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

Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie biologii kości, takie jak to, jakie interwencje sprzyjają gojeniu się złamań. Główną zaletą tej techniki jest to, że zapewnia prostą metodę wyprowadzania parametrów w celu generowania spójnych pęknięć. Aby zlokalizować obszar złamania, należy uzyskać zdjęcia rentgenowskie kończyny, kości udowej lub piszczelowej, która ma zostać złamana, w reprezentatywnej próbie pięciu zwierząt poddanych eutanazji.

Obrazy Tibii są pokazane tutaj. Zaznacz żądane miejsce złamania na zdjęciu rentgenowskim kończyny, która ma zostać złamana. Zmierz od stawu piszczelowego piętowego do poziomu zaznaczonego złamania.

Obliczyć średnią długość pęknięcia dla wszystkich próbek do badań. Na regulowanym urządzeniu do łamania zmierz odległość od zewnętrznej powierzchni jednego kowadła wsporczego do środka uderzenia gilotyny. Odejmij środek uderzenia gilotyny od długości pęknięcia, aby obliczyć głębokość przyrządu do pozycjonowania złamania lub JD. Maszyna lub 3D drukuj kanał w kształcie litery U o wysokości i szerokości równej kowadłu oraz głębokości równej JD. Umieść próbkę w aparacie do złamania w pozycji leżącej w przypadku złamań kości udowej lub w pozycji leżącej w przypadku złamań kości piszczelowej.

Dociśnij grzbiet stopy do końca przyrządu do pozycjonowania złamania. Ręcznie wciśnij gilotynę, aż kończyna się złamie. Uzyskaj zdjęcie rentgenowskie złamanej kończyny, aby potwierdzić rozmiar przyrządu i miejsce złamania.

Aby określić długość szpilki, zmierz długość kończyny od plateau piszczelowego do poziomu tylnej kostki w przypadku złamań kości piszczelowej. Aby określić szerokość szpilki, zmierz minimalną średnicę szpiku w złamanej kończynie. Wybierz igłę o grubości w przybliżeniu równej średnicy szpiku i długości większej niż 1,5 raza długość szpilki.

Przybliżony rozmiar szpilki dla 14-tygodniowej myszy C57 Black Six to 27 gauge, jeden i ćwierć cala i 22 gauge, półtora cala odpowiednio dla kości piszczelowej i udowej. Maszyna lub 3D wydrukuj miernik o długości równej długości szpilki minus długość igły. Jeden koniec powinien mieć zwis, który opierałby się o piastę igły, a drugi powinien wskazywać, gdzie należy przeciąć szpilkę.

Użyj elektrycznej maszynki do strzyżenia lub kremu do depilacji, aby usunąć włosy z nóg próbnych próbek bez złamań od połowy kości piszczelowej do połowy kości udowej, odsłaniając staw kolanowy. Aby przypiąć kość piszczelową, włóż igłę przezskórnie, bocznie do więzadła rzepki. Cofnij więzadło rzepki przyśrodkowo i wyrównaj końcówkę igły do osi kości piszczelowej.

Wykonując ruch rozwiercający, delikatnie narusz płaskowyż kości piszczelowej i poprowadź igłę w dół jamy szpikowej. Następnie użyj miernika i rozwiercaj, aż odsłonięta igła zrówna się z długością miernika. Cofnij igłę o około trzy milimetry, aby zapewnić wystarczająco dużo miejsca na przecięcie igły na poziomie wskazanym przez miernik.

Zaciśnij 3 milimetry dystalnego końca kołka za pomocą obcinaka do kołków, a następnie odetnij kołek na poziomie miernika. Zsynchronizuj szpilkę z powierzchnią stawową za pomocą pręta o średnicy 1,5 raza większej niż średnica igły. Uzyskaj zdjęcia rentgenowskie, aby potwierdzić, że igła rozciąga się na długość kanału szpikowego kończyny i nie wystaje z bliższego lub dalszego końca.

Aby określić głębokość uderzenia, zmierz średnicę kory na poziomie pożądanego złamania na zdjęciu rentgenowskim. Umieść przypiętą próbkę próbną w urządzeniu do łamania za pomocą przyrządu do pozycjonowania złamania. Oprzyj taran udarowy na nieuszkodzonej kończynie.

Nie pozwól, aby suwak spadł. Kość powinna pozostać nienaruszona na tym etapie optymalizacji. Zastosuj wystarczającą siłę w dół do suwaka, aby ścisnąć tkankę miękką, ale nie złamać kości.

Dostosuj głębokość uderzenia do 75-krotności średnicy kory mózgowej, aby uwzględnić tkankę miękką. Ustaw wysokość zrzutu na dwa centymetry. Ustaw suwak w pozycji wyjściowej, podłączając go do aktywowanego elektromagnesu.

Umieścić kończynę próbną w aparacie do złamania. Dociśnij grzbiet stopy do przyrządu do pozycjonowania złamania. Krótko naciśnij przełącznik nożny, aby zwolnić suwak, a następnie zresetuj go do pozycji wyjściowej.

Wykonaj zdjęcie rentgenowskie dotkniętej kończyny próbnej i sprawdź, czy nie ma śladów złamania. Może to być subtelne w przypadku używania niskich prędkości z kontrolowaną głębokością uderzenia. Jeśli nie dojdzie do złamania, zwiększ wysokość upadku o dwa centymetry.

Jeśli dojdzie do pęknięcia, zapisz wysokość spadku i pomnóż ją przez 1,1. To jest nowa wysokość zrzutu. Użyj nowej wysokości spadku, aby złamać następną próbną kończynę.

Kontynuuj procedurę, aż wszystkie próbki do pobrania zostaną pęknięte. Zapisz ostateczną wysokość zrzutu i wszystkie parametry z optymalizacji. Zapisz wiek, płeć, genotyp i wagę próbki do badania.

Zastosowanie regulowanego urządzenia do pękania i zoptymalizowanych parametrów znacznie poprawiło generowanie prostych złamań poprzecznych. Grupa zajmująca się optymalizacją wstępną wygenerowała proste pęknięcie poprzeczne tylko w 27 z 58 próbek, czyli w 46,55% przypadków. Natomiast grupa po optymalizacji wykazywała proste złamania poprzeczne w 98,28% przypadków.

Po opracowaniu technika ta zwiększyła rygor i odtwarzalność modeli zwierzęcych w badaniach nad powstawaniem złamań. Po zabiegu można zastosować inne techniki, takie jak mikrotomografia komputerowa i histologia, aby odpowiedzieć na dodatkowe pytania dotyczące morfologii złamań.