Name: Tworzenie sztywno stabilizowanych złamań w celu oceny kostnienia śródbłoniastego, osteogenezy dystrakcji lub gojenia defektów o krytycznych rozmiarach (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-04-11T12:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 35 s
Description: Poznaj metodę stabilizacji złamań kości długich za pomocą modyfikowanych aparatów zewnętrznych Ilizarova. Technika umożliwia badanie kostnienia śródbłoniastego, osteogenezy dystrakcji oraz gojenia defektów kostnych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Praca ta została sfinansowana z grantu R01-AR053645 przyznanego przez NIAMS.

Wszystkie procedury zostały zatwierdzone przez Komitet ds. Opieki i Wykorzystania Zwierząt (Institutional Animal Care and Use Committee) UCSF i są zgodne z wytycznymi krajowymi.
1. Przygotowanie utrwalaczy przed operacją
<ol>
 <li>Przed utworzeniem stabilnego złamania należy zmontować specjalnie zaprojektowane urządzenie do stabilizacji zewnętrznej. Specjalnie zaprojektowane ramy do stabilizacji zewnętrznej składały się z dwóch aluminiowych pierścieni stabilizowanych za pomocą trzech gwintowanych prętów ze stali nierdzewnej #0/56, 8 sześciokątnych nakrętek #2/56 oraz 17 pasujących śrub (Small Part Inc., Miami Lakes, FL3).</li>
 <li>Na każde złamanie potrzebne są dwa aluminiowe pierścienie. Do jednego pierścienia należy włożyć w odpowiednie otwory 4 sześciokątne nakrętki #2/56 (Small Part Inc., Miami Lakes, FL) oraz pasujące śruby; nie należy ich dokręcać. Będzie to pierścień proksymalny. Do pierścienia dystalnego należy zamocować 3 nakrętki i śruby, również bez pełnego dokręcania.</li>
</ol>
2. Znieczulenie, tworzenie złamania i aplikacja stabilizatora
<ol>
 <li>Myszy (wiek, płeć i masa ciała są określane przez użytkownika) są znieczulane poprzez dostrychalne wstrzyknięcie 50 mg/ml ketaminy oraz 0,5 mg/ml medetomidyny (0,03 ml/mysz).</li>
 <li>Należy zaaplikować lubrykant do oczu myszy i przykleić kawałek taśmy w poprzek głowy, aby chronić oczy podczas procedury.</li>
 <li>Zwierzę jest umieszczane na podkładce grzewczej przez resztę procedury.</li>
 <li>Następuje transfixacja proksymalnych i dystalnych metafiz lewej kości piszczelowej za pomocą czterech sterylnych szpilek entomologicznych 0,25 mm (Anticorro: Fine Science Tool, Foster City, CA), mocując szpilki do narzędzia Dremel i wiercąc nimi przez kość.</li>
 <li>Szpilki są zorientowane prostopadle do długiej osi kości piszczelowej oraz pod kątem 90° względem siebie. Odległość między szpilkami proksymalnymi a dystalnymi musi wynosić co najmniej 10 mm.</li>
 <li>Pierwszy pierścień należy ustawić nad szpilkami proksymalnymi, tak aby nakrętki były skierowane do wewnątrz, w stronę szpilek. Należy przymocować szpilki do pierścienia, utrzymując kość piszczelową centralnie wewnątrz aluminiowego pierścienia.</li>
 <li>Drugi pierścień należy ustawić poniżej szpilek dystalnych i przymocować szpilki do pierścienia za pomocą nakrętek sześciokątnych, analogicznie jak poprzednio. Do stabilizatora dystalnego należy dodać czwarty zestaw śruba-nakrętka.</li>
 <li>Złamanie poprzeczne wywołuje się poprzez zginanie trójpunktowe przy użyciu odpowiedniego urządzenia. Stosujemy system grawitacyjny Bonnarensa i Einhorna 4. Powierzchnię tylno-boczną kości piszczelowej opiera się na blokach, podnosi obciążenie na określoną wysokość wzdłuż ramienia zrzutowego, a następnie upuszcza obciążenie tak, aby uderzyło w powierzchnię przednio-boczną kości piszczelowej, powodując złamanie stępne. Wysokość, z której upuszczane jest obciążenie, musi zostać ustalona dla każdego szczepu myszy, aby zapewnić pojedyncze złamanie wyłącznie kości piszczelowej.</li>
 <li>Złamanie jest potwierdzane za pomocą RTG.</li>
 <li>Po potwierdzeniu złamania do pierścieni mocuje się trzy gwintowane pręty ze stali nierdzewnej #0/56. Zaczynając od końca dystalnego, należy wsunąć pręt i nakręcić nakrętkę na pierścień dystalny, aby go zabezpieczyć. Następnie na pręt nakłada się kolejną nakrętkę, na której spocznie pierścień proksymalny. Należy upewnić się, że oba pierścienie są utrzymane w równych odległościach i nie naprężają szpilek. Pierścień proksymalny mocuje się do prętów trzecią nakrętką.</li>
 <li>Bezpośrednio po operacji podaje się podskórne zastrzyki buprenorfiny (1,0 mg/kg) w celu analgezji; zwierzęta są monitorowane pod kątem bólu i w razie potrzeby otrzymują buprenorfinę.</li>
 <li>Znieczulenie jest odwracane poprzez podanie atipamezolu, a zwierzęta są monitorowane do czasu odzyskania reaktywności i zdolności do poruszania się.</li>
</ol>
3. Osteogeneza dystrakcyjna (patrz również: 12,13)
Modyfikacja tej procedury w celu umożliwienia osteogenezy dystrakcyjnej jest prosta. Pierścienie są utrzymywane w pozycji przez pręty gwintowane, a poprzez obracanie nakrętek mocujących pręty można je od siebie oddalić.
<ol>
 <li>Okres utajenia: W przypadku standardowej dystrakcyjnej osteogenezy z wykorzystaniem tego modelu, stabilizatory są mocowane do kości piszczelowej i pozostawiane bez ingerencji na okres utajenia wynoszący 5 dni.</li>
 <li>Dystrakcja: Dystrakcyjną osteogenezę można przeprowadzić, obracając nakrętki na prętach stabilizujących o ¼ obrotu (0.25 mm) każdego dnia przez 7 dni.</li>
 <li>Dojrzewanie: Mostkowanie kostne obserwuje się do 10. dnia, a pełną konsolidację do 27. dnia po zakończeniu dystrakcji.</li>
</ol>
4. Wykonanie defektu o rozmiarze krytycznym
W celu stworzenia defektu o rozmiarze krytycznym zastosowano stabilizatory zewnętrzne zgodnie z wcześniejszym opisem, z następującymi modyfikacjami.
<ol>
 <li>Przed rozpoczęciem procedury skórę oczyszcza się 70 % etanolem.</li>
 <li>Fiksatory nanosi się w całości przed utworzeniem defektu.</li>
 <li>Myszy umieszcza się następnie pod mikroskopem stereoskopowym w celu wizualizacji przyśrodkowej części kości piszczelowej, a następnie wykonuje się nacięcie (5-7 mm) za pomocą skalpela z ostrzem nr 10.</li>
 <li>Mięsień jest delikatnie przecinany i rozsuwany, aby odsłonić część środkową trzonu kości piszczelowej.</li>
 <li>Następnie za pomocą nożyczek usuwa się odcinek kości o długości 3 mm z części środkowej trzonu. Wykorzystując końcówkę nożyczek, powoli odcina się kość, a fragmenty kostne usuwa się pęsetą, jeśli jest to konieczne. Należy zachować ostrożność przy użyciu końcówek nożyczek, aby uniknąć przemieszczenia kości piszczelowej pod wpływem dużej siły mechanicznej.</li>
 <li>Należy sprawdzić miejsce operowane, aby upewnić się, że nie pozostały w nim fragmenty kostne, ponieważ mogłyby one wspomagać gojenie.</li>
 <li>Mięśnie należy ułożyć z powrotem wokół stępionych końców kości piszczelowej.</li>
 <li>Nacięcie skóry zamyka się 2-3 szwami z monofilamentu poliamidowego 6-0.</li>
 <li>Odwraca się działanie znieczulenia, monitoruje zwierzęta pod kątem występowania bólu i podaje leki przeciwbólowe zgodnie z wcześniejszym opisem.</li>
</ol>
5. Reprezentatywne wyniki
Przy prawidłowym zastosowaniu stabilizatory zewnętrzne zapewniają sztywniejszą stabilizację zamkniętego złamania kości piszczelowej z doskonałym repozycjonowaniem (Rys. 1, 2). Jednak w niektórych przypadkach występuje niewystarczające repozycjonowanie (wyraźna i duża szczelina między końcami kości lub wieloodłamowe złamania (Rys. 3)) i takie myszy są wykluczane z analiz. Złamania stabilizowane tą metodą goją się głównie poprzez kostnienie błonowe (Rys. 4). W przeciwieństwie do tego, jeśli złamanie nie zostanie ustabilizowane, w szczelinie złamania tworzy się duży kostnina chrzęstna (Rys. 5), która jest zastępowana przez kość w procesie kostnienia błonowego.
<img alt="Noga owada na przetworniku siły w eksperymencie dotyczącym równowagi statycznej; pomiar ΣFx=0; schemat." src="/files/ftp_upload/3552/3552fig1.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1. Radiogramy przedstawiające zewnętrzny stabilizator stosowany do stabilizacji złamania kości piszczelowej. Radiogram wykonany po złamaniu wykazujący dobrze wyrównane fragmenty kości (grot strzałki).
<img alt="Unieruchomienie kończyny gryzonia przy użyciu zewnętrznej stabilizacji w układzie badań ortopedycznych." src="/files/ftp_upload/3552/3552fig2.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2. Zdjęcie myszy po zastosowaniu stabilizatora.
<img alt="Układ spektroskopowy do pomiaru absorpcji przejściowej, schemat, proces wzbudzenia optycznego." src="/files/ftp_upload/3552/3552fig3.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 3"> 
Rycina 3. Radiogram wykonany po złamaniu pokazuje przesunięte i pofragmentowane segmenty kostne (grot strzałki).
<img alt="Histologiczny przekrój tkanki, barwione włókna mięśniowe, tkanka łączna; analiza obrazu mikroskopowego." src="/files/ftp_upload/3552/3552fig4.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 4"> 
Rycina 4. Stabilizowane złamanie goi się poprzez kostnienie błonowe. Barwienie trichromem stabilizowanego złamania wykazuje obecność nowej kości (b) w miejscu złamania. Pasek skali = 500 μm.
<img alt="Przekrój histologiczny tkanki, obraz mikroskopowy przedstawiający analizę struktury komórkowej i morfologii." src="/files/ftp_upload/3552/3552fig5.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 5"> 
Rycina 5. Niestabilne złamanie goi się poprzez kostnienie endochondralne. Barwienie trichromowe niestabilnego złamania wykazuje obecność chrząstki (c) i kości (b) w miejscu złamania. Pasek skali = 500 μm.

<ol><li>Ilizarov, G. A., Lediaev, V. I., Shitin, V. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+course+of+compact+bone+reparative+regeneration+in+distraction+osteosynthesis+under+different+conditions+of+bone+fragment+fixation+%28experimental+study%29%5BTitle%5D)+AND+%22Eksperimentalnaia+Khirurgiia+i+Anesteziologiia%22%5BJournal%5D)">The course of compact bone reparative regeneration in distraction osteosynthesis under different conditions of bone fragment fixation (experimental study).</a> Eksperimentalnaia Khirurgiia i Anesteziologiia. 14, 3-12 (1969).</li>
<li>Ilizarov, G. A., Deviatov, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surgical+elongation+of+the+leg%5BTitle%5D)+AND+%22Ortopediia+Travmatologiia+i+Protezirovanie%22%5BJournal%5D)">Surgical elongation of the leg.</a> Ortopediia Travmatologiia i Protezirovanie. 32, (1971).</li>
<li>Thompson, Z., Miclau, T., Hu, D., Helms, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+model+for+intramembranous+ossification+during+fracture+healing%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Orthop.+Res%22%5BJournal%5D)">A model for intramembranous ossification during fracture healing.</a> J. Orthop. Res. 20, 1091-1098 (2002).</li>
<li>Bonnarens, F., Einhorn, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Production+of+a+standard+closed+fracture+in+laboratory+animal%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Orthop.+Res%22%5BJournal%5D)">Production of a standard closed fracture in laboratory animal.</a> J. Orthop. Res. 2, 97-101 (1984).</li>
<li>Colnot, C., Thompson, Z., Miclau, T., Werb, Z., Helms, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Altered+fracture+repair+in+the+absence+of+MMP9%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">Altered fracture repair in the absence of MMP9.</a> Development. 130, 4123-4133 (2003).</li>
<li>Lange, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Action+of+IL-1beta+during+fracture+healing%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Orthop.+Res%22%5BJournal%5D)">Action of IL-1beta during fracture healing.</a> J. Orthop. Res. 28, 778-784 (2010).</li>
<li>Xing, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiple+roles+for+CCR2+during+fracture+healing%5BTitle%5D)+AND+%22Dis.+Model+Mech%22%5BJournal%5D)">Multiple roles for CCR2 during fracture healing.</a> Dis. Model Mech. 3, 451-458 (2010).</li>
<li>Lu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recombinant+human+bone+morphogenetic+protein-7+enhances+fracture+healing+in+an+ischemic+environment%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Orthop.+Res%22%5BJournal%5D)">Recombinant human bone morphogenetic protein-7 enhances fracture healing in an ischemic environment.</a> J. Orthop. Res. , (2009).</li>
<li>Yu, Y. Y., Lieu, S., Lu, C., Colnot, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bone+morphogenetic+protein+2+stimulates+endochondral+ossification+by+regulating+periosteal+cell+fate+during+bone+repair%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">Bone morphogenetic protein 2 stimulates endochondral ossification by regulating periosteal cell fate during bone repair.</a> Bone. 47, 65-73 (2010).</li>
<li>Lu, C., Miclau, T., Hu, D., Marcucio, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ischemia+leads+to+delayed+union+during+fracture+healing%3A+a+mouse+model%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Orthop.+Res%22%5BJournal%5D)">Ischemia leads to delayed union during fracture healing: a mouse model.</a> J. Orthop. Res. 25, 51-61 (2007).</li>
<li>Miclau, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+delayed+stabilization+on+fracture+healing%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Orthop.+Res%22%5BJournal%5D)">Effects of delayed stabilization on fracture healing.</a> J. Orthop. Res. 25, 1552-1558 (2007).</li>
<li>Tay, B. K., Le, A. X., Gould, S. E., Helms, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Histochemical+and+molecular+analyses+of+distraction+osteogenesis+in+a+mouse+model%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Orthopaedic+Research%22%5BJournal%5D)">Histochemical and molecular analyses of distraction osteogenesis in a mouse model.</a> Journal of Orthopaedic Research. 16, 636-642 (1998).</li>
<li>Choi, P., Ogilvie, C., Thompson, Z., Miclau, T., Helms, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellular+and+molecular+characterization+of+a+murine+non-union+model%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Orthop.+Res%22%5BJournal%5D)">Cellular and molecular characterization of a murine non-union model.</a> J. Orthop. Res. 22, 1100-1107 (2004).</li>
<li>Buckwalter, J. A., Marsh, E. T., J, L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBuckwalter%2C+JA+%22Rockwood+and+Green%27s+fractures+in+adults%22">Rockwood and Green's fractures in adults</a>. Heckman, J. D., Bucholz, R. W. , Lippincott Williams & Wilkins. 245-271 (2001).</li>
<li>Garcia, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+LockingMouseNail-A+New+Implant+for+Standardized+Stable+Osteosynthesis+in+Mice%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Surg.+Res%22%5BJournal%5D)">The LockingMouseNail-A New Implant for Standardized Stable Osteosynthesis in Mice.</a> J. Surg. Res. , (2009).</li>
</ol>

Nie mamy nic do ujawnienia.

Kości goją się na dwa różne sposoby, w zależności od stabilności mechanicznej (przegląd w: 14). W przypadku braku stabilności w szczelinie złamania tworzy się duży szablon chrzestny, który zostaje zastąpiony przez kość, aby połączyć oba końce złamanej kości. Proksymalnie i dystalnie względem złamania kość powstaje bezpośrednio poprzez kostnienie błonowe w obrębie okostnej i błony wewnętrznej kości. Z kolei w przypadku złamań stabilnych gojenie zachodzi wyłącznie poprzez kostnienie błonowe 3. Jednak ...

<table><tbody><tr><td>Szpilka entomologiczna 0,25 mm</td><td>Fine Science Tools</td><td>26000-25</td><td>Stal czerniona anodowana, średnica pręta 0,25 mm, długość 4 cm</td></tr><tr><td>Sześciokątna nakrętka ze stali nierdzewnej</td><td>Small Parts, Inc.</td><td>#2-56</td><td>Długość 1/8&quot;, 56 gwintów na cal</td></tr><tr><td>Sześciokątna nakrętka ze stali nierdzewnej</td><td>Small Parts, Inc.</td><td>#0-80</td><td>Długość 1/8&quot;, 80 gwintów na cal</td></tr><tr><td>Śruba maszynowa ze stali nierdzewnej</td><td>Small Parts, Inc.</td><td>#0-80</td><td>Długość 1/8&quot;, 80 gwintów na cal</td></tr><tr><td>Gwintowany pręt maszynowy ze stali nierdzewnej</td><td>Small Parts, Inc.</td><td>#0-80</td><td>Długość 6&quot;, 80 gwintów na cal</td></tr><tr><td>Śruba maszynowa z łbem ze stali nierdzewnej 18-8</td><td>McMaster-Carr</td><td></td><td>Gwint 2-56, długość 3/6&quot;</td></tr><tr><td>Urządzenie do stabilizacji zewnętrznej</td><td>Warsztat mechaniczny</td><td>Projekt własny</td><td></td></tr></tbody></table>

tworzenie sztywno stabilizowanych złamań do oceny kostnienia błonowego, osteogenezy dystrakcyjnej lub gojenia ubytków o rozmiarze krytycznym

Creating Rigidly Stabilized Fractures for Assessing Intramembranous Ossification, Distraction Osteogenesis, or Healing of Critical Sized Defects

Ocena sposobów naprawy szkieletu jest niezbędna do opracowania terapii stosowanych klinicznie w leczeniu złamań. Stabilność mechaniczna odgrywa istotną rolę w gojeniu urazów kości. W najgorszym scenariuszu niestabilność mechaniczna może prowadzić u ludzi do opóźnionego zrostu lub braku zrostu. Z drugiej strony, ruch może również stymulować proces gojenia. W złamaniach, w których występuje ruch, tworzy się chrząstka stabilizująca końce złamanej kości, a chrząstka ta jest stopniowo zastępowana przez kość poprzez powtórzenie procesu rozwojowego kostnienia chrzęstnego. W przeciwieństwie do tego, jeśli złamanie kości jest sztywno stabilizowane, kość tworzy się bezpośrednio poprzez kostnienie błoniaste. Klinicznie kostnienie chrzęstne i błoniaste zachodzą jednocześnie. Aby skutecznie odtworzyć ten proces, badacze wprowadzają pin do kanału szpikowego złamanej kości zgodnie z opisem Bonnarensa4. Ta metoda eksperymentalna zapewnia doskonałą stabilność boczną, jednocześnie dopuszczając utrzymywanie się niestabilności rotacyjnej. Jednakże nasze zrozumienie mechanizmów regulujących te dwa odrębne procesy może zostać poszerzone poprzez eksperymentalną izolację każdego z nich. Opracowaliśmy protokół stabilizacji, który zapewnia stabilizację rotacyjną i boczną. W tym modelu jedynym obserwowanym sposobem gojenia jest kostnienie błoniaste, a parametry gojenia można porównywać pomiędzy różnymi szczepami myszy modyfikowanych genetycznie 5-7, po zastosowaniu cząsteczek bioaktywnych 8,9, po zmianie parametrów fizjologicznych gojenia 10, po modyfikacji czasu lub stopnia stabilizacji 11, po osteogenezie dystrakcyjnej 12, po wywołaniu braku zrostu 13 lub po stworzeniu defektu o rozmiarze krytycznym. W niniejszej pracy ilustrujemy, jak stosować zmodyfikowane stabilizatory Ilizarova do badania gojenia złamań kości piszczelowej oraz osteogenezy dystrakcyjnej u myszy.

Niniejszy artykuł opisuje metodę stabilizacji złamań kości długich opartą na zastosowaniu zmodyfikowanych zewnętrznych stabilizatorów Ilizarova 1-3. Po zastosowaniu stabilizatorów i wywołaniu urazu kostnego można oceniać proces gojenia, przeprowadzać osteogenezę dystrakcyjną lub tworzyć staw rzekomy bądź defekt o rozmiarze krytycznym w celu badania interwencji terapeutycznych.

Tworzenie sztywno stabilizowanych złamań do oceny kostnienia błonowego, osteogenezy dystrakcyjnej lub gojenia ubytków o rozmiarze krytycznym

Ocena sposobów regeneracji szkieletu jest niezbędna do opracowania terapii stosowanych klinicznie w leczeniu złamań. Stabilność mechaniczna odgrywa istotną rolę ...

Ogólnym celem niniejszej procedury jest stworzenie zewnętrznie utrwalonej kości piszczelowej, która może być wykorzystana do analizy gojenia ustabilizowanego złamania, dystrakcji, osteogenezy oraz gojenia ubytku segmentowego. W pierwszej kolejności pierścienie stabilizatora są pozycjonowane i utrzymywane w miejscu poprzez wprowadzenie sterylnych szpilek entomologicznych do proksymalnej i dystalnej części kości piszczelowej, a następnie przymocowanie pierścieni do tych szpilek. Następnie w środkowej części trzonu kości piszczelowej tworzone jest złamanie lub osteotomia. W ostatnim kroku procedury wprowadza się trzeci gwintowany pręt, aby w pełni ustabilizować pierścienie proksymalny i dystalny.W rezultacie można uzyskać wyniki obrazujące mechanizmy gojenia złamań, dystrakcji, osteogenezy oraz przeszczepiania kości poprzez analizy rentgenowskie, histologiczne i molekularne. Procedurę zaprezentują starsi badacze, dr Diane, Y Yuu oraz adiunkt dr Chelsea Baney z University of California San Francisco, San Francisco General Hospital, z laboratorium regeneracji szkieletowej w Orthopedic Trauma Institutes. Należy rozpocząć od montażu specjalnie zaprojektowanego urządzenia do stabilizacji zewnętrznej.Ramy stabilizujące wykonane są z dwóch pierścieni aluminiowych ustabilizowanych za pomocą trzech gwintowanych prętów ze stali nierdzewnej, ośmiu nakrętek sześciokątnych i 17 pasujących śrub. Na każde złamanie wymagane są dwa pierścienie aluminiowe; w pierścieniu bliższym należy luźno wkręcić cztery nakrętki sześciokątne i pasujące śruby w odpowiednie otwory. W pierścieniu dalszym należy ponownie wkręcić cztery nakrętki i śruby, nie dokręcając ich całkowicie, a następnie w otworach znajdujących się na godzinie 12 i 6 umieścić dwa długie pręty gwintowane, które ustabilizują stabilizator w odniesieniu do pierścienia dalszego, i przymocować je za pomocą dwóch nakrętek sześciokątnych.Zanurzyć mysz o pożądanym wieku i płci w anestezji poprzez doszpikowe wstrzyknięcie ketaminy i ksylazyny. Następnie potwierdzić pełną anestezję za pomocą testu uszczypnięcia palca. Po usunięciu sierści i przemyciu antyseptykiem, zastosować smar do oczu, a następnie umieścić mysz na podkładce grzewczej na czas pozostałej części procedury.Nałóż pierścień proksymalny na nogę tak, aby nakrętki były skierowane dystalnie, a następnie przesuń pierścień powyżej stawu kolanowego. Unieruchom proksymalną i dystalną metafizę lewej kości piszczelowej za pomocą czterech sterylnych szpilek entomologicznych o średnicy 0,25 mm, mocując szpilki do wiertarki i wiercąc nimi otwory w kości. Ustaw szpilki prostopadle do długiej osi kości piszczelowej oraz pod kątem 90 stopni względem siebie, zachowując co najmniej 10 mm odstępu między szpilkami proksymalnymi a dystalnymi.Przymocuj piny do pierścienia bliższego, dbając o to, aby kość piszczelowa znajdowała się centralnie wewnątrz aluminiowego pierścienia. Umieść drugi pierścień poniżej pinów dalszych. Przymocuj dwa pręty do pierścienia bliższego, a następnie przytwierdź piny do pierścienia za pomocą nakrętek sześciokątnych.Podobnie jak poprzednio, należy wywołać złamanie poprzeczne poprzez zginanie trójpunktowe przy użyciu odpowiedniego urządzenia. Umieść tylno-boczną powierzchnię kości piszczelowej na blokach. Podnieś ciężarek na określoną wysokość wzdłuż ramienia opadającego, a następnie go upuść tak, aby uderzył w przednio-boczną stronę kości piszczelowej.Aby wywołać złamanie stłuczeniowe, potwierdź wystąpienie złamania za pomocą zdjęcia rentgenowskiego. Następnie przymocuj ostatni gwintowany pręt ze stali nierdzewnej do pierścieni, zaczynając od końca dystalnego. Wsuń pręt i nakręć nakrętkę na pierścień dystalny, aby go zabezpieczyć.Następnie na pręt nałóż kolejną nakrętkę tak, aby pierścień proksymalny znajdował się na górze. Upewnij się, że oba pierścienie są rozmieszczone w równych odstępach i nie naprężają bolców. Przymocuj pierścień proksymalny do prętów za pomocą trzeciej nakrętki.Podaj aamaz all w celu odwrócenia znieczulenia oraz buprenorfinę w celu przeciwbólowym i monitoruj zwierzęta, aż odzyskają reaktywność i zdolność poruszania się. Następnie wykonaj podskórne zastrzyki z buprenorfiną przeciwbólową, a kolejne podaj po czterech godzinach w przypadku standardowej dystrakcyjnej osteogenezy. Korzystając z tego modelu, zamocuj stabilizatory na kości piszczelowej, wywołaj złamanie i pozostaw zwierzęta bez ingerencji przez pięciodniowy okres latencji.Po pięciu dniach przeprowadź osteogenezę dystrakcyjną, obracając nakrętki na prętach stabilizujących. Wykonuj jeden obrót o jedną czwartą każdego dnia przez siedem dni. Po operacji zwierzęta są ściśle monitorowane pod kątem potrzeby podania dodatkowych leków przeciwbólowych.Mostkowanie kostne obserwuje się do 10. dnia, a całkowitą konsolidację do 27. dnia po zakończeniu dystrakcji. Po podaniu znieczulenia, usunięciu włसा za pomocą depilatora i oczyszczeniu skóry środkiem antyseptycznym, należy założyć fiksatory zgodnie z wcześniejszym opisem. Umieść mysz pod mikroskopem stereoskopowym w celu uwidocznienia przyśrodkowej części kości piszczelowej, a następnie wykonaj nacięcie o długości od pięciu do siedmiu milimetrów za pomocą skalpela z ostrzem nr 10.Ostrożnie przetnij i rozsuń mięsień, aby odsłonić środkową część trzonu kości piszczelowej. Używając czubka nożyczek, powoli wytnij trzymilimetrowy segment kości piszczelowej, uważając, aby nie przemieścić kości za pomocą dużej siły mechanicznej. Następnie usuń wszelkie pozostałe fragmenty kości za pomocą pincety.Po sprawdzeniu miejsca operacyjnego pod kątem obecności odłamków kostnych, przykryj tępe końce kości piszczelowej mięśniem. Zamknij nacięcie skóry za pomocą dwóch lub trzech szwów z polimerowej nici monofilamentowej 6.0, a następnie wprowadź trzeci pręt, aby ustabilizować stabilizator zewnętrzny. Zgodnie z wcześniejszymi instrukcjami, odwróć znieczulenie, podaj leki przeciwbólowe i kontynuuj monitorowanie zwierząt pod kątem występowania bólu.Jak opisano wcześniej, przy prawidłowym zastosowaniu stabilizatory zewnętrzne zapewniają wysoką sztywność stabilizacji zamkniętego złamania kości piszczelowej z doskonałym repozycjonowaniem, co pokazano na tej radiografii wykonanej po złamaniu, gdzie groty strzałek wskazują dobrze wyrównane segmenty kostne. Złamania stabilizowane tą metodą goją się pierwotnie poprzez kostnienie błonowe, co przedstawiono tutaj przy użyciu barwienia trichromowego; stabilizowane złamanie wykazuje obecność nowej tkanki kostnej w miejscu złamania. W przeciwieństwie do tego, jeśli złamanie nie zostanie ustabilizowane, w szczelinie złamania tworzy się duży kostnina chrzęstna, która po swoim rozwoju zostaje zastąpiona kością w procesie kostnienia chrzęstnego. Technika ta utorowała drogę badaczom z dziedziny ortopedii do zgłębiania mechanizmów stabilnego gojenia złamań u myszy.

creating-rigidly-stabilized-fractures-for-assessing-intramembranous

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Tworzenie sztywno stabilizowanych złamań do oceny kostnienia wewnątrzbłonkowego, osteogenezy dystrakcyjnej lub gojenia defektów o krytycznej wielkości

Jednym z ograniczeń badań przedklinicznych w dziedzinie naprawy kości jest brak eksperymentalnej kontroli nad lokalnym środowiskiem mechanicznym w obrębie gojącej się zmiany kostnej. Przedstawiamy projekt i zastosowanie stabilizatora zewnętrznego do naprawy kości z możliwością zmiany sztywności stabilizatora in vivo.

Regulowana sztywność, stabilizator zewnętrzny do osteotomii kości udowej szczura i modele segmentalnych ubytków kostnych

Chociaż modele mysie są nieocenionymi narzędziami do inżynierii tkanki kostnej, modele długich wad kostnych są rzadkie. Ta potrzeba zmotywowała do opracowania obecnego protokołu, który wykorzystuje płytkę blokującą z czterema i dedykowanym przyrządem do wykonania i ustabilizowania powtarzalnego ubytku udowego o krytycznej wielkości przy niskiej zachorowalności.

Ustalenie segmentalnego modelu ubytku krytycznej wielkości kości udowej u myszy stabilizowanych przez osteosyntezę płytkową

Ten protokół opisuje technikę osteosyntezy wykorzystującą gwóźdź blokujący śródszpikowy do standaryzacji osteotomii kości udowej, która może być używana do analizy prawidłowego i wadliwego gojenia kości u myszy.

Śródszpikowy gwóźdź blokujący do standaryzowanego mocowania osteotomii kości udowej w celu analizy prawidłowego i wadliwego gojenia kości u myszy

To badanie opisuje powtarzalny i szczegółowy protokół wykorzystujący nowo opracowany zewnętrzny stabilizator do osteogenezy dywersyjnej (DO) w modelu szczura kości udowej, który pozwala na fizjologiczne obciążanie zwierzęcia po usunięciu zewnętrznego stabilizatora.

Skuteczny i powtarzalny protokół osteogenezy dyfuzyjnej w modelu szczurzym prowadzący do funkcjonalnej regeneracji kości udowej

Ten protokół opisuje minimalnie inwazyjną technikę osteosyntezy wykorzystującą śródszpikową do standaryzowanej stabilizacji złamań kości udowej, która może być wykorzystana do analizy endochrzęstnego gojenia kości u myszy.

Minimalnie inwazyjny model do analizy gojenia złamań śródchrzęstnych u myszy w standaryzowanych warunkach biomechanicznych

Prezentujemy model osteogenezy rozproszenia kości piszczelowej myszy opracowany przy użyciu specjalnie wykonanego dystraktora. Wykorzystanie myszy jako celu analizy jest korzystne dla postępu badań.

Model osteogenezy rozpraszającej uwagę myszy

Celem protokołu jest optymalizacja parametrów generowania pęknięć, aby uzyskać spójne złamania. Protokół ten uwzględnia różnice w wielkości i morfologii kości, które mogą występować między zwierzętami. Dodatkowo opisano ekonomiczny, regulowany aparat do łamania.

Projektowanie aparatury do pękania i optymalizacja protokołu dla złamań stabilizowanych metodą zamkniętą u gryzoni

Modele in vivo krytycznych wymiarów kości u ssaków są niezbędne dla badaczy badających mechanizmy leczenia i terapie ortopedyczne. W tym miejscu wprowadzamy protokół tworzenia powtarzalnych, segmentowych ubytków kości udowej u szczurów stabilizowanych za pomocą stabilizacji zewnętrznej.

Wiarygodny i powtarzalny model segmentalnej wady kości udowej o krytycznej wielkości u szczurów stabilizowany za pomocą niestandardowego stabilizatora zewnętrznego

Tutaj prezentujemy protokół tworzenia defektu w tkance trzonu kości udowej szczura. Model ten może oceniać wydajność biomateriału pod wpływem stresu biomechanicznego i badać mechanizmy regeneracji kości związane z osteogenezą błoniastą.

Tworzenie modelu ubytku ubytku ubytku w kości korowej kości udowej szczura

Model uszkodzenia szpiku kostnego u myszy jest użytecznym narzędziem do badania osteogenezy poporodowej poprzez kostnienie śródbłoniaste. Ten uproszczony protokół chirurgiczny opisuje procedurę ablacji szpiku kostnego w celu dalszej oceny tworzenia się nowej kości i odpowiedzi komórkowych po urazie.

Ulepszona metodologia badania osteogenezy poporodowej poprzez kostnienie śródbłoniaste w mysim modelu uszkodzenia szpiku kostnego

Badanie innowacyjne łączy szwy i igły tytanowe do stabilnej wewnętrznej fiksacji w modelu złamania promieniowego szczura. Gojenje złamań oceniono za pomocą mikrotomografii komputerowej (mikro-CT), a neurony pierwotnego zwoja korzenia grzbietowego (DRG) zostały wyizolowane i hodowane do dalszych badań.

Opracowanie nowego modelu wewnętrznego fiksacji dla złamań promieniowych szczurów: ocena gojenia złamań i izolacja gangliów korzenia grzbietowego

Poznaj metodę stabilizacji złamań kości długich za pomocą modyfikowanych aparatów zewnętrznych Ilizarova. Technika umożliwia badanie kostnienia śródbłoniastego, osteogenezy dystrakcji oraz gojenia defektów kostnych.

Tworzenie sztywno stabilizowanych złamań w celu oceny kostnienia śródbłoniastego, osteogenezy dystrakcji lub gojenia defektów o krytycznych rozmiarach (Wideo) | JoVE Journal

Tworzenie sztywno stabilizowanych złamań do oceny kostnienia błonowego, osteogenezy dystrakcyjnej lub gojenia ubytków o rozmiarze krytycznym

Przeglądaj więcej filmów