Summary
Questo studio descrive un protocollo riproducibile e dettagliato usando un fixator esterno di nuova concezione per l'osteogenesi di distrazione () in un ratto femorale modello quali permessi fisiologico del peso-cuscinetto dall'animale dopo la rimozione del fissatore esterno.
Abstract
Questo protocollo descrive l'uso di un fixator esterno di nuova concezione per l'osteogenesi di distrazione in un modello femorale del ratto. L'osteogenesi di distrazione (DO) è una tecnica chirurgica che porta alla rigenerazione dopo un'osteotomia ossea. Le estremità osteotomized vengono spostate da altro tramite la distrazione graduale per raggiungere l'allungamento desiderato. Questa procedura è ampiamente usata in esseri umani per arto inferiore e superiore, allungamento, trattamento dopo un osso non sindacale, o la rigenerazione di un difetto dell'osso dopo la chirurgia per l'asportazione del tumore dell'osso, così come nella ricostruzione maxillo-facciale. Solo pochi studi dimostrano chiaramente l'efficienza del loro protocollo nell'ottenere un osso rigenerato funzionale, vale a dire, osso che fornirà il supporto fisiologico peso-cuscinetto senza frattura dopo rimozione del fissatore esterno. Inoltre, protocolli per variare e riproducibilità è limitata dalla mancanza di informazioni, rendendo il confronto tra studi difficili. Lo scopo di questo studio era di sviluppare un protocollo riproducibile che comprende un design appropriato fixator esterno per ratto allungamento degli arti, con una dettagliata tecnica chirurgica che consente fisiologico peso-cuscinetto dall'animale dopo rimozione dell'esterno fissatore.
Introduction
L'osteogenesi di distrazione (DO) è che una tecnica chirurgica utilizzata clinicamente1,2,3,4 in esseri umani per2 1,inferiore e superiore3 allungamento degli arti, trattamento dopo un osso non sindacale, o la rigenerazione di un difetto dell'osso dopo la chirurgia per l'asportazione del tumore dell'osso così come nella ricostruzione maxillo-facciale4. FARE porta alla rigenerazione ossea dopo il posizionamento di un fixator esterno in osso e osteotomia. Le estremità osteotomized vicenda vengono allontanate da distrazione graduale2 per raggiungere l'allungamento desiderato. Segue un periodo di consolidamento, durante il quale non c'è nessun allungamento più.
La procedura è divisa in tre fasi distinte: latenza, distrazione e consolidamento. In generale, un periodo di latenza di 7 giorni inizia solo dopo osteotomia4. Questo permette la riparazione dell'osso iniziare la fase iniziale di guarigione processo4. Il periodo di latenza è seguito da un periodo di distrazione dove le forze di trazione vengono applicate per il callo rigenerato e circostanti tessuti molli1,2,4. Quando l'allungamento desiderato viene raggiunto, fermate di distrazione e il periodo di consolidamento comincia. Durante questo periodo, il fixator esterno viene mantenuto fino a quando l'osso rigenerato è abbastanza funzionale per sostenere la sua rimozione.
Vari parametri di influenzare la riparazione ossea come durata e tasso di allungamento, tipo di fixator esterno, frequenza di distrazione, la lunghezza del periodo di consolidamento, o del tipo di sollecitazione meccanica applicata al callo distratto. Ad esempio, la frequenza e la frequenza di allungamento può portare al consolidamento prematuro5 o perturbazione del processo creando danni irreversibili come tessuto necrotico o le cisti all'interno il callo6,7.
Molti protocolli di sono state applicate a diversi modelli animali8,9,10 per studiare i processi di riparazione dell'osso e per massimizzare la consolidazione ossea. Nei ratti, maggior parte dei studi11,12,13,14,15 focalizzata su come accorciare il protocollo accelerando il consolidamento del callo. Alcuni di questi studi sperimentali utilizzati fissatori esterni già commercialmente disponibili per applicazioni cliniche umane5,13,15,16. Tuttavia, questi tipi di fixator esterno non sono adeguati per fare il femore di ratto, che esibisce caratteristiche anatomiche diverse dal femore umano. Inoltre, solo pochi studi dimostrano chiaramente l'efficienza dei loro protocolli nell'ottenere un osso rigenerato funzionale7,16. Quindi è difficile confrontare i risultati di vari studi, grazie alla loro protocolli differenti e la mancanza di informazioni riguardo il fixator esterno12,13,14,17.
Quindi, lo scopo di questo studio era di descrivere, in un modello del ratto, un protocollo efficiente e riproducibile per sul femore che conduce a un osso rigenerato funzionale. A tal fine, abbiamo progettato un fixator esterno fatti in casa e facile da usare soprattutto per il femore di ratto, che abbiamo descritto in dettaglio nel presente protocollo. Nella stesura di specifiche tecniche di questo dispositivo, abbiamo preso in considerazione tutti i vincoli fondamentali per una buona distribuzione delle sollecitazioni meccaniche ed evitando la produzione di tensioni residue. La specifica tecnica inclusa una geometria appropriata per il dispositivo consentire la forza di trazione pura su ossa e il tessuto circostante, un peso appropriato per l'andatura dell'animale, controllo della lunghezza di allungamento osseo e un buon allineamento dei segmenti ossei senza produzione di sollecitazione di taglio all'incrocio tra perni e osso. Inoltre, questo dispositivo doveva essere utilizzabile senza sedazione dell'animale durante la distrazione, biocompatibili e sterilizzabile senza danni. Dopo 7 settimane di consolidamento, questo protocollo per sul femore del ratto ha condotto ad un osso rigenerato funzionale, dimostrato da cuscinetto di peso fisiologico degli animali senza frattura del callo rigenerato dopo la rimozione del fissatore esterno. Il passo fisiologico degli animali era costante con parametri architettonici ottenuti da analisi micro-CT del callo osseo rigenerato e analisi ai raggi x.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
tutte le procedure descritte sono state approvate dal Università di Aix-Marseille istituzionale animale cura e uso Comitato e il Ministero francese di ricerca e celebrate nella casa dell'animale convenzionale della facoltà di medicina di Marsiglia ( Francia).
1. definire le specifiche funzionali del Fixator esterno in base alle seguenti linee guida
- ancoraggio osseo Optimize.
- Dell'impianto di perni filettati a metà con un diametro (di sezione filettata) di 1 mm.
- Scegliere un disegno per ridurre il disagio per l'animale.
- Scegliere un fixator esterno di piccole dimensioni che si inserisce in un volume di 7.723 mm 3 (32 x 19 x 12,7 mm).
- Scegli un fixator esterno con basso peso, meno di 13 g senza il PIN, per evitare di disturbare gli animali ' andatura. Scegliere l'alluminio come materiale per i due blocchi a causa della sua bassa densità.
Nota: Gli smussi dei blocchi di diminuiscono notevolmente il peso delle due parti.
- Controllare il movimento del fissatore, tale che la direzione della forza di trazione viene mantenuta parallela alla direzione dell'osso e garantire le forze di trazione pure.
- Uso una barretta scorrevole che che passa attraverso i due blocchi. Scanalatura e aprire i blocchi così ognuno può sopportare due perni.
- Utilizzare una vite di allungamento con un lato liscio che giri liberamente nel blocco e può essere afferrato dalle dita e con un lato filettato che sposta il secondo blocco di rotazione. Ancora due pin per l'osso, su ciascun lato della frattura, per mantenere la direzione della forza di trazione parallela alla direzione dell'osso. Mantenere le forze di trazione nell'asse longitudinale per consentire la buona distribuzione delle sollecitazioni sui perni. Fissare i quattro piedini con viti di bloccaggio.
- Scegliere materiali come alluminio, titanio e acciaio, che può sopportare temperature di sterilizzazione.
- Garantire tale posizionamento pin corrisponde alla geometria di fixator esterno ( Figura 1 -B).
- Utilizzare una perforazione guida contenente una pinza serrata sull'osso per mantenere la posizione di foratura.
- Accorciare il braccio di leva del morsetto per bassa forza di serraggio. Posizionare il morsetto nel centro del dispositivo, sopra la frattura futura, per cancellare i lati.
- Rendono la distrazione facile manuale regolare aggiungendo una vite a testa zigrinata per stringere e rilasciare il blocco mobile.
- Utilizzare una vite abbastanza larga per manipolare con le dita da sola.
- Aggiungere un dado quadrato forato al centro la vite di allungamento tra i due blocchi, per consentire la facile distrazione.
- Fare questo dado quadrato (8 mm su ciascun lato) più i due blocchi per consentire l'uso manuale con una penna sottile o qualsiasi tipo di oggetto. Ruotare la vite ¼ di giro per consentire un allungamento di 0,125 mm.
2. Chirurgia
Nota: un assistente è necessario per tutte le procedure chirurgiche. Quattro 12 settimana-vecchi ratti Sprague Dawley maschii sono stati alimentati una dieta di laboratorio standard ad libitum.
- Preparare strumenti chirurgici.
- Sterilizzare tutto lo strumentario chirurgico seguente: 1 rugine, 2 Senn ' divaricatori s, 1 Olsen-Hegar ago-supporto micro, 1 porta-aghi Mayo-Hegar, 1 forbice mayo e 1 bisturi.
- Sterilizzare il fixator esterno, la Guida di foratura, 4 perni filettati a metà, 4 viti, la punta e la stringa di trapano e la punta e la stringa del piezotome. Questi strumenti di sterilizzare in autoclave a 135 ° C per un minimo di 18
- Installare un dissipatore di calore sotto il campo sterile, sul tavolo operatorio. Posizionare tutti gli atti o strumenti su un altro campo sterile.
- Anesthetize e preparare l'animale.
- Pesare il ratto per preparare l'anestetico e la miscela analgesica
- determinare e calcolare la quantità di Bupremorphine e Carprofen per preparare la miscela analgesica estemporaneamente. Utilizzare la buprenorfina (0,03 mg/mL) e Carprofen (5 mg/mL) rispettivamente a 0,05 mg/kg e 5 mg/kg.
- Trattenere il ratto e sottocute iniettare la miscela analgesica. attendere alcuni secondi, quindi intraperitonealmente iniettare la miscela anestetica.
- Radere la destra dell'arto con un rasoio elettrico e disinfettare l'arto con soluzione povidone-iodio.
- Laici l'animale lateralmente (verso l'alto a destra) sul campo sterile per permettere il corretto posizionamento del fissatore esterno lungo l'asse mediolateral.
- Mettere un impacco sterile sulla sua testa per proteggere gli occhi durante la chirurgia.
- Implant il fixator esterno nel femore.
- Punto di riferimento l'incisione cutanea. Con un pennarello, disegnare un punto dalla parte distale (ginocchio) e un secondo nella parte prossimale (anca) seguendo la linea mediana nel piano sagittale. Quindi tracciare una linea tra questi punti 2.
- Incise la pelle tesa lungo la linea di disegno usando un bisturi.
- Tagliare tra il bicipite femorale e lateralis vastus finché il femore è completamente esposto, con l'aiuto di un bisturi. Uso il 2 Senn ' retrattori di s (può richiedere un assistente) per facilitare l'incisione del muscolo.
- Sollevare il periostio e staccare i tessuti molli l'osso con l'aiuto di un rugine.
- Verifica che il femore esposto è abbastanza lungo.
- Inserire i perni nei fori più prossimali e distali del fissatore esterno.
- Il fixator esterno e verificare che entrambi i pin possono essere ancorati nel femore.
- Implant 4 perni filettati a metà di 1 mm nel femore in parallelo.
- Prendere la Guida di foratura e si allontanano i muscoli con 2 Senn ' divaricatori s. Stringere il morsetto della Guida foratura nel mezzo del femore.
- Trapano 4 pre-fori nel femore. Utilizzando un trapano elettrico, trapano fori ad una velocità di 2.000 giri/min passando una punta di metallo di diametro 0,6 mm attraverso i fori 4 Guida.
Fori
- start con la più prossimale e distale e finire con le due metà quelli della guida. Fare attenzione a passare attraverso entrambe le cortecce, ma di non danneggiare i tessuti molli appena sotto il femore.
- Togliere la Guida di foratura.
- Ingrandire i 4 pre-fori con perno filettato a metà di 0,8 mm.
- Lavoro il pin avanti e indietro attraverso il 0,6 mm fori. Fare attenzione a rimanere perpendicolare al femore e lavandino attraverso entrambi cortecce.
- Implant perni filettati a metà 1 mm.
- Afferrare la testa del perno filettato a metà 1 mm con un porta-aghi.
- Lavello il pin per allargare il pre foro. Controllare che i perni penetrano entrambi cortecce e non sporgano più di 1 mm, con un Senn ' riavvolgitore s.
- Collegare il fixator esterno ai 4 perni filettati a metà. Assicurarsi che l'offset (distanza tra il fissatore ' s due isolati e la superficie dell'osso) è di circa 6 mm per consentire facili punti di sutura e buona rigidità del sistema 18.
- Fissare le 4 viti di bloccaggio in modo che il fixator esterno è bloccato ai pin.
- Osteotomize femore.
- Eseguire un'osteotomia tra i 2 pin centrale con un piezotome.
- Chiudere il wound usando un continuo punto con un filo di sutura riassorbibile (5.0) e porta aghi Mayo-Hegar. Assicurarsi che solo la pelle è cucita e non i muscoli.
- Verificare la chirurgia e monitor animali.
- Eseguire una radiografia solo dopo la chirurgia, mentre l'animale è ancora anestetizzato. Controllare la profondità di tutti i birilli e osteotomized estremità sono allineati seguendo l'asse lungo.
- Assicurarsi che l'analgesia e antibioprophylaxy per via sottocutanea di buprenorfina (0,03 mg/mL) ed Enrofloxacine (50 mg/mL) rispettivamente a 0,05 mg/kg e 10 mg/kg.
- Determinare e calcolare la quantità di antipamezole per invertire l'anestesia. Utilizzare antipamezole a 1mg/kg e fare un'iniezione sottocutanea per somministrare il prodotto. Permettere all'animale di ritrovare la coscienza e restituirlo alla sua gabbia.
- Sei ore dopo l'intervento chirurgico, iniettare una seconda dose della miscela l'analgesia (buprenorfina e Carprofen) rispettivamente a 0,05 mg/kg e 5 mg/kg per via sottocutanea.
Per i prossimi 3 giorni almeno, dare queste iniezioni due volte al giorno per la miscela di analgesia e una volta al giorno per il antibioprophylaxy. Esami clinici periodici devono essere eseguiti per valutare l'efficacia dell'analgesia e devono essere modificati secondo le indicazioni di comportamento di ogni animale. - Controllare che gli animali possono camminare usando loro dell'arto operato normalmente il giorno successivo alla chirurgia.
3. Distrazione
- lasciare il fixator esterno in folle fissazione per 1 settimana. Raggi x dell'arto alla fine di questa fase. Verificare il posizionamento dei perni e l'allineamento dei segmenti ossei.
- Attivare manualmente il dado quadrato mezzo giro (0,25 mm) in senso orario ogni 12 h per eseguire la distrazione. Distrarre per 10 giorni, che dovrebbe portare ad un allungamento osseo di 5mm, che rappresenta un 12% allungamento rispetto la lunghezza iniziale del segmento osseo azionato.
- Non anestetizzare l'animale durante questo passaggio. L'arto a metà strada attraverso e alla fine di questo periodo per verificare il posizionamento dei perni e allineamento dei segmenti ossei a raggi x.
- Mantenere il fixator esterno 47 giorni. Raggi x dell'arto settimanale per verificare l'avanzamento della calcificazione divario distratto. Il giorno 64, rimuovere il fixator esterno e lasciare l'animale a piedi liberamente per 2 giorni (giorno 66). Il periodo di consolidamento totale dura 7 settimane.
- Euthanize tutti i ratti dopo 7 settimane di consolidamento con una overdose di sevoflurano inalato.
- Resecare distratti e controlaterali femori senza i tessuti circostanti.
- Fare un'incisione della pelle sulla cicatrice che si trovano sulla linea mediana seguendo il piano sagittale con l'aiuto di un bisturi. Eseguire l'incisione dalla parte superiore dell'anca alla parte anteriore del ginocchio.
- Taglio tra il bicipite femorale e lateralis vastus con un bisturi, fino a quando il femore è completamente esposto. Quanto più possibile, scollegare il muscolo attaccato all'osso.
- Tagliare i legamenti del ginocchio e l'articolazione di smantellare.
- Tagliare la capsula articolare dell'anca.
- Pulire accuratamente l'osso senza rimuovere i perni filettati a metà. Rimuovere tutti i tessuti molli con un bisturi.
- Ripetere i passaggi da 3.5.1 a 3.5.5 per il femore controlaterale.
- Raggi x femori distratti e controlaterali. Rimuovere i 4 perni filettati a metà e memorizzare tutti i femori a-20 ° C per l'analisi di micro-TAC (risoluzione 10 µm).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Le radiografie prelevate dalla fine della procedura chirurgica per la fine di consolidamento ha mostrato nessun allentamento dei perni filettati a metà nel femore, che indica di ancoraggio stabile. I perni sono stati paralleli e ben conservato. Le estremità osteotomized erano ben allineate lungo l'asse longitudinale dell'osso durante il processo di (Figura 2). Alla fine del periodo di latenza, nessun zone calcificato erano visibili (Figura 2B). Alla fine del periodo di distrazione, alcune aree calcificate erano visibili vicino le cortecce preesistenti (Figura 2C). Dopo 28 giorni di consolidamento (45 giorni), la regione non calcificato del divario tra le estremità osteotomized era più piccola e abbiamo osservato un callo periostale non solo vicino il divario, ma anche a livello dei perni (Figura 2D). Dopo 47 giorni di consolidamento (giorno 64), il callo rigenerante era completamente colmato (Figura 2E). Dopo la rimozione del fissatore esterno e 2 giorni di cuscinetto di peso fisiologico, gli animali hanno avuti passo fisiologico e non ci era prova di frattura (Figura 2F).
Analisi di micro-CT 3D della sezione longitudinale seriale del callo rigenerante ha dimostrato che colmare calcificato era sempre presente (Figura 3A-D). Un continuo esterno corticale è stata osservata alla periferia del callo rigenerante (Figura 3C-D). Secondo i profili longitudinali, il callo rigenerante è stato completamente riempito da una rete di trabecole ossee. Dopo 49 giorni di consolidamento (giorno 66), una regione meno mineralizzata è rimasto al centro dell'osso rigenerato (Figura 3E-F). I parametri architettonici del micro-CT ha indicato che la frazione di volume medio (BV/TV) per il callo rigenerante e il femore controlaterale era rispettivamente 55% ± 13 e 97.85% ± 1.7 (tabella 1 e tabella 2). Il valore medio di densità minerale ossea volumetrica (vBMD) per il callo rigenerante era 750 mg/cm3 ± 25. Il valore medio dell'area della sezione trasversale era più alto per il callo rigenerante rispetto per il femore controlaterale (17,23 mm2 ± 9,3 vs 9,5 mm2 ± 1.2) (tabella 1 e tabella 2). Lo spessore corticale callo media era più sottile rispetto allo spessore corticale del femore controlaterale (0,317 mm ± 0.04 vs 0,6 mm ± 0,05) (tabelle 1 e 2).
Figura 1: Computer-aided design (CAD) del fixator esterno e la Guida di foratura. (A) CAD del fissatore esterno con i perni. (B) CAD della perforazione guida. Barra della scala = 5 mm. per favore clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2: radiografie di rappresentante di un femore di ratto a vari tempi-. Le radiografie del callo distratto a raggi x ai giorni 0, 7, 17, 45, 64 e 66. (A) radiografie fatte dopo l'intervento chirurgico (giorno 0). (B) radiografia a raggi x presa dopo il periodo di latenza di 7 giorni. Nessun callo calcificato è apparente vicino le estremità osteotomized (OE). (C) all'estremità della distrazione, una zona piccola, mal calcificata è apparente vicino le estremità osteotomized (zona rettangolare). (D) dopo 28 giorni di consolidamento (45 giorni), il divario tra le estremità osteotomized (*) e una seconda corticale è apparente (freccia gialla). (E) radiografia dopo 47 giorni di consolidamento radiografia a raggi x (giorno 64) (F) presa dopo 49 giorni di consolidamento (giorno 66), con due giorni di fisiologico peso-cuscinetto. Barra della scala = 1 mm. per favore clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3: ricostruzione 3D micro-CT del callo di un femore di ratto distratto. La mineralizzazione dell'osso è illustrata dal colore che va dal giallo al blu. (A, B) Rappresentazione delle cortecce bridging del callo distratto seguendo l'antero-posteriore e l'asse longitudinale. (C, D) Sezione trasversale di prossimale e distale rivelando l'osso corticale iniziale (freccia nera) e le cortecce bridging del callo distratto (freccia gialla) (E, F) 3D profili longitudinali del callo distratto dopo 7 settimane di consolidamento: il callo è riempito da una rete di trabecole ossee. Barra della scala = 1000 µm. taratura bar = 0 a 2,54 g/cm3 (giallo = 1,73 g/cm3, rosa = 0,84 g/cm3e blu = 0,17 g/cm3). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Tabella 1: Parametri del femore distratto il callo dopo 49 giorni di consolidamento. La regione di interesse (ROI) selezionata per calcolare tutti i parametri era la zona fra le estremità osteotomized. Tutti i valori ottenuti per ogni ratto sono stati calcolati su ogni fetta di stack di immagine. Risultati sono espressi come media ± deviazione standard. BV/TV: frazione di volume; CSA: area della sezione trasversale; vBMD: osso densità minerale; Ct.Th: spessore corticale.
Tabella 2: Parametri controlaterali del femore intatto dopo 49 giorni di consolidamento di. Tutti i valori ottenuti per ogni ratto sono stati calcolati su ogni fetta di stack di immagine. Risultati sono espressi come media ± deviazione standard. BV/TV: frazione di volume; CSA: area della sezione trasversale; Ct.Th: spessore corticale.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Questo studio descrive un protocollo riproducibile che comprende un design appropriato fixator esterno per ratto allungamento degli arti, con una dettagliata tecnica chirurgica che permette fisiologico peso-cuscinetto dall'animale dopo la rimozione del fissatore esterno. Il nostro protocollo ha condotto ad un osso rigenerato funzionale. Dopo 47 giorni di consolidamento, rimozione del fissatore esterno fatti in casa e 2 giorni di peso-cuscinetto fisiologico tramite l'animale non ha indotto alcuna frattura del callo rigenerante. Grazie alla ricostruzione di micro-CT, le prove di un bridging completa ha confermato che il callo rigenerato era funzionale. Uno studio precedente ha chiaramente dimostrato una correlazione positiva tra la presenza di bridging calcificata e il carico che un callo rigenerato può sostenere19. Inoltre, il vBMD trovato per il callo rigenerato era circa il 67% di vBMD trovato per la parte di diafisi del femore dalla controlateral arto20. Abbiamo anche trovato un vBMD medio del callo rigenerato che era vicino al valore precedentemente descritto21. Questo mette in evidenza l'ambiente stabile creato dal fixator esterno fatti in casa, portando a riparazione ossea efficiente. Inoltre, il fissatore è stato ben tollerato dagli animali. Il posizionamento e il peso leggero del fissatore esterno non disturbare andature degli animali, quindi erano in grado di camminare solo dopo la chirurgia.
In tutto il protocollo, nessuna rottura o allentamento di pin ha accaduto, prova che la procedura di threading assicurata un ancoraggio stabile ed efficace dei perni nel femore. È fondamentale che i perni siano ben ancorate per una buona stabilità del micro-ambiente: allentando un pin è stato indicato per ridurre di metà la rigidità del dispositivo18. Inoltre, i ratti devono essere alloggiati singolarmente in gabbie con una copertura piana appositamente progettata per impedire che l'animale agganciando il fixator esterno. Il manuale e facile--effettua distrazione del callo rigenerante limita pin-allentamento ma inoltre evita di dover sedare gli animali ogni 12 h per diversi giorni e contribuisce per l'affidabilità e l'efficienza del fissatore esterno fatti in casa. Un altro punto importante da controllare è che i perni penetrano entrambi cortecce e non sporgano più di 1 mm. Questo passaggio è sensibile, e se le radiografie a raggi x non confermare il posizionamento appropriato dei perni, questo deve essere corretto manualmente utilizzando un porta-aghi di Mayo-Hegar mentre l'animale è ancora anestetizzato. Il protocollo presenta alcune limitazioni. È un protocollo che richiede tempo e vincolando, che limita il numero di animali su che può essere utilizzato. Inoltre, data la destrezza necessaria e la meticolosità della chirurgia, la procedura potrebbe richiedere un paio di esecuzioni di pratica al master.
Durante tutta la procedura, l'allineamento delle estremità osteotomized è stata mantenuta. Quando l'impianto di perni nel femore, è molto importante utilizzare una guida di foratura in modo che i perni filettati a metà sono paralleli, garantendo in tal modo buona distribuzione dello stress meccanico senza produzione di sollecitazione di taglio durante la distrazione e il consolidamento fasi. Inoltre è molto importante pulire la ferita ogni giorno per evitare un eventuale blocco del dado quadrato che renderebbe la distrazione manuale difficile, che potrebbe influenzare l'allineamento delle estremità osteotomized e il corretto ancoraggio dei perni. Come procedere per l'osteotomia rappresenta l'ultimo punto chiave per la rigenerazione. L'osteotomia deve essere eseguita con un piezotome per garantire una sezione osseous uniforme e regolare e per evitare la necrosi termica indotta e danni ai tessuti molli circostanti. Inoltre, calore eccessivo a volte viene generato quando i pre-fori di perforazione. Un sistema d'irrigazione, accoppiato con il trapano elettrico può essere utilizzato per impedire la necrosi termica indotta.
Per concludere, descriviamo un protocollo riproducibile ed efficiente, in un modello del ratto femorale, per fare che conduce ad un osso rigenerato funzionale. Progettazione di un fixator esterno fatto in casa in base alle caratteristiche anatomiche del femore ratto abilitato un ambiente stabile essere generato e ha permesso la formazione di un callo rigenerata calcificato che era sufficientemente consolidato per supportare fisiologico peso-cuscinetto dagli animali. Il nostro prossimo obiettivo è quello di utilizzare questo protocollo riproducibile per determinare il più breve periodo di consolidamento compatibile con un osso rigenerato funzionale. L'obiettivo successivo sarà di migliorare la tecnica, soprattutto alla ricerca di modi per accorciare il periodo di consolidamento. Questo protocollo riproducibile potrebbe anche essere utile per identificare i meccanismi coinvolti nella riparazione dell'osso. Infine, le caratteristiche del fissatore esterno fatto in casa lo rendono utilizzabile nella pratica clinica per l'allungamento del dito umano.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Acknowledgments
Questo lavoro è stato supportato e finanziato dalla sfida Mecabio CNRS.
Gli autori ringraziano il tecnico di cura degli animali per prendersi cura degli animali durante tutta la procedura. Gli autori riconoscono anche IVTV centro di Lione, attraverso Thierry Hoc. Grazie a Marjorie Sweetko per revisione di lingua.
Siamo grati a Marylène Lallemand, Cécile Génovésio e Patrick Laurent per il loro contributo a questo studio sperimentale.
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).
