Summary
אנו מציגים פרוטוקול חזק כיצד לשמר בקפידה ולהיערך femora cadaveric לבדיקת שבר והדמית טומוגרפיה ממוחשבת כמותית. השיטה מספקת שליטה מדויקת התנאים קלט לצורך קביעת יחסים בין צפיפות המינרלים בעצמות, כוח שבר, והגדרת הגיאומטריה ומאפיינים מודל אלמנטים סופיים.
Abstract
בדיקות שבר cadaveric משמשות באופן שגרתי כדי להבין גורמים המשפיעים כוח ירך הפרוקסימלי. בגלל רקמות ביולוגיות vivo לשעבר נוטות לאבד תכונות המכאניות שלהם לאורך זמן, דגימה לקראת בדיקה ניסיונית חייבות להתבצע בזהירות כדי לקבל תוצאות אמינות המייצגים בתנאי vivo. מסיבה זו, עצבנו פרוטוקול ומערכת של גופים להכין את דגימות ירך כך התכונות המכאניות שלהם חוו שינויים מינימאליים. Femora נשמרו במצב קפוא למעט במהלך השלבים בהכנה ובדיקה מכנית. המודד הקליני הרלוונטי של מפרק ירך ואת צפיפות מינרלים בעצם צוואר ירך (BMD) התקבלו עם absorptiometry רנטגן הכפול קליני צפיפות עצם (DXA), ואת גיאומטרית 3D וההפצה של מינרלים בעצמות התקבלו באמצעות CT עם רוח רפאי כיול עבור הערכות כמותיות על סמך ערכי בגווני אפור. כל מחלת עצם אפשרי, שבר, או הנוכחות של שתלים או חפצים המשפיעים על מבנה העצם, נפסלה עם סריקות רנטגן. לקבלת הכנה, כל העצמות נוקו בקפידה של רקמות רכות עודפות, נחתכו בעציץ בזווית הסיבוב הפנימית של עניין. אביזר חיתוך איפשר הקצה הדיסטלי של העצם להיות מנותקת עוזב את עצם הירך הפרוקסימלי באורך הרצוי. כדי לאפשר מיקום של צוואר הירך בזוויות שנקבעו במהלך מאוחר CT סריקה ובדיקה מכאני, פירי ירך הפרוקסימלי בעציץ polymethylmethacrylate (PMMA) באמצעות מתקן אשר עוצב במיוחד עבור אורינטציות רצויות. הנתונים הנאספים מניסויים שלנו אז שימשו למתן תוקף של טומוגרפיה ממוחשבת כמותית (QCT) מבוססי ניתוח אלמנטים סופיים (FEA), כמתואר בפרוטוקול אחר. בכתב היד הזה, אנו מציגים את הפרוטוקול לעריכת העצם המדויק לבדיקות מכאניות ודגימה עוקבת QCT / FEA. הפרוטוקול הנוכחי יושם בהצלחה להכין כ -200 CADfemora averic על פני פרק זמן של 6 שנים.
Protocol
הערה: כל המחקרים שהוצגו בפרוטוקול זה אושרו על ידי דירקטוריון הסקירה המוסדי (IRB) במרפאת מאיו. העצמות התקבלו על פני תקופה של 6 שנים מארגונים שונים. כל הדגימות נאספו בתוך 72 שעות ממותו, עטופות במגבות רוויות מלוחות, ומאוחסן ב -20 ° C עד הכנה.
1. מדידת צפיפות המינרלים בעצם שימוש DXA
- הסר דגימות והמשיך ב -20 במקפיא ° C להפשיר בטמפרטורת החדר למשך כ -24 שעות; דגימות לא צריכות להיות מוסרת מן האריזה מקורית אם רוב הרקמות רכות הוסרו.
- השתמש בשני 5 lb צקים אורזים לתת דין וחשבון על רקמות רכות. מכסה את שני שקיות אורזות על שולחן DXA עם שקיות ניילון על מנת למנוע זיהום. השקיות האורזות תהיינה לדמות לרקמות רכות (in vivo) במהלך הסריקה כפי שמוצגות באיור 1.
- הגן על פני השטח של סורק DXA עם נייר פלסטיק מרופד ומקום 2 רי פלסטיק עטופיםce שקיות על השולחן הסורק (איור 1 א).
- הנח 2 femora (ימין ושמאל) על גבי שקיות אורז כזה בסוף הפרוקסימלי (כולל ראש הירך) הוא מרוכז על שקיות והצד האחורי הוא למטה (איור 1B). זה מחק מטופל שוכב על הגב שלהם.
- קדמי כיסוי / סיום ירך הפרוקסימלי חשוף עם שקיות אורזות שתי 5 lb נוספים (איור 1 ג).
- ראש המכונים עמד על ירך הפרוקסימלי ולסרוק הירך בהתאם לנוהל המוסדי הסטנדרטי למדידת BMD חולה (התרשים 1C). פעל בהתאם להוראות יצרן DXA הספציפיות.
- מממשק תוכנת מכונת DXA לבצע סריקת ירך נורמלית. בחר את בחינת הירך, מקם את זרוע DXA על גבי ירך cadaveric ידי לחיצה על החץ ימינה או שמאלה בהתאם על זרוע DXA, ולהתחיל את הבחינה על ידי לחיצה על הכפתור "התחל". לבצע את הניתוח BMD על ידי לחיצה על "נתח".
לֹאE: T-ציון אוטומטי הנובע הסריקה מסווגת העצם כרגיל, osteopenic או אוסטיאופורוזיס (1D איור). פעל בהתאם להוראות יצרן DXA הספציפיות.
- מממשק תוכנת מכונת DXA לבצע סריקת ירך נורמלית. בחר את בחינת הירך, מקם את זרוע DXA על גבי ירך cadaveric ידי לחיצה על החץ ימינה או שמאלה בהתאם על זרוע DXA, ולהתחיל את הבחינה על ידי לחיצה על הכפתור "התחל". לבצע את הניתוח BMD על ידי לחיצה על "נתח".
ניקוי 2., חיתוך וקידוח בקצה הדיסטלי של העצם
- נקו את 300 מ"מ הפרוקסימלי ביותר של עצם הירך על ידי הסרת כל רקמות רכות הנותרים בזהירות מן העצם. צעד זה נדרש כדי לאפשר PMMA לפנות העצם במהלך תהליך השתילה בהכנה לבדיקות מכניות. העצמות לא צריך להיות מופשר לטמפרטורת החדר לתהליך הזה.
- לטהר את סביבת העבודה עם אלכוהול איזופרופיל 70% ולכסות את השולחן עם רפידות נייר סופג עם סרט פלסטי בצד אחד (איור 2 א). הגדר את עצם הירך כולו על השולחן (איור 2 ב) עבור כל התהליך החל עם ניקוי חיתוך (איור 2 א ל 2H). ללבוש ציוד מגן אישי (PPE) כולל כפפותומשקפי מגן.
- לגרד periosteum עודף וחותכים ממנו רקמה עודפת באמצעות מגרד ו אזמל (איור 2 ג, 2H).
- מניחים את עצם אביזר חיתוך מחוייט כפי שמוצג באיור 2 ד עם ראש עצם הירך נגד צלחת אקריליק של הנורה.
- יישר והחזק את diaphysis נגד שתי סיכות על קישוט חיתוך (איור 2).
- אבטח את העצם אל גוף התאורה על ידי הידוק את הצלחת המחוררת על diaphysis; אם העצם לא לשכב על אביזר, לתלות את בראש הטבלה הקצה הדיסטלי וגם zip אופציונלי לקשור בצוואר הירך לפי הצורך להחזיק את הדגימה במקום (איור 2 ד).
- חותך את הפיר הדיסטלי של עצם הירך באמצעות החותך היצוק (2E איור) באמצעות צלחת מחוררת כמדריך; להחזיק עצם עם סמרטוט / מגבת יבשה לאחיזה טובה יותר.
- הסר את העצם מהמנורה; אורך עצם תקין לאחר החתך הוא 255 מ"מ (איור2F).
- נקה את החלל מדולרי של מח באמצעות מגרדת כ 25 מ"מ עמוקה. לאחר מכן, הכנס ספוג גזה כדי לעזור לייבש את פני השטח הפנימי. הסר את הגזה רק לפני צבת הקצה הדיסטלי של עצם ירך העובש. גריפ העצם במגבת / סמרטוט יבש לקדוח חור 10 מ"מ דרך הקצה הדיסטלי של כ 25 מ"מ מהקצה לחתוך הפרוקסימלי של הדגימה. הערה: זו היא לאפשר PMMA לחדור התעלה ולאבטח את העצם בחוזקה.
3. שתילת העצם
- עיצוב מיכל השתילה לפברק. המכולות השתילה עשויים 5 מ"מ יריעות עבות אקריליק ויש להם את הממדים החיצוניים הבאים: 50 מ"מ על 50 מ"מ חתך מרובע ו -100 מ"מ גבוה (איור 3 א).
- תווית מיכל שתילה עם זיהוי עצמות מתאים (איור 3 א ו 3 ב - להציג את התווית על תיבת אקריליק).
- התאם את מתקן הטבעה אל הכיוון הנכון (רגל שמאלאו רגל ימין; למשל 15 ° או 30 ° וסיבוב פנימי).
- מניחים מיכל השתילה בבסיס של הטבעה מקבע, עצם מקום במיכל השתילה (איור 3B) וליישר הצוואר עם המצביע מקבע (איור 3 ג) כדי להתאים את זווית הסיבוב הפנימי של העצם לערך הרצוי.
- מדוד 60 גרם של אבקת PMMA ומערבבים עם 30 גרם של שרף נוזל מתחת למכסה המנוע קטר עד נמס האבקה. התערובת צריכה להיות pourable. בעזרת כוס נייר חד פעמית עבור תהליך זה.
- יוצקים את התערובת לתוך מיכל השתילה עם העצם תחת במנדף (איור 3D), לאפשר לרפא במשך כ 10 - 15 דקות עד PMMA ברור וקשה. זה אמור רק למלא ~ 1/2 של מיכל השתילה עם PMMA. בזהירות לעטוף את עצם במגבות רווי מלח כדי למנוע יובש רקמות עקב החום דור במהלך פילמור PMMA (איור 3E).
- בדוק מעת לעת את עצם הירך כדי לוודא שהוא נשאר מיושרמיכל במהלך ריפוי.
- סר ירך מן מתקן שתילה ולעטוף במגבת נייר ספוגה מלוחה (האיור 3E).
- כן 90 גרם של PMMA תחת במנדף כמוסבר בשלב 3.5 ולמלא את מכל השתילה לחלוטין. לרפא את PMMA במשך כ 10 - 15 דקות עד שהוא הופך להיות קשה.
- אחרי השרף רפא, בחוזקה לעטוף / rewrap עצם במגבות נייר ספוגה מלוחה, לכסות עם דגימות שקית ולאחסן פלסטיק ב -20 ° C במקפיא.
4. הדמית העצם עם רנטגן
(זהירות! Operate עם טיפול הולם עבור קרינת רנטגן בעת שימוש בהתקן)
- אם אתה משתמש וסרט צילומי רנטגן, פונים המפתחים רנטגן ב -20 דקות לפחות (מחיר הוראות היצרן) לפני הסריקה על ידי סיבוב הכפתור בכיוון השעון (בחדר היזם).
- ודא שיש סרט שלא נחשף את הקלטת לפני רנטגן; קלטת אמורה להיפתח רק בחדר חשוך.
- הפעל המכונה על מנתלפתוח ולהרחיב את הראש המכונה.
- מניח עגלה תחת הנתיב של הקורה ומניח קלטת על העגלה תחת (איור 4 א) הקורה.
- מקום ומקם את הירך על הקלטת (איור 4 ב); שתי אוריינטציות יהיה בשבי: המדיאלי-לרוחב להציג הקדמי-אחורי נוף. לייבל תמונות הדגימה בהתאם.
- לאחר החשיפה הראשונה, להחליף את מיקומי עופרת העצם.
- מכסים במחצית כבר חשוף בעופרת ולחשוף את העצם בכיוון השני בצד שלא נחשפו. זה מאפשר למשתמש להשתמש בסרט רנטגן אחד עבור עצם אחת בשני כיוונים (איור 4C-D).
- שנה את הקלטת ולסובב כל ירך לתוך האורינטציה השנייה.
- במקרה של עצם ירך יחידה, לכסות מחצית הקלטת עם כיסוי עופרת להימנע מחשיפה ראשונית של הסרט כולו לקרן רנטגן.
- העבר מאחורי קיר נייד מצופה עופרת להגנה אישית ולהשתמש ההדק לחשוףהעצמות.
- עם סיום, לחזור ראש רנטגן לנעול ומצבת חנות, לסובב את המפתח למצב כבוי במחשב רנטגן ולהסיר סרט רנטגן חשוף.
- לפתח את הסרט כדי להשיג תמונות רנטגן (איור 4E) באמצעות מפתח סרט רגיל. כבה את האור הלבן בחדר ולאתר יזם הסרט. כבה את האור האדום ומכבה את האור הלבן לפני פתיחת הקלטת להמשיך בתהליך פיתוח סרט. פתח את הקלטת ולשים את הסרט דרך היזם. כבה את האור הלבן ומכבים את האור האדום פעם בסרט פותחה.
5. סריקת CT של עצמות
- הסר עצמות מהמקפיא כ -24 שעות לפני הסריקה. עצמות חייבות להיות מופשרות לפני לחלוטין סריקה.
- ודא העצמות עטופות בשקיות פלסטיק לסריקה כדי למזער לנקות בסוף.
- מקום ולאבטח את עצם הירך ואת פנטום כיול מתקן סריקת CT (איור 5 א-ב). ה- Fixture מחזיקה פנטום הכיול (איור 5 ג) ובעלת ירך אורינטציה (איור 5D-E) זהה בכיוון הרצוי לבדיקות מכאניות שלאחר מכן. רישום צלב זה נדרש להשתמש בנתונים מסריקת CT (האיור 5F) בתהליך דוגמנות QCT / FEA (המתואר בפרוטוקול אחר).
הערה: האבזר תוכנן כך שהוא חושף את עצם הירך לסריקת CT ללא הפרעת עצם הירך הפרוקסימלית (ראש עצם ירך, צוואר, trochanter יותר, ופיר הפרוקסימלי). - ודא הנורה יחד עם עצם הירך בתוך סורק CT מיושר כהלכה באמצעות לייזרים מערכת כמדריכים (איור 5D-E). Re-לבדוק את היישור של מתקן עם לייזר ציר זמן CT (על ידי לחיצה לייזר לחצן הפעלה / כיבוי). הפנטום לא צריך להיות מתואם עם לייזר כפי שהוא מאובטח שבתוך בית הנורה. אפס את המיקום בטבלה מלוח הבקרה של המכשיר על ידי לחיצה על אפס button (→ 0 ←) בלוח הבקרה.
- בעקבות הליך ההפעלה CT רגיל, להפעיל את המכונה CT ב 120 KVP, 216 Mas, זמן סיבוב של 1, ועל המגרש של 1 באמצעות מצב ברזולוציה גבוהה במיוחד (zUHR). זה נותן עובי פרוס 0.4 מ"מ, ואת גודל פיקסל של 0.30 - 0.45 מ"מ, בהתאם לגודל של שדה הראייה (FOV).
- בדקו CT סריקת נתונים לפני בדיקה מכאנית על מנת להבטיח כי תמונות של עניין נלכדות והצילו. Refreeze העצם ב -20 ° C עד היום של הניסוי.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Femora cadaveric נשלחו קפוא ומתוחזק ב -20 ° C עד הכנת החלה. סריקת BMD בוצעה באמצעות סורק DXA למדוד מפרק ירך והצוואר BMD וכן T-ניקוד עבור כל דגימה (איור 1). T-ציון הוא מספר סטיות התקן של נמדדת BMD בהשוואה לערכים ממוצעים עבור נבדקים בריאים צעירים. זה יכול לנוע בין -2.5 או נמוך יותר עבור עצמות אוסטיאופורוזיס, בין 1- ל -2.5 לעצמות osteopenic וגבוהות -1 לעצמות נורמליות. לאחר שסיימת, עצמות נוקו של רקמה עודפת, וחותכים להסיר את הקצה הדיסטלי באמצעות בתוך הבית מעוצב מפוברק אביזר חיתוך (איור 2). הדגימות היו אז בעציץ distally באמצעות מתקן שנועד להחזקת העצמות בכיוון הסיבוב הפנימי הרצוי; לאחר הצבת הקצה הדיסטלי לתוך המיכל השתילה, את PMMA בצורת נוזל נמזג למלא את המיכל (איור 3 >). תמונות רנטגן התקבלו לעצמות לזווג יחד לעצמות יחידות בנפרד להבחין בנוכחות שברה או מחלות, כגון סרטן, שעשוי להשפיע על כוח ירך (איור 4). בנוכחות אבנורמליות, למצבם של העצם צריך להיות מתועד כאשר נחשב עבור ניתוחים בעתיד. לבסוף, femora היה CT-סרק, כדי להשיג תמונות CT, באמצעות אבזר סריקת CT אקריליק שנועד להחזיק את העצם של אורינטציות מראש מתאימות (הסתמכות וזוויות וסיבוב פנימיות) (איור 5). תמונות CT נעשו שימוש כדי להשיג גיאומטרית עצם 3 ממדים והפצת מינרלים בעצמות נפחה לשמש ניתוח אלמנטי כמותיים CT מבוסס סופי. לפני בדיקות שבר העוקבות, כל הנתונים הרלוונטיים לאפיון כל הירך כגון ערכי BMD, תמונות רנטגן, CT ותמונות נבדקו כדי לוודא שהנתונים של עניין נרשמו והציל.
ithin-page = "1"> 
איור 1: מדידת BMD באמצעות סריקת DXA. (א) שקיות אורזות וניירות מצופי פלסטיק; (ב) שתי דגימות עצם אורינטציות רצויות במיטת סורק; (C) הפרוקסימלי ירך מסתיימת מכוסית 2 שקיות אורזות במהלך סריקה; (ד) צוואר ומדידות הירך BMD הכולל עם T-ציונים הקשורים. סריקת DXA מתבצעת באמצעות סורק קליני למדידת צפיפות מינרלים בעצמות ו- T-ציון הערכה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 2: ניקוי וחיתוך עצמות. (א) ניקוי שולחן גזירה; (ב) מדגם עצם כלים נקיing; (ג) לנקות את הפיר של ירך; (ד) הבטחת מדגם אביזר חיתוך; (E) חותך יצוק; (F) השלים מדגם לאחר החיתוך. ניקיון קבוע ועל עצמות מיוחד כלי החיתוך משמש להכנת אורך 255 מ"מ הפרוקסימלי ביותר לבדיקה; (G) מגרדת המשמשת לניקוי תעלת intramedullary של עצם הירך; (H) כלי לניקוי רקמות שטחיות בדגימות. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 3: עצם ירך ניקוי תהליך השתילה. (א) גוף שתילה; (ב) שתילת עצם ירך של המתקן; (ג) התאמת זווית סיבוב פנימית ערך רצוי;
איור 4: עצם רנטגן תהליך. (א) רנטגן מכונה; (ב) עצם מדגם על קלטת עם סרט שלא נחשף, וחצי שני של קלטת מכוסה העופרת להימנע מחשיפה של הסרט כולו; (ג) הצבת סרט שלא נחשף במגש העמסת המפתח בחדר חשוך; (ד) פתח סרט; (E) וכתוצאה מכך תמונת רנטגן של ירך בריאה. ציוד רנטגן משמש כדי לסרוק את העצמות בשני מצבים כדי לשלול fractur לפניes, שתלים, גרורות בעצמות, או כל מומים מבניים. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 5: CT סריקה באמצעות מקבע אקריליק יקיים עצמות בתוך בכיוון רצוי. (א) סורק CT; (ב) פיברגלס הירך רכוב בתוך אהיל אקריליק נועד להחזיק עצמות בכיוון הרצוי; (ג) הרכבת ירך cadaveric שבתוך בית הנורה; (ד) יישור אנכי של המתקן באמצעות ליזר ציר זמן CT; (E) מערך של עצם הירך. מקבע תוכנן בתוך הבית משמש להחזיק את העצם בעמדה זהה לעמדת בדיקה שלאחר מכן; יישור עצם מתקבל בעזרת לייזרי CT המובנים; (F) אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
הצגנו פרוטוקול הכנה עצם חזק להבטחת דוגמנות בדיקות מכאני QCT / FEA של כוח ירך כתוצאה מנפילת צידה לתצורת הירך. שיטה זו הפכה הפרוטוקול הסטנדרטי ללא צורך במיקור החוץ שלנו. במהלך 6 שנים, עם אנשים שונים, כ -200 femora הוכנו בהצלחה בעקבות פרוטוקול זה. התוצאות של הפרוטוקול כוללות לסיווג תנאי עצם באמצעות DXA, פוסלי מחל גרורתי, שברים קודמים, או שתלים באמצעות רנטגן, וקבלת הפצת מינרליים גיאומטרית 3D באמצעות CT עבור המודלים הבאים QCT / FEA. חיתוך, שתילה, ואבזרי סריקה נועדו להכיל femora על ימין ועל השמאל, כמו גם עבור אורינטציות עצם שונות הנדרשות לבדיקה בעתיד, דוגמנות, וניתוח. האביזרים בתוך בית בטיח דירות ויכולת שחזור של דגימות בדיקה.
בשל המורכבות של ניסויי עצם ואת צורך השילוב של BMD, רנטגן, ו- Cסריקת T לפני בדיקות מכאניות, femora חייב לעבור מחזורים להקפיא / להפשיר מרובים. עם פרוטוקול מתאים שימזער את החשיפה לטמפרטורת חדר, הקפאת דגימות עצם משמרת את הרקמה לבדיקות מכאניות, ארוך אפילו טווח 3, 4. מחקרים קודמים הראו כי הקפאת עצמות ב -20 ° C אינו משנה תכונות המכאניות שלהם וכי מחזורי הקפאה / פשרה כמה לפני הבדיקה נחשבים תהליך 5 בטוח ריאלי, 6. במחקר שלנו, כל femora חווה שלושה רצפי הקפאה / פשרה בטמפרטורת -20 ° C וחדר, בהתאמה, עבור סריקת DXA, סריקת CT, ובדיקות מכאניות.
עולה בקנה אחד עם מספר מחקרים קודמים, שקיות אורזות סטנדרטיות שמשו תוך מדידת ערכי BMD של דגימות באמצעות DXA לחקות in vivo רקמות רכות סביב עצם 7. השווינו ערכי BMD של ג cadaveric שלנוohort עם ערכי BMD של אוכלוסיות חולות שונות ומצא ההפצות שלהם להיות דומה מאוד, דבר המצביע על חוסנה של הפרוטוקול שלנו למדידות BMD 8.
דגימות ירך חסרות משטחים שטוחים להיות מתואמות בקלות כראוי על כיוון רצוי לבדיקה. אם לא נעשה כראוי, זה יכול להשפיע על הדירות של ההליך ולהגביל את הדיוק של תוצאות הניסוי 9. כדי לטפל בבעיה זו, מספר גופים תוכננו מפוברק ונהלי ביצוע יושמו לעשות רקמות טיפול עצמאי של ממיומנות משתמשת לאורך כל תהליך הכנת המדגם. בעוד femora נרכש ונבדק על פני מספר שנים, את הפרוטוקול ואת החומרה נשארו זהה הפחתת שגיאות ההכנה הפוטנציאלית.
צעד חשוב אחד תהליך הכנת עצם שלנו היה לבצע סריקת CT עבור מודלי 3D של שברים בעצמות באמצעותQCT / FEA. לפיכך, רישום בין סריקת CT ובדיקות שבר עתיד היה צעד הכרחי פרוטוקול הכנת מדגם ירך שלנו 10.
השיטה הנוכחית להכנת עצם יש מספר מגבלות. למרות תכנון קפדני יושם במהלך הרכישה של גופות, לנתיחה, סריקת השתילה ו- CT, תזמון בשלבים השונים של הכנת ירך יכולה להיות מאתגר בשל אנשים וזמינות ציוד. התהליך שלנו דורש הדגימות להיות קפוא מופשרות בנקודות זמן מרובות. עם זאת, זמן הקפאה לא חרג יותר משבועיים, והעצמות היו נתונים בסך הכל שלושה מחזורים להקפיא / להפשיר. גם את תהליך הכנת העצם נועד למזער את השגיאות המפעילות. צפינו רק טעות אחת ב שתילה בקצה הדיסטלי של עצם הירך הפרוקסימלי. ירך ברגל ימין אחת הייתה בעציץ בזווית הסיבוב הפנימית השגויה אשר התגלתה רק לאחר הדמית CT. בהמשך לכך, תיהירך של הושלכה מניתוח נתונים נוסף. לכן, למפעיל שני ייתכן שיש צורך עבור שלב זה כדי לבדוק את הכיוון של עצם הירך לפני מזיגת PMMA עבור השתילה. אין טעויות אחרות נצפו כל אחד מהשלבים האחרים. לפיכך, חשוב לציין כי התהליך שלנו היה מאוד חזק המאפשר רק טעות אחת, עם מפעילים מרובים, במהלך תקופת ההכנה של כ -200 femora הפרוקסימלי במהלך מספר שנים.
כדי לספק מערכת בקרת איכות טובה כי תהיה למזער את הסיכוי לטעויות מפעילות, בחלקים מסוימים של פרוטוקול הצורך לחזור מחדש או נבדקים על ידי מפעיל שני. לדוגמה, יש להקפיד במהלך השתילה כדי להבטיח כי הפיר הירך הוא קדח לאפשר מלט עצם להיכנס חלל הירך, מבטיחים כי עצם הירך הוא קבוע ונוקשה ולא לשחרר במהלך הבדיקה. בנוסף, שתילת הירך בזווית הסיבוב הפנימית של עניין בדרך כלל מבוצע על ידי מפעיל אחד. לפני הדואר PMMA הוא שפך שתילה בקצה הדיסטלי, למפעיל שני, ייתכן שיהיה צורך לבדוק את זווית הסיבוב הפנימית נקבעה לפי השווי הנדרש. לבסוף, במהלך סריקת CT של עצם הירך, היישור של המתקן מחזיק את העצם על מיטת CT הסורק הוא קריטי. מפעיל אחד צריך ליישר את המתקן בדיוק עם קורות CT-ליזר למפעיל שני צריך לאשר כי המתקן מיושר כמו שצריך.
בעוד הפרוטוקול הנוכחי תוכנן במיוחד עבור בדיקות שבר והכין דגמים של דגימות ירך כתוצאה מנפילת הצידה לתצורת הירך, זה יכול בקלות להיות מורחב לתרחישי טעינה אחרים לרבות בקרה בלתי הורסת, או אמץ לבדוק סוגי עצם אחרים עם עיצוב מחדש אבזר מתאים .
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
יש המחברים לא גילויים מתאימים.
Acknowledgments
ברצוננו להודות מתקן הבדיקה Core חומרים המבני במרפאת מאיו לקבלת תמיכה טכנית. בנוסף אנו רוצים להודות לורנס ג'יי Berglund, בראנט ניומן, דן אופ יורן Buijs, Ph.D., על עזרתם במהלך המחקר. מחקר זה נתמך כלכלית על ידי קרן חדשנות גריינג'ר מקרן גריינג'ר.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| CT potting container and scanning fixture | Internally manufactured | N/A | Custom designed and manufactured |
| CT scanner | Siemens | Somatom Definition scanner (Siemens, Malvern, PA) | CT scanning equipment |
| Quantitative CT Phantom | Midways Inc, San Francisco, CA | Model 3 CT calibration Phantom | Used for obtaining BMD values from Hounsfield units in the CT image |
| Dual Energy X-ray Absorptiometry scanner | General Electric | N/A | GE Lunar iDXA scanner for bone health or any similar BMD scanners |
| Hygenic Orhodontic Resin (PMMA) | Patterson Dental Supply | H02252 | Controlled substance and can be purchased with proper approval |
| Freezer | Kenmore | N/A | This is a -20 °C storage for bones |
| X-ray scanner | General Electric | 46-270615P1 | X-ray imaging equipment. |
| X-ray films | Kodak | N/A | Used to display x-ray images |
| X-ray developer | Kodak X-Omatic | M35A X-OMAT | Used for developing X-ray images |
| X-ray Cassette | Kodak X-Omatic | N/A | Used for holding x-ray films |
| 5-pound Rice Bags | Great Value | N/A | Used for mimicking soft tissue during the DXA scanning process |
| Physiologic Saline (0.9% Sodium Chloride) | Baxter | NDC 0338-0048-04 | Used for keeping samples hydrated |
| Scalpels and scrapers | Bard-Parker | N/A | Used to clean the bone from soft tissue |
| Cast cutter | Stryker | 810-BD001 | Used to cut femoral shaft |
| Drilling machine | Bosch | N/A | Used to drill the femoral shaft |
| Fume Hood | Hamilton | 70532 | Used for ventilation when using making PMMA |
References
- Cristofolini, L., Schileo, E., Juszczyk, M., Taddei, F., Martelli, S., Viceconti, M. Mechanical testing of bones: the positive synergy of finite-element models and in vitro experiments. Philos Trans A Math Phys Eng Sci. 368, 2725-2763 (2010).
- Cartner, J. L., Hartsell, Z. M., Ricci, W. M., Tornetta, P. III Can we trust ex vivo mechanical testing of fresh-frozen cadaveric specimens? The effect of postfreezing delays. J Orthop Trauma. 25 (8), 459-461 (2011).
- An, Y. H., Draughn, R. A. Mechanical testing of bone and the bone-implant interface. , CRC press. (1999).
- van Haaren, E. H., van der Zwaard, B. C., van der Veen, A. J., Heyligers, I. C., Wuisman, P. I., Smit, T. H. Effect of long-term preservation on the mechanical properties of cortical bone in goats. Acta Orthop. 79, 708-716 (2008).
- Shaw, J. M., Hunter, S. A., Gayton, J. C., Boivin, G. P., Prayson, M. J. Repeated freeze-thaw cycles do not alter the biomechanical properties of fibular allograft bone. Clin Orthop Relat Res. 470 (3), 937-943 (2012).
- Topp, T., et al. Embalmed and fresh frozen human bones in orthopedic cadaveric studies: which bone is authentic and feasible? Acta Orthop. 83 (5), 543-547 (2012).
- Manske, S., et al. Cortical and trabecular bone in the femoral neck both contribute to proximal femur failure load prediction. Osteoporos Int. 20 (3), 445-453 (2009).
- Rezaei, A., Dragomir-Daescu, D. Femoral Strength Changes Faster With Age Than BMD in Both Women and Men: A Biomechanical Study. J Bone Miner Res. 30, 2200-2206 (2015).
- Cristofolini, L., McNamara, B., Freddi, A., Viceconti, M. In vitro measured strains in the loaded femur: quantification of experimental error. J Strain Anal Eng Des. 32, 193-200 (1997).
- Dragomir-Daescu, D., et al. Robust QCT/FEA models of proximal femur stiffness and fracture load during a sideways fall on the hip. Ann Biomed Eng. 39, 742-755 (2011).
