Summary
Deze studie beschrijft een reproduceerbare en gedetailleerd protocol met behulp van een nieuw ontwikkelde externe fixator voor afleiding osteogenesis (doen) in een femorale rat model welke vergunningen fysiologische gewicht dragende door het behandelde dier na verwijdering van de externe fixator.
Abstract
Dit protocol beschrijft het gebruik van een nieuw ontwikkelde externe fixator voor afleiding osteogenesis in een rat femorale model. Afleiding osteogenesis (DO) is een chirurgische techniek leidt tot het bot regeneratie na een osteotomie. De osteotomized extremiteiten zijn afgestapt van elkaar door geleidelijke afleiding te bereiken van de gewenste rek. Deze procedure wordt het veel gebruikt bij de mens voor de onderste en bovenste ledematen verlenging, behandeling na een bot nonunion, of het herstel van een gebrek van de been na operatie voor bot tumor excisie, evenals in maxillofacial wederopbouw. Slechts een paar studies tonen duidelijk aan dat de efficiëntie van hun protocol bij het verkrijgen van een functionele geregenereerde bot, dat wil zeggen, bot die fysiologische gewicht dragende zonder breuk na verwijdering van de externe fixator zal ondersteunen. Bovendien, protocollen voor variëren en reproduceerbaarheid wordt beperkt door het gebrek aan informatie, maakt een vergelijking tussen studies moeilijk. Het doel van deze studie was het ontwikkelen van een reproduceerbare protocol bestaande uit een passende externe fixator ontwerp voor rat ledemaat verlenging, met een gedetailleerde chirurgische techniek waarmee fysiologische gewicht dragende door het behandelde dier na verwijdering van het externe fixatiemiddel.
Introduction
Afleiding osteogenesis (DO) is dat een chirurgische techniek gebruikte klinisch1,2,3,4 bij de mens voor lagere1,2 en bovenste3 verlenging van de ledemaat, behandeling na een bot nonunion, of het herstel van een gebrek van de been na operatie voor bot tumor besnijdenis zo goed zoals in maxillofacial wederopbouw4. DOEN leidt tot het bot regeneratie na plaatsing van een externe fixator in bot en osteotomie. De osteotomized extremiteiten zijn afgestapt van elkaar door geleidelijke afleiding2 te bereiken van de gewenste rek. Een periode van consolidatie volgt, gedurende welke er geen meer rek.
De-procedure is onderverdeeld in drie verschillende fasen: latency, afleiding en consolidatie. In het algemeen, een 7-daagse latentieperiode begint net na osteotomie4. Hierdoor is bone reparatie om te beginnen met de eerste stap van het helende proces4. De latentieperiode wordt gevolgd door een periode van afleiding waar tractie krachten worden toegepast op de geregenereerde eelt en de omliggende weke1,-2,4. Wanneer de gewenste rek is bereikt, begint de afleiding stopt en de consolidatieperiode. Tijdens deze periode, wordt de externe fixator gehandhaafd totdat de geregenereerde bot functioneel genoeg is ter ondersteuning van de verwijdering.
Verschillende parameters van beïnvloeden bot reparatie zoals lengte en aantal verlenging, soort externe fixator, frequentie van afleiding, lengte van de periode van consolidatie, of het type van mechanische stress toegepast op de afgeleid eelt. Als voorbeeld, het tarief en de frequentie van de verlenging, kunnen de voortijdige consolidatie5 of verstoring van het proces door het creëren van niet-terugvorderbare schade zoals necrotisch weefsel of cysten binnen de eelt6,7leiden.
Vele protocollen zijn toegepast op verschillende diermodellen8,9,10 om bot reparatie processen te bestuderen en te maximaliseren bot consolidatie. Bij ratten, de meeste studies11,12,13,14,15 gericht op hoe te korten van het-protocol door het versnellen van de consolidatie van de eelt. Sommige van deze experimentele studies gebruikt externe fixators al commercieel beschikbaar voor menselijke klinische toepassingen5,13,15,16. Deze soorten externe fixator zijn echter niet geschikt voor de op de rat dijbeen, dat verschillende anatomische kenmerken van het menselijke dijbeen vertoont. Bovendien, alleen een paar studies tonen duidelijk aan de efficiëntie van hun protocollen bij het verkrijgen van een functionele geregenereerde bot7,16. Daarom is het moeilijk te vergelijken van de resultaten van verschillende studies van de, als gevolg van hun verschillende protocollen en het ontbreken van informatie met betrekking tot de externe fixator12,13,14,17.
Dus, het doel van deze studie was om te beschrijven, in een rat-model, een efficiënte en reproduceerbare protocol voor DO op het dijbeen die tot een functionele geregenereerde bot leidt. Te dien einde ontwierpen we een zelfgemaakte en easy-to-use externe fixator vooral voor de rat dijbeen, die we in detail in dit protocol beschreven hebben. Bij het opstellen van de technische specificaties van dit apparaat, we hebben rekening gehouden alle fundamentele beperkingen voor een goede verdeling van de mechanische belasting en het voorkomen van de productie van residuele stress. De technische specificatie opgenomen een passende meetkunde voor het apparaat dat pure trekkracht op beenderen en omliggende weefsel, een passend gewicht voor de gang van het dier, de controle van de lengte van bot rek, en een goede afstemming van bot segmenten zonder productie van shear stress op het snijpunt van pennen en bot. Bovendien moest dit apparaat bruikbaar zonder sedatie van het dier tijdens afleiding, biocompatibel en steriliseerbare zonder schade. Na 7 weken van consolidatie, dit protocol voor DO op het dijbeen rat leidde tot een functionele geregenereerde bot, aangetoond door de dieren fysiologische gewicht dragende zonder breuk van de geregenereerde eelt na verwijdering van de externe fixator. De fysiologische gang van de dieren strookte met architecturale parameters verkregen uit micro-CT analyse van geregenereerde eelt en x-stralen analyse.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
alle procedures beschreven werden goedgekeurd door de Universiteit van Aix-Marseille Commissie institutionele dierlijke zorg en gebruik zaken en het ministerie volgens een Frans onderzoek en uitgevoerd in het conventionele dierlijke huis van Marseille medische faculteit () Frankrijk).
1. definiëren van functionele specificaties van de externe Fixator op basis van de volgende richtlijnen
- optimaliseren bot anchorage.
- Implantaat half-threaded pinnen met een diameter (van de schroefdraad sectie) van 1 mm.
- Een ontwerp om de hinder voor het dier kiezen.
- Kies een externe fixator van een klein formaat, die in een volume van 7723 mm 3 (32 x 19 x 12,7 mm past).
- Kies een externe fixator met lage gewicht, minder dan 13 g zonder de pinnen, om te voorkomen dat de dieren storen ' gait. Aluminium kiezen als het materiaal voor de twee blokken als gevolg van de lage dichtheid.
Opmerking: De chamfers van de blokken aanzienlijk verlagen het gewicht van de twee delen.
- Controle van de beweging van het fixatiemiddel zodanig dat de richting van trekkracht parallel aan de richting van het bot wordt gehandhaafd en zorgen voor zuivere treksterkte krachten.
- Gebruik een sliding bar die gaat door de twee blokken. Groove en open de blokken zodat elk twee pinnen dragen kan.
- Gebruik van de schroef van een rek met één gladde kant die vrij in het blok draait en kan worden gegrepen door vingers en met een schroefdraad kant die het tweede blok verdringt door rotatie. Anker twee pinnen tot op het bot, aan elke kant van de breuk, dat de richting van trekkracht parallel aan de richting van het bot. Het handhaven van de treksterkte krachten in de lengteas om goede verdeling van de spanning op de pinnen. Beveiligen van de vier pinnen met vergrendeling schroeven.
- Kiezen van materialen zoals aluminium, titanium en staal die sterilisatie temperaturen kan weerstaan.
- Zorgen die pin plaatsing correspondeert met externe fixator geometrie ( Figuur 1 -B).
- Gebruiken een boren gids waarin een klem op het bot te handhaven het boren standpunt aangescherpt.
- Verkorten de arm van de hefboom van de klem voor lage klemkracht. Plaats de klem in het midden van het apparaat, boven de toekomstige breuk, wissen van de zijkanten.
- Maken de afleiding gemakkelijk op handmatig aanpassen door het toevoegen van een gekartelde schroef te scherpen en laat het mobiele blok.
- Gebruik van een schroef die breed genoeg is om te manipuleren met vingers alleen.
- Toevoegen van een geboorde vierkante moer in het midden van de rek schroef tussen de twee blokken, dat gemakkelijke afleiding.
- Maken deze vierkante moer (8 mm aan elke zijde) groter is dan de twee blokken voor handmatig gebruik met een dunne speld of enigerlei object. Draai de schroef ¼ wil toestaan dat een verlenging van de 0,125 mm.
2. Chirurgie
Opmerking: assistent is vereist voor alle chirurgische ingrepen. Vier 12 week-oude mannelijke Sprague-Dawley ratten werden gevoed een standaard laboratorium dieet ad libitum.
- Bereiden van chirurgische gereedschappen.
- Steriliseren van alle volgende chirurgische instrumenten: 1 rugine, 2 Senn ' s oprolmechanismen, 1 micro Olsen-Hegar naald-houder, 1 Mayo-Hegar naald houder, 1 mayo schaar en 1 scalpel.
- Steriliseren de externe fixator, de boren gids, 4 half-threaded pennen, 4 schroeven, de tip en de tekenreeks van de boor, en het uiteinde en de tekenreeks voor de piezotome. Deze instrumenten steriliseren in autoclaaf bij 135 ° C gedurende 18 min.
- Installeren een verwarming pad onder het steriel veld, op de chirurgische tabel. Plaats alle instrumenten of gereedschappen op een ander steriel veld.
- Verdoving en het dier bereiden.
- Wegen de rat ter voorbereiding van de verdoving en het pijnstillende mengsel
- bepalen en de hoeveelheid Bupremorphine en Carprofen ter voorbereiding van het pijnstillende mengsel gebruik berekenen. Gebruik van buprenorfine (0,03 mg/mL) en Carprofen (5 mg/mL) respectievelijk op 0,05 mg/kg en 5 mg/kg.
- Beperken de rat en subcutaan injecteren de pijnstillende mengsel. wacht een paar seconden, dan intraperitoneally de verdoving mengsel injecteren.
- De juiste hind-limb met een elektrisch scheerapparaat te scheren en desinfecteren van de ledematen met Povidon-jodium oplossing.
- Lag het dier lateraal (rechts boven) op het steriel veld om de juiste positionering van de externe fixator langs de as mediolateral.
- Zet een steriel kompres op zijn kop ter bescherming van de ogen tijdens chirurgie.
- De externe fixator in het dijbeen implantaat.
- Landmark de huid incisie. Tekenen met een marker, een punt van het distale deel (knie) en een tweede punt in het proximale deel (hip) na de mediane lijn in het sagittale vlak. Tekent een lijn tussen deze 2 punten.
- Incise de uitgerekte huid langs de tekening lijn met behulp van een scalpel.
- Knippen tussen de musculus biceps femoris en de musculus vastus lateralis totdat het dijbeen volledig is blootgesteld, met behulp van een scalpel. Gebruik de 2 Senn ' s OPROLMECHANISMEN (kan vereisen een assistent) ter vergemakkelijking van de spier incisie.
- Til het beenvlies en loskoppelen van de weke delen van het bot met behulp van een rugine.
- Controleer of de blootgestelde dijbeen lang genoeg is.
- Invoegen pinnen in de meest proximale en distale gaten van de externe fixator.
- Positie van de externe fixator en controleren dat beide pinnen kunnen worden verankerd in het dijbeen.
- Implantaat 4 parallelle 1 mm half-threaded pinnen in het dijbeen.
- Nemen de boren gids en uit elkaar bewegen van de spieren met 2 Senn ' s OPROLMECHANISMEN. Draai de klem van de boren gids in het midden van het dijbeen.
- Boor 4 vooraf gaten in het dijbeen. Met behulp van een elektrische boor, boorgaten met een snelheid van 2.000 rpm door een metalen boor van 0.6 mm diameter door de gaten van 4 gids.
- Start met de meest proximale en distale gaten en eindig met de twee midden degenen van de gids. Wees voorzichtig om te gaan door beide cortices, maar niet te beschadigen de zachte weefsels net onder het dijbeen.
- De boren gids opstijgen.
- Vergroten de 4 pre gaten met 0.8 mm half-threaded pin.
- Werk de pin heen en weer door de 0.6 mm gaten. Wees voorzichtig om te blijven loodrecht op het bovenbeen en wastafel door beide cortices.
- 1 mm half-threaded pinnen van het implantaat.
- Grip van het hoofd van de half-threaded pin met een naald-houder 1 mm.
- Dalen de pin om deze te vergroten het pre gat. Controleer of de pennen doordringen van beide cortices en doen niet meer dan 1 mm, met een Senn uitsteken ' s oprolmechanisme.
- De externe fixator verbinden met de 4 half-threaded pinnen. Zorg ervoor dat de offset (afstand tussen het fixatiemiddel ' s twee blokken en het oppervlak van bot) ongeveer 6 mm in staat te stellen gemakkelijk steken en goede stijfheid van het systeem 18.
- De 4 borgschroeven beveiligen, zodat de externe fixator is vergrendeld op de pinnen.
- Osteotomize van het dijbeen.
- Uitvoeren van een osteotomie tussen de 2 centrale pinnen met een piezotome.
- Sluit het wound met behulp van een continu steek met een resorbeerbare hechtdraad wol (5.0) en Mayo-Hegar naald houder. Zorg ervoor dat alleen de huid is gestikt, en niet het spieren.
- De chirurgie en monitor dieren controleren.
- Uitvoeren een X-ray net na de operatie, terwijl het dier is nog verdoofd. Controleer de diepte van alle pins en die osteotomized extremiteiten zijn uitgelijnd na de lengteas.
- Zorg ervoor analgesie en antibioprophylaxy door subcutane injectie van buprenorfine (0,03 mg/mL) en Enrofloxacine (50 mg/mL) respectievelijk op 0,05 mg/kg en de 10 mg/kg.
- Bepalen en berekent het bedrag van antipamezole om te keren van de narcose. Gebruik van antipamezole bij 1mg/kg en doe een subcutane injectie voor het beheer van het product. Laat het dier terug te sturen naar zijn kooi te herwinnen bewustzijn.
- Zes uur na de operatie, injecteren een tweede dosis van het analgesie mengsel (buprenorfine en Carprofen) respectievelijk op 0,05 mg/kg en 5 mg/kg subcutaan.
Voor de komende geeft 3 dagen op zijn minst, deze injecties tweemaal per dag voor het mengsel analgesie en eenmaal per dag gedurende de antibioprophylaxy. Reguliere klinische onderzoeken moeten worden uitgevoerd om te kunnen beoordelen van de effectiviteit van analgesie en de tekenen van het gedrag van elk dier moeten worden aangepast. - Controleer of de dieren kunnen lopen met behulp van hun bediende hind-limb normaliter op de dag na de operatie.
3. Afleiding
- verlof de externe fixator in neutraal fixatie voor 1 week. X-Ray de ledemaat aan het einde van deze fase. Controleer de positionering van de insteeknokken en de uitlijning van het been segmenten.
- Handmatig draaien de vierkante moer helft (0,25 mm) met de klok mee elke 12 h voor het uitvoeren van de afleiding. Afleiden voor 10 dagen, die leiden moet tot een verlenging van een 5mm bot, dat 12% ten opzichte van de oorspronkelijke lengte van het segment te bedienen bot verlenging vertegenwoordigt.
- Doen niet anesthetize het dier tijdens deze stap. X-Ray van de ledemaat halverwege via en aan het einde van deze periode om te controleren de positionering van de pinnen en de uitlijning van het been segmenten.
- De externe fixator handhaven voor 47 dagen. X-Ray de ledemaat wekelijks om te controleren van de voortgang van afgeleid kloof verkalking. Verwijder de externe fixator op dag 64, en laat de dieren lopen vrij voor 2 dagen (dag-66). De totale consolidatieperiode duurt 7 weken.
- Alle ratten na 7 weken van consolidatie met een overdosis van geïnhaleerde Sevofluraan euthanaseren.
- Resect afgeleid en contralaterale dijbeen zonder de omliggende weefsels.
- Maakt een incisie van de huid op het litteken gelegen op de mediane regel die volgt op het sagittale vlak met behulp van een scalpel. De incisie lopen vanaf de bovenkant van de heup naar de voorzijde van de knie.
- Knippen tussen de musculus biceps femoris en de musculus vastus lateralis met een scalpel totdat het dijbeen volledig is blootgesteld. Zoveel als mogelijk, het verbreken van de spier bevestigd tot op het bot.
- Knippen van alle ligamenten van de knie en ontmantelen van de articulatie.
- Knippen van de gezamenlijke capsule van de heup. Het bot wordt grondig door
- reinigen zonder het verwijderen van de half-threaded pinnen. Verwijderen van alle van het zachte weefsel met een scalpel.
- Herhaal de stappen van 3.5.1 om 3.5.5 voor het contralaterale dijbeen.
- X-ray afgeleid en contralaterale dijbeen. Verwijder de 4 half-threaded pinnen en opslaan van alle dijbeen bij-20 ° C voor analyse van de micro-CT-scan (resolutie van 10 µm).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
De X-ray beelden uit het einde van de chirurgische ingreep aan het einde van consolidatie toonde geen versoepeling van de half-threaded pinnen in het dijbeen, met vermelding van stabiele anchorage. De pinnen waren parallelle en goed bewaard gebleven. De osteotomized extremiteiten waren goed uitgelijnd langs de longitudinale as van het bot tijdens het proces van de (Figuur 2). Aan het einde van de latentieperiode waren geen kalkhoudend gebieden zichtbaar (Figuur 2B). Aan het einde van de periode van afleiding waren een paar kalkhoudend gebieden zichtbaar dichtbij de bestaande cortices (Figuur 2C). Na 28 dagen van consolidatie (dag 45), de niet-verkalkt regio van de kloof tussen de osteotomized extremiteiten was kleiner en we een periosteal eelt niet alleen in de buurt van de kloof, maar ook op het niveau van de pinnen (Figuur 2D) waargenomen. Na 47 dagen van consolidatie (dag 64), was de regeneratie eelt volledig overbrugd(Figuur 2). Na verwijdering van de externe fixator en 2 dagen van fysiologische gewicht dragende, de dieren had fysiologische gait en er was geen bewijs van breuk (Figuur 2F).
3D micro-CT analyse van de seriële longitudinale secties van de regeneratie eelt aangetoond dat kalkhoudend overbruggen altijd was aanwezig (Figuur 3A-D). Een continue buitenste corticale werd waargenomen aan de rand van de regeneratie callus (Figuur 3C-D). Volgens de lengterichting profielen, was de regeneratie eelt helemaal gevuld door een netwerk van bony trabeculae. Na 49 dagen van consolidatie (dag-66) bleef een minder gemineraliseerde regio in het midden van de geregenereerde bone (Figuur 3E-F). De architecturale parameters van de micro-CT aangegeven dat de Fractie van de gemiddelde volume (BV/TV) voor de regeneratie eelt en het contralaterale dijbeen waren respectievelijk 55% ± 13 en 97.85% ± 1,7 (tabel 1 en tabel 2). De gemiddelde waarde van de volumetrische bot mineraal dichtheid (vBMD) voor de regeneratie eelt was 750 mg/cm3 ± 25. De gemiddelde waarde van de oppervlakte van de dwarsdoorsnede was hoger voor de regeneratie eelt dan voor het contralaterale dijbeen (17.23 mm2 ± 9.3 vs 9,5 mm2 ± 1,2) (tabel 1 en tabel 2). De gemiddelde eelt corticale dikte was dunner dan de corticale dikte van contralaterale dijbeen (0.317 mm ± 0,04 vs 0.6 mm ± 0,05) (tabellen 1 en 2).
Figuur 1: Computer aided design (CAD) van de boren handleiding en de externe fixator. (A) CAD van de externe fixator met de pinnen. ()B) CAD van de boren gids. Schaal bar = 5 mm. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 2: vertegenwoordiger X-rays van het dijbeen van een rat op verschillende tijdstippen-. X-Ray röntgenfoto's van de afgeleid eelt op 0, 7, 17, 45, 64 en 66 dagen. (A) röntgenfoto's genomen na de operatie (dag 0). (B) X-ray radiografie is genomen na de 7-daagse latentieperiode. Geen kalkhoudend eelt is zichtbaar in de buurt van de osteotomized extremiteiten (OE). (C) aan het einde van de afleiding, een kleine, slecht kalkhoudend zone is herkenbaar in de buurt van de osteotomized extremiteiten (rechthoekige zone). (D) na 28 dagen van consolidatie (dag 45), de kloof tussen de osteotomized extremiteiten (*) en een tweede corticale is herkenbaar (gele pijl). (E) radiografie na 47 dagen van consolidatie (dag 64) (F) X-ray radiografie genomen na 49 dagen van consolidatie (dag 66), met twee dagen van fysiologische gewicht dragende. Schaal bar = 1 mm. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Figuur 3: 3D reconstructie van micro-CT van de afgeleid eelt van een rat dijbeen. De mineralisatie van het bot wordt geïllustreerd door kleur variërend van geel naar blauw. (A, B) Vertegenwoordiging van de "passerelle" cortices van de afgeleid eelt na de anteroposterior en de lengteas. (C, D) Proximale en distale dwarsdoorsnede onthullen de eerste corticaal bot (zwarte pijl) en de "passerelle" cortices van de afgeleid callus (gele pijl) (E, F) 3D longitudinale profielen van de afgeleid eelt na 7 weken van consolidatie: het eelt wordt gevuld door een netwerk van trabecular bot. Schaal bar = 1000 µm. kalibratie bar = 0 aan 2,54 g/cm3 (geel = 1,73 g/cm3, roze = 0.84 g/cm3en blauw = 0,17 g/cm3). Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Tabel 1: Parameters van afgeleid dijbeen na 49 dagen van consolidatie callus. De zone tussen de osteotomized extremiteiten was de regio van belang (ROI) geselecteerd voor het berekenen van alle parameters. Alle waarden voor elke rat verkregen werden berekend op elk segment van de afbeeldingsstapel. Resultaten worden uitgedrukt als gemiddelde ± standaardafwijking. BV/TV: volume breuk; CSA: doorsnede; vBMD: bot mineraal dichtheid; Ct.Th: corticale dikte.
Tabel 2: Contralaterale parameters van intact dijbeen na 49 dagen van consolidatie. Alle waarden voor elke rat verkregen werden berekend op elk segment van de afbeeldingsstapel. Resultaten worden uitgedrukt als gemiddelde ± standaardafwijking. BV/TV: volume breuk; CSA: doorsnede; Ct.Th: corticale dikte.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Deze studie beschrijft een reproduceerbare protocol bestaande uit een passende externe fixator ontwerp voor rat ledemaat verlenging, met een gedetailleerde chirurgische techniek waarmee fysiologische gewicht dragende door het behandelde dier na verwijdering van de externe fixator. Onze-protocol geleid tot een functionele geregenereerde bone. Na 47 dagen van consolidatie, deed verwijdering van de zelfgemaakte externe fixator en 2 dagen van fysiologische gewicht dragende door het behandelde dier niet induceren een fractuur van de regeneratie eelt. Dankzij de wederopbouw van micro-CT, het bewijs van een volledige bridging bevestigd dat de geregenereerde eelt functionele. Een eerdere studie duidelijk een positieve correlatie tussen de aanwezigheid van kalkhoudend overbruggen en de belasting dat een geregenereerde eelt19kan ondersteunen. Bovendien was de vBMD gevonden voor de geregenereerde eelt ongeveer 67% van de vBMD voor het diaphysis deel van het dijbeen van het ledemaat controlateral20gevonden. We vonden ook een gemiddelde vBMD van de geregenereerde eelt dat dicht bij de waarde eerder beschreven21. Hieruit blijkt de stabiele omgeving gemaakt door de zelfgemaakte externe fixator leidt tot efficiënte bot reparatie. Daarnaast was het fixatiemiddel goed verdragen door de dieren. De plaatsing en het lichte gewicht van de externe fixator deed niet storen de dieren gangen, zodat ze konden lopen net na de operatie.
In het gehele protocol, geen breken of losraken van pins is opgetreden, bewijs dat de threading procedure gezorgd voor een doelmatige en stabiele verankering of de pennen van het dijbeen. Het is van cruciaal belang dat pinnen goed verankerd voor goede stabiliteit van de micro-omgeving van zijn: losdraaien van één pin is aangetoond dat verlagen door de helft van de stijfheid van de apparaat-18. Bovendien moeten ratten afzonderlijk worden gehuisvest in kooien met een speciaal ontworpen Vlakzeil om te voorkomen dat het dier aansluiten van de externe fixator. De afleiding van het handmatige en gemakkelijk-aan-uit te voeren van de regeneratie eelt beperkt pin-losdraaien maar ook vermijdt moetend verdoven van dieren elke 12u voor enkele dagen en draagt bij aan de betrouwbaarheid en efficiëntie van de zelfgemaakte externe fixator. Een ander belangrijk punt om te controleren is dat de pennen doordringen van beide cortices en doen niet meer dan 1 mm uitsteken. Deze stap is gevoelig, en als X-ray röntgenfoto's niet juiste positionering van de pinnen bevestigt, dit moet worden gecorrigeerd handmatig met behulp van een naald-houder van Mayo-Hegar terwijl het dier is nog verdoofd. Het protocol heeft wat beperkingen. Het is een tijdrovend en beperkende protocol, waarbij het aantal dieren die kan worden gebruikt op beperkt. Bovendien, gezien de beweeglijkheid vereist en de nauwgezetheid van de operatie, de procedure kon nemen een paar praktijk loopt te beheersen.
Gedurende de hele procedure, werd de uitlijning van de osteotomized extremiteiten gehandhaafd. Wanneer implanteren pinnen in het dijbeen, is het zeer belangrijk een boren gids gebruiken zodat de helft-threaded pinnen parallel zijn, waardoor goede distributie van de mechanische spanning zonder productie van shear stress in de afleiding en consolidatie fasen. Het is ook zeer belangrijk om de wond dagelijks schoon om te voorkomen dat een blokkering van de vierkante moer die handmatige afleiding bemoeilijken zou, die later nog van invloed kan zijn op de uitlijning van osteotomized extremiteiten en de juiste verankering van de pinnen. Hoe verder te gaan naar de osteotomie vertegenwoordigt de laatste belangrijkste punt voor de regeneratie. De osteotomie moet worden uitgevoerd met een piezotome om een uniform en regelmatig werden sectie en ter voorkoming van thermisch-geïnduceerde necrose en schade aan het omringen van zachte weefsels. Overmatige hitte wordt bovendien soms gegenereerd wanneer de pre gaten boren. Een irrigating systeem in combinatie met de elektrische boor kan worden gebruikt om te voorkomen dat thermische-geïnduceerde necrose.
Tot slot, beschrijven we een efficiënte en reproduceerbare protocol, in de femorale model van een rat, voor DO die tot een functionele geregenereerde bot leidt. Ontwerpen van een zelfgemaakte externe fixator op basis van de anatomische kenmerken van het dijbeen rat ingeschakeld een stabiele omgeving worden gegenereerd en de vorming van een kalkhoudend geregenereerde eelt dat voldoende werd geconsolideerd ter ondersteuning van fysiologische toegestaan gewicht dragende door de dieren. Ons volgende doel is dit reproduceerbare protocol gebruiken om te bepalen van de kortste periode van consolidatie compatibel met een functionele geregenereerde bot. Het volgende doel zal zijn om de techniek, met name op zoek naar manieren om te verkorten de consolidatieperiode. Dit reproduceerbare protocol zou ook nuttig zijn voor het identificeren van mechanismen die betrokken zijn in bot reparatie. Tot slot, de kenmerken van de zelfgemaakte externe fixator maken het geschikt voor gebruik in de klinische praktijk voor menselijke vinger rek.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
Dit werk werd gesteund en gefinancierd door de CNRS Mecabio uitdaging.
De auteurs bedanken de dierenverzorgers technicus voor de verzorging van de dieren tijdens de gehele procedure. De auteurs erkennen ook IVTV centrale Lyon, door Thierry Hoc. Dank aan Marjorie Sweetko voor herziening van de taal.
We zijn dankbaar Marylène Lallemand, Cécile Génovésio en Patrick Laurent voor hun bijdrage aan deze experimentele studie.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Kétamine | Renaudin | 578 540-2 | Supply by animal house |
| Médétomidine | Virbac | 6799091 | Supply by animal house |
| Sevoflurane | Centravet | 567 477-2 | Supply by animal house |
| Buprenorphine | Indivor France | 3400932731060 | Supply by animal house |
| Enrofloxacine | ChannelPharmaceutical Facturing | FR/V/4955220 | Supply by animal house |
| Piezotome | Satelec Acteon | F57510 | |
| Heating pet pad | Therasage | AL8365936 | Supply by the animal house |
| Dental X-ray | S.A.R.L Innovation médicales et dentaires | WYZ - BLUEX | |
| Winiwix Software | Softys Dental | PFT | |
| Micro-CT system | nanoScan SPECT/CT | GEIT-31105EN (05/14) | Subcontract by IVTV central Lyon |
| Micro-CT analysis Software | phoenix datos X2 reconstruction | none | Free software |
| Electric razor | Brawn | GT415 | Supply by animal house |
| Senn’s retractors | Word Precision Instruments | 501718 | Blunt version |
| Betadine Solution | Mundipharma Medical Company | D08AG02 | Supply by animal house |
| Resorbable suture thread (5.0) | Ethicon | JV1023 | Supply by animal house |
| Rugine | Word Precision Instruments | 503406 | |
| Mayo-Hegar needle holder | Word Precision Instruments | V503382 | |
| Metal drill | Beuterlock | V020944018003 | |
| Micro Olsen-Hegar Needle-holder | Word Precision Instruments | 501989 | |
| Mayo scissor | Word Precision Instruments | 501752 | |
| Scalpel | Word Precision Instruments | 500236 | |
| Sprague-Dawley | Janvier | none | 12 weaks and male |
References
- Jauregui, J. J., Ventimiglia, A. V., Grieco, P. W., Frumberg, D. B., Herznberg, J. E. Regenerate Bone stimulation following limb lengthening: a meta-analysis. BMC Musculoskelet Disord. 17 (1), 407 (2016).
- Morcos, M. W., Al-Jallad, H., Hamdy, R. Comprehensive review of Adipose Stem Cells and Their Implication in Distraction Osteogenesis and Bone Regeneration. Biomed Res Int. 2015 (842975), 1-20 (2015).
- Cansü, E., Ünal, M. B., Parmaksizoglu, F., Gürcan, S. Distraction lengthening of the proximal phalanx in distal thumb amputations. Acta Orthop Traumatol Turc. 49 (3), 227-232 (2014).
- Singh, M., Vashistha, A., Chaudhary, M., Kaur, G. Biological Basis of Distraction Osteogenesis - A Review. J Oral Maxillofac Surg Med Pathol. 28 (1), 1-7 (2016).
- Sailhan, F., Gleyzolle, B., Parot, R., Guerini, H., Viguier, E. Rh-BMP-2 in Distraction Osteogenesis: Dose Effect and Premature Consolidation. Injury. 41 (7), 680-686 (2010).
- Schiller, J. R., Moore, D. C., Ehrlich, M. G. Increased Lengthening Rate Decreases Expression of Fibroblast Growth Factor 2, Platelet-Derived Growth Factor, Vascular Endothelial Growth Factor, and CD31 in a Rat Model of Distraction Osteogenesis. J Pediatr Orthop. 27 (8), 961-968 (2007).
- Aronson, J., Shen, X. C., Skinner, R. A., Hogue, W. R., Badger, T. M., Lumpkin, C. K. Rat Model of Distraction Osteogenesis. J Orthop Res. 15 (2), 221-226 (1997).
- Aida, T., Yoshioka, I., Tominaga, K., Fukuda, J. Effects of latency period in a rabbit mandibular distraction osteogenesis. Int J Oral Maxillofac Surg. 32, 54-62 (2003).
- Lammens, J., Liu, Z., Aerssend, J., Dequeker, J., Fabry, G. distraction Bone Healing Versus Osteotomy Healing: A Comparative Biochemical Analysis. J Bone Miner Res. 13 (2), 279-286 (1998).
- Isefuku, S., Joyner, C. J., Simpson, A. H. R. W. A Murine Model of Distraction Osteogenesis. Bone. 27 (5), 661-665 (2000).
- Eberson, C. P., Hogan, K. A., Moore, D. C., Ehrlich, M. G. Effect of Low-Intensity Ultrasound Stimulation on Consolidation of the Regenerate Zone in a Rat Model of Distraction Osteogenesis. J Pediatr Orthop. 23 (1), 46-51 (2003).
- Özdel, A., Sarisözen, B., Yalçinkaya, U., Demirag, B. The Effect of HIF Stabilizer on Distraction Osteogenesis. Acta Orthop Traumatol Turc. 49 (1), 80-84 (2015).
- Takamine, Y., et al. Distraction Osteogenesis Enhanced by Osteoblastlike Cells and Collagen Gel. Clin Orthop Relat Res. 399, 240-246 (2002).
- Wang, X., Zhu, S., Jiang, X., Li, Y., Song, D., Hu, J. Systemic Administration of Lithium Improves Distracted Bone Regeneration in Rats. Calcif Tissue Int. 96 (6), 534-540 (2015).
- Xu, J., et al. Human Fetal Mesenchymal Stem Cell Secretome Enhances Bone Consolidation in Distraction Osteogenesis. Stem Cell Res Ther. 7 (1), (2016).
- Yasui, N., et al. Three Modes of Ossification during Distraction Osteogenesis in the Rat. Bone Joint J. 79 (5), 824-830 (1997).
- Chang, F., et al. Stimulation of EP4 Receptor Enhanced Bone Consolidation during Distraction Osteogenesis. J Orthop Res. 25 (2), 221-229 (2007).
- Nyman, J. S., et al. Quantitative Measures of Femoral Fracture Repair in Rats Derived by Micro-Computed Tomography. J Biomech. 42 (7), 891-897 (2009).
- Hsu, J. T., Wang, S. P., Huang, H. L., Chen, Y. J., Wu, J., Tsai, M. T. The assessment of trabecular bone parameters and cortical bone strength: a comparison of micro-CT and dental cone-beam CT. J Biomech. 46, 2611-2618 (2013).
- Xue, J., et al. NELL1 Promotes High-Quality Bone Regeneration in Rat Femoral Distraction Osteogenesis Model. Bone. 48 (3), 485-495 (2011).
- Mark, H., Bergholm, J., Nilsson, A., Rydevik, B., Strömberg, L. An External Fixation Method and Device to Study Fracture Healing in Rats. Acta Orthop. 74 (4), 476-482 (2003).
