Summary
endochondral अस्थि चिकित्सा के दौरान फ्रैक्चर घट्टा में ऊतक विकास के मूल्यांकन के लिए चिकित्सा प्रक्रिया पर नजर रखने के लिए आवश्यक है । यहाँ, हम माउस फीमर के लिए एक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) के उपयोग की रिपोर्ट-चूहों में अस्थि पुनर्जनन के दौरान एमआरआई स्कैन की अनुमति देने के लिए संगत बाहरी निर्धारणकर्ता.
Abstract
Endochondral फ्रैक्चर चिकित्सा फ्रैक्चर घट्टा में रेशेदार, उपास्थि, और osseous ऊतक के विकास को शामिल एक जटिल प्रक्रिया है । घट्टा में विभिंन ऊतकों की राशि फ्रैक्चर चिकित्सा प्रगति पर महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करता है । vivo में उपलब्ध तकनीक longitudinally की निगरानी के लिए घट्टा ऊतक विकास में नैदानिक फ्रैक्चर-चिकित्सा छोटे जानवरों का उपयोग कर अध्ययन डिजिटल रेडियोग्राफी और µ सीटी इमेजिंग शामिल हैं । हालांकि, दोनों तकनीकों केवल खनिज और गैर खनिज ऊतक के बीच भेद करने में सक्षम हैं । फलस्वरूप, यह रेशेदार ऊतक से उपास्थि भेदभाव करने के लिए असंभव है । इसके विपरीत, चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) शारीरिक संरचनाओं उनके पानी की सामग्री के आधार पर visualizes और इसलिए आक्रामक कोमल ऊतक और फ्रैक्चर घट्टा में उपास्थि की पहचान करने में सक्षम हो सकता है । यहाँ, हम चूहों में अस्थि पुनर्जनन के दौरान एमआरआई स्कैन की अनुमति देने के लिए माउस फीमर के लिए एक एमआरआई संगत बाहरी निर्धारणकर्ता के उपयोग की रिपोर्ट. प्रयोगों का प्रदर्शन किया है कि निर्धारण और एक कस्टम निर्मित बढ़ते उपकरण दोहराए एमआरआई स्कैन की अनुमति है, इस प्रकार फ्रैक्चर-घट्टा ऊतक विकास के अनुदैर्ध्य विश्लेषण को सक्षम करने से ।
Introduction
माध्यमिक फ्रैक्चर चिकित्सा अस्थि चिकित्सा का सबसे आम रूप है । यह ontogenic endochondral हड्डी1,2,3के विशिष्ट पहलुओं नकल उतार एक जटिल प्रक्रिया है । प्रारंभिक फ्रैक्चर रक्तगुल्म मुख्य रूप से प्रतिरक्षा कोशिकाओं के होते हैं, दानेदार और रेशेदार ऊतक । कम ऑक्सीजन तनाव और उच्च यांत्रिक उपभेदों फ्रैक्चर अंतराल पर osteoblast भेदभाव में बाधा है, लेकिन chondrocytes में जनक कोशिकाओं के भेदभाव को बढ़ावा देने के4,5,6। इन कोशिकाओं को चोट के स्थल पर पैदा के लिए एक उपास्थि खंडित हड्डी की प्रारंभिक स्थिरता प्रदान मैट्रिक्स फार्म शुरू करते हैं । घट्टा परिपक्वता के दौरान, chondrocytes hypertrophic हो, apoptosis, या ट्रांस-osteoblasts में अंतर से गुजरना । Neovascularization में उपास्थि करने वाली अस्थि संक्रमण क्षेत्र ऊंचा ऑक्सीजन का स्तर प्रदान करता है, बोनी ऊतक के गठन की अनुमति7. फ्रैक्चर के अंतर के बोनी पाटने के बाद, यांत्रिक स्थिरता बढ़ जाती है और बाहरी फ्रैक्चर घट्टा के osteoclastic remodeling शारीरिक अस्थि समोच्च और3संरचना हासिल करने के लिए होता है । इसलिए, फ्रैक्चर घट्टा में रेशेदार, उपास्थि, और बोनी ऊतक की मात्रा अस्थि चिकित्सा प्रक्रिया के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करते हैं । परेशान या विलंबित चिकित्सा दोनों मनुष्यों और चूहों8,9,10,11में घट्टा ऊतक विकास के परिवर्तन से दिखाई देता है । vivo में उपलब्ध तकनीक longitudinally मॉनिटर घट्टा ऊतक विकास में नैदानिक फ्रैक्चर चिकित्सा अध्ययन छोटे जानवरों का उपयोग कर डिजिटल रेडियोग्राफी और µ सीटी इमेजिंग12,13शामिल हैं । हालांकि, दोनों तकनीकों केवल खनिज और गैर खनिज ऊतक के बीच भेदभाव करने में सक्षम हैं । इसके विपरीत, एमआरआई उत्कृष्ट कोमल ऊतक इसके विपरीत प्रदान करता है और इसलिए कोमल ऊतक और फ्रैक्चर घट्टा में उपास्थि की पहचान करने में सक्षम हो सकता है ।
पिछले काम जोड़दार फ्रैक्चर के साथ चूहों में पोस्ट मार्टम एमआरआई के लिए आशाजनक परिणाम दिखाई दिया14 और vivo में एमआरआई intramembranous अस्थि दोष हीलिंग15के दौरान चूहों में. हालांकि, दोनों अध्ययनों ने भी कहा सीमित स्थानिक संकल्प और ऊतक इसके विपरीत । हम पहले murine endochondral फ्रैक्चर हीलिंग16के दौरान नरम घट्टा गठन के अनुदैर्ध्य आकलन के लिए vivo एमआरआई में उच्च संकल्प की व्यवहार्यता का प्रदर्शन किया । यहाँ, हम endochondral फ्रैक्चर चिकित्सा प्रक्रिया के दौरान घट्टा ऊतक विकास longitudinally की निगरानी के लिए चूहों में फीमर शल्यचिकित्सा के लिए एक एमआरआई संगत बाहरी निर्धारणकर्ता का उपयोग करने के लिए प्रोटोकॉल की रिपोर्ट. बाह्य निर्धारणकर्ता की प्रविष्टि के लिए एक कस्टम-निर्मित बढ़ते उपकरण की डिजाइन दोहराया स्कैन के दौरान एक मानकीकृत स्थिति सुनिश्चित की ।
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Protocol
- सभी शल्य चिकित्सा सामग्री निष्फल । नसबंदी समय के 20-30 मिनट के लिए 120-135 & #176; C के एक autoclaving तापमान का उपयोग करें ।
- खरीद C57BL/6 चूहों या एक और तनाव से चूहों जो शरीर के वजन के 19-35 ग्राम के बीच हैं । जांचकर्ता & #39; s संस्थागत पशु देखभाल और उपयोग समिति द्वारा अनुमोदित राष्ट्रीय दिशानिर्देशों के अनुसार उपयुक्त पशु देखभाल और प्रायोगिक प्रोटोकॉल का पालन करें । प्रक्रिया शुरू करने से पहले ंयूनतम 7 दिन acclimatization अवधि की अनुमति दें ।
- तीसरे पश्चात दिन तक शल्य चिकित्सा से पहले एक दिन पीने के पानी के माध्यम से सभी चूहों को analgesia प्रदान करते हैं.
- के आवेदन एक ट्यूब में माउस को 5-7% isoflurane और ६० मिलीलीटर/ंयूनतम ऑक्सीजन के साथ लोड । रुख सजगता के नुकसान के बाद, संज्ञाहरण प्रेरण ट्यूब से माउस को हटाने और एक साँस लेना मास्क के माध्यम से संज्ञाहरण बनाए रखने 1-3% isoflurane और ६० मिलीलीटर/
- संज्ञाहरण के दौरान श्वास पैटर्न और हिंद पंजा पलटा मॉनिटर । यह सुनिश्चित करें कि श्वास की दर १०० चक्र के आसपास है और हिंद पंजा पलटा अनुपस्थित है ।
& #8203; नोट: गैस की मात्रा की जरूरत है उम्र, सेक्स, शरीर के वजन, और माउस के तनाव पर निर्भर है ।
- संज्ञाहरण के दौरान श्वास पैटर्न और हिंद पंजा पलटा मॉनिटर । यह सुनिश्चित करें कि श्वास की दर १०० चक्र के आसपास है और हिंद पंजा पलटा अनुपस्थित है ।
- सर्जरी से पहले, एंटीबायोटिक्स की एक खुराक के साथ माउस सुई चमड़े के नीचे (clindamycin, ४५ मिलीग्राम/ इसके अलावा, शारीरिक द्रव संतुलन के रखरखाव के लिए, ५०० & #181 के एक चमड़े के नीचे तरल पदार्थ डिपो के साथ माउस सुई; L खारा (०.९% NaCl).
- corneal सुखाने को रोकने के लिए, माउस आंखों के लिए आंख मरहम लागू होते हैं । ३७ पर एक हीटिंग प्लेट पर माउस प्लेस & #176; सी संज्ञाहरण और शल्य चिकित्सा प्रक्रिया के दौरान शारीरिक शरीर के तापमान को बनाए रखने के लिए ।
- सही हिंद अंग से फर निकालें और एक शराब आधारित विसंक्रमित के साथ सर्जिकल क्षेत्र साफ़ । बाँझ क्षेत्रों से बचने के लिए एक बाँझ दस्ताने का एक छोटा सा हिस्सा के साथ सही हिंद पंजा कवर. अधिकार हिंद अंग को तीन बार विशुद्ध करना । सर्जिकल क्षेत्र के लिए छोड़कर पूरे माउस पर एक बाँझ कपड़ा प्लेस.
- काटकर एक स्केलपेल के साथ सही फीमर के पूर्वकाल पक्ष के साथ त्वचा लगभग 1 सेमी longitudinally । अलग टूक एम. मछलियां femoris और एम. के. lateralis माइक्रो कैंची और संदंश के साथ वास्तु । कट पट्टा मूल & #160; पक्ष में एक माइक्रो कैंची के साथ फीमर trochanter हड्डी के अग्रपाश्विक भाग के लिए स्वतंत्र पहुँच की अनुमति देने के लिए. सुनिश्चित करें कि sciatic तंत्रिका संरक्षित है ।
- स्थिति बाह्य निर्धारणकर्ता (3 N/mm के सलए कठोरता, < सबल वर्ग = "xfig" > चित्रा 1 A ) के समानांतर फीमर । मैन्युअल रूप से एक ०.४५-mm ड्रिल बिट के साथ प्रांतस्था के माध्यम से boreholes ड्रिल और सिरेमिक पिन boreholes में बढ़ते जगह है । सबसे समीपस्थ पिन के साथ शुरू, सबसे बाहर पिन के बाद, और बीच में दो पिन.
- सुनिश्चित करें कि बढ़ते प्रक्रिया के दौरान निर्धारणकर्ता पर कोई तनाव, संपीड़न, या कतरनी तनाव न हो, अन्यथा निर्धारणकर्ता की छूट के कारण प्राप्त शल्यचिकित्सा अंतर पर्याप्त नहीं होगा.
- Humidify NaCl प्रक्रिया के दौरान निर्जलीकरण से बचने के लिए बाँझ काटने की एक छोटी राशि के साथ हड्डी.
- एक ०.४ mm gigli वायर देखा का उपयोग करके दो भीतरी पिन के बीच पूरी हड्डी के माध्यम से एक ०.४-mm शल्यचिकित्सा बनाएं ।
नोट: वैकल्पिक रूप से, एक दोलन माइक्रो देखा शल्यचिकित्सा बनाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । शल्यचिकित्सा क्षेत्र में देखा से किसी भी धातु चिप्स से बचने के लिए सुनिश्चित करें. - दो खंडित cortices के बीच अस्थि चिप्स को दूर करने के लिए बाँझ NaCl के 2 मिलीलीटर के साथ शल्यचिकित्सा गैप ध्यान से फ्लश ।
- एक resorbable सीवन के साथ एक सतत सीवन का उपयोग करके मांसपेशियों को अनुकूलित ( सामग्री की तालिका देखें) । फिर बाधित गैर resorbable टांके का उपयोग करके त्वचा अनुकूलन (सामग्री के तालिका देखें) । घाव काटने से बचने के लिए, टांके को घाव के कपाल के भाग में न रखें ।
नोट: त्वचा गोंद या क्लिप का उपयोग नहीं के बाद से चूहों आमतौर पर यह त्वचा को और अधिक नुकसान के कारण घाव से दूर । - एक संक्रमित के साथ सर्जिकल क्षेत्र साफ है और अपने पिंजरे में माउस जगह है । & #160; माउस की निगरानी और पर्याप्त गर्मी की आपूर्ति (अवरक्त प्रकाश द्वारा जैसे ) जब तक यह पूरी तरह से जाग रहा है । & #160; मॉनिटर पानी, भोजन का सेवन, और शरीर के वजन को सर्जरी के बाद सुनिश्चित करें कि पशु दर्द और संकट में नहीं है । तीसरे पश्चात दिन तक पीने के पानी के माध्यम से सभी चूहों को analgesia प्रदान करें.
नोट: चूहों चार जानवरों तक के समूहों में सभा की जा सकती है. - मॉनिटर माउस & #39; एस गतिविधि पर 1 से 5 दिनों के बाद सर्जरी । उस समय पाठ्यक्रम के दौरान, माउस संचालित अंग पर वजन वहन करना चाहिए । अंयथा, माउस और विश्लेषण से बाहर रखा जाना चाहिए ।
- एमआरआई स्कैनिंग प्रक्रिया से पहले, anaesthetize कदम २.१ और २.३ में प्रोटोकॉल के अनुसार माउस, और रखने के आसपास श्वसन दर १०० चक्र/के अधिकार हिंद अंग पर बाह्य निर्धारणकर्ता संमिलित करें माउस को ध्यान से एक कस्टम निर्मित बढ़ते उपकरण में (< मजबूत वर्ग = "xfig" > चित्रा १ बी, सी ).
- इस चरण के दौरान झुकने या निर्धारणकर्ता के संपीड़न से बचने के लिए सुनिश्चित करें क्योंकि यह फ्रैक्चर हीलिंग के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं.
ध्यान दें: एमआरआई स्कैन के रूप में शुरू किया जा सकता है 3 दिनों के रूप में सर्जरी के बाद, पशु देखभाल और प्रायोगिक प्रोटोकॉल पर निर्भर करता है ।
- इस चरण के दौरान झुकने या निर्धारणकर्ता के संपीड़न से बचने के लिए सुनिश्चित करें क्योंकि यह फ्रैक्चर हीलिंग के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं.
- एमआरआई उपकरण में परिचय के लिए एक तापमान नियंत्रित पालना पर माउस जगह है । बढ़ते चार तत्व सिर का तार करने के लिए कठोर उपकरण संलग्न ।
- एक समर्पित उच्च क्षेत्र छोटे जानवर एमआरआई ११.७ टी
पर ऑपरेटिंग सिस्टम का उपयोग कर एमआरआई डेटा प्राप्त & #8203; ध्यान दें: एमआरआई डाटा अधिग्रहण ज्यामिति फीमर हड्डी के साथ गठबंधन, शिकंजा करने के लिए orthogonally है ।- एक प्रोटॉन-घनत्व वसा दबा बहु टुकड़ा त्से अनुक्रम (पीडी-त्से) अधिग्रहण मापदंडों का उपयोग करके डेटा प्राप्त: प्रतिध्वनि/पुनरावृत्ति समय ते = ५.८ ms/TR = २,५०० ms, संकल्प & #916; r = ५२ & #215; ५२ & #215; ३५० & #181; m & #179;, क्षेत्र-का-दृश्य (FOV) = 20 & #215; 20 एमएम & #178;, व बैंडविड्थ & #916; & #969; = १५० KHz.
- नोट: 22 स्लाइस के लिए कुल अधिग्रहण समय है ३६ min.
- छवि विश्लेषण सॉफ्टवेयर के साथ प्राप्त डेटा खोलें । ०.०५ x ०.०५ x ०.३५ mm 3 के रूप में voxel आकार दर्ज करें । इस प्रकार के रूप में अर्द्ध स्वचालित थ्रेसहोल्ड के साथ उनकी तीव्रता के आधार पर फ्रैक्चर घट्टा (हड्डी, उपास्थि, रेशेदार ऊतक/अस्थि मज्जा) में विभिन्न ऊतकों खंड ।
- क्लिक करे & #34; नया लेबल फ़ील्ड संपादित करें & #34;, & #34 क्लिक करें; सामग्री जोड़ें & #34;, और सामग्री का नाम बदलें & #34; घट्टा & #34;. आस-पास के ऊतकों से घट्टा क्षेत्र को भेद कर periosteum से hypo-तीव्र संकेत के आधार पर & #34; कमंद & #34; उपकरण का उपयोग कर.
- Click & #34; सामग्री में जोड़ें & #34;. & #34 पर क्लिक करें; सामग्री जोड़ें & #34; और सामग्री का नाम बदलकर & #34; उपास्थि & #34;. का उपयोग करते हुए उपास्थि खंड & #34; थ्रेसहोल्ड & #34; टूल और & #34; केवल वर्तमान सामग्री का चयन करें & #34; से & #34; घट्टा & #34;. Click & #34; उपास्थि & #34; र & #34; त सामग्री & #34 को जोड;. इन चरणों को दोहराएं & #34; अस्थि & #34; व & #34; अस्थि मज्जा/रेशेदार ऊतक & #34;.
- छवि विश्लेषण सॉफ्टवेयर का उपयोग कर ऊतक फॉल्ट डेटा के आधार पर खंडित femurs के 3 डी पुनर्निर्माण उत्पन्न करते हैं । click & #34; जनरेट सरफेस & #34;, लागू & #34; तुमचे & #34; त्यात & #34; स्मूथिंग टाइप & #34; और & #34 पर क्लिक करें; सरफेस व्यू & #34;.
नोट: बहुत छोटे, हाइपर-तीव्र आसपास के क्षेत्रों enखंडित cortices के ds के लिए बोनी से कोमल ऊतक संक्रमण के कारण कलाकृतियों होने की संभावना है । इन क्षेत्रों को आगे विश्लेषण से बाहर रखा जाना चाहिए । फ्रैक्चर चिकित्सा के endochondral चरण के दौरान फ्रैक्चर घट्टा के बीच में हाइपर-तीव्र क्षेत्रों उपास्थि ऊतक का प्रतिनिधित्व करते हैं । Hypo-endochondral हड्डी चरण और बाद में उपचार चरणों में पूरे फ्रैक्चर घट्टा भर में एक ही तीव्रता के साथ क्षेत्रों में शल्यचिकित्सा अंतराल से बाहर फ्रैक्चर घट्टा पर तीव्र क्षेत्रों नव गठित बोनी घट्टा ऊतक प्रतिनिधित्व करते हैं । हालांकि इन क्षेत्रों में एक hypo-तीव्र संकेत है, परिपक्व हड्डी (प्रांतस्था) से संकेत तीव्रता भी कम है । फ्रैक्चर घट्टा में बोनी ऊतक और उपास्थि ऊतक के लिए संकेत तीव्रता थ्रेसहोल्ड के बाद, अस्थि मज्जा और रेशेदार ऊतक के रूप में शेष ऊतक निशान । ऊतक विभाजन के लिए मान रहे हैं: बोनी ऊतक (परिपक्व प्रांतस्था सहित, trabecular हड्डी, और बोनी घट्टा ऊतक) की सीमा के भीतर विभाजित है 1-3.3 (सामान्यीकृत संकेत तीव्रता परिपक्व प्रांतस्था करने के लिए), अस्थि मज्जा/3.4-5.4 की सीमा के भीतर रेशेदार ऊतक, और उपास्थि घट्टा ऊतक की सीमा के भीतर 5.5-6.2. - यदि जरूरत हो तो फ्रैक्चर हीलिंग प्रक्रिया के दौरान एमआरआई स्कैन longitudinally को दोहराएं । उपास्थि घट्टा विकास की निगरानी करने के लिए, 10, 14, और सर्जरी के बाद 21 दिनों पर चूहों स्कैन.
नोट: समय अंक पशु देखभाल और प्रायोगिक प्रोटोकॉल पर निर्भर हो सकता है ।
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Representative Results
सबसे पहले, शल्य प्रक्रिया की सफलता एमआरआई स्कैन के विश्लेषण के द्वारा पुष्टि की जा सकती है ( चित्रा 2में उदाहरण देखें) । सभी चार पिंस ऊरु शाफ्ट के बीच में स्थित होना चाहिए । शल्यचिकित्सा गैप का आकार 0.3-0.5 mm के बीच होना चाहिए । यदि शल्यचिकित्सा अंतर का आकार बहुत इन मूल्यों से भिंन होता है, माउस और विश्लेषण से बाहर रखा जाना चाहिए ।
दूसरे, एक ही जानवर में फ्रैक्चर हीलिंग प्रक्रिया के दौरान अनुदैर्ध्य स्कैन का मूल्यांकन घट्टा ऊतक विकास के बारे में जानकारी प्रदान करता है । यदि चूहे 10 दिन में स्कैन कर रहे हैं, 14, और 21 ( चित्रा 3में उदाहरण देखें), उपास्थि ऊतक फ्रैक्चर घट्टा के बीच में 10 दिन पर दिखाई दे रहा है (सापेक्ष उपास्थि क्षेत्र = ३०.८%) और 14 दिन (सापेक्ष उपास्थि क्षेत्र = २९.०%), और घटने के बाद दिन 21 तक शल्य चिकित्सा (सापेक्ष उपास्थि क्षेत्र = १०.५%) (चित्र 3) । बोनी ऊतक दिन पर फ्रैक्चर घट्टा की परिधि में दिखाई दे रहा है 10 (सापेक्ष हड्डी क्षेत्र = ७.२%), 14 दिन तक बढ़ जाती है (सापेक्ष हड्डी क्षेत्र = १५.६%), और शरीर पाटने 21 दिन तक होता है (सापेक्ष हड्डी क्षेत्र = ४५.७%) ।
तीसरे, फ्रैक्चर घट्टा में विभिंन ऊतकों के विभाजन के बाद छवि विश्लेषण सॉफ्टवेयर, खंडित फीमर और फ्रैक्चर घट्टा से 3 डी छवियों का उपयोग कर उत्पंन किया जा सकता है । आरेख 4में दिखाए गए उदाहरण में, फ्रैक्चर प्रदर्शित होने के बाद 26 दिन पर एक संपूर्ण फीमर स्कैन किया जाता है । परिपक्व प्रांतस्था ग्रे में चिह्नित है, सिरेमिक पिन पीले रंग में चिह्नित कर रहे हैं, घट्टा नरम ऊतक हरे रंग में चिह्नित है, उपास्थि ऊतक लाल रंग में चिह्नित किया गया है, और घट्टा बोनी ऊतक बैंगनी रंग में चिह्नित है ।
चित्र 1 : सिरेमिक बढ़ते पिंस और एमआरआई बढ़ते डिवाइस के साथ बाहरी निर्धारण । (क) बाह्य निर्धारणकर्ता के प्लास्टिक शरीर को दिखाया गया है, साथ ही चार सिरेमिक माउंटिंग पिन जो एमआरआई स्कैन करने के लिए संगत हैं. स्केल बार: 1 सेमी. (B) एमआरआई स्कैन के दौरान बाह्य निर्धारणकर्ता के सम्मिलन के लिए कस्टम-निर्मित बढ़ते डिवाइस के कंप्यूटर एडेड आरेखण को दिखाया गया है. माउस के सही फीमर पर बाह्य निर्धारणकर्ता को बढ़ते हुए यंत्र की राहत में सम्मिलित किया जाता है. फिर, डिवाइस चार तत्व सिर कुंडल स्कैनिंग करने से पहले पर खामियों को दूर किया है । स्केल बार: ०.४ सेमी. (C) बढ़ते डिवाइस में रखा माउस (नीला), 4-तत्व सिर के कुंडल (सफेद) से जुड़ा । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्र 2 : पीडी-त्से एक खंडित फीमर सर्जरी के बाद 3 दिनों के एमआरआई छवि । एक खंडित फीमर के एक केंद्रीय टुकड़ा सर्जरी के बाद 3 दिन पर स्कैन दिखाया गया है । बीएम: अस्थि मज्जा; ख: हड्डी; FX: फ्रैक्चर गैप । स्केल बार: ०.५ mm. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें.
चित्र 3 : अनुदैर्ध्य एमआरआई तकनीक का उपयोग कर फ्रैक्चर घट्टा विकास की निगरानी । सेंट्रल एमआरआई एक माउस के खंडित फीमर से स्लाइस (एक) दिन 10 पर स्कैन, (ख) दिन में 14, और (ग) 21 दिन सर्जरी के बाद प्रदर्शित होते हैं । हाइपर-तीव्र उपास्थि ऊतक दिन 10 और 14 दिन पर फ्रैक्चर घट्टा के बीच में दिखाई देता है, और सर्जरी के बाद 21 दिन तक घट जाती है । Hypo-तीव्र बोनी ऊतक दिन पर फ्रैक्चर घट्टा की परिधि में दिखाई दे रहा है 10, दिन तक बढ़ जाती है 14, और शरीर को पाटने 21 दिन तक होता है । बीएम: अस्थि मज्जा; तटरक्षक: उपास्थि ऊतक; बी: बोनी ऊतक । स्केल बार: ०.५ mm. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें.
चित्र 4 : एक खंडित फीमर से 3 डी पुनर्निर्माण सर्जरी के बाद 26 दिन पर स्कैन । परिपक्व प्रांतस्था ग्रे में चिह्नित है, सिरेमिक पिन पीले रंग में चिह्नित कर रहे हैं, घट्टा नरम ऊतक हरे रंग में चिह्नित है, उपास्थि ऊतक लाल रंग में चिह्नित किया गया है, और घट्टा बोनी ऊतक बैंगनी रंग में चिह्नित है । छवि छवि विश्लेषण सॉफ्टवेयर का उपयोग कर उत्पंन किया गया था । स्केल बार: ०.४ mm. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें.
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Discussion
संशोधन और समस्या निवारण:
इस अध्ययन का मुख्य लक्ष्य endochondral फ्रैक्चर-हीलिंग प्रक्रिया के दौरान घट्टा ऊतक विकास longitudinally पर नजर रखने की क्षमता के साथ माउस में फीमर शल्यचिकित्सा के लिए एक एमआरआई संगत बाहरी निर्धारणकर्ता के उपयोग के लिए एक प्रोटोकॉल का वर्णन करने के लिए किया गया था । बाह्य निर्धारणकर्ता की प्रविष्टि के लिए एक कस्टम-निर्मित बढ़ते उपकरण की डिजाइन दोहराया स्कैन के दौरान एक मानकीकृत स्थिति सुनिश्चित की । अर्द्ध स्वचालित ऊतक विभाजन फ्रैक्चर घट्टा में रेशेदार, उपास्थि, और बोनी ऊतक की मात्रा के विश्लेषण की अनुमति देता है । इसके अलावा, एमआरआई छवियों के 3 डी पुनर्निर्माण प्रत्येक व्यक्ति माउस में endochondral फ्रैक्चर चिकित्सा प्रक्रिया के दृश्य की अनुमति देते हैं ।
प्रोटोकॉल के भीतर महत्वपूर्ण कदम:
एमआरआई-संगत बाह्य निर्धारणकर्ता का उपयोग कर शल्य चिकित्सा प्रक्रिया का सबसे महत्वपूर्ण कदम हैं: (1) शल्य चिकित्सा के दौरान sciatic तंत्रिका को किसी भी क्षति से बचें, अंयथा माउस को शल्यचिकित्सा के बाद 5 दिनों के भीतर वजन सहन करने में सक्षम नहीं होगा और से बाहर रखा जाना चाहिए इसके अलावा विश्लेषण । (2) बढ़ते प्रक्रिया के दौरान निर्धारणकर्ता पर तनाव, संपीड़न, या कतरनी तनाव से बचें, अन्यथा शल्यचिकित्सा गैप का मानकीकृत आकार और आकार नहीं होगा । इसके अलावा, निर्धारण फीमर के अनुदैर्ध्य अक्ष के समानांतर माउंट करने के लिए सुनिश्चित करें, शल्यचिकित्सा के एक स्थिर निर्धारण सुनिश्चित करने । (3) देखा से धातु चिप्स से बचें अगर एक gigli तार का उपयोग कर देखा, उन एमआरआई प्रक्रिया स्कैनिंग के साथ हस्तक्षेप करेगा के बाद से ।
एमआरआई स्कैनिंग प्रक्रिया के सबसे महत्वपूर्ण कदम हैं: (1) संमिलन और बढ़ते डिवाइस को हटाने के दौरान निर्धारण के झुकने या संपीड़न से बचने के लिए सुनिश्चित करें के रूप में यह फ्रैक्चर उपचार के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं । (2) स्कैनिंग प्रक्रिया के दौरान उचित तापमान नियंत्रण सुनिश्चित शारीरिक शरीर के तापमान को बनाए रखने के लिए ।
मौजूदा तरीकों और तकनीक की सीमाओं के संबंध में महत्व:
पिछला अध्ययन के लिए आशाजनक परिणाम दिखाई पोस्ट मार्टम जोड़दार फ्रैक्चर के साथ चूहों में एमआरआई14 और vivo एमआरआई में चूहों में intramembranous अस्थि दोष उपचार15के साथ. हालांकि, दोनों अध्ययनों ने भी कहा सीमित स्थानिक संकल्प और ऊतक इसके विपरीत । हम पहले के साथ नई एमआरआई तकनीक की तुलना द्वारा चूहों में फ्रैक्चर चिकित्सा के प्रारंभिक और मध्यवर्ती चरणों के दौरान नरम घट्टा गठन के अनुदैर्ध्य विश्लेषण के लिए vivo एमआरआई में व्यवहार्यता और उच्च संकल्प की सटीकता का प्रदर्शन किया सोने के मानकों µ सीटी और histomorphometry16। हालांकि, हमने यह भी पाया है कि एमआरआई के स्थानिक संकल्प के पूर्व vivo µ सीटी के संकल्प से काफी कम है । यह एमआरआई तकनीक की एक स्पष्ट सीमा है जब प्रतिस्पर्धा तकनीकों की तुलना में, पूर्व विवो सहित लेकिन यह भी vivo µ सीटी में .
भविष्य अनुप्रयोगों:
murine फ्रैक्चर के दौरान एमआरआई के उपयोग के लिए भविष्य के परिप्रेक्ष्य-चिकित्सा अध्ययन कर रहे हैं: (1) एमआरआई के संयोजन के विपरीत एजेंटों के उपयोग के साथ स्कैन करने के लिए घायल अंग के माध्यम से रक्त के प्रवाह को मापने । (2) एमआरआई और पीईटी स्कैन के संयोजन, साथ ही सेल ्े के लिए आयरन ऑक्साइड के superparamagnetic कणों के साथ कोशिकाओं के लेबल के प्रयोग17,18,19,20।
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Disclosures
लेखक रोमानो Matthys RISystem एजी दावोस, स्विट्जरलैंड कि प्रत्यारोपण और प्रत्यारोपण विशिष्ट इस लेख में इस्तेमाल किया उपकरणों का उत्पादन का एक कर्मचारी है । अंय सभी लेखकों कोई प्रतिस्पर्धा वित्तीय हितों की है ।
Acknowledgments
हम Sevil Essig, Stefanie Schroth, Verena फिशर, Katja Prystaz, Yvonne Hägele, और उत्कृष्ट तकनीकी सहायता के लिए ऐनी उपगिरोह धंयवाद । हम भी जर्मन अनुसंधान फाउंडेशन (CRC1149, INST40/499-1) और ए ओ ट्रामा फाउंडेशन जर्मनी इस अध्ययन के वित्तपोषण के लिए धंयवाद ।
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Anaesthesia tube | FMI, Seeheim, Germany | ZUA-82-ANA-TUB-Mouse | |
| Anaesthetic machine | FMI, Seeheim, Germany | ZUA-82-GME-MA | |
| Artery forceps | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BH104R | |
| Autoclave | Systec, Wettenberg, Germany | DX-150 | |
| Autoclaving packaging | Stericlin, Feuchtwangen, Germany | 2301-04/06/10/12/16 | |
| Avizo software | FEI, Burlington, USA | - | Version 8.0.1 |
| BioSpec 117/16 magnetic resonance imaging system | Bruker Biospin, Ettlingen, Germany | 117/16 | |
| Bulldog clamp | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BH 021R | |
| Carbon steel scalpel no. 11/15 | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BA211/215 | |
| Ceramic mounting pin 0.45 mm | RISystem, Davos, Switzerland | HS691490 | |
| Clindamycin (300 mg / 2ml) | Ratiopharm, Ulm, Germany | - | |
| Dressing forceps 115 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BD210R | |
| Dressing forceps 130 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BD025R | |
| Drill bit coated 0.45 mm | RISystem, Davos, Switzerland | HS820420 | |
| Durogrip needle holder 125 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BM024R | |
| Foliodrape | Hartmann, Heidenheim, Germany | 2513026 | |
| Frekaderm | Fresenius, Bad Homburg, Germany | 4928211 | |
| Gigli saw 0.44 mm | RISystem, Davos, Switzerland | RIS.590.110.25 | |
| Hand drill | RISystem, Davos, Switzerland | RIS.390.130-01 | |
| Heating plate | FMI, Seeheim, Germany | IOW-3704 | |
| Hygonorm gloves | Hygi, Telgte, Germany | 2706 | |
| Isoflurane | Abbot, London, UK | Forene | |
| Micro forceps 155 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BD343R | |
| Micro scissors 120 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | FD013R | |
| Mouse FixEx L 0.7 mm | RISystem, Davos, Switzerland | RIS.611.300-10 | |
| Needle case for drills | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BL911R | |
| Needle holder | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BB078R | |
| Octenisept | Schülke, Norderstedt, Germany | 121403 | |
| Osirix software | Pixmeo SARL, Bernex, Switzerland | - | Version 4.0 |
| Oxygen, medical grade | MTI, Ulm, Germany | - | |
| Resolon 5/0 | Resorba, Nürnberg, Germany | 88143 | |
| Saline 0.9% | Braun, Melsungen, Germany | 3570350 | |
| Scalpel handle 125 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BB073R | |
| Scissors 150 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BC006R | |
| Sealer for autoclave packaging | Hawo GmbH, Obrigheim, Germany | HM500 | |
| Sterican 27 G | Braun, Melsungen, Germany | 4657705 | |
| Sterile surgical blades no. 11/15 | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BB511/515 | |
| Surgical gloves | Hartmann, Heidenheim, Germany | Peha-micron 9425712 | |
| Surgical light | Maquet SA, Ardon, France | Blue line 80 | |
| Syringes 5 ml | Braun, Melsungen, Germany | Injekt 4606051V | |
| Tissue forceps 80 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | OC091R | |
| Tramadol 25 mg/l | Grünenthal, Aachen, Germany | 100mg/ml | |
| Vasofix Safety | Braun, Melsungen, Germany | 4268113S-01 | |
| Vicryl 5-0 | Ethicon, Norderstedt, Germany | V30371 | |
| Visdisic eye ointment | Bausch & Lomb, Berlin, Germany | 3099559 |
References
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