Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

Distraksiyon Osteogenezi, ya da Eleştirel Ölçekli Kusurların Şifa, Intramembranous kemikleşme değerlendirilmesi için Kademe Stabilize Kırıklar oluşturma

doi: 10.3791/3552 Published: April 11, 2012

Summary

Bu makale, modifiye İlizarov yimi uygulamaya dayanır uzun kemik kırığı stabilize edilmesi için bir yöntemi açıklar

Abstract

Iskelet tamir modları değerlendirmek kırıkların tedavisi için klinik olarak kullanılmak üzere terapiler geliştirmek için gereklidir. Mekanik stabilite kemik yaralanmaları iyileşmesinde büyük bir rol oynar. En kötü durum senaryosunda mekanik istikrarsızlık gecikmiş veya sendika üyesi olmayan insanlara yol açabilir. Ancak, hareket de iyileşme sürecini uyarabilir. Kırık kemik uçlarının stabilize etmek için hareket kıkırdak formları var ve bu kıkırdak yavaş yavaş yon gelişim sürecinin rekapitülasyon yoluyla kemik ile değiştirilir kırıklarda. Bir kemik kırığı katı stabilize Buna zıt olarak, kemik intramembranous kemikleşme yoluyla doğrudan oluşturur. Klinik olarak, hem endokondral ve intramembranous ossifikasyon aynı anda gerçekleşir. Etkili bir şekilde bu süreci araştırmacılar Bonnarens 4 tarafından açıklandığı gibi kırık kemiğin medüller kanal içine bir iğne eklemek çoğaltmak için. Rotatio sağlarken Bu deneysel yöntem mükemmel yanal stabilite sağlarnal istikrarsızlık devam etmek. Ancak, bu iki farklı süreçlerini düzenleyen mekanizmaların anlaşılmasında deneysel olarak da bu süreçlerin her biri izole tarafından geliştirilmiş olabilir. Biz rotasyonel ve yanal denge sağlar istikrar protokolü geliştirdi. Bu modelde, intramembranous ossifikasyon görülür iyileşme tek mod ve şifa parametrelerin iyileşmesi 10 fizyolojik parametreleri değiştirmeden sonra biyoaktif moleküller 8,9 uygulamasından sonra 5-7 genetiği değiştirilmiş farelerde farklı suşları,,, arasında mukayese edilebilir distraksiyon osteogenezisi 12 sonrasında, stabilizasyon 11 miktarı veya zaman değiştirdikten sonra, bir sendika üyesi olmayan 13 oluşturulduktan sonra, ya da kritik bir boyutta defekt oluşturulduktan sonra. Burada, farelerde tibial kırık iyileşmesi ve distraksiyon osteogenezisi çalışmak için modifiye İlizarov fiksatör nasıl uygulanacağını göstermektedir.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Tüm Prosedürler UCSF Kurumsal Hayvan Bakımı tarafından onaylanmış ve Komite kullanın ve ulusal kurallara uygun yapıldı.

1. Cerrahi öncesinde Fiksatörleri hazırlanması

  1. Stabilize kırık oluşturmadan önce, bir özel-tasarım eksternal fiksatör cihazı monte etmek gerekiyor. Özel tasarlanmış eksternal fiksatör kare üç paslanmaz çelik # 0/56 dişli çubuklar, 8 # 2/56 altıgen somun ve cıvata 17 eşleştirme (Küçük Parça Inc, Miami, FL 3) ile stabilize iki alüminyum halkalar oluşuyordu.
  2. İki alüminyum halkaları kırık başına ihtiyaç vardır. Bir halka # 2/56 altıgen somunlar (Küçük Parça Inc, Miami, FL) ve eşleme cıvataları uygun deliklere 4 birleştirmek için, bu gevşek kalmalıdır. Bu proksimal halkası olacaktır. Distal halka 3 somun ve cıvata birleştirmek için tekrar tam sıkmayın.

2. Anestezi, Kırılma Yaratılış ve Fiksatör Uygulaması

  1. Fare (yaş, cinsiyet ve vücutkilo 50mg/ml Ketamin, 0.5 intraperitoneal enjeksiyonu ile anestezi) kullanıcı tarafından edilir belirlenir mg / ml medetomidin (0.03 ml / fare).
  2. Farelerin gözlerine göz yağlayıcı işlem sırasında gözlerini korumak için kendi başının üzerinden bant parçası koyun.
  3. Hayvan prosedür kalanı için bir ısıtma yüzeyi üzerine yerleştirilir.
  4. Mıhlamak dört 0,25 mm steril böcek iğneli (Anticorro: Güzel Bilim Aracı, Foster City, CA) kullanılarak sol tibia proksimal ve distal metafiz bir Dremel Aracı pin ekleyerek ve kemik yoluyla delerek.
  5. Pimler yönelimli kaval kemiğinin uzun eksenine dik ve birbirine 90 ° vardır. En az 10 proksimal ve distal pin arasında mm.
  6. Pimleri yönünde dönük fındık ile proksimal pin üzeri ilk halkası yerleştirin. Alüminyum halka içinde merkezi olarak konumlandırılmış tibia tutarak halka pimlerini emniyete alın.
  7. Di aşağıda ikinci halka konumlandırmakstal pimleri ve daha önce olduğu gibi altıgen somunları kullanarak halka pimleri sabitleyin. Distal fiksatöre dördüncü somun-cıvata kombinasyonu ekleyin.
  8. Uygun bir cihaz ile bükme üç nokta ile transvers kırık oluşturun. Biz Bonnarens ve Einhorn 4 yerçekimi sistemi kullanınız. Bloklar arasında tibia posterolateral yüzeyi dinlendirin, açılan kol boyunca önceden belirlenmiş bir yüksekliğe ağırlığı artırmak ve ağırlık düşmesi temas künt kırık üretmek için tibianın anterolateral yönü böylece. Boy kilo tibianın sadece tek bir kırık sağlamak için fare her bir suş için belirlenecek ihtiyaçlar dışında bırakılmıştır.
  9. Kırılma X-ray ile teyit edilir.
  10. Kırık onayladıktan sonra, üç paslanmaz çelik # 0/56 dişli çubuklar halkaları eklenir. Distal ucundan başlayarak çubuk takın ve çubuk sabitlemek üzere distal halkası üzerine bir somun geçiriniz. Sonra çubuk üzerine başka bir somun koymak, proksimal halka bu n üstüne oturacağımut. Iki halka eşit aralıklarla yapılacak ve pimleri zorlayarak değil emin olun. Üçüncü bir somunu ile çubukların proksimal halka sabitleyin.
  11. Analjezi Buprenorfinin Subkutan enjeksiyonu (1.0 mg / kg) ameliyat sonrası hemen verilir ve gerektiği gibi hayvanlara acı ve verilen buprenorfin için izlenir.
  12. Anestezi Atipamezole idare tarafından iptal edilir ve bunlar duyarlı ve yürüyebilen kadar hayvanlar izlenir.

3. Distraksiyon Osteogenezi (ayrıca bkz: 12,13)

Karşılamak için bu yordamı değiştirmek için distraksiyon osteogenezisi basittir. Halkaları dişli çubuklarla konumda tutulur ve yerine çubuklar tutan fındık çevirerek halkaları ayrı hareket ettirilebilir.

  1. Gecikme: Bu model kullanılarak standart distraksiyon osteogenezisi için fiksatör tibia üzerine yerleştirilir ve 5 günlük bir gecikme süre yalnız bıraktı.
  2. Distraksiyon: Distraksiyon osteogenesis dengeleyici çubuk ¼ dönüş (0,25 mm), her gün 7 gün üzerindeki somun çevrilerek gerçekleştirilebilir.
  3. Olgunlaşma: Kemikli köprü 10 gün gözlenir ve tam konsolidasyon distraksiyon tamamlanmasından sonra 27 gün görülmektedir.

4. Bir Kritik Ölçekli Hata oluşturulması

Daha önce aşağıdaki değişiklik ile tarif edildiği gibi kritik bir büyüklükte kusurun oluşturmak için dış sabitleyicilerin uygulanır.

  1. Prosedürü başlamadan önce cilt% 70 etanol ile temizlenir.
  2. Fiksatörler defekt oluşturarak önce tamamen uygulanır.
  3. Fare daha sonra medial tibia görselleştirmek için diseksiyon mikroskobu altında koyun, ve bir kesi (5-7 mm) bir neşter bir # 10 bıçak ile yapılır.
  4. Kas hafifçe transeksiyon ve tibianın orta diafiz maruz ayrılır.
  5. Kemiğin bir 3 mm segment daha sonra orta diyafiz kullanılarak makas kaldırılır. T kullanmadiye makas işaret, kemik yavaş yavaş snipped ve kemik parçaları gerekirse forseps ile çıkarılır. Bakım büyük bir mekanik kuvvet ile tibia yerinden önlemek için makas uçları ile alınmalıdır.
  6. Bu iyileşmesine katkıda olabilir diye bir kemik parçası, orada olduğundan emin olmak için cerrahi sitesini inceleyin.
  7. Tibia künt ucu çevresindeki kas değiştirin.
  8. 6-0 Poliamin Monofilament 2-3 sütürler ile cilt kesisi kapatın.
  9. Anestezi tersine çevrilir ve hayvanlar için izlenir ağrısı ve daha önce tarif edildiği gibi analjezikler verilmiştir.

5.. Temsilcisi Sonuçlar

Doğru uygulandığında, eksternal fiksatör mükemmel bir azalma (Şekil 1, 2) kapalı tibia kırığı daha sert istikrar sağlamak. Ancak, bazı durumlarda yetersiz azalma (kemik uçlarının veya birden fazla kırıklar arasında belirgin ve büyük bir boşluk (Şekil 3 meydana (Şekil 4) aracılığıyla iyileşmesi, bu yöntem kullanılarak stabilize. Kırık stabilize değilse Bunun aksine, geniş bir kıkırdak kallus kırık boşluğu (Şekil 5) içinde oluşturulmuş olup, bu intramembranous kemikleşme işlemi boyunca kemik ile değiştirilir.

Şekil 1
Şekil 1. Tibia kırığı sabitlemek için kullanılan bir harici fiksasyon cihazı gösteren radyografileri. Grafisinde iyi hizalanmış kemik segmentleri (ok) gösteren kırık sonrası alınmıştır.

Şekil 2
Şekil 2. Fiksatör sonra bir fare resmi uygulanmıştır.

Şekil 3
Şekil 3. Radyografi f sonra alınanracture hizalanmış ve parçalanmış kemik segmentleri (ok) göstermektedir.

Şekil 4
Şekil 4. Stabilize kırık intramembranous ossifikasyon ile iyileşir. Stabilize kırık trikrom kırık bölgesinde bazı yeni kemik (b) gösterir. Ölçek çubuğu = 500 mikron.

Şekil 5,
Şekil 5. Sigara stabilize kırık yon ile iyileşir. Non-stabilize kırık trikrom (b) kırık yerinde kıkırdak (c) ve kemik gösterir. Ölçek çubuğu = 500 mikron.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Bones mekanik stabilite (: 14 Yorumlar) bağlı olarak iki farklı modaliteleri ile iyileşir. Kırık kemiğin iki ucu köprü kemik ile değiştirilir kırık boşluğu kararsız büyük bir kıkırdak şablon formları ayrıldığımda. Proksimal ve distal mola için, kemik, periost ve endosteum içinde intramembranous ossifikasyon doğrudan oluşturur. Bunun aksine, kararlı bir kırık iyileşmesi intramembranous kemikleşmesi 3 vasıtasıyla yalnızca oluşur. Ancak, bu iki süreç arasındaki geçiş düzenleyen özel mekanizmalar bilinmemektedir. Mekanik ortamına karşılık kök hücre kaderinin genetik olarak kontrol edilir ve değiştirilebilir olduğuna dair kanıtlar vardır. MMP9 kırık tamiri 5 sırasında kök hücre kaderi kararlarda yer olduğunu yönünde kararlı kırık kırık bölgesinde MMP9 kıkırdak formları yoksun fareler. Kıkırdak aynı zamanda Kemik morfogenetik protein durumunda istikrarlı kırık oluşmasına sebep olabilir(BMP) sinyal yolağı kırık tamiri 8,9 sırasında devreye alınır. Bu kök hücre kaderini belirleyen yaralanma 11 sonraki ilk birkaç gün içinde yapılır çünkü bu sonuçlara iyileşmenin erken aşamalarında sert istikrar sağlayarak çekmek için, önemlidir.

Doğru uygulandığı eksternal fiksatör, Bizim yöntem kırık iyileşmesi sırasında intramembranous kemikleşme değerlendirmek için kemik dengelemek için kullanılabilir. Geliştirdiğimiz yöntem, yüksek hızlı etki ortaya başka uzuv yaralanmaları ile birlikte bir kırılma yaratır. Buna karşılık, intramembranous kemikleşme değerlendirmek için kullanılan deliğin modelleri hastalarda travma yansıtmayabilir. Ayrıca, burada açıklanan yöntemi kapalı, açık bir yaralanma ile ilişkili komplikasyonlar sonuçlarının yorumlanması utandırmak istemiyorum bu yüzden. Stabilizasyonu için başka bir yaygın yöntem (örn. 4) kırık önce intramedüller pin yerleştirme kullanır. Bu teknik yaygın olarak kullanılan ve inci yerleştirme edilire-pin basit ve etkilidir. Bu yaklaşım, lateral stabilizasyon üretir iken rotasyonel stabiliteyi sağlamak değildir. Sonucu yaralanma her 3 de istikrar olmadan elde edilebilir yon yoluyla öncelikle iyileşir. Kaplama aynı zamanda fiksasyon fareleri 15 kırık sabitleme elde etmek için kullanılmaktadır. Burada, açık bir kırık oluşturulmuştur ve bir osteotomi sonrası yapılan özel olarak tasarlanmış, iç sabitleyicilerin kemik eklenir. Bizim yaklaşım benzer fiksasyon yöntemi kararlılığı sağlar ve şifa intramembranous kemikleşme ile oluşur. Biz önemli komplikasyonlar, pin yolu enfeksiyonları, veya bu işlem ile ilişkili komorbidite diğer gözlemlemek yoktur ve hayvanların kolayca kafese hareket edebiliyoruz. Büyük dezavantajı bu yöntemin, bu yordamı tamamlamak için gereken süreyi ve yordamı gerçekleştirmek için iki bireyin takımlar için gereksinimi yetkin olmak için gereken süreyi bulunmaktadır. Benfarelere genetik ya da fizyolojik manipülasyonlar n kombinasyonu olmayan stabilize kırık iyileşmesi için stabilize karşılaştırarak kırık iyileşmesi 5 sırasında kök hücre kaderi düzenleyen mekanizmaların önemli fikir verir ve bir de bize sunarken dağılmasına soruşturma osteogenezisi 14 izin verdi kaynamama 13 modeli.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Biz ifşa hiçbir şey yok.

Acknowledgments

Bu çalışma NIAMS gelen R01-AR053645 tarafından finanse edildi.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

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).
Distraksiyon Osteogenezi, ya da Eleştirel Ölçekli Kusurların Şifa, Intramembranous kemikleşme değerlendirilmesi için Kademe Stabilize Kırıklar oluşturma
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter