Summary
نقدم بروتوكول قوي حول كيفية الحفاظ على بعناية وإعداد أفخاذ؛ فخذان جثي لاختبار الكسر والكمي محسوب التصوير المقطعي. يوفر طريقة مراقبة دقيقة على شروط المدخلات لغرض تحديد العلاقات بين كثافة المعادن في العظام، وقوة الانكسار، وتحديد محدودة الهندسة نموذج عنصر والممتلكات.
Abstract
يستخدم اختبار الكسر جثي بشكل روتيني لفهم العوامل التي تؤثر على قوة عظم الفخذ القريبة. لأنه خارج الجسم الحي الأنسجة البيولوجية عرضة لتفقد ممتلكاتهم الميكانيكية مع مرور الوقت، العينات التحضير للاختبار التجريبي يجب إجراء بعناية للحصول على نتائج موثوقة أن تمثل في ظروف الجسم الحي. لهذا السبب، قمنا بتصميم بروتوكول ومجموعة من التجهيزات لتحضير العينات الفخذ بحيث خصائصها الميكانيكية شهدت تغيرات طفيفة. وأبقى أفخاذ؛ فخذان في حالة تجمد إلا خلال خطوات إعداد واختبار الميكانيكية. تم الحصول على التدابير السريرية ذات الصلة من الورك والفخذ كثافة الرقبة المعادن في العظام (BMD) مع سريري مزدوج قياس امتصاص الأشعة السينية (DXA) مقياس كثافة العظام، والتي تم الحصول عليها هندسة وتوزيع المعادن في العظام 3D باستخدام التصوير المقطعي مع الوهمية المعايرة ل التقديرات الكمية على أساس القيم اللون الرمادي. أي من الممكن أمراض العظام، كسور، أو وجود يزرع أو القطع الأثرية التي تؤثر على الهيكل العظمي، وقد استبعد مع بالاشعة السينية. لإعداد، وتم تنظيف جميع العظام بعناية من الأنسجة اللينة الزائدة، وقطعت وبوعاء في زاوية دوران الداخلية المثيرة للاهتمام. يسمح لاعبا اساسيا قطع نهاية البعيدة للعظم أن تقطع ترك عظم الفخذ القريبة في الطول المطلوب. للسماح المواقع من عنق الفخذ في زوايا المقررة خلال وقت لاحق من مسح CT والاختبارات الميكانيكية، وبوعاء مهاوي الفخذ القريبة في البولى (PMMA) باستخدام لاعبا اساسيا مصممة خصيصا لتوجهات المطلوب. ثم تم استخدام البيانات التي تم جمعها من تجاربنا للتأكد من صحة الكمي التصوير المقطعي المحوسب (كيو سي تي) المستندة إلى تحليل العناصر المحدودة (الهيئة الاتحادية للبيئة)، كما هو موضح في بروتوكول آخر. في هذه المخطوطة، نقدم بروتوكول لإعداد العظام دقيق لاختبار الميكانيكية ولاحق النمذجة كيو سي تي / الهيئة الاتحادية للبيئة. تم تطبيق البروتوكول الحالي بنجاح لإعداد حوالي 200 نذلأفخاذ؛ فخذان averic على مدى فترة زمنية مدتها 6 سنوات.
Protocol
ملاحظة: تمت الموافقة على جميع الدراسات المقدمة في هذا البروتوكول من قبل مجلس المراجعة المؤسسية (IRB) في مايو كلينيك. وقد تم الحصول على عظام على مدى 6 سنوات من المنظمات المختلفة. وقد تم جمع جميع العينات خلال 72 ساعة من الموت، ملفوفة في المياه المالحة المشبعة والمناشف، وتخزينها في -20 درجة مئوية حتى إعداد.
1. قياس كثافة العظام المعدنية عن طريق DXA
- إزالة العينات المحفوظة في الثلاجة -20 درجة مئوية لذوبان الجليد في درجة حرارة الغرفة لمدة 24 ساعة. العينات لا تحتاج إلى إزالتها من التعبئة والتغليف الأصلي إذا تمت إزالة معظم الأنسجة اللينة.
- استخدام اثنين من 5 رطل أكياس من الأرز لحساب الأنسجة اللينة. تغطية أكياس الأرز اثنين على الطاولة DXA مع أكياس البلاستيك لمنع التلوث. فإن أكياس الأرز محاكاة المحيطة الأنسجة الرخوة (في الجسم الحي) خلال المسح كما هو مبين في الشكل 1.
- حماية سطح الماسح الضوئي DXA مع مبطنة بالبلاستيك ورقة وضعت 2 بلاستيكية ملفوفة ريأكياس م على الطاولة الماسح الضوئي (الشكل 1A).
- وضع 2 أفخاذ؛ فخذان (اليمين واليسار) على رأس أكياس الأرز بحيث يتركز نهاية الداني (بما في ذلك رأس الفخذ) على الحقائب والجانب الخلفي لأسفل (الشكل 1B). هذا يحاكي المريض مستلقيا على ظهورهم.
- غطاء الأمامي / يتعرض نهاية عظم الفخذ القريبة مع اثنين من أكياس الأرز 5 رطل إضافية (الشكل 1C).
- رئيس الجهاز الموقف على عظم الفخذ القريبة ومسح عظم الفخذ وفقا للإجراء مؤسسي موحد لقياس كثافة المعادن بالعظام المريض (الشكل 1C). اتبع إرشادات الشركة المصنعة معينة DXA.
- من واجهة البرنامج آلة DXA إجراء فحص عظم الفخذ الطبيعي. حدد الامتحان عظم الفخذ، وضع الذراع DXA على رأس عظم الفخذ جثي عن طريق الضغط على السهم الأيسر أو الأيمن وفقا لذلك على الذراع DXA، وبدء الامتحان عن طريق النقر على زر "البدء". إجراء تحليل كثافة المعادن بالعظام عن طريق النقر على "تحليل".
ليسE: الناتج الآلي T-درجة من الفحص يصنف العظام كالمعتاد، قلة العظم أو هشاشة العظام (1D الشكل). اتبع إرشادات الشركة المصنعة معينة DXA.
- من واجهة البرنامج آلة DXA إجراء فحص عظم الفخذ الطبيعي. حدد الامتحان عظم الفخذ، وضع الذراع DXA على رأس عظم الفخذ جثي عن طريق الضغط على السهم الأيسر أو الأيمن وفقا لذلك على الذراع DXA، وبدء الامتحان عن طريق النقر على زر "البدء". إجراء تحليل كثافة المعادن بالعظام عن طريق النقر على "تحليل".
2. تنظيف، قطع وحفر والقاصي نهاية العظام
- تنظيف 300 ملم معظم القريبة من عظم الفخذ عن طريق إزالة بعناية أي نوع من الأنسجة الناعمة المتبقي من العظام. هناك حاجة إلى هذه الخطوة للسماح PMMA في الاتصال العظم أثناء عملية بوتينغ في التحضير للاختبار الميكانيكية. ليس من الضروري أن إذابة العظام لدرجة حرارة الغرفة لهذه العملية.
- تطهير مساحة العمل مع 70٪ ايزوبروبيل وتغطية الجدول مع منصات ورقة ماصة مع فيلم من البلاستيك على جانب واحد (الشكل 2A). تعيين عظم الفخذ كله على الطاولة (الشكل 2B) عن العملية برمتها بدءا من تنظيف لقطع (الشكل 2A إلى 2H). ارتداء معدات الوقاية الشخصية (PPE) بما في ذلك القفازاتوحماية العين.
- كشط غشاء العظم الزائد وقطع الأنسجة الزائدة باستخدام مكشطة ومشرط (الشكل 2C، 2H).
- وضع العظام في قطع اعبا اساسيا حسب الطلب كما هو مبين في الشكل 2D مع رأس عظم الفخذ ضد لوحة اكريليك من المباراة.
- محاذاة مع الاستمرار على diaphysis ضد اثنين من المسامير لاعبا اساسيا على القطع (الشكل 2D).
- تأمين العظام لاعبا اساسيا من خلال تشديد أسفل لوحة فترة زمنية محددة على diaphysis. إذا العظام لا الاستلقاء على المباراة، شنق القاصي نهاية قبالة أعلى الجدول وأيضا البريدي اختياريا ربط عنق الفخذ حسب الحاجة لعقد العينة في مكان (الشكل 2D).
- قطع رمح القاصي عظم الفخذ باستخدام قطع الزهر (الشكل 2E) من خلال لوحة فترة زمنية محددة كدليل. عقد العظام مع قطعة قماش جافة / منشفة لقبضة أفضل.
- إزالة العظام من المباراة. طبيعي طول العظام بعد قطع 255 مم (الشكل2F).
- تنظيف تجويف النخاع من نخاع باستخدام مجرفة حوالي 25 ملم عميقة. ثم، تضاف اسفنجة شاش للمساعدة في تجفيف السطح الداخلي. إزالة الشاش فقط قبل وضعها في نهاية البعيدة للعظم الفخذ في القالب. قبضة العظام بمنشفة جافة / خرقة وحفر حفرة 10 ملم خلال نهاية البعيدة بحوالي 25 ملم من نهاية الداني قطع من العينة. ملاحظة: هذا هو السماح للPMMA لاختراق القناة وتأمين العظام بحزم.
3. بوتينغ العظام
- تصميم والحاويات بوتينغ افتعال. مصنوعة من حاويات بوتينغ من 5 ملم أوراق الأكريليك سميكة ولها أبعاد الخارجية التالية: 50 مم 50 مم المقطع العرضي مربع و 100 مم طويل القامة (الشكل 3A).
- التسمية بوتينغ حاوية مع تحديد العظام المناسب (الشكل 3A و 3B - راجع التسمية على مربع الاكريليك).
- ضبط اعبا اساسيا التضمين إلى التوجه السليم (الساق اليسرىأو الساق اليمنى. على سبيل المثال 15 درجة أو 30 درجة دوران الداخلي).
- وضع حاوية بوتينغ في قاعدة تضمين لاعبا اساسيا، مكان العظام في حاوية بوتينغ (الشكل 3B) ومحاذاة العنق مع المؤشر في المباراة (الشكل 3C) لضبط زاوية دوران الداخلية من العظام إلى القيمة المطلوبة.
- قياس 60 غرام من مسحوق PMMA وتخلط مع 30 غرام من الراتنج السائل تحت غطاء الدخان حتى يذوب المسحوق. وينبغي أن يكون الخليط القابلة للسكب. استخدام كوب ورقة المتاح لهذه العملية.
- صب الخليط في وعاء بوتينغ مع العظام تحت غطاء الدخان (الشكل 3D)، والسماح لعلاج لمدة 10-15 دقيقة حتى PMMA واضح والثابت. هذا يجب أن تملأ فقط ~ 1/2 من الحاوية بوتينغ مع PMMA. بعناية التفاف العظام في المياه المالحة المشبعة المناشف لمنع جفاف الأنسجة بسبب الحرارة الجيل أثناء PMMA البلمرة (الشكل 3E).
- فحص دوري عظم الفخذ للتأكد من أنه لا يزال الانحياز فيحاوية خلال علاج.
- إزالة عظم الفخذ من مباراة بوتينغ والتفاف مع المياه المالحة غارقة منشفة ورقية (الشكل 3E).
- إعداد 90 غرام من PMMA تحت غطاء الدخان كما هو موضح في الخطوة 3.5 و ملء حاوية بوتينغ تماما. علاج PMMA لمدة 10-15 دقيقة حتى يصبح من الصعب.
- بعد أن شفي الراتنج، والتفاف بإحكام / rewrap العظام في المياه المالحة غارقة مناشف ورقية، وتغطي مع حقيبة وتخزين بلاستيكية العينات في -20 درجة مئوية في الفريزر.
4. التصوير العظام بالأشعة السينية
(تنبيه! تعمل مع الرعاية المناسبة للإشعاع الأشعة السينية عند استخدام الجهاز)
- في حالة استخدام أفلام للأشعة X، وتحويل المطور الأشعة السينية في 20 دقيقة على الأقل (لكل مصنع تعليمات) قبل المسح الضوئي من خلال تحويل اتجاه عقارب الساعة مقبض الباب (في غرفة المطور).
- تأكد من وجود الفيلم لم يتعرضوا في الكاسيت قبل X-raying. يجب فتح كاسيت فقط في غرفة مظلمة.
- تحويل الجهاز لفتح وتمديد رئيس الجهاز.
- وضع عربة تحت المسار من الحزم ووضع الكاسيت على العربة تحت شعاع الشكل (4A).
- مكان وموقف عظم الفخذ على كاسيت (الشكل 4B)؛ سوف يتم القبض على اثنين من التوجهات: عرض وسطي الاطراف وعرض الأمامي الخلفي. تسمية الصور عينة وفقا لذلك.
- بعد أول تعرض، مبادلة زمام المبادرة والعظام المواقع.
- تغطية نصف تتعرض بالفعل مع الرصاص وفضح العظام في التوجه الثاني على الجانب غير معلن. هذا يسمح للمستخدم لاستخدام واحد فيلم الأشعة السينية لعظمة واحدة في اتجاهين (الشكل 4C-D).
- تغيير الكاسيت وتناوب كل عظم الفخذ في التوجه الثاني.
- في حالة وجود عظم الفخذ واحد، وتغطي نصف كاسيت مع غطاء من الرصاص لتجنب التعرض الأولي للفيلم كامل للأشعة السينية.
- تحرك وراء جدار مبطنة الرصاص المحمولة للحماية الشخصية واستخدامها على الزناد لفضحالعظام.
- عند الانتهاء، العودة رئيس الأشعة السينية لقفل وموقف المخزن، تسليم مفتاح لOFF على آلة الأشعة السينية وإزالة يتعرض فيلم الأشعة السينية.
- تطوير الفيلم للحصول على صور الأشعة السينية (الشكل 4E) باستخدام مطور الفيلم العادي. بدوره على ضوء أبيض في الغرفة وتحديد موقع المطور الفيلم. بدوره على ضوء أحمر وإيقاف الضوء الأبيض قبل فتح الكاسيت والمضي قدما في عملية فيلم النامية. فتح الكاسيت ووضع الفيلم من خلال المطور. بدوره على ضوء الأبيض وإيقاف الضوء الأحمر مرة واحدة وقد تم تطوير هذا الفيلم.
5. CT مسح العظام
- إزالة العظام من الفريزر حوالي 24 ساعة قبل المسح. العظام يجب إذابة تماما قبل المسح.
- واختتم ضمان العظام في أكياس بلاستيكية للمسح الضوئي للحد من تنظيف في نهاية المطاف.
- مكان وتأمين عظم الفخذ والوهمية المعايرة في الفحص بالاشعة المقطعية اعبا اساسيا (الشكل 5A-B). ووixture يحمل الوهمية المعايرة (الشكل 5C) وأيضا يحمل عظم الفخذ في التوجه (الشكل 5D-E) متطابقة مع الاتجاه المطلوب للاختبار الميكانيكية لاحق. مطلوب هذا التسجيل عبر استخدام بيانات من الفحص بالاشعة المقطعية (الشكل 5F) في عملية النمذجة كيو سي تي / الهيئة الاتحادية للبيئة (الموصوفة في بروتوكول آخر).
ملاحظة: تم تصميم لاعبا اساسيا بحيث يعرض عظم الفخذ للالفحص بالاشعة المقطعية دون عرقلة عظم الفخذ القريبة (رأس الفخذ والرقبة، وزيادة المدور، ورمح الداني). - تأكد من محاذاة اعبا اساسيا الى جانب عظم الفخذ في ماسح التصوير المقطعي بشكل صحيح باستخدام الليزر نظام كمرشدين (الشكل 5D-E). إعادة فحص محاذاة اعبا اساسيا مع CT طويلة الليزر محور (عن طريق الضغط الليزر على زر تشغيل / إيقاف). شبح لا تحتاج إلى أن تتماشى مع الليزر كما هو تأمينها في المباراة. الصفر موقف الجدول من لوحة التحكم في الجهاز عن طريق الضغط على بطو الصفرن (→ 0 ←) على لوحة التحكم.
- بعد CT إجراءات التشغيل القياسية، وتشغيل الجهاز CT في 120 KVP، 216 ماس (1)، حان الوقت دوران، والملعب من 1 باستخدام فائقة وضع عالية الدقة (الظهر). وهذا يعطي شريحة سمك 0.4 ملم، وحجم بكسل 0،30-0،45 مم تبعا لحجم مجال الرؤية (فوف).
- تحقق CT-SCAN البيانات قبل الاختبار الميكانيكي لضمان أن الصور التي تهم يتم التقاطها وحفظها. اعادة تجميد العظام عند درجة حرارة -20 درجة مئوية حتى اليوم من التجربة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
تم شحنها من أفخاذ؛ فخذان جثي المجمدة والحفاظ على درجة حرارة -20 درجة مئوية حتى بدأ التحضير. تم تنفيذ BMD المسح باستخدام ماسح ضوئي DXA لقياس الورك والرقبة BMD فضلا عن T-درجة لكل عينة (الشكل 1). تي برصيد هو عدد الانحرافات المعيارية للBMD يقاس بالمقارنة مع متوسط قيم الأصحاء الصغار. ويمكن أن تتراوح بين -2.5 أو أقل بالنسبة للعظام هشاشة العظام، بين -1 و -2.5 للعظام قلة العظم وأعلى من -1 للعظام طبيعية. بمجرد الانتهاء، تم تنظيف العظام من الأنسجة الزائدة، وقطع لإزالة نهاية البعيدة باستخدام لاعبا اساسيا قطع في منزل تصميم وملفقة (الشكل 2). ثم تم بوعاء العينات بشكل أقصى استخدام لاعبا اساسيا مصممة لعقد العظام في اتجاه دوران الداخلي المطلوب. بعد وضع نهاية البعيدة في وعاء بوتينغ، وPMMA في شكل سائل وسكب لملء الحاويات (الشكل 3 >). وقد تم الحصول على صور الأشعة السينية لعظام يقترن معا وللعظام واحدة على حدة لتبين وجود كسر أو الأمراض، مثل السرطان، والتي قد تؤثر على قوة الفخذ (الشكل 4). في وجود مثل هذه التشوهات، يجب توثيق حالة العظام عند النظر للتحليلات في المستقبل. وأخيرا، كانت أفخاذ؛ فخذان CT-الممسوحة ضوئيا، من أجل الحصول على الصور المقطعية، وذلك باستخدام الاكريليك الفحص بالاشعة المقطعية اعبا اساسيا مصممة على عقد العظام في توجهات محددة سلفا المناسبة (التقريب وزوايا دوران الداخلية) (الشكل 5). تستخدم الصور المقطعية للحصول هندسة العظام 3-الأبعاد وتوزيع المعادن في العظام الحجمي لاستخدامها في تحليل العناصر المحدودة مقرها CT-الكمي. قبل الاختبار كسر لاحق، تم فحص جميع البيانات ذات الصلة التي تميز كل عظم الفخذ مثل القيم BMD، صور الأشعة السينية، والصور المقطعية لضمان سجلت أن البيانات التي تهم وحفظها.
ithin الصفحات = "1"> 
الشكل 1: BMD القياس عن طريق DXA الضوئي. (A) أكياس الأرز وأوراق مبطنة بالبلاستيك. (ب) اثنين من عينات العظام في التوجهات المطلوبة في السرير الماسح الضوئي. (C) عظم الفخذ القريبة ينتهي مغطاة 2 أكياس الأرز خلال المسح الضوئي. (د) الرقبة والورك قياسات كثافة المعادن بالعظام مع المرتبطة T-العشرات. يتم تنفيذ DXA المسح الضوئي باستخدام ماسحة السريرية لقياس كثافة المعادن في العظام وتقدير T-النتيجة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: تنظيف وقطع العظام. (أ) تنظيف ومكتب القطع. (ب) أدوات عينة العظام لنظيفجي. (C) تنظيف رمح من عظم الفخذ. (د) تأمين عينة في المباراة القطع. (E) قطع الزهر. (F) الانتهاء العينة بعد القطع. وتستخدم اعبا اساسيا وتنظيف العظام وأدوات القطع الخاصة لإعداد معظم الداني طول 255 مم للاختبار. (G) كوريت تستخدم لتنظيف القناة داخل النقي من عظم الفخذ. (H) أداة لتنظيف الأنسجة السطحية في العينات. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل (3): عظم الفخذ تنظيف ومعالجة الوضع في القدر. (أ) الوضع في القدر اعبا اساسيا. (ب) الوضع في القدر لعظم الفخذ في المباراة. (ج) تعديل زاوية دوران الداخلية إلى القيمة المطلوبة.
الشكل 4: عملية العظام الأشعة السينية. آلة (A) الأشعة السينية. (ب) عينة العظام على شريط كاسيت مع فيلم غير معلن، وتغطي النصف الثاني من الكاسيت التي تؤدي إلى تجنب التعرض للفيلم بأكمله؛ (ج) وضع الفيلم لم يتعرضوا في علبة تحميل مطور في غرفة مظلمة. (D) وضعت الفيلم؛ (E) صورة بالأشعة السينية لعظم الفخذ الصحي الناتجة عن ذلك. وتستخدم معدات الأشعة السينية لفحص العظام في موقعين استبعاد fractur مسبقوفاق، يزرع، الانبثاث العظام، أو أي تشوهات هيكلية. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 5: CT المسح الضوئي باستخدام تركيبات الاكريليك لعقد العظام في الاتجاه المرغوب. (A) CT الماسح الضوئي. (ب) مصنوعة من الألياف الزجاجية عظم الفخذ التي شنت في المباراة الاكريليك مصممة على عقد العظام في الاتجاه المطلوب. (C) تصاعد عظم الفخذ جثي في المباراة. (D) المحاذاة العمودية لاعبا اساسيا باستخدام CT محور طويل الليزر. (E) محاذاة من عظم الفخذ. يتم استخدام في المنزل مصممة اعبا اساسيا لعقد العظام في موقف مماثل لموقف التجارب اللاحقة. يتم الحصول على محاذاة العظام بمساعدة الليزر المدمج في CT. (F) الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
قدمنا بروتوكول إعداد العظام قوية لضمان الميكانيكية اختبار وكيو سي تي / الهيئة الاتحادية للبيئة نمذجة قوة الفخذ في سقوط جانبية على تكوين الورك. وأصبح هذا الأسلوب لدينا بروتوكول قياسي في منزل. على مدى 6 سنوات، مع أفراد متفاوتة، وتم إعداد نحو 200 أفخاذ؛ فخذان بنجاح بعد هذا البروتوكول. نتائج البروتوكول يتضمن يصنف الظروف العظام باستخدام DXA، مستبعدا الأمراض المنتشر، والكسور السابقة، أو يزرع باستخدام الأشعة السينية، والحصول توزيع المعادن والهندسة 3D باستخدام التصوير المقطعي لنمذجة / الهيئة الاتحادية للبيئة كيو سي تي لاحق. تم تصميم القطع، بوتينغ، والمسح الضوئي ومواعيد المباريات لاستيعاب أفخاذ؛ فخذان الأيمن والأيسر وكذلك لتوجهات العظام المختلفة اللازمة للاختبار في المستقبل، والنمذجة، والتحليل. أكدت المباريات في المنزل التكرار واستنساخ عينات الاختبار.
نظرا لتعقيد تجارب العظام والحاجة إلى الجمع بين BMD، والأشعة السينية، وCتي المسح قبل الاختبار الميكانيكي، يجب أفخاذ؛ فخذان الخضوع لعدة دورات تجميد / الذوبان. مع بروتوكول الصحيح أن يقلل من التعرض لدرجة حرارة الغرفة، وتجميد عينات العظام يحافظ على الأنسجة للفحص الميكانيكي، حتى على المدى الطويل 3 و 4. وأظهرت دراسات سابقة أن تجميد العظام عند درجة حرارة -20 درجة مئوية لا يغير خصائصها الميكانيكية وأن عددا قليلا من دورات تجميد / الذوبان قبل إجراء الاختبار يعتبر عملية آمنة ومجدية 5، 6. في دراستنا، شهدت جميع أفخاذ؛ فخذان ثلاثة متواليات تجميد / الذوبان عند درجة حرارة -20 درجة مئوية ودرجة حرارة الغرفة، على التوالي، لDXA المسح الضوئي، والفحص بالاشعة المقطعية، والاختبار الميكانيكي.
وتماشيا مع العديد من الدراسات السابقة، تم استخدام أكياس الأرز موحدة بينما قياس القيم BMD العينات باستخدام DXA لتقليد في الجسم الحي الأنسجة الرخوة حول العظام 7. قارنا القيم BMD لدينا ج جثيohort مع القيم BMD السكان المريض مختلفة وجدت توزيعاتها لتكون مشابهة جدا، مما يشير إلى متانة بروتوكول لدينا لقياس كثافة المعادن بالعظام 8.
عينات الفخذ تفتقر الأسطح المسطحة إلى الانحياز بسهولة وبشكل صحيح إلى الاتجاه المطلوب للاختبار. إذا لم ينفذ بشكل سليم، وهذا قد يؤثر على تكرار هذا الإجراء والحد من دقة النتائج التجريبية 9. لمعالجة هذه المسألة، وقد صممت العديد من التجهيزات وملفقة ونفذت إجراءات التشغيل القياسية لجعل النسيج التعامل مع مستقلة عن مهارة المستخدمين في جميع مراحل عملية إعداد العينات. في حين تم الحصول على أفخاذ؛ فخذان واختبارها على مدى عدة سنوات، ظل البروتوكول والأجهزة نفس تقليل الأخطاء إعداد المحتملة.
كانت خطوة هامة من عملية إعداد العظام لدينا لأداء الفحص بالاشعة المقطعية ل3D النمذجة من كسر العظام باستخدامكيو سي تي / الهيئة الاتحادية للبيئة. وهكذا، كان التسجيل بين مسح CT واختبار الكسر في المستقبل خطوة ضرورية في منطقتنا بروتوكول إعداد نموذج الفخذ 10.
الطريقة الحالية لإعداد العظام لديه بعض القيود. وعلى الرغم من تنفيذ التخطيط الدقيق خلال الاستحواذ على الجثث، تشريح، بوتينغ والفحص بالاشعة المقطعية، وجدولة مراحل مختلفة من الإعداد عظم الفخذ يمكن أن تكون صعبة نظرا لأفراد وتوافر المعدات. تتطلب عملية لدينا عينات ليتم تجميد وإذابة عند نقاط زمنية متعددة. ومع ذلك فإن مدة التجميد لم تتجاوز أكثر من أسبوعين، وتعرض العظام إلى ما مجموعه ثلاث دورات تجميد / الذوبان. كما تم تصميم عملية إعداد العظام لتقليل الأخطاء المشغل. لاحظنا خطأ واحد فقط في الوضع في القدر نهاية البعيدة للعظم الفخذ القريبة. وقد بوعاء واحد عظم الفخذ الساق اليمنى في زاوية دوران الداخلية الخاطئة التي تم اكتشافها إلا بعد التصوير المقطعي. وفي وقت لاحق، ثيتم تجاهل الصورة عظم الفخذ من مزيد من تحليل البيانات. لذلك، قد تكون هناك حاجة إلى المشغل الثاني لهذه الخطوة للاطمئنان على التوجه للعظم الفخذ قبل صب PMMA عن الوضع في القدر. لم يلاحظ أي أخطاء أخرى في أي من الخطوات الأخرى. وبالتالي، فمن المهم أن نلاحظ أن لدينا عملية كانت قوية للغاية مما يسمح للخطأ واحد فقط، مع عدة مشغلين، أثناء إعداد نحو 200 أفخاذ؛ فخذان الداني في خلال عدة سنوات.
لتوفير نظام لمراقبة الجودة الجيدة التي من شأنها أن تقلل من احتمالات أخطاء المشغل، تحتاج إلى تكرار أو إعادة فحصها من قبل مشغل ثان أجزاء معينة من البروتوكول. على سبيل المثال، ينبغي توخي الحذر أثناء الوضع في القدر لضمان جسم الفخذ وحفر للسماح الاسمنت العظام لدخول تجويف الفخذ، وضمان أن عظم الفخذ هو ثابت بشكل صارم ولن تخفف أثناء الاختبار. بالإضافة إلى ذلك، الوضع في القدر عظم الفخذ في زاوية دوران الداخلية لمصلحة وعادة ما يقوم بها مشغل واحد. قبل عشريسكب ه PMMA عن الوضع في القدر النهاية البعيدة، قد تكون هناك حاجة إلى المشغل الثاني للتأكد من أن تم تعيين زاوية دوران الداخلية في القيمة المطلوبة. وأخيرا، خلال مسح CT من عظم الفخذ، في محاذاة لاعبا اساسيا عقد العظام على السرير CT الماسح الضوئي أمر بالغ الأهمية. مشغل واحد يجب ضبط بالضبط اعبا اساسيا مع الحزم CT-الليزر ومشغل ثان أن يؤكد أن المباراة يتم محاذاة بشكل صحيح.
في حين كان البروتوكول الحالي مصممة خصيصا لاختبار الكسر ونماذج من العينات الفخذ في سقوط جانبية على تكوين الورك، ويمكن أن تمتد بسهولة إلى السيناريوهات تحميل أخرى بما في ذلك الاختبارات غير المتلفة، أو المعتمدة لاختبار أنواع العظام الأخرى مع إعادة تصميم لاعبا أساسيا المناسب .
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الكتاب ليس لديهم الإفصاحات ذات الصلة.
Acknowledgments
ونود أن نشكر مرفق المواد والهياكل الأساسية اختبار في مايو كلينيك للدعم الفني. وبالإضافة إلى ذلك نود أن نشكر لورانس برجلاند، برانت نيومان، جورن المرجع دن Buijs، دكتوراه، لمساعدتهم أثناء الدراسة. وأيد هذه الدراسة ماليا من صندوق الابتكار غرينجر من مؤسسة غرينجر.
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).
