Na Vivo Avaliação do desenvolvimento de calo de fratura durante a consolidação óssea em ratos usando um dispositivo de osteossíntese compatível com MRI para o fêmur de Mouse

O objetivo geral desta técnica é usar ressonância magnética, ou ressonância magnética, para a avaliação longitudinal do desenvolvimento do calo da fratura murina durante a cicatrização óssea. Este método pode ajudar a responder a questões-chave no campo da cicatrização óssea, como a forma como os calos de fratura se desenvolvem ao longo do tempo em diferentes modelos de camundongos. As principais vantagens dessa técnica são que o desenvolvimento do calo da fratura pode ser monitorado in vivo em tempo real e que o fixador externo aplicado fornece um modelo de consolidação de fratura altamente padronizado.

Demonstrando o procedimento de ressonância magnética estará Anne Subgang, uma técnica da instalação do Small Animal Imaging Core. Antes de iniciar o procedimento, confirme o nível adequado de sedação por falta de resposta ao beliscão do dedo do pé e injete no camundongo por via subcutânea uma dose única de antibióticos em um depósito de fluido de duas vezes 250 microlitros de cloreto de sódio a 0,9%. Aplique pomada nos olhos do animal e coloque o mouse em uma almofada de aquecimento a 37 graus Celsius.

Remova o pelo do membro posterior direito e esfregue a área cirúrgica com um desinfetante à base de álcool. Coloque uma cortina estéril sobre o animal, deixando a área cirúrgica exposta, e cubra a pata traseira direita com um pequeno pedaço de uma luva estéril. Esfregue a área cirúrgica mais três vezes com desinfetante.

Em seguida, usando um bisturi esterilizado em autoclave, faça uma incisão longitudinal na pele de aproximadamente um centímetro ao longo do lado interno do fêmur direito e use microtesouras e fórceps para separar sem corte os músculos bíceps femoral e vasto lateral. Corte a inserção do tendão no trocânter do fêmur para permitir o livre acesso à parte anterolateral do osso, cuidando para que o nervo ciático seja preservado, e posicione o fixador externo paralelo ao fêmur. Usando uma broca de 0,45 milímetros, faça furos manualmente no córtex.

E começando com as extremidades mais proximais e distais, coloque pinos de montagem de cerâmica nos orifícios. Quando todos os pinos tiverem sido colocados, umidifique o osso com um pequeno volume de solução salina estéril e use uma serra de fio Gigli de 0,4 milímetro para criar uma osteotomia de 0,4 milímetro através do orifício ósseo entre os dois pinos internos. Lave cuidadosamente a lacuna da osteotomia com dois mililitros de solução salina estéril para remover quaisquer lascas ósseas entre os dois córtices fraturados e use uma sutura reabsorvível contínua para adaptar os músculos, seguida de adaptação da pele com suturas não reabsorvíveis interrompidas.

Em seguida, limpe a área cirúrgica com desinfetante e retorne o camundongo à sua gaiola com monitoramento até a recuperação total. Três dias após a cirurgia, insira o fixador externo cuidadosamente em um dispositivo de montagem feito sob medida e coloque o mouse anestesiado em um berço com temperatura controlada para introdução no dispositivo de ressonância magnética. Fixe rigidamente o fixador externo ao dispositivo de montagem na bobina da cabeça de quatro elementos e use um sistema de ressonância magnética de pequenos animais de alto campo dedicado operando a 11,7 tesla para aplicar uma sequência de eco turbo-spin multi-fatiado com supressão de gordura de densidade de prótons à fratura.

Quando todas as imagens tiverem sido adquiridas, abra os dados no software de análise de imagem apropriado e insira o tamanho do voxel como 0,05 por 0,05 por 0,35 milímetros cúbicos. Para segmentar os diferentes tecidos no calo da fratura com limiar semiautomático com base em sua intensidade, primeiro clique no campo editar novo rótulo e clique em Adicionar material. Renomeie o material para calo e use a ferramenta laço para distinguir a área do calo dos tecidos circundantes com base no sinal hipointenso do periósteo.

Clique em Adicionar ao material, depois clique em Adicionar material e renomeie o material para cartilagem. Usando a ferramenta de limiar, segmente a cartilagem e selecione apenas o material atual do calo. Em seguida, clique em cartilagem e em Adicionar ao material.

Quando todos os tecidos tiverem sido segmentados, clique em Gerar superfície, aplique Nenhum para o tipo de suavização e clique em Vista de superfície para gerar reconstruções 3D dos fêmures fraturados com base nos dados de segmentação de tecido. Um procedimento cirúrgico bem-sucedido pode ser confirmado por ressonância magnética da fratura, mostrando todos os quatro pinos no meio da diáfise femoral com um espaço de osteotomia entre 0,3 e 0,5 milímetros. No 10º dia de pós-operatório, a avaliação das varreduras longitudinais durante o processo de cicatrização da fratura revela tecido cartilaginoso no meio do calo da fratura e tecido ósseo na periferia da fratura.

Os tecidos cartilaginoso e ósseo aumentam até o dia 14. O tecido cartilaginoso diminui até o dia 21, quando a ponte óssea pode ser observada. Após a segmentação dos diferentes tecidos no calo da fratura, como acabamos de demonstrar, uma varredura 3D completa do fêmur pode ser gerada com o córtex maduro aparecendo em cinza, os pinos de cerâmica marcados em amarelo, o tecido mole do calo em verde, o tecido cartilaginoso em vermelho e o tecido ósseo do calo indicado em roxo.

Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como aplicar um fixador externo no fêmur do camundongo para criar a osteotomia do fêmur e inserir um mouse em um dispositivo de ressonância magnética para garantir uma posição de varredura padronizada. Uma vez dominado, a aplicação do fixador externo e a técnica de osteotomia podem ser concluídas em 20 a 30 minutos, se realizadas corretamente.