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Medicine

建立评估膜内骨化硬性稳定骨折,牵张成骨,或临界中小企业缺损愈合

doi: 10.3791/3552 Published: April 11, 2012

Summary

本文介绍了一种稳定的长骨骨折的方法是基于改良Ilizarov外固定器的应用

Abstract

评估骨骼修复的模式是用于开发用于临床治疗骨折的治疗至关重要。机械稳定性骨损伤愈合中起着很大的作用。在最坏的情况下,机械不稳定,可能导致延迟或在非工会的人。然而,运动还可以促进愈合过程。在骨折有运动软骨组织形式,以稳定骨折的骨端,骨和软骨逐渐取代通过软骨内骨化发育过程的概括。相反,如果骨折稳定硬性骨形成直接通过膜内骨化。临床上,同时出现软骨内和膜内骨化。为了有效地复制这个过程中研究者一根针插入髓腔的断骨Bonnarens 4的 。这种实验方法提供了极好的横向稳定性,同时允许rotatio坚持信号不稳定。然而,我们理解的机制,规范这两个不同的过程,也可以加强实验隔离这些进程。我们已经开发出一种稳定的协议,提供旋转和横向稳定。在这种模式下,膜内骨化是唯一的模式,观察愈合,愈合的参数,可以在不同品系的转基因小鼠5-7,8,9生物活性分子的应用,改变生理参数的愈合10后,比较,修改后牵张12后的金额或11稳定时间,创 ​​造一个非工会13后,或之后创建一个关键尺寸的缺陷。在这里,我们说明如何申请学习和小鼠胫骨骨折愈合牵张改良Ilizarov外固定器。

Protocol

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所有的程序批准由加州大学旧金山分校的机构动物照顾及使用委员会,并符合国家准则。

1。手术前准备的固定器

  1. 前创造稳定骨折,需要装配的定制设计的外固定器。定制设计的外固定帧由两个铝环由三个不锈钢钢#0/56螺纹棒,六角螺母8#2/56,17(一小部分公司,佛罗里达州迈阿密湖3)匹配的螺栓稳定。
  2. 每骨折,需要两个铝环。一环组装六角螺母4#2/56(一小部分公司,佛罗里达州迈阿密湖)及配套螺栓到合适的孔,这些应保持宽松。这将是近端环。到远端环3螺母和螺栓组装,再不要完全拧紧。

2。麻醉,骨折的创作,并固定器的应用

  1. 小鼠(年龄,性别,身体重量由用户确定)50mg/ml氯胺酮,0.5腹腔注射麻醉毫克/:毫升Medetomidine(0.03毫升/鼠标)。
  2. 申请到老鼠的眼睛和眼部润滑剂的磁带放置在其头的一块,在手术过程中保护自己的眼睛。
  3. 动物被放置在一个程序的其余部分的加热垫。
  4. TRANSFIX使用4个0.25毫米的昆虫不育引脚(Anticorro:精细的科学工具,福斯特城,加利福尼亚州)的左胫骨近端和远端干骺端通过附加引脚到德雷梅尔工具,并通过骨钻。
  5. 引脚是面向胫骨长轴垂直,90°对方。至少有10毫米之间的近端和远端引脚。
  6. 定位高于近端向内坚果向着引脚,引脚的第一环。确保引脚保持集中在铝圈定位胫骨环。
  7. 定位低于DI第二环STAL引脚和固定销使用前六角螺母环。第四螺母螺栓组合加入远端固定。
  8. 三点弯曲与适当的设备,建立横向骨折。我们使用的Bonnarens和艾因霍恩4的重力系统。休息跨块胫骨外侧表面,提高体重下拉臂沿预定的高度和下降的重量,使接触产生钝骨折的胫骨外侧方面。身高体重从需求下降,每个小鼠品系,以确保一个单一的胫骨骨折专门决定。
  9. 骨折,证实了X射线。
  10. 确认骨折后,3个不锈钢#0/56螺纹杆连接环。从远端开始插入杆和螺纹拖到远端环螺母固定杆。然后把另一个螺母上杆,将坐在这n上的近端环UT。确保两环,将举行相等的距离,不使劲的针脚。近端环获得第三螺母棒。
  11. 丁丙诺啡(1.0毫克/千克)皮下注射镇痛手术后立即给予和动物疼痛和丁丙诺啡监测。
  12. 麻醉逆转阿替美唑管理,动物进行监测,直到他们响应和走动。

3。牵张成骨(另见:12,13)

修改这个程序,以适应牵张很简单。正在举行的环螺纹杆的位置,并把坚果棒戒指除了可以移动。

  1. 延迟:对于标准分心,利用该模型骨外固定器放置到胫骨,独自离开了5天的潜伏期。
  2. 牵引:牵引osteog香根草可以进行转向稳定棒¼圈(0.25毫米)每天7天的坚果。
  3. 成熟:骨桥观察10天,全面巩固牵引完成后27天观察。

4。创作的临界尺寸缺陷

创建一个关键尺寸的缺陷外固定器适用于以下修改与先前描述。

  1. 程序开始之前,皮肤用70%乙醇清洗。
  2. 固定器是完全应用之前创建缺陷。
  3. 然后将鼠标放置在解剖显微镜下可视化胫骨内侧,与10#刀片手术刀切口(5-7毫米)。
  4. 肌肉轻轻地切断和分离暴露中旬胫骨骨干。
  5. 一个3毫米的骨段,然后从中期骨干用剪刀。使用T他指出剪刀,骨慢慢剪断,如有必要,镊子取出碎骨。应小心用剪刀的技巧,以避免胫骨取代大型机械力量。
  6. 手术部位的检查,以确保有没有碎骨,因为这可以促进愈合。
  7. 更换胫骨迟钝完周围的肌肉。
  8. 在皮肤上,用2-3 6-0多胺​​单丝缝合关闭切口。
  9. 逆转麻醉和监测动物疼痛,如前所述止痛。

5。代表结果

如果运用得当,减少( 图1,2)具有优良的封闭性胫骨骨折外固定器提供更多的刚性稳定。然而,在某些情况下的不足,减少(发生明显和较大的差距之间的骨端或多处骨折( 图3 图4)。相反,如果没有稳定骨折大型软骨痂形成骨折间隙( 图5),这是由骨取代通过膜内骨化过程。

图1
图1说明用于稳定胫骨骨折外固定器的X光片。拍摄X光片后,呈现出良好的对齐骨段(箭头)骨折。

图2
图2。已应用于后的固定鼠标的图像。

图3
图3。X光片后出现Fracture显示对齐和分散的骨段(箭头)。

图4
图4。通过膜内骨化稳定骨折愈合。稳定骨折的三色染色显示了一些新骨骨折部位(B)。比例尺= 500微米。

图5
图5。非稳定骨折愈合通过软骨内骨化。 (b)在骨折部位的非稳定断裂的三色染色显示软骨(c)和骨。比例尺= 500微米。

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Discussion

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两种不同的方式取决于机械稳定性(综述:14)骨头愈合。当留在不稳定的一个大型软骨模板形式取代骨骨折的差距,以弥合断骨两端。近端和远端断裂,骨内,骨膜及骨内膜的膜内骨化形成直接的。相比之下,发生在稳定骨折愈合完全通过膜内骨化3。然而,这两个进程之间的开关调节的具体机制不明。有证据表明,机械环境中的干细胞的命运是基因控制,并可以改变。在小鼠体内缺乏MMP9的建议,在涉及干细胞的命运决定在骨折修复5 MMP9稳定骨折的骨折部位软骨形式。软骨也可以诱导骨形态发生蛋白的形成,如果在稳定骨折(BMP)的信号转导通路被激活,8,9骨折修复过程中。为了吸引这些结论提供愈合的早期阶段,在刚性稳定是重要的,因为这些干细胞命运的决定是在伤后11头几天。

我们的外固定的方法,正确应用时可以用来稳定骨骨折愈合过程中膜内骨化评估。我们的方法创建了一起发生在一个较高的速度影响的其他肢体受伤骨折。相比之下,钻孔模型,用于评估膜内骨化可能不反映患者的创伤。此外,这里介绍的方法是关闭的,所以与开放性损伤相关的并发症做的结果混淆的解释。另一个常用的方法稳定使用前放置髓内针骨折(如4)。这项技术被广泛使用,和安置的THé针是简单而有效的。虽然这种方法产生横向的稳定,它不提供旋转稳定性。造成伤害的治疗主要是通过软骨内骨化,可以不实现所有3个稳定的。镀固定也已达到15小鼠骨折稳定。这里开放性骨折创建并连接到专门设计的内固定截骨后骨。我们的做法类似的内固定方法提供稳定和愈合通过膜内骨化发生。我们没有观察到明显的并发症,针道感染,或其他与此过程相关的合并症,动物能够左右移动方便他们的笼子。主要的缺点是在时间的长短,才能成为精通此方法时,所花费的时间来完成的过程,并要求两个人的团队来执行程序。我n的小鼠遗传或生理的操作相结合,比较稳定的非稳定骨折愈合提供的机制,调节干细胞的命运,在骨折愈合5成相当的洞察力,并允许14成骨牵引调查,同时还提供了一个我们非工会13模式。

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Disclosures

我们什么都没有透露。

Acknowledgments

这项工作是由NIAMS以R01-AR053645。

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

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References

  1. 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).
  2. Ilizarov, G. A., Deviatov, A. A. Surgical elongation of the leg. Ortopediia Travmatologiia i Protezirovanie. 32, (1971).
  3. Thompson, Z., Miclau, T., Hu, D., Helms, J. A. A model for intramembranous ossification during fracture healing. J. Orthop. Res. 20, 1091-1098 (2002).
  4. Bonnarens, F., Einhorn, T. A. Production of a standard closed fracture in laboratory animal. J. Orthop. Res. 2, 97-101 (1984).
  5. Colnot, C., Thompson, Z., Miclau, T., Werb, Z., Helms, J. A. Altered fracture repair in the absence of MMP9. Development. 130, 4123-4133 (2003).
  6. Lange, J. Action of IL-1beta during fracture healing. J. Orthop. Res. 28, 778-784 (2010).
  7. Xing, Z. Multiple roles for CCR2 during fracture healing. Dis. Model Mech. 3, 451-458 (2010).
  8. Lu, C. Recombinant human bone morphogenetic protein-7 enhances fracture healing in an ischemic environment. J. Orthop. Res. (2009).
  9. 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).
  10. 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).
  11. Miclau, T. Effects of delayed stabilization on fracture healing. J. Orthop. Res. 25, 1552-1558 (2007).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Garcia, P. The LockingMouseNail-A New Implant for Standardized Stable Osteosynthesis in Mice. J. Surg. Res. (2009).
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Yu, Y. y., Bahney, C., Hu, D., Marcucio, R. S., Miclau, III, T. Creating Rigidly Stabilized Fractures for Assessing Intramembranous Ossification, Distraction Osteogenesis, or Healing of Critical Sized Defects. J. Vis. Exp. (62), e3552, doi:10.3791/3552 (2012).More

Yu, Y. y., Bahney, C., Hu, D., Marcucio, R. S., Miclau, III, T. Creating Rigidly Stabilized Fractures for Assessing Intramembranous Ossification, Distraction Osteogenesis, or Healing of Critical Sized Defects. J. Vis. Exp. (62), e3552, doi:10.3791/3552 (2012).

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