Этот протокол описывает минимально инвазивного остеосинтеза техника, с помощью Интрамедуллярные винт для стандартизированных стабилизации переломов бедренной кости, которые могут быть использованы для анализа endochondral кости Исцеление у мышей.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Минимально инвазивные модели для анализа Endochondral перелом, исцеление в мышей стандартных биомеханических условиях
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Кость заживление модели необходимо проанализировать сложные механизмы разрушения, исцеление для улучшения лечения клинических переломов. В течение последнего десятилетия более широкое использование мыши модели ортопедических исследований было отмечено, наиболее вероятно потому что мышь модели предлагают большое количество генетически модифицированных штаммов и специальных антител для анализа молекулярных механизмов заживление перелома. Чтобы управлять биомеханические условия, хорошо изученных остеосинтез методы являются обязательными, также у мышей. Здесь мы сообщаем о дизайн и использование закрытой кости Исцеление модель для стабилизации переломов бедренной кости у мышей. Интрамедуллярные винт, медико класса из нержавеющей стали, обеспечивает через перелом сжатия осевой и вращения стабильности, по сравнению с главным образом используется простой Интрамедуллярные штифты, которые показывают полное отсутствие осевого и вращения стабильности. Стабильность, достигнутые Интрамедуллярные винт позволяет анализ endochondral исцеления. Большое количество каллусной ткани, полученные после стабилизации с винтом, предлагает идеальные условия для сбора ткани для биохимических и молекулярных анализа. Еще одним преимуществом использования винт является тот факт, что винт могут быть вставлены в бедренной кости с минимально инвазивной техники не вызывая повреждение мягких тканей. В заключение винт это уникальный имплантат, который идеально может быть использован в закрытых переломов, исцеление моделей, предлагающих стандартизированных биомеханические условия.
Введение
Кости Исцеление исследования на мышах пользуются большим спросом из-за широкого спектра антител и генетически модифицированных животных. Эти факты позволяют изучать молекулярные механизмы кости Исцеление1. В последние несколько лет различные кости Исцеление модели мышей были разработаны2. Эти модели можно разделить на открытые модели, в которых кости osteotomized с использованием открытого бокового хирургического подхода и в закрытых модели, в которых перелом кости на основе модели разрушения, представленный Bonnares и Einhorn3. Используя эту технику, стандартизированных поперечный перелом может производиться с помощью 3-точка изгиба устройства и Интрамедуллярные имплантаты могут быть вставлены через небольшой медиальный parapatellar разрез в минимально инвазивной техники, избегая крупных мягких тканей травм.
Интрамедуллярные винт может применяться для стабилизации закрытых переломов у мышей. Винт предлагает вращения и осевой стабильности. Это достигается путем сжатия перелом проксимального нитями и дистальной головки4. Дальнейшие преимущества винт простой хирургической техники, имплантата низкосортных invasivity, низкий вес и, прежде всего, выше стабильность предоставления стандартизированной и контролируемых биомеханические условия, по сравнению с другими Интрамедуллярные имплантаты5. В самом деле в самых закрытых переломов моделях, фрагменты стабилизируются только путем простой булавки, которые связаны с полным отсутствием вращения и осевой стабильности и высокого риска ПИН и также перелом дислокации. Это может заметно повлиять на процесс заживления, что может привести к задержки исцеления или несрастание формирования.
Хорошо известно, что стабильность фиксации переломов имеет огромное влияние на заживление процесс6,7. Высокая жесткая фиксация приводит в intramembranous исцеление, в то время как менее жесткой фиксации, которая может позволить микродвижений в зазоре перелом, приводит к endochondral исцеления. Стабилизации переломов с винтом Интрамедуллярные показывает, преимущественно endochondral исцеление с большим количеством каллусной ткани, особенно после 2 недель заживление перелома. Возможность собрать большое количество каллусной ткани позволяет анализ нескольких параметров различными методами.
Здесь мы доклад о разработке и применении Интрамедуллярные винт в мышей, а также на его преимущества и недостатки в экспериментальных исследованиях на обычных endochondral кости Исцеление.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
Все процедуры были исполнены в соответствии с руководящими принципами национальных институтов здравоохранения для использования экспериментальных животных и институциональных руководящими принципами (шведским für Verbraucherschutz, Zentralstelle Amtstierärztlicher Dienst, Саарбрюккен, Германия).
1. Подготовка хирургические инструменты и имплантаты
- Выберите лезвием скальпеля (размер 15), небольшой тампоном, тонкой щипцы, 27 G иглы, шов не рассасывающимся 5-0, ножницы и иглодержателя из микрохирургических инструментов.
- Распакуйте Интрамедуллярные винт, проволочный направитель (диаметром 0,3/0,2 мм, длина 10 см), центрирующее сверло (диаметром 0,5 мм) и ручная дрель (рис. 1; см. Таблицу материалы).
Примечание: Интрамедуллярные винт (диаметром 0,5 мм, длиной 17.2 мм) изготовлен из медико класса из нержавеющей стали для ретроградного имплантации в бедренной кости. Винт имеет проксимальной поток (диаметром 0,5 мм, длина 4 мм) с носом (диаметром 0,2 мм, 0,4 мм длина) на кончик и дистальной голова конической формы (диаметром 0,8 мм, длина 0,9 мм) добиться перелома сжатия, а также осевой и вращения стабильности. - Разоблачить имплантатов и всех хирургических инструментов в противовоспалительное решение (96% спирта) для 5 минут или стерилизовать их (паровой стерилизации, 130 ° C, 25 мин). После дезинфекции и стерилизации Поместите документы на прихваткой операции. Положение операция ткань, непосредственно прилегающих к таблице мелких животных операции.
2. животных, анестезия и анальгезия
- Выберите сорт, возраст и пол мышей, по данным исследования вопрос, который решается.
Примечание: Для этого исследования были использованы 12 до 14-week-old мышей-самцов CD-1. Соответствующие веса использовать винт Интрамедуллярные составляет 25-35 г. - Анестезировать мышей с внутрибрюшинной инъекции кетамина Ксилазина и 75 мг/кг 15 мг/кг. Подтвердите анестезии, мыс пинча. Применение смазки глаз, чтобы защитить глаза животных от пересыхания во время анестезии. После индукции анестезии поместите курсор мыши под радиатор тепла для поддержания постоянной температуры тела. Во время процедуры животные были проверены с неоднократные мыс Пинч, чтобы обеспечить соответствующую плоскость анестезии.
- Применить трамадола гидрохлорид в питьевой воде (1,0 мг/мл) для обезболивания от 1 дня до операции до 3 день после операции.
Примечание: Обезболивание и инфекции предотвращение должно быть с согласия соответствующих руководящих принципов страны и учреждения, где эксперименты должны быть выполнены.
3. хирургическая процедура и имплантации Интрамедуллярные винт
- До операции брить всю прямо заднюю ногу и наносить депиляционный крем. После 5 минут удалить крем и чистые ноги с водой. Затем примените противовоспалительное решение спиртом 96%. Бетадин или хлоргексидином могут добавляться к алкоголю для обеспечения полной асептики.
- В асептических условиях поместите курсор мыши в лежачем положении на мелких животных операционном столе. Согните правое колено для передней подход к мыщелков колена. Выполните 5-мм медиальный parapatellar разрез на правое колено, с использованием лезвие скальпеля.
- Мобилизовать связки надколенника тщательно с лезвием скальпеля и тампон. Затем сдвиг надколенника боков с тонкой щипцами подвергать intercondylar паз бедренной кости.
- Откройте intercondylar паз точно посередине между обеими мыщелок бедра. Убедитесь в том, чтобы не превышать 1,0 мм в глубину для отверстия.
- Начните ручное бурение на медленной скорости и вентрально 45 ° смещения оси бедра, используя 0.5 мм, центрирующее сверло и ручная дрель (Рисунок 1 c и D, рис. 2). Во время бурения, непрерывно уменьшается угол 0 ° смещение (параллельно оси кости бедренной кости). Остановите бурения при глубине 1,0 мм.
- После открытия кости в intercondylar паз, Вставьте иглу 27 G в полость Интрамедуллярные по всей длине бедра. Стопу Интрамедуллярные полости бедра вручную с помощью поворотного движения 27 G иглы. Толкать иглу вперед перфорировать кортикальной кости в большей вертела проксимально.
- Извлеките иглу 27 G и применять руководство провод через дистальной части бедренной кости.
- Сделать разрез кожи с лезвием скальпеля (размер 15) проксимально через проволочный направитель и продвигать проволочный направитель до обоих концах проволочный направитель находятся вне. Убедитесь в том сохранить проволочный направитель на месте.
- Создание определенных закрытый перелом с помощью гильотины.
- Поместите курсор мыши в боковой позиции с правой ноги под гильотину. Убедитесь, что диафизарных частью бедренной кости находится посередине гильотины.
- Падение веса (200 г) с определенного расстояния 25,5 см.
- Контроль конфигурации перелом и перелом позиции, а также позиция руководства проволоки (рис. 3) с помощью рентгеновского устройства (см. Таблицу материалы).
- Подключите Интрамедуллярные винт с нос на дистальном конце проволочный направитель 0,2 мм и вставить его в бедренной кости под постоянным давлением и вращение по часовой стрелке.
- При сдвиге приводного вала при достаточной крутящий момент достигается.
- Извлеките проволочный направитель проксимально.
- Изменение положения надколенника и исправить коленная чашечка сухожилие мышцы с одного единого шва с использованием синтетических 5-0, леска, nonabsorbable полипропиленовые шовные. Используйте один швы же материала и размера, чтобы закрыть рану. Управление сокращение фрагменты и винт позиции радиологическом с помощью рентгеновского устройства (см. Таблицу материалы).
- Держите животных под радиатор тепла до тех пор, пока они оправиться от анестезии. Не оставляйте животных без присмотра, пока они достаточно сознание для поддержания брюшной recumbency. Возвращение животных в одной клетки в объекте животных. Не вернуть животных в компании других животных в течение первых 24 ч, даже если они полностью оправился от анестезии.
- Животных тщательно контролировать каждый день. Поддерживать послеоперационное обезболивание с помощью трамадола гидрохлорид в питьевой воде с дозировкой 1,0 мг/мл в течение первых трех дней. Продолжить анальгезии, если, на 4 день после операции, животных по-прежнему свидетельствуют о боли, как указано на вокализации, неугомонность, отсутствие мобильности, неспособность жениха, ненормальное положение и отсутствие нормальной интереса в окрестностях. Прекратить анальгезии, когда животные без боли.
- В конце эксперимента усыпить животных от передозировки барбитуратами.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Время работы от разрез кожи ушивание был 20 мин. Операции могут выполняться без стерео микроскопа. После операции животные контролируются ежедневно. Послеоперационное обезболивание было прекращено после 2 дней, потому что ни одно из животных свидетельствует о боли после этого периода времени. Животных показало также нормальной несущие в течение 2 дней после операции. Раневые инфекции не наблюдалось за весь период наблюдений.
Рад...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Важнейшие шаги хирургической процедуры, чтобы найти правильный входной точкой для имплантации винт в середине мыщелков бедренной кости в intercondylar паз, а также оптимальной ориентации иглы параллельно оси кости для рассверливания по Интрамедуллярные полости. Чтобы избежать неправильного ввода позиции, хирург следует подготовить паз, пока не будет достигнуто оптимальное представление. Для контроля ориентации во время развёртывания отверстий, бедренной мышей должны проводиться с пальцами в устойчивом положении. Далее ва...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторы заявляют, что они не имеют никаких финансовых интересов.
Благодарности
Эта работа была поддержана RISystem AG, Давос, Швейцария.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Винт для мыши | RISystem AG | 221,100 | |
| Направляющая проволока | RISystem AG | 521,100 | |
| Центрирующая насадка | RISystem AG | 590,205 | |
| Ручная дрель | RISystem AG | 390,130 | |
| Ватный тампон (150 мм, маленькая головка) | Fink Walter GmbH | 8822428 | |
| Шовный материал (5-0 Prolene) | Ethicon | 8614H | |
| Щипцы | Braun Aesculap AG & CoKG | BD520R | |
| Ножницы | Braun Aesculap AG & CoKG | BC100R | |
| Иглодержатель | Braun Aesculap AG & CoKG | BM024R | |
| 27 G игла | Braun Melsungen AG | 9186182 | |
| Лезвие скальпеля размер 15 | Braun Aesculap AG & CoKG | 16600525 | |
| Радиатор обогрева | Sanitas | 605.25 | |
| Крем для депиляции | Asid bonz GmbH | NDXZ10 | |
| Смазка для глаз | Bayer Vital GmbH | 2182442 | |
| Ксилазин | Bayer Vital GmbH | 1320422 | |
| Кетаминовая | сыворотка Bernburg | 7005294 | |
| Tramadol | Gr& uuml; nenthal GmbH | 2256241 | |
| Раствор для дезинфекции (SoftaseptN) | Braun Melsungen AG | 8505018 | |
| CD-1 мыши | Charles River | 22 | |
| Рентгеновский аппарат | Faxitron MX-20, Faxitron X-ray Corporation | 2321A0988 | |
| Переломный аппарат малый | RISystem AG | 891,100 |
Ссылки
- Jacenko, O., Olsen, B. R. Transgenic mouse models in studies of skeletal disorders. J Rheumatol Suppl. 43, 39-41 (1995).
- Histing, T., et al. Small animal bone healing models: standards, tips, and pitfalls results of a consensus meeting. Bone. 49 (4), 591-599 (2011).
- Bonnarens, F., Einhorn, T. A. Production of a standard closed fracture in laboratory animal bone. J Orthop Res. 2 (1), 97-101 (1984).
- Holstein, J. H., et al. Development of a stable closed femoral fracture model in mice. J Surg Res. 153 (1), 71-75 (2009).
- Histing, T., et al. Ex vivo analysis of rotational stiffness of different osteosynthesis techniques in mouse femur fracture. J Orthop Res. 27 (9), 1152-1156 (2009).
- 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 (4), 577-584 (1997).
- Histing, T., et al. Characterization of the healing process in non-stabilized and stabilized femur fractures in mice. Arch Orthop Trauma Surg. 136 (2), 203-211 (2016).
- Thompson, Z., Miclau, T., Hu, D., Helms, J. A. A model for intramembranous ossification during fracture healing. J Orthop Res. 20 (5), 1091-1098 (2002).
- Cheung, K. M., Kaluarachi, K., Andrew, G., Lu, W., Chan, D., Cheah, K. S. An externally fixed femoral fracture model for mice. J Orthop Res. 21 (4), 685-690 (2003).
- Garcia, P., et al. A new technique for internal fixation of femoral fractures in mice: impact of stability on fracture healing. J Biomech. 41 (8), 1689-1696 (2008).
- Histing, T., et al. An internal locking plate to study intramembranous bone healing in a mouse femur fracture model. J Orthop Res. 28 (3), 397-402 (2010).
- Garcia, P., et al. The LockingMouseNail-a new implant for standardized stable osteosynthesis in mice. J Surg Res. 169 (2), 220-226 (2011).
- Histing, T., Klein, M., Stieger, A., Stenger, D., Steck, R., Matthys, R., Holstein, J. H., Garcia, P., Pohlemann, T., Menger, M. D. A new model to analyze metaphyseal bone healing in mice. J Surg Res. 178 (2), 715-721 (2012).
- Histing, T., Menger, M. D., Pohlemann, T., Matthys, R., Fritz, T., Garcia, P., Klein, M. An Intramedullary Locking Nail for Standardized Fixation of Femur Osteotomies to Analyze Normal and Defective Bone Healing in Mice. J Vis Exp. (117), (2016).
- Hiltunen, A., Vuorio, E., Aro, H. T. A standardized experimental fracture in the mouse tibia. J Orthop Res. 11 (2), 305-312 (1993).
- Manigrasso, M. B., O'Connor, J. P. Characterization of a closed femur fracture model in mice. J Orthop Trauma. 18 (10), 687-695 (2004).
- Holstein, J. H., Menger, M. D., Culemann, U., Meier, C., Pohlemann, T. Development of a locking femur nail for mice. J Biomech. 40 (1), 215-219 (2007).
- Claes, L. E., et al. Effects of mechanical factors on the fracture healing process. Clin Orthop Relat Res. 355 Suppl, S132-S147 (1998).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
