Een minimaal invasieve Model voor het analyseren van Endochondral fractuur genezing in muizen onder gestandaardiseerde condities van de biomechanische
Summary
Dit protocol beschrijft een minimaal invasieve osteosynthese techniek met een schroef intramedullaire voor gestandaardiseerde stabilisatie van fracturen van het dijbeen, die kan worden gebruikt voor het analyseren van endochondral bot genezing in muizen.
Abstract
Bot helende modellen zijn noodzakelijk om te analyseren de complexe mechanismen van breuk genezing ter verbetering van de klinische fractuur behandeling. Tijdens de afgelopen tien jaar, werd een toenemend gebruik van Muismodellen in orthopedische onderzoek opgemerkt, waarschijnlijk omdat Muismodellen een groot aantal genetisch gemodificeerde stammen en speciale antilichamen voor de analyse van de moleculaire mechanismen van breuk genezing bieden. Om te controleren de biomechanische voorwaarden, zijn goed gekarakteriseerd osteosynthese technieken verplicht, ook bij muizen. Wij rapporteren hier, over het ontwerp en gebruik van een gesloten bone genezing model te stabiliseren dijbeen breuken in muizen. De intramedullaire schroef, gemaakt van medisch-grade roestvrij staal, zorgt voor een axiale en rotatie stabiliteit in vergelijking met de meest gebruikte eenvoudige intramedullaire pinnen, waaruit een compleet gebrek aan axiale en rotatie stabiliteit door breuk compressie. De stabiliteit bereikt door de intramedullaire schroef staat de analyse van endochondral genezing. Een grote hoeveelheid eelt weefsel, ontvangen na stabilisatie met de schroef, biedt ideale omstandigheden voor de oogst van weefsel voor biochemische en moleculaire analyses. Een ander voordeel van het gebruik van de schroef is het feit dat de schroef in het dijbeen met een minimaal invasieve techniek zonder schade aan de weke delen kan worden ingevoegd. Kortom, is de schroef een unieke implantaat dat idealiter kan worden gebruikt in gesloten fractuur genezing modellen bieden gestandaardiseerde biomechanische condities.
Introduction
Bot helende studies in muizen zijn in grote vraag vanwege een breed spectrum van antilichamen en genetisch gemodificeerde dieren. Deze feiten kunnen bestuderen van de moleculaire mechanismen van genezing1bot. Verschillende bot genezing modellen voor muizen zijn ontwikkeld in de afgelopen jaren,2. Deze modellen kunnen worden onderverdeeld in open modellen, die het bot is osteotomized met behulp van een open benadering van de laterale chirurgische en gesloten modellen, waarin het bot gebroken is gebaseerd op het model van de fractuur geïntroduceerd door Bonnares en Einhorn3. Met deze techniek kan een gestandaardiseerde dwarse breuk kan worden geproduceerd door een 3-punts buigende apparaat en intramedullaire implantaten kunnen worden ingebracht via een kleine mediale parapatellar snede in een minimaal invasieve techniek die het vermijden van een grote zachte weefseltrauma.
De intramedullaire schroef kan worden toegepast voor gesloten fractuur stabilisatie in muizen. De schroef biedt rotatie- en axiale stabiliteit. Dit wordt bereikt door compressie van de fractuur door een proximale draad en een distale hoofd4. Verdere voordelen van de schroef zijn de eenvoudige chirurgische techniek, de lage graad van invasivity, het lage gewicht en, vooral, een hogere stabiliteit bieden gestandaardiseerde en gecontroleerde biomechanische voorwaarden ten opzichte van andere intramedullaire implantaat 5implantaten. In feite, in de meest gesloten fractuur-modellen, de fragmenten zijn gestabiliseerd alleen door eenvoudige pinnen, die wordt geassocieerd met een compleet gebrek aan rotatie- en axiale stabiliteit en een hoog risico van pin en ook breuk dislocatie. Dit kan het genezingsproces, wat leiden vertraagde genezing of de vorming van de niet-geheelde tot kan aanzienlijk beïnvloeden.
Het is algemeen bekend dat de stabiliteit van de fractuurfixatie een enorme impact op het helende proces6,7 heeft. Een hoge stijve fixatie resulteert in intramembranous genezing, terwijl een minder rigide fixatie, die mogelijk is micromovements in de kloof van de fractuur, in endochondral genezing resulteert. Stabilisatie van de breuk met de intramedullaire schroef toont hoofdzakelijk een endochondral genezing met een grote hoeveelheid eelt weefsel, met name na 2 weken van breuk genezing. De mogelijkheid om te oogsten van een grote hoeveelheid eelt weefsel maakt de analyse van veelvoudige parameters door verschillende technieken.
Wij rapporteren hier, over het ontwerp en de toepassing van de intramedullaire schroef in muizen, alsmede op de voor- en nadelen in experimentele studies op normale endochondral bot genezing.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kritische stappen van de chirurgische procedure zijn te vinden van het juiste ingangspunt voor implantatie van de schroef in het midden van de dijbeen-condyles op de intercondylar inkeping, alsmede de optimale oriëntatie van de naald evenwijdig aan de aslijn van de bot voor het ruimen van de intramedullaire holte. Om te voorkomen dat de positie van een onjuiste vermelding, dient de chirurg de inkeping bereiden tot een optimale weergave is bereikt. Om te controleren de oriëntatie tijdens het ruimen, moet het dijbeen van…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gesteund door RISystem AG, Davos, Zwitserland.
Materials
| Mouse Screw | RISystem AG | 221,100 | |
| Guide wire | RISystem AG | 521,100 | |
| Centering bit | RISystem AG | 590,205 | |
| Hand drill | RISystem AG | 390,130 | |
| Cotton-Swab (150 mm, small head) | Fink Walter GmbH | 8822428 | |
| Suture (5-0 Prolene) | Ethicon | 8614H | |
| Forceps | Braun Aesculap AG &CoKG | BD520R | |
| Scissors | Braun Aesculap AG &CoKG | BC100R | |
| Needle holder | Braun Aesculap AG &CoKG | BM024R | |
| 27 G needle | Braun Melsungen AG | 9186182 | |
| Scalpel blade size 15 | Braun Aesculap AG &CoKG | 16600525 | |
| Heat radiator | Sanitas | 605.25 | |
| Depilatory cream | Asid bonz GmbH | NDXZ10 | |
| Eye lubricant | Bayer Vital GmbH | 2182442 | |
| Xylazine | Bayer Vital GmbH | 1320422 | |
| Ketamine | Serumwerke Bernburg | 7005294 | |
| Tramadol | Grünenthal GmbH | 2256241 | |
| Disinfection solution (SoftaseptN) | Braun Melsungen AG | 8505018 | |
| CD-1 mice | Charles River | 22 | |
| X-ray Device | Faxitron MX-20, Faxitron X-ray Corporation | 2321A0988 | |
| Fracture device small | RISystem AG | 891,100 |
References
- Jacenko, O., Olsen, B. R. Transgenic mouse models in studies of skeletal disorders. J Rheumatol Suppl. 43, 39-41 (1995).
- Histing, T., et al. Small animal bone healing models: standards, tips, and pitfalls results of a consensus meeting. Bone. 49 (4), 591-599 (2011).
- Bonnarens, F., Einhorn, T. A. Production of a standard closed fracture in laboratory animal bone. J Orthop Res. 2 (1), 97-101 (1984).
- Holstein, J. H., et al. Development of a stable closed femoral fracture model in mice. J Surg Res. 153 (1), 71-75 (2009).
- Histing, T., et al. Ex vivo analysis of rotational stiffness of different osteosynthesis techniques in mouse femur fracture. J Orthop Res. 27 (9), 1152-1156 (2009).
- Claes, L., Augat, P., Suger, G., Wilke, H. J. Influence of size and stability of the osteotomy gap on the success of fracture healing. J Orthop Res. 15 (4), 577-584 (1997).
- Histing, T., et al. Characterization of the healing process in non-stabilized and stabilized femur fractures in mice. Arch Orthop Trauma Surg. 136 (2), 203-211 (2016).
- Thompson, Z., Miclau, T., Hu, D., Helms, J. A. A model for intramembranous ossification during fracture healing. J Orthop Res. 20 (5), 1091-1098 (2002).
- Cheung, K. M., Kaluarachi, K., Andrew, G., Lu, W., Chan, D., Cheah, K. S. An externally fixed femoral fracture model for mice. J Orthop Res. 21 (4), 685-690 (2003).
- Garcia, P., et al. A new technique for internal fixation of femoral fractures in mice: impact of stability on fracture healing. J Biomech. 41 (8), 1689-1696 (2008).
- Histing, T., et al. An internal locking plate to study intramembranous bone healing in a mouse femur fracture model. J Orthop Res. 28 (3), 397-402 (2010).
- Garcia, P., et al. The LockingMouseNail-a new implant for standardized stable osteosynthesis in mice. J Surg Res. 169 (2), 220-226 (2011).
- Histing, T., Klein, M., Stieger, A., Stenger, D., Steck, R., Matthys, R., Holstein, J. H., Garcia, P., Pohlemann, T., Menger, M. D. A new model to analyze metaphyseal bone healing in mice. J Surg Res. 178 (2), 715-721 (2012).
- Histing, T., Menger, M. D., Pohlemann, T., Matthys, R., Fritz, T., Garcia, P., Klein, M. An Intramedullary Locking Nail for Standardized Fixation of Femur Osteotomies to Analyze Normal and Defective Bone Healing in Mice. J Vis Exp. (117), (2016).
- Hiltunen, A., Vuorio, E., Aro, H. T. A standardized experimental fracture in the mouse tibia. J Orthop Res. 11 (2), 305-312 (1993).
- Manigrasso, M. B., O’Connor, J. P. Characterization of a closed femur fracture model in mice. J Orthop Trauma. 18 (10), 687-695 (2004).
- Holstein, J. H., Menger, M. D., Culemann, U., Meier, C., Pohlemann, T. Development of a locking femur nail for mice. J Biomech. 40 (1), 215-219 (2007).
- Claes, L. E., et al. Effects of mechanical factors on the fracture healing process. Clin Orthop Relat Res. 355 Suppl, S132-S147 (1998).
