in vivo in onbeperkte kooiactiviteit gedurende ten minste 8 weken. Evenzo zagen we geen vervorming of infecties, waaronder pin infecties gedurende de gehele herstelperiode. Deze resultaten tonen aan dat onze nieuw ontwikkelde externe fixator was in staat om op reproduceerbare en gestandaardiseerde stabilisatie te bereiken, en de verandering van de mechanische omgeving van in vivo rat grote botdefecten en verschillende grootte osteotomie. Dit bevestigt dat het externe fixatie apparaat geschikt voor preklinisch onderzoek waarbij gebruik wordt ratmodel het gebied van botregeneratie en reparatie.

Inleiding

Een aantal studies hebben ons begrip van de biologische mechanismen die betrokken zijn bij het ​​botweefsel reparatie 1-6 verbeterd. De effecten van mechanische voorwaarden voor botherstel zoals axiale, afschuiving en interfragmentary bewegingen (IFMs) zijn uitgebreid bestudeerd 7-15. In de afgelopen jaren steeds meer studies begonnen te ontstaan ​​waarin de invloed van de mechanische omgeving van botgenezing met breuk, osteotomie en grote segmentale botdefecten in vivo modellen. Daarom zijn betrouwbare fixatie methoden die nodig zijn om reproduceerbare en betrouwbare studie resultaten te krijgen.

De mechanische omgeving rond de genezende fracturen is erg belangrijk omdat het bepaalt hoe de breuk geneest. Zo is de keuze van de fixeerinrichting is zeer belangrijk en moet zorgvuldig worden gekozen afhankelijk van de onderzoeksopzet en andere factoren zoals de grootte van de opening en het type fractuur. Het bevestigingstoestel mechanische eigenschappen eenre nog belangrijker bij het bestuderen van de benige genezing van grote botdefecten een fixatie die niet alleen een constant hiaatgrootte gedurende het experiment periode van volle gewicht, maar ook een uitstekende mechanische omgeving voor de genezing bot verschaft stellen. Externe fixators worden vaak gebruikt in breuk en grote botdefect experimentele genezing modellen omdat zij een voordeel ten opzichte van andere fixatie apparaten. Het belangrijkste voordeel van de externe fixatoren zijn dat ze zorgen voor de verandering van de mechanische omgeving van de defectlocatie in vivo zonder secundaire ingreep, hetgeen kan worden bereikt door het veranderen of aanpassen van de balk stabiliteit van de inrichting tijdens het experiment als de botgenezing vordert. Bovendien staat de toepassing van specifieke lokale mechanische stimulatie van de reparatie van bot verbeteren, en ook de mogelijkheid om de stijfheid van callus weefsel in vivo te meten. Niettemin, de apparaten hebben ook een paar nadelenwaaronder: irritatie van zacht weefsel infecties en pin breuk.

Helaas, zoals implantaten niet beschikbaar "van de plank" ten tijde van de ontwikkeling implantaat en onderzoekers moesten aangepaste ontwerpen hun eigen fixators voor een bepaald gebruik. Daarom is een beperking van het onderzoek op dit gebied was het ontbreken van experimentele regulering van het lokale mechanische omgeving binnen een grote segmentaal defect en osteotomieën als het geneest. De mechanische eigenschappen van een externe fixator wordt gedefinieerd door en kan worden gemoduleerd door een groot aantal variabelen waaronder: de afstand tussen de pennen, pendiameter, pin materiaal, het aantal pennen, fixator zaagblad, fixator bar nummer, fixator bar materiaal fixator bar dikte en afstand van het botoppervlak de fixator bar (offset). Verrassenderwijs kon alleen een gebrek aan studies gevonden dat de mechanische bijdragen van de afzonderlijke componenten onderzochtvan fixators of gehele frame configuraties gebruikt in studies met knaagdieren 16,18,28. Bijvoorbeeld, een studie resultaten bleek dat een van de belangrijkste factoren die bijdragen aan het bepalen van de totale stijfheid van de vastlegging construct werd gedomineerd door de flexibiliteit van de pennen ten opzichte van de compensatie, diameter en materiaaleigenschappen 28. De resultaten van de bovengenoemde studies suggereren duidelijk dat kennis van de mechanische omgeving door de fixeerinrichting is zeer belangrijk, en toch in veel gevallen niet in detail onderzocht. Dit document meldt het ontwerp, de specificaties en de in vivo implantatie van een externe fixator die dit probleem verhelpt. Deze fixator maakt ook de modulatie van de mechanische milieu verder geneest, een eigenschap die de studie van het mechanisch-gevoeligheid van verschillende stadia van het genezingsproces in vivo mogelijk maakt. Bovendien, en waarbij een gecontroleerde en reproduceerbare lokale monteural milieu, de toegankelijkheid maakt ook de modulatie van deze omgeving in verschillende fasen van botgenezing.

De fixator we gemaakt gebaseerd op externe fixatie, die op grote schaal wordt gebruikt voor fractuurfixatie 16-21 en groot defect modellen in proefdieren 22-27. Het verschil tussen de externe fixator en de andere bestaande ontwerpen in de literatuur is dat hun stabiliteit balk vastgezet met schroeven aan een strakke greep met Kirschner draden (K-draden) hebben. Dit type van het ontwerp vereist schroeven tweewekelijks worden nagetrokken (soms zelfs wekelijks) om ervoor te zorgen dat de afstand van de offset wordt gehandhaafd als de belasting wordt toegepast door middel van gewicht dragen aan de versoepeling van de stabiliteit bar te voorkomen. Indien een dergelijke versoepeling optreedt, het zorgt voor ongewenste extra belasting voorwaarden zoals hoekige, dwarse en wringingsdwarskrachtspanning bewegingen om de genezing bot (gebaseerd op persoonlijke ervaringen, communicatie met researchers). Dit wetende, is een externe fixator zo ontworpen dat wanneer de stijfheid van de fixator moet worden veranderd, zou worden bereikt door het verwijderen van verbindingselementen verbonden met de hoofdmodule waar de bevestigingspennen zijn ingebed. De in vivo proefproject werd uitgevoerd met de nieuwe externe fixator prototype om ervoor te zorgen dat het voldoet aan alle voorgestelde eisen voordat het wordt geproduceerd in grotere hoeveelheden.

Het belangrijkste doel van dit document is een nieuwe chirurgische werkwijze dienen voor een externe fixator voor grote botdefecten en osteotomie in de rat met de mogelijkheid om stijfheid in vivo veranderen tijdens het genezingsproces. Deze fixatie wordt toegepast in vivo de femur van ratten.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

Verzorging van dieren en experimentele protocollen werden gevolgd in overeenstemming met de NIH richtlijnen en door het Beth Israel Deaconess Medical Center Institutional Animal Care en gebruik Comite, Boston, MA goedgekeurd. (Protocol Nummer: 098-2009)

1 Voorbereiding van chirurgische materialen en instrumenten

  1. Steriliseer alle chirurgische materialen en instrumenten voor chirurgie voor gebruik uitgevoerd. Verpak benodigde materialen, met of zonder een lade instrument, binnen een opgevouwen doek of papier gewikkeld en sluit met autoclaaf tape voor stoomsterilisatie. De temperatuur van de autoclaaf moet op 125-135 ° C gedurende 20-25 minuten sterilisatie tijd, en vervolgens 10-15 minuten droogtijd.
  2. Zorg ervoor dat ten tijde van de operatie worden de ratten 200-250 g. Dit is erg belangrijk, want als de ratten zwaarder in omvang, een verschillende grootte fixator worden gebruikt. Bij ratten zwaarder dan 250 bis grotere versie van het externe fixator systeem moet worden gebruikt.

    3. 2 chirurgische procedure en de toepassing van de externe Fixator

    1. Kopen Sprague-Dawley (of een andere stam) ratten (mannelijk of vrouwelijk, 200-250 g) uit elke gecertificeerde dier leverancier. Volg de juiste verzorging van de dieren en experimentele protocollen in overeenstemming met de nationale richtlijnen die is goedgekeurd door Institutional Animal Care en gebruik Comite van de onderzoeker. Laat minimaal 48 uur acclimatiseren periode voordat de procedure.
    2. Voor chirurgie, transporteren de rat een specifieke chirurgische procedure kamer.
    3. Verdoven van de rat met isofluraan eerst via inductie kamer, en ga dan verder met gezichtsmasker aangesloten op een anesthesie machine met een snelheid van 1,5-2% in 1-1,5 L van O 2 / min. Bij aanvang van de operatie te controleren of het dier onder diepe verdoving. Om dit te doen, gebruiken pedaal reflex techniek door uitbreiding van de ledematen en knijpen het web tussen de tenen met de vingers (niet de teen zelf!). Het dier is niet zofficiently verdoofd als de ledematen wordt ingetrokken, spiertrekkingen optreedt of wanneer het dier maakt lawaai.
    4. Nadat de rat onder diepe narcose voor chirurgie, injecteert het antibioticum (cefazoline, 20 mg / kg) en de analgetische buprenorfine (dosis 0,08 mg / kg) intramusculair in het rechterbeen. Om grote hoeveelheid vochtverlies tijdens de operatie voorkomen toedienen warme steriele zoutoplossing subcutaan 3-5% van het lichaamsgewicht voor chirurgie, en als het nodig ten einde. Breng een steriel oogzalf om de ogen om ze gehydrateerd te houden om de cornea letsel te voorkomen.
    5. Naar aanleiding van de drug injecties, scheren en reinigen van de gehele rechter achterpoot van de rat met chlorohezadine of andere desinfecterende oplossing en breng het dier naar de operatietafel. (Het been geopereerd moeten dezelfde zijn als degene die werd geïnjecteerd.)
    6. Leg het dier op een heet oppervlak in buikligging (Figuur 1A). Zorg ervoor dat het masker blijft op de neus en mond aftre van de overdracht aan de operatietafel, en onderhouden van de anesthesie regime vermeld in 2.3). Drape het gebied van de chirurgische procedure met een steriele doek met opening zodat alleen het been bestemd voor chirurgie wordt blootgesteld.
    7. Maak een incisie van ongeveer 3-4 cm (Figuur 1B) door de huid loopt craniolateral op het oppervlak van de rechter dijbeen van de trochanter major de supracondylar gebied van de knie met behulp van een scalpel (figuur 1C). Expose de schacht van het dijbeen door zachte dissectie het scheiden van de fascia lata, en ervoor te zorgen dat het spierweefsel niet wordt gesneden. Na dat, los van elkaar de M. vastus lateralis en de M. biceps femoris en til de M. tensor fasciae latae om de volledige lengte van het dijbeen bloot (zorg ervoor dat de heupzenuw wordt bewaard; figuur 1D).
    8. In het beoogde gebied van osteotomie, bereid de femur langs het midden gebied van de diafyse door het vrijgeven van de omringende spierweefsel van de femur. Eerst beginnen door de invoering van de Henahan lift loodrecht op het blootgestelde oppervlak van het dijbeen, en vervolgens met behulp van een scalpel, laat de spier in het aangrenzende gebied.
      1. Ga door uitlopende vooruit en rond het dijbeen, blijven dicht bij het botoppervlak, totdat alle omringende spierweefsel vrijkomt uit de gehele middengedeelte van het bot (waar het defect wordt gecreëerd), en het spierweefsel volledig gereinigd van het bot. Terwijl dit te doen, is het zeer belangrijk om dicht bij het botoppervlak blijven vermijden grote bloedvaten snijden.
    9. Voor een 5 mm groot botdefect, lus 2 stuks van Gigli draadzaag (0,22 mm) rond het bot in medio-laterale richting (Figuur 1E, F). Na looping Draadzaag, positie een stuk aan de distale zijde van de femur, dicht bij het kniegewricht, en een tweede stuk op de proximale zijde nabij het heupgewricht. Klem de Gigli draadzaag stukken aan elke kant met behulp van S-vorm gebogen ontleden en Ligature forceps zodat het blijft op de beoogde plaats. Als een enkele cut osteotomie is gepland, dan alleen gebruik maken van een stuk draad zaag.
    10. Gebruik de externe fixator plaat als sjabloon om de exacte positie van het implantaat te bepalen. De positie van de externe fixator zo dicht mogelijk bij het midden van het dijbeen zijn.
      1. Plaats de externe fixator plaat op het anterolaterale oppervlak van het bot. Dit wordt bereikt door uitwendig draaien de femur. In die positie het zachte weefsel laag op het dunste, die overmatige zacht weefsel spanning voorkomt onder fixator bord nadat de wond gesloten.
      2. Vervolgens iets omhoog de externe fixator plaat van het bot oppervlak om ervoor te zorgen dat de gaten van de plaat zijn gecentreerd op het bot oppervlak. Houd de externe fixator met een kleine klem voor het parallel blijven aan de longitudinale as van het bot, en vervolgens een gereedschap of een handboor het eerste gat boort aan de proximale zijde van het femur met 0,79mm boor. Voordat u doorgaat naar voren, zorg ervoor dat de punt van de boor is nog steeds gericht op het bot oppervlak.
      3. Wanneer de punt van de boor blijft doorslippen Gebruik de 1,00 mm teller verzwaringslichaam (figuur 8F) om de positie van de eerste boring. De teller verzwaringslichaam worden gebruikt om alle resterende montage kunnen positioneren. Zodoende wordt een perfecte uitlijning van de boorgaten en de fixator plaat ten opzichte van het botoppervlak.

    3 Externe Fixator Implantatie methode met Saw Guide

    1. Zorg ervoor dat de plaat van de externe fixator niet ondersteboven voordat knip op de zaag gids is gemonteerd. Bepaal dit door het vergelijken van de grootte van de gaten in de plaat. De juiste kant is met een diameter van de grotere gat naar boven. Indien het verschil tussen de grootte van de gaten in de fixator is niet duidelijk, gebruikt de teller verzwaringslichaam.
      1. Steek de punt van de teller verzwaringslichaam in een van de gatende fixator plaat, indien de teller verzwaringslichaam past gemakkelijk in de opening dan is dit de bovenkant van de fixator, maar als de punt van de teller verzwaringslichaam niet past dan is dit een onderzijde van de fixator, en moet worden omgedraaid voor de implantatie daarvan.
        (Let op:.. Zorg ervoor dat loodrecht boren om de langsas van het bot als dit zal de perfecte oriëntatie van de fixator aan het botoppervlak De richting van de eerste boring bepaalt de uiteindelijke oriëntatie van de fixator met been Herinner montagepennen dezelfde lengte, en als de fixator niet evenwijdig is aan de langsas van het bot de afstand tussen de fixator en bot te verschillend en kunnen het vermogen van vier montage kunnen zowel cortex doordringen voorkomen.)
      2. Na de oriëntatie wordt bevestigd, knip de plaat op de zaag gids (Figuur 2A, B) en dan een unit op het bot, zodat de eerste voorgeboorde gatis uitgelijnd met het eerste gat in de plaat (figuur 2C). Gebruik 0.70 mm vierkante box sleutel ingebracht in de handboor de eerste steekas rijden in het gat. Door dit te doen zal reproduceerbare positionering voor de resterende montage pinnen mogelijk te maken.
      3. Na de eerste steekas op zijn plaats en boor vervolgens het verst gat de eerste bevestigingspen aan de distale zijde en rijdt het tweede montagedeel pen in het gat. De implantatie volgorde van de twee middelste bevestigingspennen is niet belangrijk.

    4 Externe Fixator Implantatie Methode Zonder de Saw Guide:

    De toepassing van de externe fixator kan ook worden uitgevoerd zonder de zaaggeleider. Het begin stappen van de externe fixator implantatie zijn hetzelfde tot aan de unit met de zaag gids wordt afgekapt op het bot (stap 3.1). Als de zaaggeleider niet wordt gebruikt, is het zeer belangrijk om de fixator plaat in de correcte richting behoudende gehele sollicitatieprocedure. Het dijbeen moet extern geroteerd in de anterolaterale richting.

    1. Houd de externe fixator plaat met een kleine klem of S-vorm gebogen ontleden en ligature forceps zodat deze evenwijdig aan de langsas van het bot (figuur 3A) is. De toepassing van de eerste steekas zal de aanpassing van de fixator vast derhalve de rotatie van het bot moet worden bewaard totdat de eerste pen is geplaatst (figuur 3B). Na de eerste pin op zijn plaats is, zorgvuldig gebruik van de tang om de fixator plaat die fungeert als een boor gids te houden.
    2. Steek de boor in het tweede gat - dit is de meest distale gat om de geplande osteotomie-opening (figuur 3C). Voordat het boren, moet u controleren dat de tweede hole heeft dezelfde richting als de eerste hole; ook voor zorgen dat na het boren is voltooid, zowel cortex zijn doorgedrongen.
    3. Plaats de 0,70 mm vierkant box sleutel om de handboor en plaats de montage pin in de punt. Plaats het voorzichtig in de plaat van de externe fixator zonder dat de uitlijning van de eerste voorgeboorde gat.
    4. Zodra de punt in contact met het been, start het draaien van de sleutel voortdurend axiale belasting aangebracht op het proximale uiteinde van de handboor. Na ongeveer 5 volledige slagen, zorg ervoor dat de draad bij het proximale einde van de montage pen vangt het lichaam van de externe fixator plate's. Deze draad vergrendelt het systeem. Stop met draaien wanneer het einde van het bot draad dicht bij het ​​bovenoppervlak van het bot (Figuur 3D).
    5. Nadat de pinnen voor de distale en proximale zij aanwezig zijn Boor de resterende twee middelste gaten. De implantatie volgorde van de twee middelste pinnen is niet belangrijk (Figuren 3C).
    6. Na de externe fixator is op zijn plaats, gebruik dan de 0,22 mm Gigli draad zag geregisseerd door de zaag gids voor de segmentaal defect maken (Figure 4A). Indien laatstgenoemde methode wordt gekozen, wordt de zaag gids geknipt alvorens een defect.
      1. Voor deze, langs een 0,22 mm Gigli draad zag door de 2 groeven onder de femur (figuur 5A) om een 5 mm segmentaal defect door wederkerige beweging heen en weer (figuur 5B) te creëren met behulp van voldoende irrigatie (gebruik 5 ml spuit om zoutoplossing afzien bij de tijd van het defect schepping). Om schade aan de weke delen te voorkomen, knip de zaag draad dicht bij het bot aan de ene kant na het voltooien van de osteotomie. Verwijder de zaag gids (Figuur 4B).
    7. Na het defect of osteotomie wordt gemaakt, verwijdert de zaaggeleider en sluit de wond in lagen, de spier eerst (figuur 4C) en de huid (Figuur 4D). Voordat de wond gesloten, behandel het defect zoals gepland in het onderzoeksprotocol. Sluit de spierlaag en de fascia lata behulp Ethibond vicryl hechtdraad 4-0, en de huid met behulp van Ethicon Monocryl 3-0 suture. Vermijd slepen hechtmateriaal dan niet-steriele oppervlakken tijdens het hechten van wonden. Opmerking: Om de wond bijten te voorkomen, moet de hechting niet distale einde van de lagere implantaat. Evenzo kan huidlijm worden gebruikt in plaats van een hechtdraad.
    8. Op de eerste drie dagen na de operatie, geven de pijnstillende rat elke 12 uur en antibiotica om de 24 uur. Natuurlijk zal de postoperatieve behandeling met geneesmiddelen variëren afhankelijk van het merk en het merk van de geneesmiddelen die worden gebruikt door elke onderzoeker (zie drug INSTRUCTIES).
    9. Monitor dieren vaak na de procedure om te controleren of ze te herstellen van anesthesie en pas daarna terug te geven aan de behuizing faciliteit. Zorg voor solitaire huisvesting voor de eerste paar dagen na de operatie om ervoor te zorgen dat er geen complicaties.
    10. Monitor water, voedselinname en het lichaamsgewicht na de operatie om te controleren of het dier is niet in pijn en angst. Als het dier toont een verminderde activiteit niveau, moeite met bewegen rond (mogelijk falen van het implantaat), ataxieen, onverzorgd vettige vacht, porfyrine vlekken rond de ogen en de neusgaten, gebogen houding, ademnood, verminderde inname van voedsel en water, etc. contact op met een dierenarts.

    5 Wijziging van de fixateur externe stijfheid in vivo

    1. Als het onderzoeksprotocol de verandering van fixator stijfheid tijdens het genezingsproces in vivo dit vereist wordt door het monteren van de verbindingselementen bevestigd met speciale grijpende schroeven met 0,5 mm vierkante sleutel box aan de handboor. Voor deze procedure verdoven de rat (zie de 2.3 in het protocol) en geeft analgesie (zie de 2.4 in het protocol) slechts eenmaal op het tijdstip van de procedure (figuur 6A).
      1. Verdoven van de rat, en steek vervolgens het uiteinde van de 0,50 mm vierkante doos sleutel in de in elkaar grijpende schroeven bevestigd aan de zijkant van de geassembleerde fixator, en begin voorzichtig linksom te draaien totdat de pen is de helft uitweg (figuur 6B ). Na dit deel is voltooid, herhaalt u de procedure voor de tweede pen die aan dezelfde kant van de externe fixator plaat (figuur 6C).
      2. Wanneer beide kunnen aan dezelfde zijde half weg, een tang of een klem om de verbinding element verwijderd aan de andere kant met een zachte beweging (Figuur 6D). Het verbindingselement dient af te komen gemakkelijk, als het niet, doe dan een extra paar bochten aan beide in elkaar grijpende schroeven om ervoor te zorgen dat de punt van de in elkaar grijpende schroef niet is ingebed in het verbindingselement.
      3. Nadat het verbindingselement wordt verwijderd, schuift de gewenste stijfheid verbindingselement in plaats van de verwijderde ene (figuur 6E), en vanaf de andere zijde met de vierkante box sleutel gaan draaien totdat de vergrendeling schroef halverwege op de tegenoverliggende zijde (figuur 6F). Herhaal dezelfde procedure voor de tweede vergrendeling schroef (figuur 6G). Belangrijk: Thwordt vergt schakelen naar de tegenoverliggende zijde van de plaat of beide in elkaar grijpende schroeven halverwege aan de kant waar het verbindingselement werd vervangen (Figuur 6H, I).
      4. Na dit onderdeel met succes is voltooid, verwijdert u de tweede verbindingselement (figuur 6J) en vervang het met de zelfde stijfheid verbindingselement als de ene vervangen aan de andere kant (figuur 6K). Na de tweede verbindingselement aanwezig is, gaan rijden de in elkaar grijpende schroeven totdat de in elkaar grijpende schroef uiteinde verlaat de tegenoverliggende zijde van de plaat, en de in elkaar grijpende schroef naaldpunt hetzelfde bedrag aan weerszijden (Figuur 6L) verlaten. Herhaal dezelfde procedure voor de tweede in elkaar grijpende schroeven (Figuur 6 M, N). Deze procedure duurt ongeveer 15 minuten in beslag.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Ontwerpspecificaties

Stabilisatie van de rat femur met de externe bevestigingssysteem maakt de creatie van osteotomieën 0,5 tot 5 mm. De externe fixator systeem is vergrendeld externe fixator gemaakt van polyether ether ketone (PEEK - [the hoofdlichaam]) en titanium-aluminium-legering niobium (TAN - [the bevestigingspennen]), die een eenvoudige, reproduceerbare en verstelbare ontwerp biedt, en is verkrijgbaar in vier verschillende stijfheden: 10, 40, 70 en 100% (100% is de norm, meest stugge fi...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

De meest kritische stappen van een chirurgische procedure een groot botdefect maken zijn: 1) het kiezen van de juiste lichaamsgewicht van de rat om de grootte van de externe fixator voldoen; 2) het handhaven van een steriele omgeving tijdens de procedure; en 3) na de chirurgische procedure protocol.

De belangrijkste doelstellingen van dit onderzoek waren het ontwerpen, fabriceren en karakteriseren van een nieuwe variabele stijfheid externe fixator voor de rat femorale grote defect model, en ...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteur Romano Matthys is een werknemer van RISystem AG Davos, Zwitserland dat de implantaten, implantaat specifieke instrumenten en verbruiksmaterialen gebruikt in dit artikel oplevert. De auteur Vaida Glatt heeft geen concurrerende financiële belangen.

Dankbetuigingen

Dit werk werd ondersteund door de AO Foundation (S-08-42G) en RISystem AG.

We willen graag uitbreiden een zeer grote "dank u!" naar team Stephan Zeiter's aan het AO Research Institute Davos, Zwitserland voor zo meegaand in waardoor wij hun OR faciliteiten te gebruiken voor het filmen van deze chirurgische procedure.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
RatExFix simple 100%RISystem AG Davos, ZwitserlandRIS.612.120
RatExFix simple 70%RISystem AG Davos, ZwitserlandRIS.612.123
RatExFix simple 40%RISystem AG Davos, ZwitserlandRIS.612.121
RatExFix simple 10%RISystem AG Davos, ZwitserlandRIS.612.122
RatExFix verbindingselement 100%RISystem AG Davos, ZwitserlandRIS.612.130
RatExFix verbindingselement 70%RISystem AG Davos, ZwitserlandRIS.612.131
RatExFix verbindingselement 40%RISystem AG Davos, ZwitserlandRIS.612.132
RatExFix verbindingselement 10%RISystem AG Davos, ZwitserlandRIS.612.133
RatExFix hoofdlichaamRISystem AG Davos, ZwitserlandRIS.611.101
RatExFix vergrendelingsschroefRISystem AG Davos, ZwitserlandRIS.412.110
RatExFix montagespeld 0,85 mmRISystem AG Davos, ZwitserlandRIS.412.100
RatExFix zaaggeleide 100% 5 mmRISystem AG Davos, ZwitserlandRIS.312.100
Accu Pen 6V+RISystem AG Davos, ZwitserlandRIS.390.211
HandboorRISystem AG Davos, ZwitserlandRIS.390.130
Boor 0,79 mmRISystem AG Davos, ZwitserlandRIS.593.203
Gigly draadschaar 0,22 mmRISystem AG Davos, ZwitserlandRIS.590.100
Vierkantdoos sleutel 0,70 mmRISystem AG Davos, ZwitserlandRIS.590.112
Vierkantdoos sleutel 0,50 mmRISystem AG Davos, ZwitserlandRIS.590.111
Centreerboor 1,00 mmRISystem AG Davos, ZwitserlandRIS.592.205
Mesje voor scalpelFine Science tools
Scalpelmes (maat 15)Fisher Scientific
WeefselpincetFine Science tools
SchaarFine Science tools
RetractorFine Science tools
NaaldhouderFine Science tools
Henahan ElevatorFine Science tools
S-vormige gebogen dissectie- en ligatuurpincetFine Science tools2
VerbandpincetFine Science tools2
Steriele fenestreerde draperFisher Scientificvoor chirurgie
Steriele gaasjesFisher Scientificvoor chirurgie
5 ml spuitFisher Scientificvoor irrigatie van defect
24-27G naaldFisher Scientificvoor irrigatie van defect
1 cc insulinespuitenFisher Scientificvoor medicijninjecties
steriele zoutoplossingFisher Scientificvoor irrigatie van botdefect
steriele handschoenenFisher Scientificom operaties uit te voeren
chlorohezadineFisher Scientificdesinfectieoplossing voor chirurgische plek
Vicryl-naad 4-0 met SH-1Fisher Scientificom spier te hechten
Ethibond-naad 3-0Fisher Scientificom huid te hechten
IsofluorineSigma-Aldrichvoor anesthesie
BuprenorfineSigma-Aldrichanalgesie tijdens en na de operatie
CefazolinSigma-Aldrichantibioticum tijdens en na de operatie
Sprague-Dawley ratten of enige andere stamCharles River Laboratories International, Inc. (Wilmington, MA VS)

Referenties

  1. Einhorn, T. A., Lane, J. M., Burstein, A. H., Kopman, C. R., Vigorita, V. J. The healing of segmental bone defects induced by demineralized bone matrix. A radiographic and biomechanical study. J Bone Joint Surg Am. 66, 274-279 (1984).
  2. Feighan, J. E., Davy, D., Prewett, A. B., Stevenson, S. Induction of bone by a demineralized bone matrix gel: a study in a rat femoral defect model. J Orthop Res. 13, 881-891 (1995).
  3. Hunt, T. R., Schwappach, J. R., Anderson, H. C. Healing of a segmental defect in the rat femur with use of an extract from a cultured human osteosarcoma cell-line (Saos-2). A preliminary report. J Bone Joint Surg Am. 78, 41-48 (1996).
  4. Jazrawi, L. M., et al. Bone and cartilage formation in an experimental model of distraction osteogenesis. J Orthop Trauma. 12, 111-116 (1998).
  5. Probst, A., Jansen, H., Ladas, A., Spiegel, H. U. Callus formation and fixation rigidity: a fracture model in rats. J Orthop Res. 17, 256-260 (1999).
  6. Richards, M., Huibregtse, B. A., Caplan, A. I., Goulet, J. A., Goldstein, S. A. Marrow-derived progenitor cell injections enhance new bone formation during distraction. J Orthop Res. 17, 900-908 (1999).
  7. Aro, H. T., Chao, E. Y. Bone-healing patterns affected by loading, fracture fragment stability, fracture type, and fracture site compression. Clin Orthop Relat Res. , 8-17 (1993).
  8. Augat, P., et al. Shear movement at the fracture site delays healing in a diaphyseal fracture model. J Orthop Res. 21, 1011-1017 (2003).
  9. Augat, P., et al. Local tissue properties in bone healing: influence of size and stability of the osteotomy gap. J Orthop Res. 16, 475-481 (1998).
  10. Claes, L., Augat, P., Suger, G., Wilke, H. J. Influence of size and stability of the osteotomy gap on the success of fracture healing. J Orthop Res. 15, 577-584 (1997).
  11. Claes, L., Eckert-Hubner, K., Augat, P. The fracture gap size influences the local vascularization and tissue differentiation in callus healing. Langenbecks Arch Surg. 388, 316-322 (2003).
  12. Duda, G. N., et al. Interfragmentary motion in tibial osteotomies stabilized with ring fixators. Clin Orthop Relat Res. , 163-172 (2002).
  13. Goodship, A. E., Watkins, P. E., Rigby, H. S., Kenwright, J. The role of fixator frame stiffness in the control of fracture healing. An experimental study. J Biomech. 26, 1027-1035 (1993).
  14. Williams, E. A., Rand, J. A., An, K. N., Chao, E. Y., Kelly, P. J. The early healing of tibial osteotomies stabilized by one-plane or two-plane external fixation. J Bone Joint Surg Am. 69, 355-365 (1987).
  15. Wu, J. J., Shyr, H. S., Chao, E. Y., Kelly, P. J. Comparison of osteotomy healing under external fixation devices with different stiffness characteristics. J Bone Joint Surg Am. 66, 1258-1264 (1984).
  16. Harrison, L. J., Cunningham, J. L., Stromberg, L., Goodship, A. E. Controlled induction of a pseudarthrosis: a study using a rodent model. J Orthop Trauma. 17, 11-21 (2003).
  17. Kaspar, K., Schell, H., Toben, D., Matziolis, G., Bail, H. J. An easily reproducible and biomechanically standardized model to investigate bone healing in rats, using external fixation. Biomed Tech (Berl). 52, 383-390 (2007).
  18. Mark, H., Bergholm, J., Nilsson, A., Rydevik, B., Stromberg, L. An external fixation method and device to study fracture healing in rats. Acta Orthop Scand. 74, 476-482 (2003).
  19. Mark, H., Nilsson, A., Nannmark, U., Rydevik, B. Effects of fracture fixation stability on ossification in healing fractures. Clin Orthop Relat. Res. , 245-250 (2004).
  20. Mark, H., Rydevik, B. Torsional stiffness in healing fractures: influence of ossification: an experimental study in rats. Acta Orthop. 76, 428-433 (2005).
  21. McCann, R. M., et al. Effect of osteoporosis on bone mineral density and fracture repair in a rat femoral fracture model. J Orthop Res. 26, 384-393 (2008).
  22. Betz, O. B., et al. Direct percutaneous gene delivery to enhance healing of segmental bone defects. J Bone Joint Surg Am. 88, 355-365 (2006).
  23. Cullinane, D. M., et al. Induction of a neoarthrosis by precisely controlled motion in an experimental mid-femoral defect. J Orthop Res. 20, 579-586 (2002).
  24. Dickson, G. R., Geddis, C., Fazzalari, N., Marsh, D., Parkinson, I. Microcomputed tomography imaging in a rat model of delayed union/non-union fracture. J Orthop Res. 26, 729-736 (2008).
  25. Jager, M., Sager, M., Lensing-Hohn, S., Krauspe, R. The critical size bony defect in a small animal for bone healing studies (II): implant evolution and surgical technique on a rat's femur. Biomed Tech (Berl). 50, 137-142 (2005).
  26. Betz, V. M., et al. Healing of segmental bone defects by direct percutaneous gene delivery: effect of vector dose. Hum Gene Ther. 18, 907-915 (2007).
  27. Glatt, V., et al. Ability of recombinant human bone morphogenetic protein 2 to enhance bone healing in the presence of tobramycin: evaluation in a rat segmental defect model. J Orthop Trauma. 23, 693-701 (2009).
  28. Willie, B., Adkins, K., Zheng, X., Simon, U., Claes, L. Mechanical characterization of external fixator stiffness for a rat femoral fracture model. J Orthop Res. 27, 687-693 (2009).
  29. Hess, T., Hopf, T., Fritsch, E., Mittelmeier, H. Comparative biomechanical studies of conventional and self-tapping cortical bone screws. Z Orthop Ihre Grenzgeb. 129, 278-282 (1991).
  30. Glatt, V., Evans, C. H., Matthys, R. Design, characterisation and in vivo testing of a new, adjustable stiffness, external fixator for the rat femur. Eur Cell Mater. 23, 289-298 (2012).
  31. Glatt, V., et al. Improved healing of large segmental defects in the rat femur by reverse dynamization in the presence of bone morphogenetic protein-2. J Bone Joint Surg Am. 94, 2063-2073 (2012).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Trefwoorden

StijfheidsaanpassingSegmentale OsteotomieBotregeneratieIn Vivo BeeldvormingMicro CT analyseHistologische EvaluatieBiomechanische Testen
Verstelbare stijfheid, externe Fixator voor de Rat femur osteotomie en segmentele botdefecten Modellen
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleid

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.