Консольный изгиб мышиной шейки бедренной кости

Консольная установка изгиба, описанная в этом протоколе, создает воспроизводимый подход к генерации переломов шейки бедра, которые более клинически значимы и могут быть использованы в исследованиях мышей для изучения остеопороза. Этот протокол создает тестовую платформу, которая улучшает воспроизводимость, что приводит к снижению коэффициента изменения показателей результатов. Таким образом, он минимизирует размер выборки, необходимый для надежных исследований.

Начните с резки секций труб длиной от 1/2 дюйма до 1 дюйма с использованием 1/4 дюйма на 1/4 дюйма квадратной алюминиевой трубки. Пометьте каждый алюминиевый сегмент идентификаторами образцов с помощью инструмента для травления. Заполните половину сегментов трубки шпаклевкой и поместите их в приспособление, чтобы держать их в вертикальном положении.

Поместите чистые бедренные кости плоско на столешницу так, чтобы передняя поверхность была обращена вверх. Затем поместите 3D-печатную направляющую непосредственно под третьим трохантером, где диаметр вала становится постоянным. Удерживайте проксимальный и дистальный концы одной рукой.

Плотно прижмите бедренную кость к верстаку и, используя другую руку, поместите 3D-печатную направляющую на средний вал бедренной кости, чтобы предотвратить вращение бедренной кости в боковую или медиальную сторону. Затем поместите их перед соответствующими алюминиевыми сегментами. Заполните алюминиевые сегменты костным цементом до почти полного заполнения, оставив немного места для смещения.

Поместите бедренные кости с направляющими в правильный алюминиевый сегмент и дайте костному цементу схватиться. После того, как костный цемент затвердеет, поместите образцы в чашку Петри с PBS комнатной температуры и дайте им регидратироваться в течение двух часов. Используйте механическую испытательную систему для крепления и калибровки тензодатчика с разрешением менее 1 Ньютона.

Прикрепите светильник с квадратным прорезем, чтобы прочно удерживать алюминиевые сегменты с образцами. Прикрепите установленные винты к обеим сторонам удерживающего приспособления, чтобы прочно удерживать образцы на месте. Затем прикрепите загрузочный валик к приводу.

Поместите стереомикроскоп на поверхность непосредственно перед МТС. Разместите источники света вокруг системы, если требуется дополнительное освещение для просмотра установки через микроскоп. В программном обеспечении МТС начните создание нового гибкого протокола.

Обеспечить, чтобы протокол действовал при контроле перемещения. Установите скорость загрузки протокола на 0,5 миллиметра в секунду. Если в программном обеспечении есть настройка для программных клавиш, добавьте в протокол программные клавиши Balance и Zero Extension.

Убедитесь, что программное обеспечение будет записывать время в секундах, нагрузку в ньютонах и расширение или смещение в миллиметрах с минимальной частотой дискретизации 100 герц. Сохраните новый протокол и вернитесь на главный экран программы, чтобы начать тестирование нового набора образцов. Получите рентгеновское изображение образцов в алюминиевых горшках.

Несколько образцов могут быть изображены одновременно. Убедитесь, что передний вид образцов захвачен для проведения контрольных измерений угла горшка. Поместите алюминиевый сегмент с образцом в удерживающий крепеж и затяните установленные винты.

Опустите привод до тех пор, пока он не окажется в пределах нескольких миллиметров от головки бедренной кости. Используйте стереомикроскоп для регулировки двухосной ступени, чтобы выровнять положение головки бедренной кости непосредственно под нагрузочным валиком. Зафиксируйте двухосную ступень на месте.

В программе МТС обнулите положение привода и балансируйте тензодатчик с помощью добавленных программных клавиш Balance и Zero Extension. Затем запустите протокол загрузки. В зависимости от того, сколько места осталось между загрузочным валиком и образцом, тестирование займет всего 10-30 секунд.

После тестирования захватите еще один передний рентгеновский снимок образца. Это будет использоваться для определения и документирования режима перелома. Здесь представлены коэффициенты вариации, или COV, от измеренных изгибных свойств шейки бедренной кости мыши.

COV представляет собой отношение стандартного отклонения и среднего значения набора данных, а его уменьшение указывает на более жесткую группировку отдельных точек данных вокруг среднего значения. Этот протокол уменьшал COV для максимальной нагрузки по сравнению с другими изданиями, выполняющими аналогичное тестирование. Репрезентативная кривая смещения силы, показывающая линейное соответствие смещения 0,2%, используется для получения жесткости и температуры текучести.

Выбранные показатели результатов строятся на графике, отображая среднее и стандартное отклонение, включая максимальную нагрузку при отказе, жесткость, максимальное смещение при отказе и работу до отказа. Звездочки указывают на существенные различия, определяемые с помощью однохвостого непарного Т-теста. Шейки бедра у самцов мышей были значительно прочнее и жестче, чем у самок мышей.

Кроме того, женские шейки бедренной кости испытывали более значительные деформации и работали до отказа по сравнению с образцами самцов мышей. Это согласуется с более низкой минеральной плотностью костной ткани у женщин и подчеркивает чувствительность теста к обнаружению физиологически значимых различий. Биомеханические показатели исхода, включая максимальную нагрузку, жесткость, максимальное смещение и работу до отказа, были построены против угла горшка и коррелированы с использованием простой линейной регрессии для мужской когорты, женской когорты и всех образцов, сгруппированных вместе.

Сплошные черные линии показывают линейную регрессию групповых выборок, а пунктирные линии указывают на доверительные интервалы. Изменчивость угла заливки существенно не влияла на максимальную нагрузку, максимальное смещение или работу по отказу. Однако по мере увеличения угла горшка жесткость увеличивалась.

Самое важное, что нужно помнить при попытке этого протокола, - это сохранить процедуру заливки и скорость загрузки одинаковыми, чтобы лучше сравнивать ваши результаты с ранее опубликованными данными. При использовании альтернативы костному цементу, такой как сплав висмута, который может быть размягчен для удаления образца после тестирования, образцы могут пройти другие процедуры, такие как рамановская спектроскопия, DEXA или трехточечный изгиб, чтобы выяснить дополнительные механические, химические и структурные свойства.