Introduction
Bu tedavi kırıklı hastalar için cerrahi, 500.000 prosedürleri kemik grefti 2 kullanımını içerir. ABD nüfusunun yarısı 65 1 yaşına göre bir kırık yaşadıklarını tahmin edilmektedir ve bu sayı giderek yaşlanan nüfus 3 artması bekleniyor . Kemik nedbe bırakmadan iyileşmesi kapasitesine sahip birkaç organlardan biri olmasına rağmen işlem 3,4 başarısız nerede, örnekleri vardır. Koşullar ve tedavi kalitesine bağlı olarak, uzun kemik kırıklarının% 2-30 sendikasız 3,5 sonuçlanan başarısız. Tanımı, psödoartroz, boy-kritik veya sendika üyesi olmayan kemik yaralanmaları üzerinde bazı tartışmalar var olmaya devam ederken, genellikle konu 6 doğal ömrü boyunca iyileşmeyen bir yaralanma anlamına gelir. Deneysel amaçlı, bu süre ortalama büyüklükteki bir kemik yaralanması tam iyileşme için gerekli ortalama süre kısaltılır. Sigara sendika kemik lezyonları num için ortayaerous nedenleri, ama önemli faktörler nedeniyle hastalık veya 7 yaş için kritik büyüklükte boşluk, enfeksiyon, zayıf anjiyogenez, tütün kullanımı, ya da inhibe osteoregenerative kapasitesi sonuçlanan aşırı travma vardır. Olmayan sendikalar başarıyla tedavi bile, bu yaralanma türüne ve 8 çalışan yaklaşımlara bağlı olarak, prosedür başına 60.000 $ aşan mal olabilir.
Orta durumlarda, otolog kemik grefti kullanılır. Bu strateji, yaralanma yerinde bir donor sitesi ve implantasyondan kemik iyileşme içerir. Bu yaklaşım, son derece etkili olmakla beraber, mevcut donör kaynaklı kemik hacmi sınırlıdır ve prosedür, birçok hastada 9,10 kalıcı ağrı oluşturan bir ilave cerrahi içerir. Buna ek olarak, otolog kemik grefti etkinliği, hastanın sağlık bağlıdır. Sentetik malzemeler veya işlenmiş kadavra kemikten yapılmış kemik yerine 11-13 bol mevcuttur, ancak bunlar hadüşük konukçu hücre yapışma özelliklerine, düşük osteoconductivity ve immün red 14 potansiyeli dahil olmak üzere önemli kısıtlamaları, ve,. Güvenli, etkili ve yaygın olarak kullanılan, kemik yenilenmesi teknolojileri için acil bir ihtiyaç vardır.
Kemik rejeneratif stratejiler geliştirmek için yetenek deney hayvanlarında ciddi kemik travma taklit yeteneği kritik bir şekilde bağlıdır, ancak büyük kemik lezyonlarının nesil ve istikrar teknik zordur. Çoğu durumda, ciddi uzun kemik travması doğal iyileşmeyecek bir kusur kurarak deneysel taklit edilir. Bu türler 15 ile değişir, ancak bu, kemik enine kesit 16 daha büyük bir çapının 1.5 mislinden daha olan bir kemik parçası tamamen çıkarılması ile elde edilir. Kemik daha sonra kırık kenarlarının doğru bir şekilde yerleştirilmesini sağlamak ve hareket için izin vermek için, bir metal implant ile stabilize edilir. Nedeniyle kendi küçük boyutu ve kırılganlıkuzun kemikler, farelerde bu tür lezyonların kurulması çoğu araştırma grupları yeteneklerini ötesindedir. Bu nedenle, uzun kemik defekti modelleri, farelerde ve büyük hayvanlar sınırlıdır. Yine, fareler onlar genetiği değiştirilmiş ve insan hücreleri ve dokuları reddetmek değil bağışıklık tehlikeye suşlar olarak yetiştirilen olabilir ki önemli araştırma avantajlar göze.
İnsan hücre tabanlı uygulamalar için, bağışıklığı baskılanmış farelerin onlar fizyolojik evin kolay, iyi karakterize çünkü çalışmak için cazip, maliyet etkin ve kolay histolojik radyolojik ve analiz. Büyük önem bağışıklık yetmezlikli fareler insanlar dahil olmak üzere farklı türlerden hücreleri reddetme kalmamasıdır. Kendi küçük boyutu da hücreler veya ortopedik uygulamalarda deneysel iskeleler hacimleri çok küçük sayılar test izin verir. Birkaç kemirgen ortopedik modeller kemik istikrar 17,18 değişik derecelerde göze olduğu bildirilmiştir. Bu systeendokondral iyileşme 19 bildirilmiş olmasına rağmen, bu dış fiksatörlerle ve kilitleme plakaları gibi istikrar çok yüksek seviyelerde, neden ms ağırlıklı intramembranöz kemikleşme ile iyileşir. Buna karşılık, bu tür sabitlenmemiş veya kısmen sabit medüller işaretçilerine kullananlar gibi bazı mikro ve / veya makro-motion, izin olanlar, genellikle endokondral kemikleşme 20,21 üstünlüğü ile iyileşir. Gecikmeli sendika veya uzun kemiğin olmayan sendika kusurlar nedeniyle gerekli istikrar ekstra seviyesine farelerde elde etmek oldukça zordur. Ancak, bir takım yaklaşımlar birbirine çivi ile medüller pimleri, kilitleme plakaları ve dış fiksatörlerle 22 olmak üzere, bildirilmiştir. Bu sistemler genellikle iyi çalışır, ancak onların karmaşık tasarım onlar yüklemek için teknik olarak zor olabilir verilen. Örneğin, Garcia ve arkadaşları. 23 farelerde kullanılmak için zarif birbirine pim sistemi geliştirmiştir, ancak söz konusu prosedür, iki ayrı yerinde kesiler içerirs ve femur geniş değişiklik işaretçilerine karşılamak için. Bu prosedürler, bir mikroskop altında yapıldı.
Bu yazıda, 3 mm kemik açığının kapanmasını önlemek ve aynı zamanda kusur orijinal kenarlarını belirginleştiren tasarlanmış bir merkezi yakalı basit femur medüller pin tarif. Pim kemik kendisi sabit değil iken, yeterli müdahale medüller kavite sonuçlarının pin çapı ve raybalama hassas boyutlandırma burulma hareketi (Şekil 1) en aza indirmek için. Doğuştan yaş, cinsiyet ve gerilme-uyumlu farelerin dikkatli seçimi ile, sonuç kolayca radyolojik değerlendirilebilir oldukça tekrarlanabilir hipertrofik olmayan uniondefect 22 olduğunu. Ayrıca Söz konusu bölgeler yeniden üretilebilir, de novo kemik oluşumu ve histomorfolojik parametrelerin ölçülmesi için mikro-bilgisayarlı tomografi (uCT sonra) tanımlanabilir. pimleri hazır araçları kullanarak laboratuvarda prototyped edildi.
Şekil 1: Deneysel ilke defekt modeli diyagramsal özeti.. Bir 9-10 mm kemirgen femur merkezi 3 mm segmenti (solda) cerrahi olarak eksize edilir. Bir 3 mm uzunluğunda, 19 göstergesi cerrahi çelik boru tam merkezine (sağda) uzun bir 9 mm, 22 G paslanmaz çelik boru geçti ve yapıştırıcı ile sabittir. Elde edilen pim kemik 3 mm'lik bir bölümü yerine 19 G, yaka (aşağıda, merkez) ile femur kalan proksimal ve distal kısımlarının medüller kanala takılır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
NOT: Bu protokol, Jackson Laboratories'den elde edilen dişi çıplak (nu / J) fareler (18-25 g, 6 haftalık) için tasarlanmıştır. Farelerin suşları anatomisi ve büyüme oranı bakımından biraz farklılık yana, biz pim fabrikasyon canlı konuların içine implantasyon öncesinde alıcıların suşu, cinsiyet ve yaş için optimize edilmiştir tavsiye ederiz. Suşları dikkatlice eşleştirilmiş ise, pim ve kemik iliği boşluğu arasındaki girişim uyum son derece tekrarlanabilir. Konut, diyet ve genel hayvancılık için prosedürler bu protokol kapsamı dışındadır, ancak tüm fareler Kurumsal Hayvan Bakım ve belirlenen Laboratuvar Hayvanları Bakım ve Kullanım (8 inci Edition) ve kurumsal politikaların Kılavuz uyarınca muhafaza edildi Kullanım Komitesi (IACUC) ve Scott Beyaz Hastanesi Karşılaştırmalı Tıp Anabilim Dalı (DKMP).
Pins 1. Fabrikasyon
- 22 G, paslanmaz deri altı boru 9 mm uzunluğa ve bir döner alete takılan bir 23.8 mm çapında fiberglas güçlendirilmiş ağır kesme çarkı ile 19 G, bir boru, 3 mm uzunlukta kesilir. Boru (yukarıdaki Şekil 2A) hareketsiz küçük ince uçlu pense kullanın. Uygun göz koruması takın ve dikkatle döner aracı anlaştım.
- 9 mm'lik milin ortasından siyanoakrilat yapıştırıcı madde küçük bir miktar (yaklaşık 10 ul) yerleştirin. Merkezi kadar 9 mm şaft üzerinde 3 mm yaka Pass ve eşit yaka ve şaft arasındaki tutkal dağıtmak için bükün. Dijital kumpas bir çift boyutları ölçün ve Şekil 1 ile karşılaştırın. En az 15 saat (Şekil 2A, ortası) ayarlamak için izin ver.
- Çapakları ve aşırı tutkal kaldırmak için bir 220 kum zımpara emdirilmiş disk kullanın.
- Döner aracını kullanarak, bir keçe parlatma diski kullanarak pimini lehçe.
- Deiyonize su ile durulayın ve geniş kapsamlı kurussed hava.
- Yaka karşı yeni yapılan pim ve itme milin üzerine bir 19 G derialtı künt iğne yerleştirerek test bütünlüğü. Yaka ağırlığının yaklaşık 25 gr kurtulamazsın emin olun.
- Steril olarak filtreden geçirilmiş, fosfat tamponlu tuzlu su (Şekil 2B, üst) pim durulayın. Pimin mil kesme kemik (Şekil 2C) kenarlarına karşı yaka floş femoral medüller boşluğuna rahatça sığar emin olun. Çalışma ve alıcı (Şekil 2B) belirli amaçlar için Prototip çeşitli konfigürasyonlar. Fiksasyon üst düzeye çıkarmak ve girişim geçişimi (Şekil 2E) geliştirmek amacıyla pimin uçları diafiz trabeküler kemiğe nüfuz emin olun.
NOT: Bu uygun canlı farelerde (örneğin Şekil 2C) implantasyon öncesi kemik örnekleri üzerinde test edilmesi tavsiye edilir. - Bir silindir kesmek için 4 mm çaplı yumruk-biyopsi kesici kullanınCerrahi jelatin sünger 5 mm kalınlığında sacdan. 3 mm uzunluğa silindir Döşeme ve bir delik (aşağıdaki Şekil 2A) üretmek için silindirin uzunluğu boyunca 20 G derialtı iğne geçmek için bir neşter kullanın.
NOT: kusur bölgesinde bir jelatin ya da kolajen skafoldun konumlandırma hücre birikimini arttırır ve kemik ekseni boyunca uzunlamasına bir büyümeye yol açar bulmuşlardır. - Piminin üzerine jelatin köpük silindiri geçmek ve 15 psi'de ve 120 ° C sıcaklıkta kuru bir döngü bandajın (Şekil 2B, orta) ve otoklav ile hizalanır. jelatin köpük kurur ve (aşağıda Şekil 2B) koyulaşacaktır.
2. Cerrahi Tekniği
Not: Aşağıdaki yordam Laboratuvar Hayvanları Bakım ve Kullanımı Kılavuzu (8. Baskı) tarafından belirlenen tüm kurallara uyulması yazılır. Tüm ek politikalar uyunYerel IACUC tarafından belirlenen ve aşağıdaki bölümlerde geçmeden önce yerinde (veya eşdeğeri), IACUC onaylı hayvan kullanımı protokolü sağlamak.
Şekil 3: Cerrahi aletler. (A) Cerrahi kiti. Mikro-matkap (1), tekerlek kesme (2), emilebilir sütür (3), dış sütür (4), neşter bıçakları (5), neşter sapı (6), folyo sarılı steril medüller pimleri (7), medüller derinlik göstergesi yapılan formu derialtı boru (8), ince burunlu forseps (9), sıçan-diş forseps (10), künt oyma iğneler (11), iğne sürücüleri (12), küçük hemostatlar (13), ince makas (14), periost asansör (15), modifiye edilmiş Kern forseps (16) (B):. fareler için Kern tarzda kemik kulpları üretmek için gerekli modifikasyonlar.
- Aracılığıyla trafik bir cerrahi işlem odası ya da temiz laboratuvar kapatılabilen bir kapı ile ve hiçbir seçin. Uygun bir çalışma Surfac sanitizeKlinik dereceli dörtlü-bazlı dezenfektan temizleyici ile e.
- Atılabilir steril eldiven ve elbise giyerek, Otoklavlanmış bez örtüler ile dezenfekte çalışma yüzeyine yaklaşık 60 x 90 cm 2 steril bir alan kurmak.
NOT: Bir asistan dış ambalajı kaldırmak ve alanı kurma araştırmacı steril malzeme sunmak için tavsiye edilir. - Drape sıcak bir su yeniden sirkülatörün takılan bir dezenfekte ısıtma yastığı yerleştirin ve steril tek kullanımlık örtüler ile kaplayın. Çalışma sıcaklığına bir kordon sterilizatör ısıtın (250-265 ° C, bu, 30 dakika kadar sürer).
- Steril alanda, tüm bileşenlere kolay erişim sağlamak için cerrahi kiti (Şekil 3A) düzenlemek. Ayrıca, steril pamuk gazlı bez (2 x 2 inç 2), steril Q ipuçları, steril tuzlu su, ve klorheksidin / izopropil alkol cerrahi dezenfektan aplikatörler (ağırlık / hacim% 0.9) ihtiva eden bir steril çelik çanak (500 mi) sağlar.
- Küçük birleştirinVeteriner rehberlik ve kullanıcı kılavuzuna uygun bir indüksiyon odasına ve burun-koni montaj ile steril alanın yanındaki hayvan anestezi ünitesi. Gaz temini ve izofluran, USP gibi klinik sınıf oksijen kullanın.
Şekil 4: Cerrahi yöntem. (AC) Yaklaşım ve femur maruz kalma. (DE) Yükseklik ve keser. (FK) Raybalama ve medüller kanallar boyutlandırma.
Şekil 5: Cerrahi yöntem. Pimin (AB) Kurulum. (CD) Kapanış. (E) ameliyat sonrası düzgün yerleştirilmiş pim 24 saat tipik görüntüsü.
- Anestezi sistemi ve se indüksiyon odasında bir fare yerleştirinT 2 dakika -1 O 2 L% 3 izofluran konsantrasyonu çıkışı (h / h).
- Fare 1 dakika içinde bilinçsiz olup olmadığını kontrol edin; % 4 konsantrasyonunu (h / h) gerektiğinde. Altında konumlandırılmış ısıtma pedi steril alanında fare, yer çıkarın ve burun konisi uygulayın. Transferi kurumsal politikasına uygun olarak yeterli cerrahi uçak için koni akar, ve% 2.5 izofluran azaltmak, bir daha 20 saniye bekleyin ve test. Tipik olarak, hafifçe sıkılmış bir arka bacak refleksi eksikliği yeterli anestezi belirlenmesi için yeterli.
- Tüm süreç boyunca, bilinçsiz ise oksijenlenme uygun bir düzeyde sağlamak için güçlü bir düzenli nefes ve ekstremite ve ağız bölgesinde pembe renk için bir asistan monitör var. Veteriner rehberlik ve kurumsal politika gerekirse uygun anestezi ayarlayın. Steril yapay gözyaşı yağ merhemi (% 15 (h / h) arasında mineral yağ,% 83 halinde (hacim / hacim) WHGözleri ite vazelin).
- Yeni bir tek örtü üzerinde yukarı bakacak arka-bacak ile tek yüzüne fare çevirin. Gerekirse, bir elektrikli tıraş makinesi veya epilasyon kremi ile kürk çıkarın. Steril serum fizyolojik ile site silin ve aşırı kürk ek örtü çıkarın. Tüm parçaları ancak tüm arka-uzuv (Şekil 4A) kapsayacak ancak renklendirme ve nefes izlemek için yüz ve pençe görünümünü korumak amacıyla fare üzerinde yeni bir Fenestralı örtü yerleştirin.
- Uyluk kemiğinin merkeze yakın ve uzak uçlara bulun ve uzunlamasına ekseni (Şekil 4B) boyunca, 5-10 mm cilt insizyon. Biceps femoris ve vastus lateralis üzerinden femur lateral yaklaşım sergilemek, bir 15. neşter ile fasya cilt katmanı ayırın. Her iki kasların septalar (bu kas pembe renk üzerine beyaz doku çizgi) buluştuğu bulun. Bir neşter ile dikkatlice intermusküler sınırına kadar birlikte teşrihFemur (Şekil 4B) görülebilir.
- Tüm gövdesini (Şekil 4C) açığa çıkartacak şekilde bir künt periosteal ile kesi geliştirin. Medial tarafında (Şekil 4D) posterior nörovasküler demeti korumak için dikkat çekerken ayrıca femur orta üçte ikisinin açığa asansör kullanın. Yavaşça steril Q-ucu veya eşdeğeri ile yumuşak bir neşter ile kemik kapalı doku, ve kuru kazıyın.
- Steril bir neşter veya işaretleyici ile kumpaslar gerekirse ve işareti ile femur merkezini bulun, sonra merkezden proksimal ve distalde 1.5 mm işaretleyin. Yavaşça kemik aşırı basınç önlemek için önceden Kern tarzı moda ince burunlu forseps bir çift kullanarak femur kavramak.
Not: değişiklikler için kesin boyutlar Şekil 3B'de verilmiştir. Bu gerektiren baskı altında kırmak olmaz kemik sağlamak için kullanmadan önce bir ötenazi numune üzerinde forseps test tavsiye edilirkesim sırasında immobilizasyon d. - Ince elmas kum kaplı kesme tekerleği (8 mm çap x 0.1 mm genişlik) ile donatılmış ince bir matkap kullanarak, (Şekil 4E) altındaki dokuyu korumak için asansör ilk kesim yapmak. Sıkıca 3 mm segmenti kaldırarak, ikinci kesim yapmak, diafiz ekstremite tutarken 45 ° kesim femur Raising.
NOT: Yüz koruması, bu aşamada tavsiye edilir. - Forseps tarafından hareketsiz kemik ile, dikkatli bir künt 23 G derialtı iğne ile her iki ucuna medüller boşlukları oyun. 19 G, borular takımı içinde yerleştirilmiş 22 G, bir boru uzunluğunu yapılmış bir önceden hazırlanmış derinlik ölçer kullanılarak (Şekil 3A, ı 8 TEM), delik medüller derinliğini belirlemek ve 3 mm, emin olun (Şekil 4F-k) . Medüller kavite 22 G derinlik ölçer direnir ise, bir künt 22 G derialtı iğne ile tekrar oyun.
- Dikkatlice sonra proksimal distal medüller c içine medüller pimini takınavities istikrarlı 3 mm'lik boşluk (Şekil 5A, B) orijinal uzunluğuna geri femur getirmek ve kurmak. Gerekirse, femur kortikal kemik çubuk iyi bir girişim geçişimi elde etmek için el ile gerilim arasında küçük bir miktar uygulanır. Pim, her iki tarafın medüller boşlukların içine rahatça sığar ve kesim kemik kenarları yaka ile aynı hizada olduğundan emin olun. Bir boşluk varsa, bir 22 G, kör bir iğne ile bir kez daha oyun.
- Pim üzerinde kas ve periferik doku konumlandırmak ve sürekli bir emilebilir 5-0 dikiş (Şekil 5C) ile kapatın. Cerrahi yapıştırıcı (Şekil 5D) ile 5-7 kare düğüm naylon 5-0 sütür ve mühür ile yakın cilt kesisi.
3. Ameliyat sonrası Prosedürler
- Cilt kesisi kapattıktan sonra, anestezi çekilme, ama O 2 fare hareket etmeye başlayana kadar akan kalmasına izin; Bu az 1 dakika sürer. Fare 5 dakika sonra hareketsiz kalırsaO 2 yönetim, veteriner müdahale kurumsal politikalara bakın.
- Fare hareket başladığında, yavaşça tercihen kuru, otoklava yatak içeren bir kafese transfer.
- Her kafeste bir iglo tipi yuva yerleştirin ve fare hareketi azaltarak, içine çekilmek olacaktır. Fare arka ekstremite hareketlilik bilinç kurtarma sonra 5-10 dakika kurtarır kontrol edin.
- Kurumsal politikalar doğrultusunda günlük postoperatif izleme yapın. İlk 5-7 gün kafesin zeminine jelatinleştirilmiş nemlendirme ve yiyecek sağlamak ve kurumsal onaylanan politikalar doğrultusunda analjezi ve postoperatif izleme yönetmek.
NOT: Biz yönetmek 0.05-0.1 mg kg -1 günde iki kez, ilk 3 gün ve daha sonra tuzlu subkutan 0.25 ml, ile buprenorfın 24 fare, normal programını yeniden değilse.
- Kurtarma, ilk 24 saat sonra, unde canlı hayvan X-ışını görüntüleme gerçekleştirmekr anestezi pimi yerleştirme (Şekil 4E) görselleştirmek için. Pim yerinden ise, derhal revizyon ameliyatı düşünün.
- Günde 7 ameliyat sonrası anda, kurumsal hayvancılık politikalarına uygun olarak gruplar halinde anestezi ve evin altında sütür çıkarın.
- 2-5 hafta sonra, insanca Amerikan Veteriner Hekimleri Birliği ile uyumlu hayvanlar ötenazi 25 yöntemleri onaylı euthanize.
NOT: piyasada mevcut barbiturate-kombinasyon ötenazi kokteyl bir intraperitoneal enjeksiyonu etkili ve insancıl, ama ötenazi yerel kurumsal politikalar takip edilmelidir olduğunu. - Dikkatle proksimal femur ve medial taraftan pelvis teşhir ederek arka-uzuv uzak teşrih. Bir neşter ile asetabulum (kalça soketi) den femur başını ayrılmakta iken yavaşça bacak lateral tarafında içe doğru eklemi basın. Serbest, keskin bir neşter veya mikro-makas ile kas ve cilt kalan CutTüm ekstremite pelvis oluştururlar. Rongeurs veya ağır makas keskin bir çift, düşük arka-uzuv (tibia / fibula) diz ekleminin altında yaklaşık 5 mm kesti.
NOT: Tüm örneklerin analiz öncesi aynı şekilde depolanması tavsiye edilir. - Cildi çıkarın, ancak yerinde kas bırakın. 1 ay kadar önce görüntüleme için, 10 mM CaCl2 ile doldurulmuş fosfat-tampon tuzlu su içinde depolama ve ardından 1 hafta boyunca 10 mM CaCl2 sabitleyici ile takviye edilmiş,% 10 tamponlu formalin içine doku düzeltildi. 4 ° C'de tespit ve depolama gerçekleştirin. Alternatif olarak, derhal tespit olmadan örnekleri tarayın.
Örneklerinin 4. Analizi
NOT: Kemik iyileşmesi bu protokol kapsamı dışındadır metodolojileri geniş bir yelpazede tarafından değerlendirilebilir. Aşağıdaki başarılı bir örnek MikroBT'lerin (uCT) görüntüleyici kullanarak istihdam var bir yöntemdir. Aşağıdaki parametreler ar önerilirE o zaman projenin özel ihtiyaçları için optimize, başlangıçta test.
- Enstrüman odasında plastik sızdırmazlık film ve dikey pozisyon onu ince bir tabaka halinde numune sarın. Femur tüm tarama sırasında numune aşamasında dik olduğundan emin olun. Aşağıdaki parametrelere tarama ayarlayın; gerilimi = 29 kV, akım = 661 uA, güç = 19 W, görüntü piksel boyutu (um) = 21.00; 360 derece dönebilen = yes; Çerçeve ortalama = (5); rotasyon aşaması (C) = 1.00, rastgele hareket =. Tarama başına tek bir hedef klasör (örneğin Şekil 6A) JPEG dosyaları olarak kaydedin.
NOT: Tarama 57 dakika içinde tam olmalıdır. - Aşağıdaki parametrelere dayalı eksenel görüntüler oluşturmak için yeniden yapılanma yazılımı yararlanın; yumuşatma = (4), hiza tazminat = üzerinde, halka artefakt azaltma = (5), kiriş-sertleştirme düzeltme (% 40) üzerine, CS rotasyon (°) = 0.00 üzerinde. 2,000-15,000 Hounsfield birimlerine çıktı ayarlayın. JPEG dosyaları olarak kaydetme görüntüleritarama başına tek hedef klasörde.
- Eksenel görüntüleri ve analitik yazılım kullanarak, ilk proksimal ve orijinal kusur uzak kenarları ayarlayarak faiz (ROI) bölgeyi tanımlamak. Sadece yaka kapsayacak bölümleri seçerek bunu başarmak. Yaka medüller pin daha kalın olduğundan, bu bölümler kolayca (sol Şekil 6B) tanımlanır. (Sağ, Şekil 6B) (100 mikron marjı) etrafında bir dışlama alanı çizim ve ROI bölümlerin her bölgeyi aktararak hesaplamalardan yaka hariç.
NOT: yeni kemik hacmi (Şekil 6C, D) atalet 3D oluşturulmasında ve hesaplamalar kutup dakika kolaylıkla yazılımı kullanılarak elde edilebilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Fareler genellikle bilinci kurtarmak ve arka bacak hareketlilik anestezi çekilmesinden sonra 5-10 dakika. İlk 5 gün boyunca, ayrı ayrı fareler ev ve ekstremitenin aşırı kullanımını önlemek için çevre zenginleştirme tanıtmak için tavsiye edilir. Bu amaçla, iglo tipi yuvaları yuva bina ihtiyacını azaltmak ve istirahat teşvik. Ayrıca, kafesin kat yiyecek ve hidrojelin karşılık pim yer değiştirme olasılığını azalttığını gözledik. Kurumsal-onaylanan politikalar doğrultusunda gerekli 5 günlük süre boyunca, analjezi uygulanmalıdır. Orijinal ameliyat öncesi ağırlığının yaklaşık% 15 kadar kilo kaybı 5 gün postoperatif dönemde mümkündür. Yirmi dört saat ameliyattan sonra, etkilenen ekstremitenin X-ışınları pin yerleştirme değerlendirmek için tavsiye edilir. pimleri tamamen yaka karşı kusur floş kenarları ile yakın ve uzak medüller kanallar (Şekil 2C takılmalıdır2E, Şekil 5E, Şekil 6A). Nadir durumlarda (<olguların% 5), pim bu oluşursa revizyon cerrahisi için sağlamalıdır şifa ve hayvan kullanım protokolleri erken aşamalarında yerinden hale gelebilir. Bu kemirgen femur burulma hareketi ölçmek için teknik açıdan zor olsa da, örneklerin elle palpe bağ dokusu pimi etrafında biriken gibi burulma ve boyuna hareket 7 gün sonra marjinal olduğunu doğruladı. Post-operatif izleme 5 gün sonra, fareler kurumsal-onaylanan politikalar göre standart ortak konut iade edilebilir.
Terapötik müdahale olmadan, kusur kenarları genellikle 21 gün boyunca 0.5 mm uzatmak ancak nadir durumlarda, yeni kemik büyümesi kadar 1 mm (Şekil 6A) olabilir. Olmayan bir sendika defekt sonucu rejenerasyon durdurma inflamatuar ve anabolik aşamalarında bu dönemden sonra kemik büyümesi tutuklamalar. Iyileşme 14-21 gün sonra, hacmaf de novo kemik kolayca uCT tarama tarafından oluşturulan eksenel görüntülerden tespit edilebilir. Tarama kullanılarak, protokol açıklanan eksenel yeniden yapılanma ve ROI seçimi işlemleri, yeni kemik hacmi zamanla artar oluşturulur, ama genellikle 6 ile karşılaştırıldığında terapötik müdahale (Şekil 6C) yokluğunda 1 mm3'lük bir toplam geçmeyen yaralanmamış femur anatomik eşdeğer bölgede 7 mm 3. Geleneksel biyomekanik test dolayı numune boyutu ve tespit yöntemi doğası, atalet (PMI) polar an, kesit alanı ve yoğunluğuna bağlı olarak torkunu karşı bir malzemenin yeteneğinin bir tahmini için teknik açıdan zor olsa da, olmuştur Uzun kemiklerin 26,27 mukavemet uygun bir tahmin temsil edecek şekilde gösterilir. Bu yöntem kullanılarak, lezyon kenarlarından değişik mesafelerde eksenel kesitleridir analiz için seçilebilir. 21 gün sonra, de novo kemik PMI 0,25 mm FRom lezyon ayrıca işlenmemiş durumda (Şekil 6D) olmayan kaynama varlığını teyit lezyonun merkezinde 4 mm'lik 0,02-0,08 göre 4 mm 0,05-0,35 arası aralıkları kenarları. Anatomik eşdeğer konumda yaralanmamış femur PMI tipik 0.5-0.7 mm 4 Burada anlatılan koşullar kullanılarak arasında değişmektedir.
Şekil 6: Tipik sonuçlar. . Hacimsel kemik ölçümü için ROI parametrelerinin diyagramsal temsil: gün 7, 14 ve 21 sonrası cerrahi sırasında femur (A) X-ışını tarama kemik Paneli B sınırlı büyümesini gösteren. Metal-doku arayüzü (solda) eserler ölçümü dışlamak için 100 mikron farkla da dahil olmak üzere pin yaka üzerinde bir yasak bölge (EX) ile Temsilcisi eksenel kesit. Tam kemik taraması (right, üst) hariç orijinal kemik dokusu (EX) ile yaka kenarları arasındaki kemik kesimleri tarafından tanımlanan boyuna yatırım getirisini gösteren. Orijinal lezyon kenarları piminin çapı ve yaka (sağ, aşağıda) arasındaki farkı kullanan eksenel bölümlerde yer almaktadır. (C), 7 nci gün, 14 ve terapötik müdahale ile 21 cerrahi sonrası Tipik hacim ölçümleri ile (demektir Standart sapmalar, n = 3). (D) proksimal ve distal lezyon kenarları ve orta noktadan 0,25 mm (standart sapmalı eksenel bölümlerde PMI ölçümleri, n = 3). (S) Masson trikrom ile boyanmış parafin gömülmüş bölüm (sol), kemik, kıkırdak (ca) 'dan oluşan gelişimini ve trabeküler kemik, (b) (ölçek çubuğu = 0,5 mm) gösteren uzunlamasına yönde kesim. alanın konumu X-ışını tarama (sağ) gösterilir. (F) Sigara decalcified, hematoksilen ve eozin (ölçek çubuğu = 1,0 mm) ile boyandı 1 gün eski defekt metil metakrilat gömülü koronal kesit. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Dokuların yumuşatma tipik olarak, standart koşullar kullanılarak 10-14 gün sürer, ve hali hazırda X-ışını taraması ile takip edilir. Bu işleme sırasında stabiliteyi artırmak için yumuşatma sırasında örnekler üzerinde bazı kas korumak için tavsiye edilir. Yumuşatma sonra, pimleri dikkatle parafin gömme ve histoloji izin keskin bir bisturi ile kaldırılabilir. Boyuna kesitlerin Masson trikrom boyama süngerimsi kemik (cb) (Şekil 6E) takip kıkırdak (ca) bir lider kenarı ile endokondral kemik akıbet görselleştirme izin verir. Bazı hasar kaçınılmaz diseksiyonu sırasında oluşacak olsa da, kemiğin histolojik yapısıpim dikkatlice kaldırılır ve eğer bağ dokusu açık kalır. Seçenek olarak ise, metil metakrilat gömme ve minerali alınmış olmayan kesitlerin kesit yerine pimi (Şekil 6F) ile gerçekleştirilebilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Bu yazıda, standart laboratuvar ve veteriner ekipman kullanılarak kemirgen femur kritik boyutlu pin-stabilize kusur oluşturmak için basit bir yöntem tarif. Pimleri ve cerrahi prosedür kendisi montaj pratik gerektirir iken, iyi bir iyi eğitimli biyomedikal araştırma bilim adamı ya da veteriner yetenekleri dahilindedir.
pin eksternal fiksatörü veya birbirine vidaları istihdam daha karmaşık yaklaşımlar daha prosedür teknik olarak daha uygun hale ek fiksasyon olmadan medüller kanal içine konumlandırılmış. Bazı burulma hareketi iyileşmesinin erken dönemlerinde ortaya çıkabilir olsa implant ve endosteum arasında sağlam bir girişim uyum ulaşacak şekilde, bu pim çapı ve medüller kanalın yeterli raybalama için özenle minimize edilir. Kendilenmiş zorlanma ve yaş ve cinsiyet uyumu dikkatli seçimi ile, uygun bir kaç gün içinde tekrarlanabilir sağlam olur. Bununla birlikte, Wi3D baskı tekniklerinin gelişmesi inci, burulma hareket daha pürüzlü yüzeyler ve / veya dikenli bağlanma mevkilerinin katılması pimin daha gelişmiş alternatifler azaltılabilir beklenmektedir. pim imalat kolaylığı ve derialtı boru boyutları çok çeşitli kullanılabilirliği de bağımsız doğal ya da deneysel kemik fenotip, hemen hemen her yetişkin kendilenmiş fare tekniğinin optimizasyonuna izin verir.
(i) uzunlamasına kayma ile kemik ekstremite defekt ve hasar anormal daralması önlemek için, ve (ii) kusurun orijinal kenarlarını tanımlayan işaretlerini sağlamak için: eşsiz pin-yaka tasarımı iki amaca hizmet eder. Böyle, hacimsel ve PMI ölçümleri gibi Nitekim bir SKYSCAN 1174. gibi bir örnek uCT tarayıcı kullanarak kolayca yapılabilir gibi, bu yaklaşım, genellikle değişken veya poo sergilemek kolayca standart kritik olmayan büyüklükte kırık teknikleri ile elde edilmez kantitatif bir seviyede izinrly yaralanmaları tanımlanmış. Bir uCT birimi tercih edilir iken dik X-ışını görüntüleri veya 2D görüntü analiz teknikleri objektif değerlendirme ile şifa, değerlendirme ölçülmesi için uygun alternatifleri temsil edebilir. Dolayı küçük boyutlu ve nispeten düşük mineral içeriği, kemirgen uzuvlar kolayca histoloji için hazırlanabilir ve geleneksel histomophimetri için tüm örneklerin olarak monte edilmiştir. Bu sık sık büyük hayvan kırıklarının histomorfometrik analizler gerçekleştirerek araştırmacılar tarafından karşılaştığı sorunları örnekleme reddeder.
Burada anlatılan deneylerde, iyileşme süresi kemik iyileşmesini hızla, anabolik faza karşılık gelen 3 hafta, nispeten kısadır. Bundan sonra, kemik yeniden şekillenmesi çok yavaş bir süreçtir 28'dir. Köprü 4 hafta sonra gözlenen değilse Genellikle, iyileşme meydana ve anlaşma pek mümkün değildir, bu sistemde 4 hafta sonra çok az ek kemik büyümesini gözlemlemek. Ayrıca, 3 mm bir boşluk anahtar ve bir kriterlerini karşılayanl. 16 kritik boyutlu defekt ve Garcia ve ark. 1.8 mm gibi dar bir boşluk yeterince 10 hafta sonra iyileşir değildir ve bu elimden perikondriyumda 23 ile 15 hafta gecikmeli olabileceğini gösterdi.
Ortopedik Araştırma için kemiklerinin boyut ve kırılganlık, bu ciddi teknik zorluklar birlikte, farelerin kullanılması çeşitli şekillerde avantajlıdır. Mesela, immünolojik red korkusu olmadan insan hücreleri ve proteinleri test izin bağışıklık yetersizliği olan suşların bir çeşididir, ve küçük boyutlu değerli deney malzemeleri hücreleri ya da bileşiklerin aşırı miktarda ihtiyacını azaltır. Bu osteoregeneration 29 yetişkin insan kök hücreler ve hücre dışı proteinlerin etkinliğini gösteren son çalışma ile örneklendirilir. Farelerin nispeten kısa ömrü de yaşlanma 30 araştırma için fırsat sunmak ve kendilenmiş suşları çeşitli peşifa 31 küresel genotip çalışma RMIT. Kolayca diyabet, osteoporoz 32,33 gibi farelerde kurulmuştur hastalık modellerinde bir dizi bulunmaktadır. Önemli not aşırı travma koşulları altında rejeneratif kemik fizyolojisi anlayışımızı ilerletmek için bu teknikle kullanılabilir birçok transgenik farelerin mevcudiyetidir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
Biz bu tekniğin gelişimi sırasında değerli tavsiye ve yardım için, Karşılaştırmalı Tıp, Temple, Teksas Scott & Beyaz Hastanesi Bölümü personeli ve veteriner hekimler teşekkür ederiz. Bu çalışma Rejeneratif Tıp Programı Fonları Enstitüsü, Scott & Beyaz ALP hibe # 90.172, NIH 2P40RR017447-07 ve NIH R01AR066033-01 (NIAMS) tarafından kısmen finanse edildi. Biz yazının prova Dr Suzanne Zeitouni teşekkür ederim.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Pin assembly | |||
| Dremel rotary tool | Dremel | 8220 | or equivalent |
| Heavy duty cut off wheel | Dremel | 420 | |
| Surgical tubing 19 G | Small Parts (Amazon) | B000FMZ8LY | OD 1.07 mm, ID 0.889 mm |
| Surgical tubing 21 G | Small Parts (Amazon) | B000FMZ8YQ | OD 0.82 mm, ID 0.635 mm |
| Surgical tubing 22 G | Small Parts (Amazon) | B000FMYLZS | OD 0.719 mm, ID 0.502 mm |
| Surgical tubing 23 G | Small Parts (Amazon) | B000FN0SY0 | OD 0.643 mm, ID 0.444 mm |
| Cyanoacrylate adhesive | Loctite | 1365882 | |
| Emery disc | Dremel | 413 | |
| Rubber polishing point | Dremel | 462 | |
| Felt polishing disc | Dremel | 414 | |
| Gelatin sponge | Surgifoam/Ethicon | 1974 | |
| Punch biopsy cutter | Miltex | 33-34 | |
| Surgery/post-operative | |||
| Warm pad and circulator pump | Stryker/Thermocare | TP700, TP700C, TPP722 | |
| Coverage quaternary spray | Steris | 1429-77 | |
| Bead sterilizer | Germinator/CellPoint Scentific | Germinator 500 | |
| Anesthesia system | VetEquip Inc | 901806 or 901807/901809 | |
| Isofluorane anesthetic | VETone/MWI | 501017, 502017 | |
| Surgical disinfectant | Chloraprep/CareFusion | 260449 | |
| Surgical tools | Fine Science Tools | various | recommend German made |
| Face protection | Splash Shield | 4505 | |
| Rechargable high speed drill | Fine Science Tools | 18000-17 | |
| Diamond cutting wheel | Strauss Diaiond | 361.514.080HP | |
| Absorbable sutures | Covidien | UM-213 | |
| Outer sutures | Ethicon | 668G | or equivalent |
| Vetbond | 3M | 1469SB | or equivalent |
| Hydration gel | Clear H2O | 70-01-1082 | |
| Diet gel | Clear H2O | 72-01-1062 | |
| Buprenorphine | Reckitt and Benckser | 12496-0757-01 | controlled substance |
| Mouse igloos | Bio Serv | K3328, 3570,3327 | |
| Euthanasia cocktail | Euthasol/Virbac | 710101 | controlled substance |
| Analysis | |||
| Live animal imager | Orthoscan | FD Pulse | or equivalent |
| Micro-CT unit and software | Bruker | Skyscan1174 | or equivalent |
| Sealing film/Parafilm M | VWR or Fisher | 100501-338, S37441 | |
| *Generic sources are suitable for all other items such as gause, drapes, protective clothing, animal care equipment. | |||
References
- Brinker, M. R., O'Connor, D. P. The incidence of fractures and dislocations referred for orthopaedic services in a capitated population. J Bone Joint Surg Am. 86, 290-297 (2004).
- Cheung, C. The future of bone healing. Clin Podiatr Med Surg. 22, 631-641 (2005).
- Rosemont, I. L. United States Bone and Joint Decade: The burden of musculoskeletal diseases and musculoskeletal injuries. , American Academy of Orthopedic Surgeons. (2008).
- Tzioupis, C., Giannoudis, P. V. Prevalence of long-bone non-unions. Injury. 38, Suppl 2. S3-S9 (2007).
- Marsh, D. Concepts of fracture union, delayed union, and nonunion. Clin Orthop Relat Res. , S22-S30 (1998).
- Spicer, P. P., et al. Evaluation of bone regeneration using the rat critical size calvarial defect. Nat Protoc. 7, 1918-1929 (2012).
- Green, E., Lubahn, J. D., Evans, J. Risk factors, treatment, and outcomes associated with nonunion of the midshaft humerus fracture. J Surg Orthop Adv. 14, 64-72 (2005).
- Kanakaris, N. K., Giannoudis, P. V. The health economics of the treatment of long-bone non-unions. Injury. 38, Suppl 2. S77-S84 (2007).
- Dimitriou, R., Mataliotakis, G. I., Angoules, A. G., Kanakaris, N. K., Giannoudis, P. V. Complications following autologous bone graft harvesting from the iliac crest and using the RIA: a systematic review. Injury. 42, Suppl 2. S3-S15 (2011).
- Boer, H. H. The history of bone grafts. Clin Orthop Relat Res. , 292-298 (1988).
- Aro, H. T., Aho, A. J. Clinical use of bone allografts. Ann Med. 25, 403-412 (1993).
- Burstein, F. D. Bone substitutes. Cleft Palate Craniofac. J. 37, 1-4 (2000).
- Kao, S. T., Scott, D. D. A review of bone substitutes. Oral Maxillofac Surg Clin North Am. 19, 513-521 (2007).
- Boden, S. D. Overview of the biology of lumbar spine fusion and principles for selecting a bone graft substitute. Spine. (Phila Pa 1976). 27, S26-S31 (1976).
- Hollinger, J. O., Kleinschmidt, J. C. The critical size defect as an experimental model to test bone repair materials). J Craniofac Surg. 1, 60-68 (1990).
- Key, J. The effect of local calcium depot on osteogenesis and healing of fractures. J. Bone Joint Surg. (Am). 16, 176-184 (1934).
- Holstein, J. H., et al. Advances in the establishment of defined mouse models for the study of fracture healing and bone regeneration). J Orthop Trauma. 23, S31-S38 (2009).
- Histing, T., et al. Small animal bone healing models: standards, tips, and pitfalls results of a consensus meeting. Bone. 49, 591-599 (2011).
- Cheung, K. M., et al. An externally fixed femoral fracture model for mice. J Orthop Res. 21, 685-690 (2003).
- Hiltunen, A., Vuorio, E., Aro, H. T. A standardized experimental fracture in the mouse tibia. J Orthop Res. 11, 305-312 (1993).
- Manigrasso, M. B., O'Connor, J. P. Characterization of a closed femur fracture model in mice. J Orthop Trauma. 18, 687-695 (2004).
- Garcia, P., et al. Rodent animal models of delayed bone healing and non-union formation: a comprehensive review. Eur Cell Mater. 26, 1-12 (2013).
- Garcia, P., et al. Development of a reliable non-union model in mice. J Surg Res. 147, 84-91 (2008).
- Flecknell, P. A. The relief of pain in laboratory animals. Lab Anim. 18, 147-160 (1984).
- Guidelines on the Euthanasia of Animals. , American Veterinary Medical Association. Schaumburg, IL 60173. (2013).
- Neill, K. R., et al. Micro-computed tomography assessment of the progression of fracture healing in mice. Bone. 50, 1357-1367 (2012).
- Bagi, C. M., et al. The use of micro-CT to evaluate cortical bone geometry and strength in nude rats: correlation with mechanical testing, pQCT and DXA. Bone. 38, 136-144 (2006).
- Hadjiargyrou, M., et al. Transcriptional profiling of bone regeneration. Insight into the molecular complexity of wound repair. J Biol Chem. 277, 30177-30182 (2002).
- Clough, B. H., et al. Bone regeneration with osteogenically enhanced mesenchymal stem cells and their extracellular matrix proteins. J Bone Miner Res. , (2014).
- Lu, C., et al. Cellular basis for age-related changes in fracture repair. J Orthop Res. 23, 1300-1307 (2005).
- Jepsen, K. J., et al. Genetic variation in the patterns of skeletal progenitor cell differentiation and progression during endochondral bone formation affects the rate of fracture healing. J Bone Miner Res. 23, 1204-1216 (2008).
- Thayer, T. C., Wilson, S. B., Mathews, C. E. Use of nonobese diabetic mice to understand human type 1 diabetes. Endocrinol Metab Clin North Am. 39, 541-561 (2010).
- Jee, W. S., Yao, W. Overview: animal models of osteopenia and osteoporosis. J Musculoskelet Neuronal Interact. 1, 193-207 (2001).
