Summary
توضح هذه المقالة طريقة لتحقيق الاستقرار في كسور العظام الطويلة التي تقوم على تطبيق مثبتات المعدلة الخارجية إليزاروف
Abstract
تقييم وسائل إصلاح الهيكل العظمي هو ضروري لتطوير علاجات ليتم استخدامها سريريا لعلاج كسور. استقرار الميكانيكية يلعب دورا كبيرا في الشفاء من اصابات العظام. في أسوأ سيناريو يمكن أن يؤدي عدم الاستقرار الميكانيكي للإنسان المتأخرة أو غير الاتحاد في. ومع ذلك، يمكن اقتراح حفز أيضا في عملية الشفاء. في الكسور التي لديها أشكال غضروف الحركة لتحقيق الاستقرار في نهايات العظام الكسر، ويتم استبدال هذا الغضروف تدريجيا من العظام من خلال خلاصة للعملية التنموية من التحجر غضروفي. في المقابل، إذا ما استقرت بشكل صارم وجود كسر عظم عظم يشكل مباشرة عبر التعظم الغشائي. سريريا، على حد سواء، وتعظم غضروفي الغشائي يحدث في وقت واحد. على نحو فعال لتكرار هذه العملية اضافة الى وجود محققين دبوس في القناة النخاعية للعظم كسر كما وصفها Bonnarens 4. هذا المنهج التجريبي توفر الاستقرار الجانبي ممتازة في الوقت الذي تسمح rotatioعدم الاستقرار NAL أن تستمر. ومع ذلك، يمكن أيضا فهمنا للآليات التي تنظم هذه العمليات متميزتين يتعزز من خلال عزل تجريبيا كل من هذه العمليات. قمنا بتطوير بروتوكول الاستقرار الذي يوفر الاستقرار والتناوب الجانبي. في هذا النموذج، التعظم الغشائي هو الوسيلة الوحيدة للشفاء الذي لوحظ، ويمكن مقارنتها المعلمات الشفاء بين سلالات مختلفة من الفئران المعدلة وراثيا 5-7، بعد تطبيق الجزيئات الحيوية النشطة 8،9، بعد تغيير المعلمات الفسيولوجية للشفاء 10، بعد تعديل المبلغ أو الوقت لتحقيق الاستقرار 11، بعد التعظم الهاء 12، بعد إقامة غير نقابيين في 13، أو بعد إنشاء الخلل الحجم الحرج. هنا، نحن لتوضيح كيفية تطبيق إليزاروف مثبتات المعدلة لدراسة عظام الساق شفاء الكسر وتكون العظم الهاء في الفئران.
Protocol
تمت الموافقة على كافة الإجراءات المتبعة في الحيوان UCSF الرعاية المؤسسية واستخدام اللجنة وتتوافق مع مبادئ توجيهية وطنية.
1. إعداد مثبتات قبل الجراحة
- قبل إنشاء كسر استقرت، واحد يحتاج إلى تجميع مخصص تصميم جهاز التثبيت الخارجي. وتألفت الأطر تثبيت مصمم خصيصا خارجي من الألومنيوم 2 حلقات استقرت بواسطة الفولاذ المقاوم للصدأ وثلاثة # 0/56 قضبان مترابطة، 8 # 2/56 والجوز سداسية، و 17 براغي المطابقة (صغير شركة الجزء، ميامي البحيرات، فلوريدا 3).
- وهناك حاجة إلى حلقات الألومنيوم اثنين في الكسر. إلى حلقة واحدة تجمع 4 # 2/56 سداسي المكسرات (شركة صغيرة الجزء، ميامي البحيرات، فلوريدا) وبراغي مطابقة في الثقوب المناسبة، ينبغي أن تظل هذه فضفاض. وستكون هذه الحلقة القريبة. إلى الحلبة البعيدة تجميع 3 الصواميل والمسامير، ومرة أخرى لم يكن لتشديد تماما.
2. التخدير، والكسر الخلق، وتطبيق Fixator
- الفئران (العمر، الجنس، والجسدويتم تحديد الوزن من قبل المستخدم) وتخدير عن طريق الحقن داخل الصفاق من الكيتامين 50mg/ml، 0.5 ملغ / مل Medetomidine (0.03 مل / الماوس).
- تطبيق مواد التشحيم العين إلى أعين الفئران ووضع قطعة من الشريط عبر رؤوسهم لحماية عيونهم أثناء العملية.
- يتم وضع الحيوان على وسادة التدفئة للفترة المتبقية من هذا الإجراء.
- يثقب في metaphyses القريبة والبعيدة من الساق اليسرى باستخدام أربعة 0.25 ملم دبابيس الحشرة العقيمة (Anticorro: الجميلة أداة العلم، فوستر سيتي، كاليفورنيا) عن طريق ربط المسامير إلى أداة DREMEL وحفر عليها من خلال العظام.
- دبابيس هي عمودي التوجه إلى محور طويل من الساق، و 90 درجة مع بعضها البعض. ما لا يقل عن 10 ملم بين العلامات القريبة والبعيدة.
- وضع حلقة الأولى أعلاه دبابيس القريبة مع المكسرات التي تواجه الداخل، نحو المسامير. تأمين الدبابيس الى الحلبة الحفاظ على الساق في وضع مركزيا داخل حلقة من الألمنيوم.
- وضع الدائري الثاني تحت ديدبابيس ستال وتأمين الدبابيس الى الحلبة باستخدام المكسرات سداسية كما كان من قبل. إضافة 4 الجوز الترباس مجموعة لfixator البعيدة.
- خلق الكسر عرضية من قبل ثلاث نقاط الانحناء مع الجهاز المناسب. نستخدم نظام خطورة Bonnarens واينهورن 4. ضع السطح الخلفي من الساق عبر الكتل، ورفع الوزن إلى ارتفاع محدد مسبقا طول ذراع الهبوط وانخفاض الوزن بحيث إنها تجري اتصالات مع الجانب الأمامي من الساق لانتاج كسر حادة. ارتفاع يتم إسقاط الوزن من الضروري تحديد لكل سلالة من الماوس لضمان وجود كسر واحد فقط من الساق.
- ويؤكد الكسر بواسطة الأشعة السينية.
- بعد تأكيد كسر، وترد 3 الفولاذ المقاوم للصدأ # 0/56 قضبان مترابطة في حلقات. بدءا من نهاية البعيدة إدراج قضيب والخيط جوزة على الحلبة البعيدة لتأمين قضيب. ثم وضع آخر الجوز على العصا، لن يرن القريبة يجلس على رأس هذه نالتحرير. تأكد من أن تعقد حلقات 2 على مسافات متساوية وغير توتير دبابيس. تأمين الطوق الأقرب إلى قضبان مع الجوز الثالثة.
- يتم إعطاء حقنة تحت الجلد من البوبرينورفين (1.0 ملغ / كلغ) لتسكين فورا بعد الجراحة ويتم مراقبة الحيوانات لآلام والبوبرينورفين تعطى حسب الحاجة.
- يتم عكس التخدير من قبل إدارة Atipamezole، ويتم مراقبة الحيوانات حتى يتم الاستجابة والتجول.
3. التعظم الهاء (انظر أيضا: 12،13)
لتعديل هذا الإجراء لاستيعاب التعظم الهاء واضح ومباشر. وتعقد حلقات في موقف من قبل قضبان مترابطة، والتي تحول المكسرات عقد القضبان في مكان يمكن أن يتم نقل الحلقات عن بعضها البعض.
- كمون: لتكون العظم الهاء قياسي باستخدام هذا النموذج يتم وضع مثبتات على الساق، وتترك وحدها لفترة كمون من 5 أيام.
- الهاء: osteog الهاءلا يمكن أن يؤديها enesis من خلال تحويل المكسرات على قضبان استقرار ربع بدوره (0.25 ملم) كل يوم 7 أيام.
- نضوج: لوحظ بوني سد بنسبة 10 يوما، ويتم الاحتفال توحيد كاملة من قبل 27 يوما بعد الانتهاء من الهاء.
4. خلق من العيب 1 الحجم الحرج
لخلق خلل حرج الحجم يتم تطبيق مثبتات الخارجية كما هو موضح سابقا مع إدخال التعديلات التالية.
- قبل البدء في إجراءات يتم تنظيف البشرة مع الايثانول 70٪.
- يتم تطبيق مثبتات قبل تماما في خلق خلل.
- الفأرة ثم ضع تحت المجهر تشريح لتصور عظمة الساق وسطي، ويتم إجراء شق (5-7 ملم) مع شفرة # 10 في مشرط.
- ومقطوع برفق العضلات وفصلها لفضح منتصف بالتحلل من الساق.
- ثم تتم إزالة قطعة ملم 3 من العظم من مقص منتصف بالتحلل استخدام. استخدام تيانه نقطة من مقص، ومقصوص العظام ببطء بعيدا ويتم إزالة بقايا عظام مع ملقط إذا لزم الأمر. ينبغي توخي الحذر مع نصائح من مقص لتجنب تشريد الساق مع قوة ميكانيكية كبيرة.
- فحص موقع الجراحية لضمان عدم وجود بقايا عظام، وهذه يمكن أن تعزز الشفاء.
- استبدال العضلات حول نهايات أضعفت من الساق.
- إغلاق شق في الجلد 2-3 مع خيوط من حيدة البوليامين 6-0.
- يتم عكس التخدير وتتم مراقبة هذه الحيوانات للألم وتعطى المسكنات كما هو موضح سابقا.
5. ممثل النتائج
عندما يطبق بشكل صحيح، ومثبتات خارجية توفير مزيد من الاستقرار جامدة من كسر في عظام الساق مغلقة مع تخفيض ممتازة (الشكلان 1 و 2). ومع ذلك، في بعض الحالات غير كافية تخفيض (فجوة واضحة وكبيرة بين نهايات العظام أو الكسور المتعددة تحدث (الشكل 3 (الشكل 4). في المقابل، إذا لم يتم تحقيق الاستقرار في كسر تشكيل الكالس غضروف كبير في الفجوة الكسر (الشكل 5)، ويتم استبدال هذا من قبل العظام من خلال عملية التعظم الغشائي.
الشكل 1. الأشعة توضح جهاز التثبيت الخارجي تستخدم لتحقيق الاستقرار في كسر عظام الساق. صورة بالأشعة التي اتخذت بعد كسر عظم تظهر شرائح جيدا الانحياز (رأس السهم).
الشكل 2. وقد تم تطبيق الصورة على فأرة الحاسوب بعد fixator.
الشكل 3. صورة شعاعية و التي استولت عليها بعدracture يظهر شرائح العظام المنحرفة ومجزأة (رأس السهم).
4 الشكل. كسر استقرت يشفي عبر التعظم الغشائي. تلوين ثلاثي الألوان من كسر استقرت يظهر بعض عظام جديدة (ب) في موقع الكسر. شريط مقياس = 500 ميكرون.
الشكل 5. غير استقرت كسر يشفي عبر تعظم غضروفي. تلوين ثلاثي الألوان من كسر غير مستقرة يظهر غضروف (ج) والعظام (ب) في موقع الكسر. شريط مقياس = 500 ميكرون.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
تلتئم العظام من قبل اثنين من أساليب مختلفة اعتمادا على الاستقرار الميكانيكية (النظر في: 14). عندما غادر غير مستقر قالب غضروف كبير في أشكال الفجوة الكسر الذي يتم استبداله العظام لرأب طرفي العظم المكسور. قريب وبشكل أقصى إلى نهاية الشوط الاول، العظام تشكل مباشرة بواسطة التعظم الغشائي داخل السمحاق وبطانة. في المقابل، في التئام الكسور مستقر تحدث حصرا عن طريق التعظم الغشائي 3. ومع ذلك، فإن آليات محددة تنظم التبديل بين هاتين العمليتين غير معروفة. هناك أدلة على أن يتم التحكم في مصير الخلايا الجذعية في الاستجابة لبيئة الميكانيكية وراثيا ويمكن تغييرها. في الفئران التي تفتقر إلى أشكال غضروف Mmp9 في موقع كسر من كسور مستقرة مما يدل على أن تشارك في اتخاذ القرارات Mmp9 مصير الخلية الجذعية خلال إصلاح الكسر 5. ويمكن أيضا أن يتسبب فيها غضروف على شكل كسور في مستقر إذا كان البروتين مخلق العظام(BMP) يتم تفعيل مسار إشارات خلال إصلاح الكسر 8،9. من أجل استخلاص هذه الاستنتاجات توفير الاستقرار جامدة خلال المراحل المبكرة من العلاج هو المهم، لأنه يتم إجراء هذه القرارات مصير الخلايا الجذعية خلال الأيام القليلة الأولى بعد إصابة 11.
ويمكن استخدام أسلوب لدينا من التثبيت الخارجي، عندما يطبق بشكل صحيح لتحقيق الاستقرار في العظام لتقييم التعظم الغشائي أثناء التئام الكسر. لدينا وسيلة يخلق كسر جنبا إلى جنب مع الأطراف الأخرى الإصابات التي تحدث في تأثير سرعة عالية. في المقابل، قد حفر حفرة النماذج التي يتم استخدامها لتقييم التعظم الغشائي لا يعكس صدمة لدى المرضى. علاوة على ذلك، يتم إغلاق الطريقة الموصوفة هنا، لذلك مضاعفات مرتبطة اصابة المفتوحة لا تفسير تفنيد نتائج. طريقة أخرى مشتركة لتحقيق الاستقرار يستخدم لوضع دبوس داخل النقي قبل للكسر (على سبيل المثال 4). ويستخدم على نطاق واسع هذه التقنية، ووضع اله دبوس بسيطة وفعالة. في حين أن هذا النهج تنتج الاستقرار الجانبي أنها لا توفر للاستقرار التناوب. الإصابة الناتجة أساسا عن طريق يشفي التعظم داخل الغضروف الذي لا يمكن أن يتحقق من دون استقرار في جميع 3. كما تم تثبيت مطلي استخدامها لتحقيق الاستقرار بكسر في الفئران 15. هنا يتم إنشاء كسر مفتوح، وترفق مثبتات الداخلية المصممة خصيصا للعظم بعد ما قدم العظم. مشابهة لنهجنا طريقة التثبيت الداخلي توفر الاستقرار وتضميد الجراح يحدث عن طريق التعظم الغشائي. نحن لا تتقيد مضاعفات خطيرة، والتهابات المسالك دبوس، أو غيرها من شارك في حالة مرضية مرتبطة بهذا الإجراء، والحيوانات قادرة على التحرك بسهولة أقفاصها. العوائق الرئيسية هي في طول الوقت الذي يستغرقه ليبرعوا في هذا الأسلوب، الوقت الذي يستغرقه لإكمال الإجراء، وشرط لفرق من شخصين لتنفيذ الإجراء. أنان بالاشتراك مع التلاعب الجيني أو الفسيولوجية للفئران، ومقارنة استقرت على التئام الكسور غير مستقرة يقدم رؤية كبير في آليات التي تنظم مصير الخلية الجذعية أثناء التئام الكسر 5، وسمح التحقيق في إلهاء تكون العظم 14 في الوقت الذي توفر أيضا لنا نموذج من غير نقابيين في 13.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
ليس لدينا ما يكشف.
Acknowledgments
وقد تم تمويل هذا العمل من قبل AR053645-R01 من 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).
