Login processing...

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

Medicine

Intramembranous हड्डी बन जाना मूल्यांकन के लिए सख्ती से स्थिर बनाना भंग, व्याकुलता osteogenesis, या गंभीर आकार दोष की हीलिंग

doi: 10.3791/3552 Published: April 11, 2012

Summary

इस लेख कि संशोधित Ilizarov बाहरी fixators के आवेदन पर आधारित है लंबी अस्थि भंग को स्थिर करने के लिए एक विधि का वर्णन

Abstract

कंकाल की मरम्मत के तरीके का मूल्यांकन नैदानिक ​​इस्तेमाल किया जा भंग के इलाज के उपचारों के विकास के लिए आवश्यक है. यांत्रिक स्थिरता हड्डी चोटों के उपचार में एक बड़ी भूमिका निभाता है. सबसे खराब स्थिति में यांत्रिक अस्थिरता देरी या गैर संघ में मनुष्य के लिए नेतृत्व कर सकते हैं. हालांकि, प्रस्ताव भी चिकित्सा की प्रक्रिया को प्रोत्साहित कर सकते हैं. फ्रैक्चर है कि गति उपास्थि रूपों फ्रैक्चर हड्डी समाप्त होता है को स्थिर करने के लिए, और इस उपास्थि endochondral हड्डी बन जाना के विकास की प्रक्रिया की आवृत्ति के माध्यम से धीरे - धीरे हड्डी द्वारा जगह में. इसके विपरीत, अगर एक हड्डी फ्रैक्चर सख्ती से स्थिर है हड्डी हड्डी बन जाना intramembranous के माध्यम से सीधे रूपों. चिकित्सकीय, दोनों endochondral और intramembranous हड्डी बन जाना एक साथ होते हैं. प्रभावी ढंग से दोहराने के लिए इस प्रक्रिया जांचकर्ताओं टूटी हड्डी 4 Bonnarens द्वारा वर्णित के रूप में मस्तिष्क का नहर में एक पिन डालने. इस प्रयोगात्मक विधि उत्कृष्ट पार्श्व स्थिरता प्रदान करता है, जबकि rotatio अनुमतिएनएएल अस्थिरता जारी रहती है. हालांकि, तंत्र है कि इन दो विशिष्ट प्रक्रियाओं को विनियमित करने के बारे में हमारी समझ भी प्रयोगात्मक इन प्रक्रियाओं में से प्रत्येक को अलग से बढ़ाया जा सकता है. हम एक स्थिरीकरण प्रोटोकॉल है कि घुमानेवाला और पार्श्व स्थिरीकरण प्रदान करता है विकसित किया है. इस मॉडल में, उपचार की intramembranous हड्डी बन जाना ही तरीका है कि मनाया जाता है, और चिकित्सा मापदंडों में bioactive 8,9 अणुओं के आवेदन के बाद, आनुवंशिक रूप से संशोधित 5-7 चूहों के अलग उपभेदों 10 चिकित्सा की शारीरिक मापदंड बदलने के बाद के बीच तुलना किया जा सकता है, व्याकुलता अस्थिजनन 12 के बाद या 11 स्थिरीकरण की राशि समय, को संशोधित करने के बाद, एक 13 गैर संघ के निर्माण के बाद, या एक महत्वपूर्ण आकार दोष के निर्माण के बाद. यहाँ, हम वर्णन कैसे tibial फ्रैक्चर और चूहों में उपचार व्याकुलता अस्थिजनन के अध्ययन के लिए लागू करने के लिए संशोधित Ilizarov fixators.

Protocol

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

सभी प्रक्रिया के UCSF संस्थागत पशु की देखभाल के द्वारा अनुमोदित किया गया और समिति का प्रयोग करें और राष्ट्रीय दिशा निर्देशों के अनुरूप.

1. Fixators के पहले सर्जरी के लिए तैयारी

  1. स्थिर फ्रैक्चर बनाने से पहले, एक कस्टम डिजाइन बहिर्बंधक युक्ति को इकट्ठा करने की जरूरत है. कस्टम डिजाइन बहिर्बंधक फ्रेम दो तीन स्टेनलेस स्टील # 0/56 लड़ी पिरोया rods, 8/56 # 2 हेक्सागोनल नट और 17 मिलान बोल्ट के (लघु पार्ट इंक, मियामी Lakes, FL 3) एल्यूमीनियम स्थिर के छल्ले के शामिल.
  2. दो एल्यूमीनियम के छल्ले फ्रैक्चर प्रति की जरूरत है. एक अंगूठी 4 इकट्ठा # 2 / के हेक्सागोनल 56 (छोटा सा भाग, Inc मियामी Lakes, FL) नट और बोल्ट मिलान उचित छेद में, इन ढीला रहना चाहिए. यह समीपस्थ अंगूठी होगा. बाहर अंगूठी 3 नट और बोल्ट को इकट्ठा करने के लिए, फिर से पूरी तरह नहीं कस नहीं है.

2. संज्ञाहरण, अस्थिभंग निर्माण, और Fixator अनुप्रयोग

  1. चूहों (आयु, लिंग, और शरीरवजन उपयोगकर्ता द्वारा निर्धारित कर रहे हैं) 50mg/ml Ketamine, 0.5 की intraperitoneal इंजेक्शन द्वारा संवेदनाहृत मिलीग्राम / एमएल Medetomidine (0.03 मिलीग्राम माउस /).
  2. चूहों की आंखों को आँख चिकनाई लागू करें और अपने सिर के पार टेप का एक टुकड़ा की प्रक्रिया के दौरान उनकी आंखों की रक्षा जगह है.
  3. पशु प्रक्रिया के शेष के लिए एक हीटिंग पैड पर रखा गया है.
  4. कोचना बाईं चार 0.25 मिमी बाँझ कीट पिंस (Anticorro: ठीक है विज्ञान टूल, फोस्टर शहर, सीए) का उपयोग कर टिबिअ के प्रॉक्सिमल और बाहर का metaphyses एक Dremel उपकरण पिंस संलग्न और उन्हें हड्डी के माध्यम से ड्रिलिंग.
  5. पिंस टिबिअ की लंबी अक्ष के लिए उन्मुख सीधा है, और 90 ° एक दूसरे से कर रहे हैं. कम से कम 10 प्रॉक्सिमल और बाहर का पिन के बीच मिमी.
  6. आवक का सामना करना पड़ पिंस की ओर पागल, साथ समीपस्थ पिंस ऊपर पहले अंगूठी स्थिति. टिबिअ केन्द्र एल्यूमीनियम अंगूठी के भीतर तैनात रखने की अंगूठी के लिए पिन सुरक्षित.
  7. Di नीचे दूसरी अंगूठी स्थितिstal पिन और हेक्सागोनल पागल के रूप में से पहले का उपयोग अंगूठी पिंस सुरक्षित. बाहर का fixator चौथे नट बोल्ट संयोजन जोड़ें.
  8. तीन बिंदु एक उपयुक्त उपकरण के साथ झुकने से अनुप्रस्थ अस्थिभंग बनाएँ. हम Bonnarens और 4 Einhorn के गुरुत्वाकर्षण प्रणाली का उपयोग करें. ब्लॉक भर में टिबिअ के posterolateral सतह आराम करने के लिए, ड्रॉप हाथ के साथ एक पूर्व निर्धारित ऊंचाई के लिए वजन बढ़ाने के लिए और वजन छोड़ इतना है कि यह के कुंद फ्रैक्चर उत्पादन टिबिअ की अग्रपाश्विक पहलू संपर्क. ऊंचाई, वजन जरूरत से गिरा दिया है के लिए माउस के प्रत्येक तनाव के टिबिअ के एक फ्रैक्चर विशेष रूप से सुनिश्चित करने के लिए निर्धारित किया जा.
  9. फ्रैक्चर एक्स - रे द्वारा की पुष्टि की है.
  10. फ्रैक्चर की पुष्टि करने के बाद, तीन स्टेनलेस स्टील # 0/56 लड़ी पिरोया rods के छल्ले से जुड़ी हुई हैं. बाहर का अंत से शुरू रॉड डालने और बाहर की अंगूठी पर एक नट धागा रॉड सुरक्षित. फिर छड़ी पर एक अखरोट डाल, समीपस्थ अंगूठी इस n के शीर्ष पर बैठ जाएगाut. सुनिश्चित करें कि दो अंगूठियां बराबर दूरी पर आयोजित किया जाएगा रहे हैं और दबाव पिन नहीं है. एक तिहाई अखरोट के साथ छड़ के समीपस्थ अंगूठी सुरक्षित.
  11. Buprenorphine के चमड़े के नीचे इंजेक्शन पीड़ाशून्यता के लिए (1.0 मिलीग्राम / किग्रा) तुरंत सर्जरी के बाद दिया जाता है और जानवरों को दर्द और दिया buprenorphine के लिए निगरानी कर रहे हैं के रूप में की जरूरत है.
  12. यह संज्ञाहरण Atipamezole प्रशासन से उलट है, और जानवर जब तक वे उत्तरदायी हैं और ambulating निगरानी कर रहे हैं.

3. व्याकुलता osteogenesis (यह भी देखें: 12,13)

इस प्रक्रिया को संशोधित करने के लिए समायोजित व्याकुलता अस्थिजनन सीधा है. लड़ी पिरोया rods के छल्ले स्थिति में आयोजित किया जाता है, और जगह में छड़ को पकड़े पागल मोड़ के छल्ले अलग ले जाया जा सकता है.

  1. विलंबता: के लिए इस मॉडल का उपयोग कर मानक व्याकुलता अस्थिजनन fixators टिबिअ पर रखा जाता है और 5 दिनों की एक विलंबता अवधि के लिए अकेला छोड़ दिया.
  2. व्याकुलता: व्याकुलता osteogenesis स्थिर ¼ के (0.25 मिमी) बारी हर दिन 7 दिन छड़ पर बदल पागल द्वारा किया जा सकता है.
  3. परिपक्वता: बोनी ब्रिजिंग 10 दिनों तक मनाया जाता है और पूर्ण समेकन व्याकुलता के पूरा होने के बाद 27 दिन के द्वारा मनाया जाता है.

4. एक गंभीर आकार दोष का निर्माण

एक महत्वपूर्ण आकार दोष बाहरी fixators बनाने के रूप में पहले से लागू कर रहे हैं निम्नलिखित संशोधनों के साथ वर्णित है.

  1. प्रक्रिया शुरू करने से पहले 70% इथेनॉल के साथ त्वचा साफ किया जाता है.
  2. fixators पूरी तरह से दोष पैदा करने के लिए पहले लागू कर रहे हैं.
  3. माउस तो विदारक माइक्रोस्कोप के तहत जगह के लिए औसत दर्जे का टिबिअ कल्पना, और एक स्केलपेल पर # 10 ब्लेड के साथ एक चीरा (5-7 मिमी) किया जाता है.
  4. मांसपेशियों और धीरे transected टिबिया के मध्य - अस्थिदंड का पर्दाफाश करने के लिए अलग है.
  5. एक हड्डी के 3 मिमी खंड तो मध्य अस्थिदंड का उपयोग कैंची से निकाल दिया जाता है. टी का प्रयोगवह कैंची का कहना है, हड्डी धीरे धीरे दूर कतरना है और हड्डी के टुकड़े आवश्यक अगर संदंश के साथ हटा रहे हैं. देखभाल कैंची के सुझावों के साथ लिया जाना चाहिए एक बड़े यांत्रिक शक्ति के साथ टिबिअ विस्थापित से बचने.
  6. शल्य साइट की जांच करने के लिए सुनिश्चित करें कि वहाँ कोई हड्डी के टुकड़े हैं, के रूप में इन चिकित्सा को बढ़ावा देने सकता है.
  7. टिबिअ के पा छोर के आसपास मांसपेशी बदलें.
  8. 6-0 Polyamine monofilament की 2-3 sutures के साथ त्वचा पर चीरा बंद करें.
  9. संज्ञाहरण उलट है और जानवरों निगरानी कर रहे हैं दर्द के लिए और दर्दनाशक दवाओं के रूप में पहले वर्णित है.

5. प्रतिनिधि परिणाम

जब ठीक से लागू है, बाहरी fixators उत्कृष्ट कमी (1 Figs., 2) के साथ बंद tibial फ्रैक्चर के और अधिक कठोर स्थिरता प्रदान करते हैं. हालांकि, कुछ मामलों में अपर्याप्त कमी (हड्डी समाप्त होता है या कई फ्रैक्चर के बीच एक स्पष्ट और बड़ा अंतर होते हैं (छवि 3 छवि (4) के माध्यम से मुख्य रूप से चंगा विधि का उपयोग कर स्थिर. इसके विपरीत, अगर फ्रैक्चर नहीं स्थिर है एक बड़े उपास्थि घट्टा फ्रैक्चर अंतर (5 छवि) में बनाई है, और इस हड्डी द्वारा intramembranous हड्डी बन जाना की प्रक्रिया के माध्यम से बदल दिया है.

चित्रा 1
चित्रा 1 radiographs illustrating के एक बाहरी निर्धारण युक्ति tibial फ्रैक्चर को स्थिर करने के लिए इस्तेमाल किया. रेडियोग्राफ़ फ्रैक्चर के बाद एक अच्छी तरह से गठबंधन हड्डी खंड (नोक) दिखाने ले लिया है.

चित्रा 2
चित्रा 2. Fixator के बाद एक माउस की छवि को लागू किया गया है.

चित्रा 3
चित्रा 3. रेडियोग्राफ़ च के बाद लियाracture misaligned है और खंडित हड्डी खंड (नोक) से पता चलता है.

चित्रा 4
चित्रा 4. स्थिर फ्रैक्चर intramembranous हड्डी बन जाना के माध्यम से भर देता है. स्थिर फ्रैक्चर के trichrome धुंधला फ्रैक्चर साइट पर कुछ नई हड्डी (ख) से पता चलता है. पैमाने बार = 500 माइक्रोन.

चित्रा 5
चित्रा 5. फ्रैक्चर गैर स्थिर endochondral हड्डी बन जाना के माध्यम से भर देता है. गैर स्थिर फ्रैक्चर के trichrome धुंधला फ्रैक्चर साइट पर (ख) (ग) उपास्थि और हड्डी से पता चलता है. पैमाने बार = 500 माइक्रोन.

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

हड्डी यांत्रिक स्थिरता (में: 14 समीक्षा) के आधार पर दो अलग अलग तौर तरीकों से चंगा. जब फ्रैक्चर अंतर है कि हड्डी के द्वारा बदल दिया है करने के लिए टूटी हुई हड्डी के दोनों सिरों पुल में अस्थिर एक बड़े उपास्थि टेम्पलेट रूपों छोड़ दिया है. Proximally और तोड़ने के distally, हड्डी periosteum और अन्तर्स्थिकला के भीतर intramembranous हड्डी बन जाना द्वारा सीधे रूपों. इसके विपरीत, में स्थिर भंग चिकित्सा intramembranous 3 हड्डी बन जाना के माध्यम से विशेष रूप से होता है. हालांकि, विशिष्ट तंत्र है कि इन दो प्रक्रियाओं के बीच स्विच विनियमित अज्ञात है. वहाँ सबूत है कि स्टेम सेल भाग्य यांत्रिक पर्यावरण के लिए प्रतिक्रिया में आनुवंशिक रूप से नियंत्रित किया जाता है और बदल किया जा सकता है. चूहों कि स्थिर सुझाव है कि Mmp9 स्टेम सेल भाग्य फैसलों में फ्रैक्चर की मरम्मत के दौरान 5 में शामिल है भंग की फ्रैक्चर साइट में Mmp9 उपास्थि रूपों की कमी में. उपास्थि भी स्थिर भंग में फार्म अस्थि morphogenetic प्रोटीन अगर प्रेरित किया जा सकता है(BMP) संकेतन मार्ग में फ्रैक्चर 8,9 की मरम्मत के दौरान सक्रिय है. आदेश में इन निष्कर्षों को उपचार के प्रारंभिक दौर के दौरान कठोर स्थिरीकरण प्रदान आकर्षित करने के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि इन स्टेम सेल के भाग्य का निर्णय 11 चोट के बाद पहले कुछ दिनों के दौरान किए गए हैं.

हमारे विधि बाहरी निर्धारण, जब सही ढंग से लागू की हड्डी को स्थिर करने के लिए अस्थिभंग उपचार दौरान intramembranous हड्डी बन जाना का आकलन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. हमारी विधि के अन्य अंग चोटों है कि एक उच्च वेग प्रभाव में होने के साथ साथ एक अस्थिभंग बनाता है. इसके विपरीत में, ड्रिल छेद मॉडल है कि लिए intramembranous हड्डी बन जाना आकलन करने के लिए उपयोग किया जाता है रोगियों में आघात प्रतिबिंबित नहीं कर सकते. इसके अलावा, यहां वर्णित विधि से बंद है तो, एक खुली चोट के साथ जुड़े जटिलताओं के परिणामों की व्याख्या उलझाना नहीं है. स्थिरीकरण के लिए एक अन्य आम तरीका एक intramedullary पिन के स्थान से पहले का उपयोग करता है (4) जैसे अस्थिभंग. इस तकनीक का व्यापक रूप से प्रयोग किया जाता है और वें के स्थानई पिन सरल और कुशल है. हालांकि इस दृष्टिकोण पार्श्व स्थिरीकरण का उत्पादन यह घूर्णी स्थिरता के लिए प्रदान नहीं करता है. परिणामस्वरूप चोट endochondral हड्डी बन जाना है जो सभी 3 स्थिरीकरण के बिना हासिल किया जा सकता है के माध्यम से मुख्य रूप से भर देता है. मढ़वाया निर्धारण भी 15 चूहों में फ्रैक्चर स्थिरीकरण को प्राप्त किया गया. यहाँ एक खुले फ्रैक्चर बनाया है और विशेष रूप से डिजाइन आंतरिक fixators हड्डी से जुड़े होते हैं के बाद एक osteotomy किया जाता है. हमारे दृष्टिकोण की तरह आंतरिक निर्धारण विधि स्थिरता प्रदान करता है और चिकित्सा intramembranous हड्डी बन जाना के माध्यम से होता है. हम महत्वपूर्ण जटिलताओं, पिन - पथ के संक्रमण, या अन्य इस प्रक्रिया के साथ जुड़े सह morbidities का पालन नहीं है, और जानवरों के पिंजरों के आसपास आसानी से स्थानांतरित करने में सक्षम हैं. प्रमुख कमियां यह करने के लिए इस विधि है, यह प्रक्रिया को पूरा करने के लिए लेता है और दो व्यक्तियों की टीमों के लिए प्रक्रिया का प्रदर्शन करने के लिए आवश्यकता पर कुशल हो लेता है समय की लंबाई में हैं. मैंn चूहों के लिए आनुवंशिक या शारीरिक जोड़तोड़ के साथ संयोजन, गैर स्थिर अस्थिभंग उपचार के लिए स्थिर की तुलना तंत्र है जो अस्थिभंग उपचार के दौरान 5 स्टेम सेल भाग्य को नियंत्रित करने में काफी अंतर्दृष्टि प्रदान करता है, और है व्याकुलता के एक 14 अस्थिजनन जांच की अनुमति दी, जबकि भी हमें एक साथ उपलब्ध कराने के गैर - संघ 13 की मॉडल.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

हम खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है.

Acknowledgments

इस काम है - AR053645 NIAMS से R01 द्वारा वित्त पोषित किया गया.

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).
Intramembranous हड्डी बन जाना मूल्यांकन के लिए सख्ती से स्थिर बनाना भंग, व्याकुलता osteogenesis, या गंभीर आकार दोष की हीलिंग
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