Summary
מאמר זה מתאר שיטה לייצוב לשברים בעצמות ארוכות המבוסס על היישום של ששונו fixators Ilizarov חיצוניים
Abstract
הערכת דרכי תיקון השלד חיוני בפיתוח טיפולים כדי לשמש קלינית לטיפול שברים. יציבות מכונות משחק תפקיד גדול בריפוי של פציעות עצם. בתרחיש הגרוע ביותר אי יציבות מכנית עלולה להוביל בני אדם מתעכב או לא איגוד מקצועי. עם זאת, תנועה יכולה גם לעורר את תהליך הריפוי. בשברים בעלי הסחוס צורות תנועה לייצב את עצם קצוות השבר, וזה הסחוס מוחלף בהדרגה דרך השחזור של התהליך ההתפתחותי של התאבנות endochondral ידי העצם. לעומת זאת, אם שברים בעצמות הוא התייצב נוקשה העצם ישירות דרך צורות התאבנות intramembranous. מבחינה רפואית, הן התאבנות endochondral ו intramembranous מתרחשים בעת ובעונה אחת. ביעילות לשכפל את התהליך החוקרים להכניס סיכה לתוך תעלת מדולרי של עצם שבורה כפי שתואר על ידי Bonnarens 4. שיטת הניסוי מספק יציבות לרוחב מעולה תוך מתן אפשרות rotatioחוסר היציבות NAL להתמיד. עם זאת, הבנתנו את המנגנונים המווסתים את שני תהליכים שונים יכולים גם להיות מוגברת על ידי בידוד כל ניסיוני של תהליכים אלה. פיתחנו פרוטוקול ייצוב המספקת ייצוב הסיבוב ו לרוחב. במודל זה, התאבנות intramembranous היא המצב היחיד של ריפוי הוא ציין, ופרמטרים ריפוי ניתן להשוות בין זנים שונים של עכברים מהונדסים גנטית 5-7, לאחר יישום של מולקולות ביו 8,9, לאחר שינוי הפרמטרים הפיזיולוגיים של ריפוי 10, לאחר שינוי בכמות או זמן של התייצבות 11, אחרי הסחת דעת osteogenesis 12, לאחר הקמת האיגוד לא 13, או לאחר יצירת פגם בגודל קריטי. כאן, אנו מדגימים כיצד ליישם את Ilizarov fixators שונה עבור לימוד ריפוי שבר tibial והסחת דעת osteogenesis בעכברים.
Protocol
כל הנהלים אושרו על ידי טיפול קליפורניה בסן פרנסיסקו מוסדיים בעלי חיים השתמש הוועדה להתאים את הקווים המנחים הלאומיים.
1. הכנת Fixators לפני הניתוח
- לפני יצירת שבר התייצב, צריך להרכיב את המכשיר עיצוב מותאם אישית, קיבוע חיצוני. את אישית מעוצבת חיצוניים מסגרות קיבוע מורכב משתי טבעות אלומיניום לייצב נירוסטה-3 # 0/56 מוטות הברגה, 8 # 2/56 אגוזים משושה ו -17 ברגים תואמים (חלק קטן בע"מ, מיאמי אגמים, פלורידה 3).
- שתי טבעות אלומיניום נדרשים לכל שבר. אל טבעת אחת להרכיב 4 # 2/56 אגוזים משושה (חלק קטן בע"מ, מיאמי Lakes, FL) וברגים תואמים לתוך החורים המתאימים, אלה צריך להישאר רפוי. זו תהיה טבעת הפרוקסימלי. כדי להרכיב את הטבעת דיסטלי 3 ברגים ואומים, שוב לא להדק באופן מלא.
2. , הרדמה שבר הבריאה, Fixator יישום
- עכברים (גיל, מין, והגוףהמשקל נקבע על ידי המשתמש) מורדמים בזריקה intraperitoneal של 50mg/ml קטמין, 0.5 מ"ג / מ"ל Medetomidine (0.03 מ"ל / עכבר).
- החל סיכה עין בעיני העכברים ומניחים חתיכת סרט על הראש כדי להגן על עיניהם במהלך ההליך.
- בעלי חיים מושם על משטח חימום עד סוף ההליך.
- לשתק את metaphyses הפרוקסימלית ומ הדיסטלי של עצם השוק השמאלית באמצעות ארבע סיכות 0.25 מ"מ חרקים עקרים (Anticorro: כלי מדע טוב, פוסטר סיטי, קליפורניה) על ידי הצמדת הסיכות לכלי Dremel וקידוח אותם דרך העצם.
- הפינים הם ניצבים בכיוון ציר זמן של עצם השוק, ו 90 מעלות זה לזה. לפחות 10 מ"מ בין הפינים הפרוקסימלית ומ דיסטלי.
- מקם את טבעת 1 מעל סיכות הפרוקסימלי עם אגוזים מול פנימה, לעבר הפינים. לאבטח את הפינים לזירה שמירה על עצם השוק ממוקם באופן מרכזי בתוך טבעת האלומיניום.
- מקם את טבעת 2 מתחת diסיכות stal ולהבטיח את הסיכות לזירה באמצעות אגוזים משושה כמו בעבר. מוסיפים את אגוז בשילוב 4-Bolt כדי fixator דיסטלי.
- יצירת שבר רוחבי של נקודה 3 כיפוף עם מכשיר מתאים. אנו משתמשים במערכת חומרת Bonnarens ואיינהורן 4. הנח את משטח posterolateral של עצם השוק על פני בלוקים, להעלות את המשקל לגובה שנקבע מראש לאורך הזרוע טיפה ולשחרר את המשקל כך שהוא קשר היבט anterolateral של עצם השוק לייצר שבר בוטה. גובה משקל הוא ירד מ צריך להיקבע עבור כל זן של העכבר על מנת להבטיח שבר אחד בלבד של עצם השוק.
- השבר הוא אושר על ידי קרני ה-X.
- לאחר אישור שבר, 3 נירוסטה # 0/56 מוטות הברגה מחוברים הטבעות. החל מסוף דיסטלי להכניס את מוט חוט אגוז על טבעת דיסטלי להבטיח את המוט. אז במילים אחרות אגוז על מוט, טבעת הפרוקסימלי תשב על גבי זה nUT. ודא כי שתי טבעות יתקיים במרחקים שווים לא מאמץ את הפינים. לאבטח את הטבעת הפרוקסימלי על מוטות עם אגוז השלישי.
- זריקות תת עורית של עצירות (1.0 מ"ג / ק"ג) על כאבים ניתנים מיד לאחר הניתוח בעלי החיים בפיקוח על כאב עצירות ניתן לפי הצורך.
- הרדמה מתהפך על ידי מתן Atipamezole ובעלי חיים נמצאות תחת פיקוח עד שהם קשוב ambulating.
3. הסחת דעת osteogenesis (ראה גם: 12,13)
כדי לשנות בהליך זה כדי להתאים את הסחת דעת osteogenesis היא פשוטה. טבעות מתקיימים במצב ידי מוטות הברגה, ועל ידי סיבוב אגוזים מחזיק את מוטות במקום הטבעות ניתן להעביר בנפרד.
- חביון: עבור הסחת דעת osteogenesis רגיל באמצעות מודל זה את fixators ממוקמים על הטיביה לבד למשך זמן אחזור של 5 ימים.
- הסחת דעת: osteog הסחת הדעתenesis יכול להתבצע על ידי סיבוב אגוזים על מוטות ייצוב ¼ להפוך (0.25 מ"מ) מדי יום 7 ימים.
- התבגרות: בוני גישור הוא נצפה על ידי 10 ימים איחוד מלא הוא נצפה על ידי 27 ימים לאחר סיום הסחת דעת.
4. יצירת פגם בגודל קריטי
כדי ליצור פגם בגודל קריטי fixators את חיצוניים חלים כפי שתואר לעיל בשינויים הבאים.
- לפני תחילת הליך העור הוא ניקה עם אתנול 70%.
- Fixators חלים לחלוטין לפני יצירת פגם.
- העכבר הוא ומניחים תחת מיקרוסקופ לנתח לדמיין את עצם השוק המדיאלי, וכן חתך (מ"מ 5-7) הוא עשה עם להב # 10 על אזמל.
- השריר הוא transected בעדינות הפרידו לחשוף באמצע diaphysis של עצם השוק.
- קטע 3 מ"מ של עצם מוסר מכן מאמצע שנות diaphysis באמצעות מספריים. שימוש לאהוא נקודת המספריים, העצם היא קיצצו לאט משם שברי עצמות יוסרו עם מלקחיים אם יש צורך בכך. יש להיזהר עם קצות המספריים כדי למנוע עקירת השוקה בכוח מכני גדול.
- לבדוק את האתר כירורגית על מנת להבטיח כי אין שברים בעצמות, כמו אלה יכולים לקדם ריפוי.
- החלף את השריר סביב הקצוות האיטיות של עצם השוק.
- סגירת החתך על העור עם 2-3 תפרים של חוט 6-0 Polyamine.
- הרדמה היא הפוכה ואת בעלי החיים בפיקוח על הכאב ניתן משככי כאבים כפי שתואר לעיל.
5. נציג תוצאות
כשהיא מיושמת כראוי, את fixators חיצוניים לספק יותר יציבות נוקשה של שבר tibial סגור עם ירידה מעולה (איורים 1, 2). עם זאת, במקרים מסוימים הפחתת לקוי (פער ברור וגדול בין קצוות העצם או שברים מרובים להתרחש (איור 3 (איור 4). לעומת זאת, אם השבר לא התייצב יבלת סחוס גדול נוצר פער שבר (איור 5), וזה הוחלף על ידי עצם תהליך של התאבנות intramembranous.
באיור 1. צילומי רנטגן הממחישות מכשיר קיבוע חיצוני המשמש לייצוב השבר השוקה. תצלום רנטגן התקבלה לאחר שבר מראה כמה קטעים עצם גם מזדהות (ראש חץ).
איור 2. תמונה של עכבר אחרי fixator הוחל.
איור 3. תצלום רנטגן התקבלה לאחר Fracture מראה קטעים עצם misaligned ומפוצל (ראש חץ).
איור 4. שבר מיוצב מרפא באמצעות התאבנות intramembranous. מכתים Trichrome לשברים התייצב מראה כמה עצם חדשה (ב) במקום השבר. סרגל קנה מידה = 500 מיקרומטר.
איור 5. אי התייצבות שבר מרפא באמצעות התאבנות endochondral. מכתים Trichrome לשברים לא התייצב מראה סחוס (ג) עצם (ב) במקום השבר. סרגל קנה מידה = 500 מיקרומטר.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
עצמות לרפא על ידי שני שיטות שונות בהתאם יציבות מכנית (בדיקה ב: 14). כאשר עזב יציבים תבנית צורות גדולות הסחוס בפער שבר כי הוא מוחלף על ידי עצם לבנות גשר בין שני הקצוות של עצם שבורה. Proximally ו distally כדי הפסקה, עצם יוצר ישירות על ידי התאבנות intramembranous בתוך periosteum ו endosteum. לעומת זאת, יציב ריפוי שברים מתרחשת באופן בלעדי באמצעות התאבנות intramembranous 3. עם זאת, המנגנונים המווסתים ספציפיים מעבר בין שני התהליכים אינם ידועים. יש ראיות לכך בתאי גזע גורל בתגובה לסביבה מכני מבוקר גנטית יכול להשתנות. בעכברים החסרים Mmp9 צורות הסחוס באתר שבר לשברים יציבים טוען כי Mmp9 מעורב בתא החלטות גזע גורל במהלך תיקון שבר 5. הסחוס יכול גם להיגרם להיווצר שברים יציבים אם חלבון המוךפו"גנטי שהולך עצם(BMP) מסלול איתות מופעל במהלך תיקון שבר 8,9. על מנת להסיק מסקנות אלה מספקים יציבות נוקשה בשלבים הראשונים של ריפוי חשוב, כי אלה בתאי גזע החלטות גורל נעשים בימים הראשונים לאחר הפציעה 11.
השיטה שלנו של קיבוע חיצוני, כשהיא מיושמת כהלכה יכול לשמש כדי לייצב העצם כדי להעריך את התאבנות intramembranous במהלך ריפוי שבר. השיטה שלנו יוצרת שבר יחד עם פציעות בגפיים אחרים המתרחשים השפעה במהירות גבוהה. לעומת זאת, לקדוח חור מודלים המשמשים להערכת התאבנות intramembranous לא יכול לשקף את הטראומה אצל חולים. יתר על כן, בשיטה המתוארת כאן סגור, כך סיבוכים הקשורים לפגיעה פתוח לא לבלבל הפרשנות של התוצאות. עוד שיטה נפוצה ייצוב משתמש המיקום של הסיכה intramedullary לפני שבר (למשל 4). טכניקה זו נמצאת בשימוש נרחב, והמיקום של הה PIN הוא פשוט ויעיל. בעוד גישה זו מייצרת ייצוב לרוחב אינה מספקת ליציבות הסיבוב. פציעה כתוצאה מרפא בעיקר באמצעות התאבנות endochondral אשר יכולה להיות מושגת ללא ייצוב כלל 3. קיבעון מצופה שימש גם כדי להשיג ייצוב השבר בעכברים 15. כאן שבר פתוח נוצר fixators פנימיים שתוכננו במיוחד מחוברים העצם לאחר osteotomy מורכב. בדומה הגישה שלנו שיטת קיבוע פנימי מספק יציבות הריפוי מתרחש דרך התאבנות intramembranous. אנחנו לא שומרים סיבוכים משמעותיים, סיכה, או דלקות בדרכי אחרים עמיתים נלוות הכרוכות בהליך זה, ועל בעלי החיים מסוגלים לנוע בכלובים שלהם בקלות. החסרונות העיקריים הם משך הזמן שנדרש כדי להיות מיומנים על שיטה זו, את הזמן הדרוש כדי להשלים את התהליך, ואת דרישת צוותים של שני אנשים כדי לבצע את ההליך. אנישילוב n עם מניפולציות גנטיות או פיזיולוגי ל עכברים, השוואת התייצב לריפוי שברים לא התייצב מספק תובנה משמעותית לתוך המנגנונים המווסתים את התא גורל גזע במהלך ריפוי שבר 5, אפשרה חקירה של הסחת דעת osteogenesis 14 גם בעת מתן לנו מודל של אי - איחוד 13.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
אין לנו מה למסור.
Acknowledgments
עבודה זו מומנה על ידי R01-AR053645 מ NIAMS.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 0.25mm insect pin | Fine Science Tools | 26000-25 | Blacked Anodized Steel, 0.25mm rod diameter, 4cm length |
| Stainless Steel Hex Nut | Small Parts, Inc. | #2-56 | 1/8" length, 56 threads per inch |
| Stainless Steel Hex Nut | Small Parts, Inc. | #0-80 | 1/8" length, 80 threads per inch |
| Stainless Steel Machine Screw | Small Parts, Inc. | #0-80 | 1/8" length, 80 threads per inch |
| Stainless Steel Machine Cut Threaded Rod | Small Parts, Inc. | #0-80 | 6" length, 80 threads per inch |
| 18-8 Stainless Steel Head Machine Screw | McMaster-Carr | 2-56 Threads, 3/6" length | |
| External Fixation Device | Machine shop | Custom-designed |
References
- Ilizarov, G. A., Lediaev, V. I., Shitin, V. P. The course of compact bone reparative regeneration in distraction osteosynthesis under different conditions of bone fragment fixation (experimental study). Eksperimentalnaia Khirurgiia i Anesteziologiia. 14, 3-12 (1969).
- Ilizarov, G. A., Deviatov, A. A. Surgical elongation of the leg. Ortopediia Travmatologiia i Protezirovanie. 32, (1971).
- Thompson, Z., Miclau, T., Hu, D., Helms, J. A. A model for intramembranous ossification during fracture healing. J. Orthop. Res. 20, 1091-1098 (2002).
- Bonnarens, F., Einhorn, T. A. Production of a standard closed fracture in laboratory animal. J. Orthop. Res. 2, 97-101 (1984).
- Colnot, C., Thompson, Z., Miclau, T., Werb, Z., Helms, J. A. Altered fracture repair in the absence of MMP9. Development. 130, 4123-4133 (2003).
- Lange, J. Action of IL-1beta during fracture healing. J. Orthop. Res. 28, 778-784 (2010).
- Xing, Z. Multiple roles for CCR2 during fracture healing. Dis. Model Mech. 3, 451-458 (2010).
- Lu, C. Recombinant human bone morphogenetic protein-7 enhances fracture healing in an ischemic environment. J. Orthop. Res. , (2009).
- Yu, Y. Y., Lieu, S., Lu, C., Colnot, C. Bone morphogenetic protein 2 stimulates endochondral ossification by regulating periosteal cell fate during bone repair. Bone. 47, 65-73 (2010).
- Lu, C., Miclau, T., Hu, D., Marcucio, R. S. Ischemia leads to delayed union during fracture healing: a mouse model. J. Orthop. Res. 25, 51-61 (2007).
- Miclau, T. Effects of delayed stabilization on fracture healing. J. Orthop. Res. 25, 1552-1558 (2007).
- Tay, B. K., Le, A. X., Gould, S. E., Helms, J. A. Histochemical and molecular analyses of distraction osteogenesis in a mouse model. Journal of Orthopaedic Research. 16, 636-642 (1998).
- Choi, P., Ogilvie, C., Thompson, Z., Miclau, T., Helms, J. A. Cellular and molecular characterization of a murine non-union model. J. Orthop. Res. 22, 1100-1107 (2004).
- Buckwalter, J. A., Marsh, E. T., J, L. Rockwood and Green's fractures in adults. Heckman, J. D., Bucholz, R. W. , Lippincott Williams & Wilkins. 245-271 (2001).
- Garcia, P. The LockingMouseNail-A New Implant for Standardized Stable Osteosynthesis in Mice. J. Surg. Res. , (2009).
