Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

تصميم جهاز الكسر وبروتوكول الأمثل لكسور مغلقة-استقرت في القوارض

Published: August 14, 2018 doi: 10.3791/58186
Automatic Translation
1,2, 3, 4, 2
1College of Osteopathic Medicine, Michigan State University, 2Department of Orthopaedic Surgery, University of Michigan Medical School, 3Lymann Briggs College, Michigan State University, 4College of Engineering, Michigan State University

Summary

وهدف البروتوكول تحسين معلمات جيل كسر تؤتي يتسق الكسور. ويمثل هذا البروتوكول للتغيرات في حجم العظام ومورفولوجيا التي قد تكون موجودة بين الحيوانات. بالإضافة إلى ذلك، يتم وصف جهاز كسر، فعالة من حيث التكلفة وقابلة للتعديل.

Abstract

جيل موثوق بها من كسور استقرت متسقة في نماذج حيوانية ضروري لفهم بيولوجيا التجدد العظام وتطوير العلاجات والأجهزة. ومع ذلك، إصابة تتوفر نماذج تعاني من التناقض مما أدى إلى إهدار الحيوانات والموارد والبيانات ناقصة. لمعالجة هذه المشكلة من عدم تجانس الكسر، هو غرض الأسلوب الموصوفة هنا لتعظيم كسر جيل معلمات محددة لكل الحيوانات وتسفر عن مكان الكسر يتفق ونمط. ويمثل هذا البروتوكول الاختلافات في حجم العظام ومورفولوجيا التي قد توجد بين سلالات الماوس ويمكن تكييفها لتوليد كسور متسقة في الأنواع الأخرى، مثل الفئران. بالإضافة إلى ذلك، يتم وصف جهاز كسر، فعالة من حيث التكلفة وقابلة للتعديل. بالمقارنة مع التقنيات الحالية التي استقرت الكسر، البروتوكول الأمثل وكسر الجهاز الجديد تثبت زيادة الاتساق في أنماط الكسر استقرت والمواقع. استخدام الأمثل المعلمات المحددة لنوع العينة، الزيادات بروتوكول وصف دقة صدمات المستحث، التقليل من عدم تجانس الكسر عادة ما يلاحظ في جيل كسر إقفال الإجراءات.

Introduction

البحث في شفاء الكسر ضروري لمعالجة مشكلة سريرية واقتصادية كبيرة. كل سنة يتم التعامل مع كسور ما يزيد على 12 مليون في الولايات المتحدة1، التكاليف مبلغ 80 بیلیون كل سنة2. احتمال الذكور أو الإناث يعاني من كسر في حياتهم هو 25 في المائة و 44 في المائة، على التوالي3. المشاكل المرتبطة بشفاء الكسر يتوقع أن تزداد مع زيادة كانوا كتقدم السكان في العمر. لدراسة ومعالجة هذه المشكلة، نماذج قوية لتوليد الكسر وتحقيق الاستقرار المطلوب. نماذج القوارض هي مناسبة بشكل مثالي لهذا الغرض. أنها توفر أهميتها السريرية، ويمكن تعديلها لمعالجة ظروف محددة (أي، عدة إصابات، الكسور المفتوحة والمغلقة والدماغية والمصابة). بالإضافة إلى تكرار السيناريوهات السريرية، نماذج الكسر الحيوان هامة لفهم البيولوجيا العظام والنامية المداواة والأجهزة. بيد قد تعقدت المحاولات الرامية إلى دراسة الفروق بين التدخلات تقلب عرضته جيل كسر غير متناسقة. وهكذا، توليد كسور مغلقة دائماً واستنساخه في نماذج حيوانية ضروري في مجال أبحاث أمراض العضلات والعظام.

وعلى الرغم من السيطرة بشكل صحيح لعدم تجانس الموضوع المحتمل بضمان ملائمة الخلفية الوراثية، الجنس والعمر، والظروف البيئية، إنتاج إصابات العظام متسقة ذات الصلة سريرياً متغيراً هاما يؤثر على إمكانية تكرار نتائج التي يجب السيطرة عليها. تعاني مقارنات إحصائية باستخدام الكسور غير متناسقة مع الضوضاء التجريبية و تقلب عالية4؛ وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي تقلب الكسر في وفاة الحيوان لا لزوم لها بسبب الحاجة إلى زيادة حجم العينة أو ضرورة euthanize الحيوانات مع كسور المسحوقة أو مالبوسيتيونيد. وغرض الأسلوب الموصوفة هنا هو تحسين المعلمات الجيل الكسر التي محددة لنوع العينة وتسفر عن مكان الكسر يتفق ونمط.

النماذج الحالية لتوليد كسر تندرج في فئتين عريضتين، كل منها نقاط القوة والضعف الخاصة بها. نماذج فتح-كسر (العظم) الخضوع لعملية جراحية لفضح العظام، وبعد ذلك يتم كسر الناجمة عن قطع العظم أو إضعافها، وثم يدوياً كسرها5،6،،من78. فوائد هذا الأسلوب هي التصور مباشرة من موقع الكسر ومكان الكسر أكثر اتساقا ونمط. أهمية النهج السريرية والفيزيولوجية وآلية الإصابة غير محدودة. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب أساليب فتح جيل كسر النهج الجراحية والإغلاق مع فترات طويلة خلالها القوارض معرضون لزيادة خطر التلوث.

تقنيات مغلقة تتناول العديد من القيود التقنية التي فتح. إنتاج تقنيات مغلقة صدمة قوة فظة تطبيق خارجياً مما يؤدي إلى إصابة العظام والأنسجة المحيطة بها، وأكثر مماثلة لتلك التي ظهرت في الإصابات السريرية البشرية باستخدام الكسور. ووصف بونارينس واينهورن الأسلوب الأكثر شيوعاً في 19849. ووصفوا مقصلة مرجح المستخدمة لنقل صدمة حادة لكسر العظام دون أن تسبب أي إصابات الجلد الخارجية. هذا الأسلوب قد اعتمدت على نطاق واسع لدراسة أثر الوراثة10،11، العلاج دوائية12،13،،من1415، ميكانيكا16، 17، وفسيولوجيا18،،من1920 على العظام شفاء في الفئران والجرذان. بينما الاستفادة الطرق المغلقة كسور فسيولوجيا ذات الصلة، إمكانية تكرار نتائج تجريبية والصرامة مقيدة بعدم تجانس كسر. جيل كسر تتعارض النتائج في تفريق بين مجموعة محدودة، والعينات المفقودة، وزيادة في الحيوانات اللازمة لتحقيق دلالة إحصائية.

مراقبة التغير في توليد الكسر والاستقرار ضروري لتحقيق نتائج ذات مغزى. من أجل دراسة البيولوجيا لإصلاح الكسر بشكل صحيح، هناك حاجة إلى نموذج كسر بسيطة لكنها قوية. النموذج الذي يجب أن يكون قابل للترجمة إلى أنواع القوارض، أنواع العظام (عظم الفخذ أو تايبي، على سبيل المثال)، وعبر الماوس متغير الخلفيات الوراثية والناجم عن الطفرات. وعلاوة على ذلك، الإجراء المثالي الذي ينبغي بسيطة من الناحية التقنية وتحقيق نتائج متسقة. إلى عنوان كسر التغايرية، الأسلوب الموصوفة هنا هو بناء جهاز الكسر التي تسيطر عليها جيدا ثم يمكن استخدامها لتحسين المعلمات وتوليد كسور مغلقة دائماً بغض النظر عن العمر أو الجنس أو التركيب الوراثي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

تم تطوير هذا البروتوكول لضمان أن الحيوانات لا تستخدم دون داع، وتجنيب جميع لا لزوم لها الألم والضيق؛ أنها تلتزم بكافة القوانين الاتحادية والولائية، والمحلية، والمؤسسات والمبادئ التوجيهية التي تحكم البحوث الحيوانية. وقد وضعت البروتوكول تحت إشراف مختبر على مستوى الجامعة برنامج الطب الحيواني الموجهة من قبل الأطباء البيطريين المتخصصين في مختبر الطب الحيواني. البروتوكول تم استعراضها والموافقة عليها "رعاية الحيوان المؤسسية" واستخدام اللجنة (إياكوك).

1-كسر برج البناء

ملاحظة: يتم سرد كافة أجزاء في قسم المواد (جدول المواد). وترد الرسوم التقنية المفصلة تشكيلة وطباعة 3D أجزاء تكميلية الأرقام 1-12. وتشمل الرسومات الفنية فرعي تفاصيل قفل جميع الأجزاء المحملة (تكميلية الأرقام 1، 2، 7، و 9).

  1. دعم فرعي
    ملاحظة: لرسم الفني لفرعي الدعم، راجع التكميلية الرقم 1.
    1. إرفاق شعاع الدعم--قسم الفك عند نقطة الوسط شعاع الدعم--القسم الأفقي.
    2. إرفاق شعاع الدعم--1 عمودي على السطح العلوي شعاع الدعم--قسم الفك، 2 في شعاع الدعم--القسم الأفقي.
    3. إرفاق شعاع الدعم--2 عمودي على السطح العلوي شعاع الدعم--قسم أفقي عند نقطة الوسط (7 في النهاية).
    4. إرفاق شعاع، والدعم--"لوحة جبل" نهاية شعاع الدعم--1 عمودي و شعاع الدعم--2 عمودي. ينبغي أن تكون نهاية دعم لوحة دافق بالجزء الخلفي من شعاع الدعم-2 عمودي.
  2. فرعي من ذاكرة الوصول العشوائي
    ملاحظة: لرسم الفني لتثبيت ذاكرة الوصول العشوائي، راجع التكميلية الرقم 2.
    1. آلة وقف كتلة و كتلة دليل (التكميلية الرقم 3)؛ قضيب من ذاكرة الوصول العشوائي (التكميلية الرقم 4)؛ المحاذاة المسمار (التكميلي رقم 5)؛ و تركيب لوحة (تكميلية الشكل 6).
    2. إرفاق تركيب لوحة دعم شعاع-جبل لوحة من فرعي الدعم.
    3. بالترتيب التالي، الشرائح الأولى تحمل الأكمام الخطية؛ كتلة دليل؛ الثانية تحمل الأكمام الخطية؛ و وقف كتلة على قضيب من ذاكرة الوصول العشوائي. إرفاق الأدلة والكتل تركيب اللوحة.
    4. إرفاق ثلاثة ⅜ في المكسرات إلى الجزء الخيوط قضيب من ذاكرة الوصول العشوائي. واحد ينبغي أن يكون تدفق مع نهاية القضيب الانخراط مع المغناطيس الكهربائي. 2 الأخرى ستستخدم لضبط عمق الكسر.
    5. قم بمحاذاة البستان في قضيب من ذاكرة الوصول العشوائي لمواجهة قدما وإدراج المسمار المحاذاة في ثقب مقلوظ دليل كتلة.
  3. فرعي المغناطيس
    ملاحظة: لرسم الفني لفرعي المغناطيس، راجع التكميلية الرقم 7.
    1. لحام كهربائي يؤدي إلى السلك (الأقطاب ليس عاملاً لتشغيل مغناطيس). السماح بالطول ما يكفي للوصول إلى الكلمة، حيث سيتم وضع الجهاز الكسر. استخدام الرمز البريدي العلاقات أو شكل آخر من المرفق إلى التشديد على التخفيف من الأسلاك.
    2. الشريط التيار الكهربائيفي النهاية وتوصيله دواسة القدم. وأخيراً، قم بتوصيل السلك دواسة القدم في تكوين "قبالة" (عادة مفتوحة). اختبار الدارة ضمان مغناطيس على عند عدم الضغط على رمز التبديل سيرا على الأقدام . هذا وسوف تصمد ذاكرة الوصول العشوائي قبل الكسر.
    3. طباعة جبل المغناطيس (8A "الأرقام التكميلية" و 8B) باستخدام جهاز تصنيع مضافة، أو آلة الجزء من الألومنيوم.
    4. إرفاق مغناطيس إلى جبل المغناطيس.
    5. إرفاق 2 أقواس زاوية شعاع الدعم--المغناطيس.
    6. بالترتيب التالي، مؤشر ترابط قضيب المغناطيس عن طريق أعلى قوس الزاوية وإضافة الجوز ¼ واحد؛ جبل المغناطيس؛ المكسرات ¼ اثنين؛ وأسفل قوس الزاوية. تأمين الجمعية مع اثنين المكسرات ¼ في كل نهاية.
  4. الجمعية كاملة
    ملاحظة: لرسم الفني للجمعية كاملة، راجع التكميلية الرقم 9.
    1. إرفاق فرعي المغناطيس على السطح العلوي ل الشعاع، والدعم--"لوحة جبل".
    2. ضبط المحاذاة شعاع الدعم--المغناطيس حتى المغناطيس يشرك مع رود، وذاكرة الوصول العشوائي.
      ملاحظة: إذا لم تفرج القضيب عند الضغط على دواسة القدم، تقليل منطقة الاتصال بين المغناطيس الكهربائي والقضيب بتحريك شعاع الدعم--المغناطيس.
    3. وآله أقواس الساق الفك (تكميلية الشكل 10).
    4. إرفاق اثنين بين قوسين الساق الفك إلى شعاع الدعم--قسم الفك. عندما أسقطت، ينبغي أن يكون غيض من ذاكرة الوصول العشوائي على مسافة متساوية من كل الفك.
    5. مكان الكسر منصة ("الأرقام التكميلية" 11 ألف و 11B) أعلاه الفكين.
    6. طباعة الرقصة موضع الكسر ("الأرقام التكميلية" 12A و 12B) و قياس دبوس الرقصة ("الأرقام التكميلية" 13A و 13B) استخدام جهاز تصنيع مضافة، أو آلة أجزاء من الألومنيوم.
      ملاحظة: سيتم حساب الأبعاد الرقص في خطوات التحسين مفصلة في الخطوة 2.
    7. إرفاق الرقصة موضع الكسر إلى كسر النظام الأساسي.
    8. وتؤكد أنه يمكن ضبط عمق التأثير استخدام المكسرات وقف اثنان على قضيب من ذاكرة الوصول العشوائي.
    9. وتؤكد أن سرعة التأثير يمكن تعديلها عن طريق تحريك المغناطيس جبل صعودا وهبوطاً.
    10. وتؤكد أن عرض الكسر يمكن تعديلها عن طريق تحريك الفك الساق بين قوسين أقرب أو أبعد من قضيب من ذاكرة الوصول العشوائي.

2-كسر الأمثل

  1. موقع الكسر
    1. الحصول على الصور الشعاعية أطرافهم (عظم الفخذ أو الساق) أن أصيب بكسر في عينة تمثيلية من الحيوانات euthanized 5.
      ملاحظة: يجب أن تتطابق العينة للعينات، التي ستستخدم في البروتوكول التجريبي استناداً إلى العمر والتركيب الوراثي والجنس. حتى لو كان يدعو البروتوكول النهائي أطرافهم كسر واحد فقط، سيتم استخدام أطرافه عينة على حد سواء.
    2. موقف أطرافهم عرضية إلى شعاع الأشعة السينية للحصول على وجهات النظر الحقيقية-الجانبي والامامي/الخلفي للعظم. وضع كائن بعد المعروفة في الطائرة التصوير لتوفير مقياس للتحليل.
    3. ملاحظة: إذا كان التصوير قصبة، ضمان الطرف المصاب في ملحق كامل، حيث عظم الفخذ في نفس الطائرة المحوري كالساق.
    4. وضع علامة المطلوب موقع الكسر في الأشعة من الطرف المصاب أن يكون مكسور (الشكل 1أ -خط متقطع). قياس من المشترك الشوكة الدانية إلى مستوى كسر ملحوظ (الشكل 1أ). حساب طول الكسر يعني (فلوريدا) لجميع العينات التجريبية. قياس من الدرجة إينتيركونديلار لكسور في عظم الفخذ.
  2. الرقصة موضع الكسر
    1. قياس المسافة من سطح سندان واحد للدعم الخارجي لمركز أثر المقصلة (CGI) (الشكل 2). طرح المجموعة الاستشارية لإندونيسيا من فلوريدا، الموضحة في الخطوة 2.1.4، لحساب عمق الرقصة موضع الكسر (دينار). آلة أو 3D-طباعة قناة على شكل U مع ارتفاع وعرض يساوي السندان، وعمق يساوي دينار (الشكل 3أ). نموذج الرسم الفني وملف CAD مدرجة في "الأرقام التكميلية" 12A و 12B.
      ملاحظة: عندما يتم وضع الطرف المصاب في الرقصة، ينبغي أن تقع دورسوم القدم ضد السطح أبعد أثر المقصلة. تعديل القناة على شكل U إذا كانت إزالة إضافية مطلوبة للطرف المصاب.
    2. ضع العينة في جهاز الكسر، في موقف المعرضة لكسور عظم الفخذ أو في موقف ضعيف لكسور الساق (الشكل 4). اضغط دورسوم القدم ضد نهاية الرقصة موضع الكسر. يدوياً كساد المقصلة حتى الكسور في أطرافهم. الحصول على الأشعة من أطرافهم مكسور لتأكيد موقع الحجم وكسر الرقصة (الشكل 2ب).
    3. زيادة دينار إذا كان موقع الكسر البعيدة جداً في العظام، أو إنقاص دينار إذا كان موقع الكسر الدانية جداً على العظام.
  3. تحقيق الاستقرار للمعلمات دبوس
    1. طول pin: استخدام الصور الشعاعية التي تم الحصول عليها في الخطوة 2، 1، قياس طول أطرافهم (ليرة لبنانية) من هضبة قصبي لمستوى الكعب الخلفي لكسور الساق، أو الدرجة إينتيركونديلار إلى تروتشانتير أكبر لكسور في عظم الفخذ. قم بضرب طول العظام 0.9 لحساب طول رقم التعريف الشخصي (رر) (الأرقام 1A و 3 (ب)).
    2. دبوس العرض: استخدام الصور الشعاعية التي تم الحصول عليها في الخطوة 2، 1، قياس قطر النخاع الحد الأدنى (MD) في أطرافهم مكسور (الشكل 1أ). حدد إبرة مع مقياس يساوي تقريبا قطر النخاع ويبلغ طوله أكثر من 1.5 x PL.
      ملاحظة: حجم دبوس تقريبي لماوس C57BL/6J عمره 14 أسبوع هو ز 22, 1 في وز 27، 1 في عظم الفخذ والساق، على التوالي.
  4. قياس قطع دبوس
    1. 2.4.1. آلة أو 3D الطباعة مقياس بطول يساوي رر ناقص طول الإبرة (CGL) (الشكل 3ب؛ التكميلية أرقام 13A و 13B). نهاية واحد ينبغي أن يكون عبء إلى بقية ضد محور الإبرة والأخرى ينبغي أن تشير إلى حيث ينبغي أن تكون قطع الدبوس. نموذج الرسم الفني وملف CAD مدرجة في "أرقام تكميلية" 13A و 13B.
  5. إينتراميدولاري دبوس تثبيت الكسر
    1. استخدام العينات التجريبية غير مكسور من الخطوة 2، 1، إزالة الشعر بالماكينة الكهربائية أو كريم مزيل الشعر من منتصف الساق إلى منتصف الفخذ، تعريض الركبة.
    2. تثبيت الساق: إدراج إبرة يغرز الأفقي بأربطة الرضفة. التراجع عن أربطة الرضفة ميديالى ومحاذاة غيض الإبرة لمحور الساق. استخدام اقتراحا ريمينج، بلطف خرق هضبة قصبي وتوجيه الإبرة أسفل تجويف النخاع.
    3. تثبيت عظم الفخذ: إدراج إبرة يغرز الأفقي بأربطة الرضفة. التراجع عن أربطة الرضفة ميديالى ومحاذاة غيض الإبرة لمحور عظم الفخذ في الشق إينتيركونديلار. استخدام اقتراحا reaming، خرق سطح مفصلي من الدرجة إينتيركونديلار برفق وتوجيه الإبرة أسفل تجويف النخاع.
    4. استخدام مقياس صنعت في الخطوة 2، 4، تعتصر حتى الإبرة عرضه يساوي طول المقياس. سحب الإبرة لتوفير مساحة كافية (~ 3 مم) قطع الإبرة في المستوى المشار إليه بالقياس.
      ملاحظة: تأكد من عقد نهاية الإبرة الدانية (البلاستيك) في حين قطع، حتى لا تصبح قذيفة خطرة.
    5. تجعيد 0.3 مم النهاية البعيدة لاستخدام قاطع رقم التعريف الشخصي pin وثم قطع الدبوس على مستوى المقياس. غرقت pin للسطح المفصلي باستخدام قضيب يبلغ قطرها 1.5 x أكبر من قطر الإبرة.
      ملاحظة: العقص يمنع تناوب إبرة والهجرة عن طريق زيادة الاتصال إبرة والعظام.
    6. الحصول على الصور الشعاعية لتأكيد الإبرة يمتد على طول القناة النخاع من أطرافهم ولا تبرز من نهاية الدانية أو البعيدة (الشكل 1ج).
  6. عمق تأثير
    1. استخدام الصور الشعاعية التي تم الحصول عليها في الخطوة 2، 1، قياس قطر قشرة على مستوى الكسر المطلوب (الشكل 1أ). حساب متوسط القطر القشرية (CD) لجميع العينات التجريبية.
    2. ضع عينة محاكمة مثبتة من الخطوة 2، 5 في جهاز الكسر مع الرقصة كسر المواقع التي صنعت في الخطوة 2، 2. ضع ذاكرة الوصول العشوائي الأثر على أطرافه يصب.
      ملاحظة: لا تسمح ذاكرة الوصول العشوائي لإسقاط؛ يجب أن تظل العظام سليمة أثناء هذه الخطوة الأمثل.
    3. تطبيق القوة ما يكفي من الهبوط في ذاكرة الوصول العشوائي ضغط الأنسجة اللينة، ولكن لا كسر العظام. ضبط عمق تأثير (معرف) على القرص المضغوط 0.75 x (الشكل 2).
      ملاحظة: عمق التأثير المثالي هو 0.5 x CD عند كسر العظام دون أي الأنسجة اللينة. باستخدام حسابات 0.75 لضغط الأنسجة اللينة إضافي.
  7. عرض السندان
    1. تعيين عرض السندان (فصيل عبد الواحد) إلى 0.4 سم الساق الماوس أو عظم الفخذ (الشكل 2).
      ملاحظة: ينصح بعرض أوسع للعينات الكبيرة مثل الفئران.
  8. الوزن من ذاكرة الوصول العشوائي
    1. ويوصي بوزن الحد أدنى من 250 غرام للعينات مورين.
      ملاحظة: يمكن أن الخيوط وزنا إضافيا إلى ذاكرة الوصول العشوائي لعينات أكبر (الشكل 2).
  9. سرعة التأثير
    1. تعيين ارتفاع قطره (DH) إلى 2 سم (الشكل 2). ضع ذاكرة الوصول العشوائي في موقفها الانطلاق بتوصيله إلى مغناطيس المنشط.
    2. ضع أطرافهم لمحاكمة في الجهاز الكسر. اضغط دورسوم للقدم ضد الرقصة كسر المواقع التي صنعت في الخطوة 2، 2. كساد بإيجاز فوتسويتش لتحرير ذاكرة الوصول العشوائي، وثم إعادة تعيين إلى موضعه الانطلاق.
    3. راديوجراف أطرافهم المحاكمة أثرت. تحليل أطرافهم لأي دليل على وجود كسر (الشكل 1د).
      ملاحظة: هذا يمكن أن تكون خفية عند استخدام سرعات منخفضة مع عمق تأثير الخاضعة للرقابة.
    4. إذا كان يتم إنشاء لا كسر، كرر الخطوات 2.9.1-2.9.3 وزيادة ارتفاع قطره 2 سم.
    5. إذا كان يتم إنشاء كسر، سجل ارتفاع قطره، واضربها ب 1.1. هذا هو جديد DH.
    6. استخدام DH من الخطوة 2.9.5، كسر أطرافه المحاكمة القادمة.
    7. إذا كان يتم إنشاء لا كسر، كرر الخطوات 2.9.1-2.9.6 وزيادة ارتفاع قطره 2 سم.
    8. إذا كسر هو الذي تم إنشاؤه، كرر الخطوات 2.9.6-2.9.7 حتى كل اختبار العينات المستخدمة. سجل النهائي DH وكافة المعلمات (فلوريدا، CGI، دينار، رر، العضو المنتدب، PS، CGL، مؤتمر نزع السلاح، معرفو فصيل عبد الواحدو قابل لإعادة الكتابة) من التحسين. تسجيل العينات التجريبية للعمر والجنس، والتركيب الوراثي، والوزن.

3-جيل كسر مغلقة-استقرت

  1. الإعداد
    1. تعقيم جميع المعدات والأدوات عن طريق اﻷوتوكﻻف، غمر حبة الساخنة، أو ما يعادلها.
    2. ضع عنصر تسخين على طاولة العمليات الجراحية وضبطه على درجة الحرارة المثلى. تغطية العنصر مع ثني جراحية. إعداد 3 × 3 في2 لثني الجراحية مع دائرة 0.75 في قطع في المنتصف.
    3. تأكيد تعديل البرج الكسر قبل كل محاكمة (الشكل 2). تعيين معرف، و فصيل عبد الواحد، و قابل لإعادة الكتابة، و درهم للقيم المستمدة من البروتوكول التحسين المحددة للجنس والعمر، والتركيب الوراثي للعينة دراستها.
    4. زن وسجل وزن الحيوان.
  2. جراحة
    1. على نحو كاف رصانة الماوس باستخدام المسكنات مواد التنشق (isoflurane: 4-5% لتحريض; 1-2% للصيانة) أو آخر أنشئ مختبر التخدير البروتوكول. ينبغي أن يكون معدل التنفس نفسا 55-100 في الدقيقة. يجب أن لا تستجيب لقرصة تو أطرافهم هند الحيوان.
    2. إدارة الجرعة الأولى من البوبرينورفين التسكين بعد العملية الجراحية (0.1 مغ/كغ تحت الجلد).
    3. تطبيق تزييت العين لمنع جفاف القرنية.
    4. إزالة الشعر للحيوان مع ماكينة كهربائية من منتصف الساق إلى منتصف الفخذ، تعريض الركبة. تنظيف موقع الشعر الزائد باستخدام الشريط غير المتفاعلة. إعداد موقع التثبيت مع مسحه رطب مبلل مع 70% EtOH. كرر حسب الضرورة لإزالة كل الشعر من منطقة شق.
    5. إعداد وتنظيف منطقة التثبيت مع مسحات بديلة من بوفيدون و 70% EtOH. استخدم تسلسلين مسحه البديلة للتأكد من العقم.
    6. ثم يوضع ثني حول موقع الجراحية بعد الجلد قد تم تطهيرها بشكل مناسب.
    7. دبوس الطرف المصاب كسور في استخدام البروتوكول هو موضح في الخطوة 2، 5. الحصول على الصور الشعاعية لتأكيد رقم التعريف الشخصي يمتد على طول قناة النخاع لكن لم تبرز من نهاية القريبة أو البعيدة.
    8. قم بتشغيل المغناطيس الكهربائي وتوصيل ذاكرة الوصول العشوائي الأثر لوضعه في موضع البداية.
    9. ضع العينة في جهاز الكسر، بوضعه في موقف معرضة لكسور عظم الفخذ أو في موقف ضعيف لكسور في الساق. ينبغي أن توضع الأطراف الاصطناعية المضافة عبر أعمدة في الإسناد وفي الرقصة موضع الكسر مع dorsum القدم ضغط ضد خارج الرقصة.
    10. بينما الضغط في القدم مع جهة وضمان إلا أطرافهم في الأثر ذاكرة الوصول العشوائي المنطقة المستهدفة، بإيجاز كساد فوتسويتش لتحرير ذاكرة الوصول العشوائي. استبدال ذاكرة الوصول العشوائي في موضع البداية.
    11. الحصول على الصور الشعاعية والتأكد من مكان الكسر ونوع.
  3. إدارة الجراحة
    1. رصد هذا الحيوان كل 15 دقيقة خلال انتعاشها من التخدير حتى الحيوان واعية، يمكن الحفاظ على ريكومبينسي القصية، وهي الإسعافية. التأكد من الحيوان قادرة على أمبولاتي على مدى فترة 72-ح.
    2. بيت الحيوان على حدة حتى أنه تعافي تماما.
    3. الحفاظ على التسكين على مدى فترة 48-ح مع البوبرينورفين (0.1 مغ/كغ تحت الجلد) التي تديرها كل ح 12.
    4. رصد وتسجيل الحالة الصحية للحيوان يوميا لمد 7-10 أو حتى القتل الرحيم.
  4. تحليل ما بعد الكسر
    1. قياس FL، رر، مؤتمر نزع السلاح، دكتوراه في الطب، ونمط الكسر. تسجيل القياسات في ملف بيانات رئيسية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

مقصلة المستخدمة سابقا في المختبر ووضعت في عام 2004، وتستند إلى النماذج التي نشرتها اينهورن21. التصميم لم تسمح بتعديلات لمراعاة أي اختلافات في مورفولوجيا العظام على نحو كاف ولم تسمح بالمواقع استنساخه من الطرف المصاب. وعلاوة على ذلك، يتطلب الجهاز السابق اثنين من الناس لتشغيلها. ولذلك، نحن مصممة هندسيا وبنيت جهاز كسر جديد. وكان الهدف الرئيسي من تصميم إمكانية التكيف عالية الدقة لكسر عمق وقوة التأثير، ثلاث نقاط الاتصال، والحيوان لتحديد المواقع. يستند التصميم جهاز كسر وصف مارتورانو في 200822. وكان عاملاً يحد من تصميمها الارتباط بين عمق الكسر وسرعة التأثير. لا يمكن تعديل سرعة التأثير دون تغيير عمق الكسر والموضع الحيوان. وهذا يجعل من المستحيل على تغيير واحد فقط متغير في كل مرة عند تحسين المعلمات الكسر. بالإضافة إلى ذلك، لم تقدم طريقة لضبط مكان وجود كسر في العظام الطويلة بسهولة. تعديل كيف يتم ضبط عمق الكسر وسرعة ذاكرة الوصول العشوائي، تصميم المقدمة هنا تصاريح تكيف عالية الاستبانة، ومستقلة لجميع المتغيرات كسر. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تشغيلها على الجهاز قبل مستخدم واحد، أنها فعالة من حيث التكلفة، وأنه يتيح تحديد المواقع الحيوان قابل للتعديل لتوليد الكسور الخاصة بالموقع.

الأمثل لكسور الساق في الفئران الذكور C57BL/6J عمرها 17 الأسبوع أجرى باستخدام العينات الخمس. وكان الهدف توليد كسور عرضية بسيطة فقط دون مستوى إدراج الشظية في الساق. الموقع الساق البعيدة هو موقع مشترك لكسور العظام البشرية التي النتائج في غير الأعضاء في الاتحاد، بالإضافة إلى ذلك، يوفر منطقة متجانسة من الساق وتجنب التعقيدات في التحليل المرتبطة بالضرر الشظية. وكانت الفئران euthanized وراديوجرافيد. يعني فلوريدا من المشترك الشوكة الدانية إلى الجزء القاصي من إدراج الشظية في الساق كان ± 0.556 0.025 سم. تستخدم عرض سندان 0.4 سم، CGI 0.2 سم، التي تم حسابها دينار 0.356 سم. وقد شيد رقصة تحديد المواقع استخدام برامج التصميم بمساعدة الكمبيوتر وطباعتها بدقة من 0.01 مم ستايرين بوتادين أكريلونيتريل (ABS) باستخدام طابعة 3D (الشكل 3ب). وأكد استخدام الساق محاكمة واحدة وتصميم الرقصة والموقع للكسر الأشعة (الشكل 1ب).

للنتائج المعروضة هنا، حسبت رر أن يكون سم 1.579، استناداً إلى 90 في المائة من متوسط طول قصبي (1.754 ± 0.031 سم). وكانت قطر النخاع يعني (MD) 0.05 سم. تم تحديد حجم إبرة 27 × 3.175 سم تتجاوز الضرورة رر وسد القناة إينتراميدولاري (27 = 0.041 سم). وقد شيد مقياس قطع بطول سم 1.596 ترسيم مستوى دبوس قطع (الشكل 3ب). ثم كان يعلق كل من تايبي التسعة المتبقية. وكانت قطر القشرية يعني سم 0.098، التي كانت تستخدم لحساب عمق أثر سم 0.073 (معرف).

وكان أثر الساق الأولى على ارتفاع قطره 1 سم، مما أدى إلى كسر لا. تم زيادة ارتفاع قطره من 1 سم إلى 2 سم. الارتفاع الجديد أسفر عن كسر عرضية بسيطة. لكسر اللاحقة، تم زيادة ارتفاع انخفاض بنسبة 10% إلى 2.2 سم. وهذا ينتج كسر عرضية بسيطة في أول هبوط. كسر جميع الساق المتبقية في 2.2 سم. وفي المجموع، أسفرت 9/9 (100%) من الساق المثبتة وكسور كسور عرضية بسيطة دون الانحناء دبوس. وكانت النسبة المئوية لطول دبوس التجريبية لطول الرقم المستهدف وطول الكسر التجريبية على طول الكسر الهدف 101.1% و 97.6 في المائة، على التوالي. معلمات النهائي ترد في الجدول 1، والذي يتضمن أيضا بيانات تمثيلية عظم الفخذ.

استخدام معلمات الأمثل المتقدمة أعلاه، أجريت محاكمة لمقارنة الكسور ما قبل وما بعد التحسين. تم الحصول على الصور الشعاعية استعادية من كسور الساق السابقة التي تم إنشاؤها في المختبر لدينا استخدام مقصلة بسيطة21 دون الأمثل. بإيجاز، كانت مثبتة في تايبي باستخدام سلك 0.029-سم. تم إدراج السلك حتى شعر المقاومة، تراجع عن 3 مم، قص، والتوجه إلى المكان. وفي وقت لاحق، وضع الماوس تحت المقصلة مع نقطة الارتطام تقريبا في إدراج الشظية في الساق. ثم أسقطت المقصلة من مستوى 10 سم. وجمعت بيانات إضافية من الكسور التي تم إنشاؤها باستخدام المقصلة قابل للتعديل والمعلمات المستمدة من البروتوكول الأمثل (الجدول 1). كل مجموعة يرد الكسور 58 في فئران عمرها 14 أسبوع، ومطابقة النمط الوراثي. تم تحليل الأشعة لطول الكسر التجريبية (EFL): المسافة من المشترك الشوكة الدانية إلى الكسر وطول دبوس التجريبية (EPL) وطول العظام ونمط الكسر.

استخدام جهاز كسر قابل لتعديل والأمثل المعلمات (ف < 0.001) تحسنت بشكل ملحوظ جيل كسور عرضية بسيطة (الشكل 5). مجموعة الأمثل قبل إنشاء كسر عرضية بسيطة 46.55% (27/58) في ذلك الوقت، مقارنة بالمجموعة بعد التحسين التي ولدت كسر عرضية بسيطة 98.28% (57/58) من الوقت فقط. عينة واحدة فقط في المجموعة بعد التحسين قد كسر معقدة بسبب مالاليجنمينت في الرقصة تحديد المواقع. استناداً إلى الأساليب الموصوفة في البروتوكول الأمثل، ينبغي التقاط طول قطع دبوس 90% الطول الإجمالي العظام. وكانت نسبة طول دبوس التجريبية للعظام الطول في المجموعة بعد التحسين 92.43% 83.67% فقط في مجموعة ما قبل التحسين (ف < 0.001) بالمقارنة مع استخدام المعلمات الأمثل وقياس قطع دبوس،. التحسين أيضا تناقص تقلب مواقع الكسر وطول رقم التعريف الشخصي، ونسبة طول رقم التعريف الشخصي للعظام (ف < 0.001). وترد النتائج في الجدول 2.

Figure 1
الشكل 1 : التحسين وجيل من كسر الساق بسيطة. هذه اللوحات إظهار الصور الشعاعية الجانبية الساق مورين. (أ) هذا الفريق يظهر القياسات قبل الكسر. خط أصفر متقطع يمثل موقع الكسر مثالية. تراكبات قياس طول الكسر (فلوريدا) وطول أطرافهم (ليرة لبنانية)، وقطر النخاع (MD)، وقطر القشرية (CD) يبين الأشعة. (ب) هذا الفريق يظهر اختبار موقع كسر. رأس السهم الصلبة تشير إلى مستوى الكسر في الساق غير مستقرة لاختبار المعلمات الرقصة تحديد المواقع. (ج) هذا الفريق يظهر اختبار طول رقم التعريف الشخصي مع الأشعة كسر ما قبل لاختبار طول رقم التعريف الشخصي (PL) وقياس القطع. رر ينبغي أن 90% تعبئة ليرة لبنانية، قناة إينتراميدولاري، ولا نتا بروكسيمالي أو ديستالي. (د) هذا الفريق يظهر جيل كسر ما بعد تحسين. مخطط رأس السهم يشير إلى مستوى كسر الساق عرضية بسيطة. رقم التعريف الشخصي لا عازمة على مستوى الأثر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
الشكل 2 : تصميم جهاز الكسر قابل للتعديل- يظهر هذا الشكل الأمامية والجانبية ووجهات النظر منظور الجهاز كسر. ويشمل عرض أمامي التعليقات التوضيحية لمكونات الجهاز الرئيسية. ويتضمن العرض الجانبي المكبرة من التفاصيل التي توضح أن التعديلات لعمق تأثير (معرف) وارتفاع قطره (DH) وعرض السندان (فصيل عبد الواحد). يمكن إضافة وزن إضافي لذاكرة الوصول العشوائي بخيوط على الأوزان في الجزء العلوي من أثر ذاكرة الوصول العشوائي وأشارت إلى جانب رأس السهم الأحمر. خط منقط بالتفصيل تعديل العرض السندان يشير إلى سطر أثر. مركز مقصلة أثر على السطح الخارجي سندان دعم (CGI) يستخدم لحساب عمق الرقصة تحديد الموضع لإنتاج مستوى كسر صحيحة ودقيقة. ويرد بالتفصيل في الشكل 3ألفالرقصة تحديد المواقع. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 3
الشكل 3 : تحديد المواقع الرقصة وقطع قياس التصميم. (أ) هذا الفريق يظهر تفاصيل الماوس الرقصة لتحديد المواقع. يمكن ضبط عمق الرقصة (دينار) لتغيير موقع الكسر في الطرف المصاب. زيادة دينار سوف تتحرك الكسر بروكسيمالي وتناقص دينار سوف تتحرك الكسر ديستالي. (ب) هذا الفريق يوضح تفاصيل الإبرة وقياس قطع دبوس. يجب أن يكون طول رقم التعريف الشخصي (رر) 90% طول أطرافهم (ليرة لبنانية) (الشكل 1أ). طول قياس القطع (CGL) مشتق من طرح رر من طول الإبرة. في هذا المثال، تم بناء مقياس قطع (CGL = 1.6 سم) ترسيم إبرة 27-ز (الطول = 3.175 سم)، تاركة رر سم 1.58 بعد قطع. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 4
الشكل 4 : موضع كسر الساق وعظم الفخذ. هذه صور من أعلى إلى أسفل (A) الساق ماوسو (ب) عظم الفخذ في الرقصة بوسيتينج. (أ-1) لكسور الساق، ويتم وضع الماوس في وضع ضعيف مع الساق في وسط الساندين الدعم والضغط على دورسوم القدم ضد الرقصة. (باء-1) لكسور عظم الفخذ، ويتم وضع الماوس في موقف عرضه مع دورسوم القدم ضغط ضد الرقصة. خط أصفر متقطع يشير إلى موقع أثر السندان. (ألف-2 و ب-2) إظهار الصور أسفل الموقع السندان في وقت أثر. الموضع من أيدي الباحث لا ينبغي أن يتدخل يشتغل ذاكرة الوصول العشوائي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 5
الشكل 5 . قبل وبعد التحسين الجيل الكسر. هذه اللوحات إظهار الصور الشعاعية الجانبية من كسور الممثل من التحسين قبل (A) ومجموعات كسر ما بعد التحسين (ب). وكان حجم المجموعة الفئران 58. رؤوس أسهم الصلب ويحدد رأس السهم يشير إلى مستوى الكسر في مجموعات ما قبل وما بعد التحسين، على التوالي. (ألف-1 - ألف-5) التحسين الكسور التي تم إنشاؤها قبل إبداء درجة عالية من كومينوشن وتقلب مستوى الكسر. قطر دبوس يملأ جزئيا فقط بقناة إينتراميدولاري مع درجة عالية من التقلب طول. عدم تناسق طول رقم التعريف الشخصي أدت إلى كسور غير مستقرة (ألف-3) والتعرض دبوس (ألف-3 – ألف-5). أدى الافتقار إلى مراقبة عمق الكسر بنت (ألف-4) دبابيس وكومينوشن أسهم (ألف-1 - ألف-5). في الكسور التي تم إنشاؤها بعد التحسين (انظر الجدول 1 لمجموعة كاملة من المعلمات)، أدى استخدام الرقصة تحديد المواقع (الشكل 3أ) إلى تقلب منخفض لكسر المواقع (مخططات رأس السهم الأصفر). وأسفر الأمثل لعرض رقم pin استناداً إلى الصور الشعاعية كسر ما قبل تشكيلة دبوس مليئة بقناة إينتراميدولاري. وأسفر استخدام مقياس قطع دبوس (الشكل 3ب) طول دبوس متسقة. الاستفادة المثلى من انخفاض ارتفاع وعمق تأثير إنتاج الكسور عرضية بسيطة مع لا دبابيس كومينوشن أو بنت. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

اختصار الساق عظم الفخذ
معلمات ما قبل الكسر
سندان عرض (سم) الأمير الوليد بن طلال 0.40 0.40
الوزن (ز) من ذاكرة الوصول العشوائي قابل لإعادة الكتابة 272.00 272.00
كسر ما قبل القياسات
طول أطرافهم (سم)، mean±SD ليرة لبنانية 1.75±0.03 1.32±0.05
قطر القشرية (سم)، mean±SD مؤتمر نزع السلاح 0.10±0.00 0.15±0.01
قطر النخاع (سم)، mean±SD دكتوراه في الطب 0.05±0.00 0.09±0.01
حجم دبوس (قياس/سم) ملاحظة: 27/3.175 23/3.810
مركز مقصلة الأثر (سم) = فصيل عبد الواحد /2 المجموعة الاستشارية لإندونيسيا 0.20 0.2
كسر طول (سم)، mean±SD فلوريدا 0.56±0.02 0.64±0.01
الأمثل
دبوس الطول (سم) = 0.9 * ليرة لبنانية رر 1.58 1.19
تأثير العمق (سم) = 0.75 * CD معرف 0.07 0.11
قطع قياس الطول (سم) = PS-رر CGL 1.60 2.62
الرقصة العمق (سم) = فلوريدا-CGI دينار أردني 0.36 0.44
إسقاط الارتفاع (سم) DH 2.20 4.40
بعد كسر القياسات
طول رقم التعريف الشخصي التجريبية (سم)، mean±SD الدوري الإنجليزي 1.60±0.06 1.19±0.04
طول دبوس التجريبية على طول رقم التعريف الشخصي (%) 101.1% 100، 0 ٪
التجريبية "الكسر طول" (سم)، mean±SD التغذية بالكهرباء 0.54±0.01 0.62±0.06
طول الكسر التجريبية لكسر طول (%) 97.6 في المائة 97.1%
كسر عرضية بسيطة (%) 9/9 (100%) 9/9 (100%)

الجدول 1: معلمات الجيل الكسر قبل وبعد وضع النظام الجديد للمقصلة.

قبل التحسين ما بعد التحسين اختبار أهمية
التجريبية "الكسر طول" (سم)، mean±SD 0.74±0.28 0.52±0.05 t < 0.001
و < 0.001
طول رقم التعريف الشخصي التجريبية (سم)، mean±SD 1.47±0.21 1.57±0.09 t < 0.001
و < 0.001
دبوس "طول العظام" (%)، mean±SD 83.67±11.97 92.43±5.29 t < 0.001
و < 0.001
كسر عرضية بسيطة (%) 46.55 98.28 بيرسون < 0.001

الجدول 2: كسر النتائج قبل وبعد التحسين المعلمة.

Supplementary Figure 1
التكميلية الرقم 1: الرسم "فرعي الدعم" التقني- وهذا الرقم يبين رسم الفني لتجميع مكونات الدعم. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Supplementary Figure 2
التكميلية الرقم 2: الرسم الفني "فرعي ذاكرة الوصول العشوائي"- هذا الرقم يظهر رسم الفني لجمعية ذاكرة الوصول العشوائي للمكونات. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Supplementary Figure 3
التكميلية الرقم 3: كتل الرسم التقني- يظهر هذا الشكل رسم الفني التي يمكن استخدامها لتصنيع الإيقاف وتوجيه كتل لجهاز الكسر. استخدمنا الألومنيوم. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Supplementary Figure 4
التكميلية الرقم 4: رود، ذاكرة الوصول العشوائي الرسم التقني- يظهر هذا الشكل رسم الفني التي يمكن أن تستخدم لتصنيع ذاكرة الوصول العشوائي على جهاز الكسر. يمكننا استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Supplementary Figure 5
التكميلية الرقم 5: المسمار، محاذاة الرسم التقني- وهذا الرقم يبين رسم الفني التي يمكن أن تستخدم لتعديل المسمار كاب مأخذ لمحاذاة ذاكرة الوصول العشوائي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Supplementary Figure 6
التكميلية الرقم 6: بات، تصاعد الرسم التقني- يعرض هذا الشكل رسم التقنية لتصنيع لوحة المتصاعدة لجهاز الكسر. استخدمنا الألومنيوم. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Supplementary Figure 7
التكميلية الرقم 7: الرسم الفني "فرعي المغناطيس". وهذا الرقم يبين رسم الفني لتجميع مكونات المغناطيس. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Supplementary Figure 8
التكميلية الرقم 8: جبل، المغناطيس الرسم الفني وملف CAD. يعرض هذا الشكل (A) من الرسم الفني وملف CAD (ب) التي يمكن استخدامها لتصنيع جبل المغناطيس (تنسيق الملف: *.stl). نحن طباعة 3D الجزء استخدام حمض اللبنيك (جيش التحرير الشعبي). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Supplementary Figure 9
التكميلية الرقم 9: الرسم الفني "الجمعية كاملة" وملف CAD. يظهر هذا الشكل (A) تقنية الرسم الجمعية كسر كاملة مع (ب) ومكونات الملف CAD (تنسيق الملف: *.iam). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Supplementary Figure 10
التكميلية الرقم 10: قوس، الرسم الفني "الفك الساق". يظهر هذا الشكل رسم الفني التي يمكن أن تستخدم لتصنيع الأقواس الساق لجهاز الكسر. يتم تشكيلة الأقواس من أقواس زاوية 8020 الجاهزة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Supplementary Figure 11
التكميلية الرقم 11: منصة، كسر الرسم الفني وملف CAD. يعرض هذا الشكل (A) من الرسم الفني وملف CAD (ب) التي يمكن استخدامها لصنع منصة كسر (تنسيق الملف: *.stl). نحن طباعة 3D الجزء استخدام حمض اللبنيك (جيش التحرير الشعبي). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Supplementary Figure 12
التكميلية الرقم 12: الرقصة، الرسم الفني "موضع الكسر" وملف CAD. يعرض هذا الشكل (A) من الرسم الفني وملف CAD (ب) التي يمكن استخدامها لتصنيع الرقصة الموضع أطرافهم (تنسيق الملف: *.stl). نحن طباعة 3D الجزء استخدام حمض اللبنيك (جيش التحرير الشعبي). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Supplementary Figure 13
التكميلي رقم 13: الرقصة، "قياس دبوس" الرسم الفني وملف CAD. يظهر هذا الشكل (A) الرسم الفني وملف CAD (ب) التي يمكن استخدامها لصنع مقياس قطع دبوس (تنسيق الملف: *.stl). نحن طباعة 3D الجزء استخدام حمض اللبنيك (جيش التحرير الشعبي). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

يوفر هذا البروتوكول الأمثل وجيل كسر الباحثين بطريقة فعالة اشتقاق في كسر المعلمات وتنفيذ إجراء مينيملي، التي تنتج كسور دقيقة وقابلة للتكرار وعرضية. بالإضافة إلى ذلك، ينص هذا البروتوكول مجموعة مشتركة من كسر جيل المعلمات، التي تروج لأسلوب الاتساق بين الباحثين. وستمكن هذه المعلمات إنشاء قاعدة بيانات مشتركة لكسر وضع معايير كسر استناداً إلى مجموعة متنوعة من المعلمات (مثلاً، والعمر والجنس، ونوع الجنس، والنمط الوراثي). الأمثل لمتغيرات كسر يقلل بشكل ملحوظ عدم تجانس عينة-تقليل مقدار الوقت الضائع، وفقدان الموارد، والبيانات غير قابل للاستخدام.

لتوليد كسور صحيحة ودقيقة، من الضروري وضع مجموعة موحدة من معلمات الجيل الكسر التي تنتج بدرجة عالية من الخصوصية والحد من تباين مواقع كسر. بالإضافة إلى توليد الكسر، وتحقيق الاستقرار الكافي مطلوب أيضا لتشجيع تشكيل دشبذ الكسر ويقلل من الاحتمال غير الأعضاء في الاتحاد. تعلق إينتراميدولاري أسلوب تثبيت شائعة المستخدمة لتثبيت كسور العظام الطويلة الهيكل تجريبيا وسريريا على حد سواء. داخليا تركز اهتمامها كسور تميل للشفاء غير مباشر-عملية تشترك فيها تمايز الأنسجة، ارتشاف العظام في سطح الكسر، والكسر اللاحقة الاتحاد عبر callus تشكيل ويعيد البناء. يمكن أن تعرقل هذه العمليات حركة تقاطع طرق الكسر والهجرة من دبوس داخل تجويف النخاع. هذا البروتوكول يستخدم أسلوب تثبيت الذي يقلل من درجة التشرد في موقع الكسر التالي للتثبيت ويحد من الهجرة رقم التعريف الشخصي دون الاستخدام المعدات الجراحية المتطورة والتقنيات التي يمكن أن تتسبب في أضرار لا داعي لها لنطاق نسيج العظام القشرية. توليد مجموعة من معلمات دبوس إلى أقصى حد الاتصال إينتراميدولاري كل نوع نموذج محدد يوفر الاستقرار اللازم لتشكيل دشبذ الصحيح ويعيد البناء العظم.

متى تم وضع دبوس إينتراميدولاري، هو توليد الخطوة الحاسمة التالية كسر عرضية بسيطة. البروتوكولات التي تولد الكسور عن طريق تطبيق خارجياً، بلانت قوة الصدمة لديها القدرة على إنتاج الكسور المسحوقة وتلف تثبيت الأجهزة. وللتخفيف من هذه التعقيدات، من المهم أن التحكم في عمق الأثر الذي يجب أن يساوي 0.5 x متوسط القطر القشرية من كل نموذج مجموعة23. يمكن أن يؤدي أيضا إلى كسر كومينوشن من القوة المفرطة التي طبقت خلال الإجراءات الخارجية بلانت قوة الصدمة. إذا كانت سرعة تأثير يتجاوز عتبة حرجة، سرعة نشر الكراك سوف تولد موجات الإجهاد الناتج في مواقع متعددة في كسر24. من المهم تحديد ارتفاع الوزن وانخفاض ذاكرة الوصول العشوائي التي سوف تولد ما يكفي من الطاقة الحركية لإنتاج كسر، بينما تبقى أيضا عن عتبة السرعة أثر لإنتاج موجه الإجهاد، والحد من إمكانية وقوع كومينوشن. سوف يتسبب سرعة عالية التأثير تحميل سريع للعظام، والتي تنتج امتصاص الطاقة المفرطة قبل الكسر هو الذي تم إنشاؤه25. عند نشر كسر، يتم تحرير الطاقة المفرطة استيعابها أثناء التحميل غير خطيا، التي تنتج كومينوشن. أقل تأثير السرعة والتحميل أبطأ من الطاقة لديها احتمال أعلى لإنتاج كسر خطي مقارنة بسرعات عالية التأثير والتحميل السريع26. للحد من حدوث كومينوشن، يستخدم هذا البروتوكول وزن قياسي ذاكرة الوصول العشوائي من 250 غرام للفئران--وهذا يمكن تعديلها لاستيعاب أنواع أكبر. عند العمل مع صغار الحيوانات أو المصابين بمرض العظام معروفة (مثلاً، وهشاشة أو أوستيوسكليروسيس)، فإنه قد يكون من الضروري على إنقاص الوزن من ذاكرة الوصول العشوائي. من المهم استخدام وزن متسقة من ذاكرة الوصول العشوائي عندما يجري تعديل متغير الطول واحد فقط حتى إسقاط الأمثل في وقت واحد. العمليات الحسابية للسرعات إبلاغها أثر مثالية سوف تنتج الكسور أكثر اتساقا بالمحاسبة لاختلافات طفيفة في حجم ومورفولوجيا الأنسجة اللينة للعينة.

الأساليب المذكورة أعلاه القضاء على العديد من أوجه القصور الأخرى بروتوكولات الجيل كسر؛ ومع ذلك، قد تتطلب بعض جوانب التدريب على كفاءة إنتاج النتائج المرجوة. المضاعفات المحتملة واحد من الإجراءات وضع pin غير دقيقة، يحتمل أن تسبب العظام كبيرة أو أضرار الأنسجة اللينة. وهذا يرجع أساسا إلى إبراز محدودية النهج وعدم كافية الثنائية من ناحية المهارة. تثبيت داخلية دون شق مفتوحة يمكن أن تتطلب قدرا كبيرا من المهارة من الشخص الذي يقوم بهذا الإجراء. ولذلك، من المهم أنه كان التدريب الكافي-على الجثامين، إذا لزم الأمر-لتجنب حدوث تلف الأنسجة اللينة الزائدة التي يمكن أن تسبب مضاعفات في جميع أنحاء عملية الشفاء. وإذ تسلم بأن الهياكل المحددة في البروتوكول (أربطة الرضفة وهضبة قصبي، والدرجة إينتيركونديلار من عظم الفخذ) سيساعد على إنتاج تعلق متسقة ودقيقة مع الحد الأدنى من الضرر الأنسجة اللينة. ومع ذلك، كان هدف الدراسة هو موضح لا لتقديم إجراءات مفصلة لوضع دبوس، ولكن بدلاً من ذلك وصف طرق لتوليد كسور مثالية.

ينصح بشدة استخدام قياس قطع لتجنب أي التوسيع عن طريق الدانية نهاية عظم الفخذ أو النهاية البعيدة من الساق. الحفر من خلال نهاية عظم الفخذ الدانية يمكن أن تتسبب في أضرار لا داعي لها للأنسجة الرخوة أو العظام في الورك، تسبب مضاعفات التنقل والإصابة أثناء عملية الشفاء. وبالمثل، التوسيع عن طريق القاصي نهاية الساق سيضر هياكل الكاحل، تغيير مشيه الميكانيكا والتحميل، وتشكيل دشبذ.

لزيادة دقة موقع الكسر، يمكن تصميم رقصة أطرافهم المواقع مخصصة لضمان تحديد المواقع المناسبة أطرافهم داخل الجهاز. موضع تأثير دقيقة ودقيقة أمر ضروري لاستمرار توليد كسور في الموقع المطلوب. لدينا مختبر توظف حاليا الرقص اثنين: أحدهما لكسور منتصف قصبي والآخر لكسور في منتصف الفخذ، ولكن براعة التصميم النمطي والطباعة 3D يعطي الباحثين القدرة على توليد كسور في مجموعة متنوعة من المواقع. إضافة الرقصة مخصصة مصممة لتوليد كسور في موقع معين يزيد كلا من الدقة والأحكام لتوليد الكسر بالحد من احتمال حدوث أخطاء المشغل.

قليل من القيود لهذا الأسلوب مماثلة لتلك المصادفة في تقنيات أخرى كسر المغلقة الموجودة. الدهون أو الأنسجة اللينة المفرطة يمكن أن يعوق توليد الكسور، كما رأينا في الفئران الأكبر سنا أو يعانون من زيادة الوزن. من المهم أن نلاحظ أن هذا عادة بسبب الافتقار إلى القوة وليس إلى نقص في عمق تأثير. يمكن التغلب على هذا القيد بزيادة الوزن من ذاكرة الوصول العشوائي أو سرعة لزيادة الطاقة الحركية المطبقة على موقع الكسر. كما يعتمد هذا الأسلوب على التثبيت الداخلية، التي يمكن أن تعطل سطح بطانة العظم من العظم وتؤثر على الشفاء. في حين تعطل بطانة العظم كما يحدث سريرياً مع تسمر إينتراميدولاري، إذا كان يجري دراسة مساهمة وضينه لإصلاح الكسر، التثبيت الخارجية أو لوحات قد يكون خياراً أفضل. قيداً إضافيا هو العينة المطلوبة من الأضاحي إلى إنشاء المعلمات الأولية؛ ومع ذلك، كما يتم إنشاء المتغيرات الكسر للمزيد من أنواع العينات وتطوير قاعدة البيانات، يجب تقليل الحاجة إلى عينات الذبيحة إضافية.

بروتوكول وصف يزيد من دقة صدمات المستحث عن طريق استخدام المعلمات موحدة خاصة بنوع العينة، التقليل من عدم تجانس الكسر عادة ما ينظر في الإجراءات جيل كسر مغلق. أحدث بروتوكولات الجيل كسر قابلة للتطبيق على الأنواع مورين فقط وتنتج كسور متوسطة متسقة. غالباً ما تتطلب استخدام نوع عينة محددة للحصول على نتائج مثلى أو لا تراعي الاختلافات داخل السلالات. عرض البروتوكول هنا حسابات للتباين في مورفولوجيا الحجم أو العظام التي قد توجد بين سلالات الماوس ويمكن تكييفها لتوليد كسور متسقة في الأنواع الأخرى. وبالإضافة إلى ذلك، سيدعم تطبيق هذا البروتوكول على نطاق واسع اعتماد لغة الكسر موحدة بين الباحثين. استخدام بروتوكولات مماثلة مع المتغيرات المشتركة سوف تحسين تناسق الأسلوب وتعزيز إجراء مقارنات بين الدراسات. بينما المعلمات المذكورة أعلاه خاصة بالعظام الطويلة مورين، هناك احتمال لكسر البروتوكول الأمثل لاستخدامها في نماذج كسر إضافية، مما زاد من براعة معلمة جيل كسر الجماعية قاعدة البيانات. تستخدم هذا البروتوكول الأمثل كسر سيزيد إنتاج عينات متجانسة، وقابلة للاستخدام بتحسين الاتساق بين موقع الكسر ونمط. العائد نسبة أعلى من العينات سوف تقليل إهدار الموارد المختبرية، وتقليل عدد الحيوانات اللازمة، وتحسين كفاءة الدراسة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

وأيده البحث عنها في هذا المنشور بالمعهد الوطني لالتهاب المفاصل وموسكولوسكيليتال و "أمراض الجلد" من "معاهد الصحة الوطنية في" إطار جائزة رقم F30AR071201 و R01AR066028.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Support Subassembly Supplementary Figure 1
Beam, Support--Jaw Section  80/20 1003 x 9.00 w/ #7042 at A, C, in Left End
Beam, Support--Horizontal Section 80/20 1002 x 14.00
Beam, Support--Vertical 1 80/20 1050 x 10.50  w/ #7042 at A in Left End and at A in Right End
Beam, Support--Vertical 2 80/20 1010 x 10.50  w/ #7042 at D, B in Left End and at A in Right End
Beam, Support--Plate Mount 80/20 1030 x 8.00  w/ #7036 at Left End
Beam, Support--Magnet 80/20 1010 x 13.50  w/ #7042 at A, C, in Right End
Anchors (3) 80/20 3392
Double Anchor (3) 80/20 3091
Bolt Assembly (6) 80/20 3386 1/4-20 x 3/8"
Button Head Socket Cap Screw (6) 80/20 3604 1/4-20 x 3/4"
Ram Subassembly Supplementary Figure 2
Block, Stop Custom Supplementary Figure 3
Block, Guide Custom Supplementary Figure 3
Rod, Ram Custom Supplementary Figure 4
Alignment Screw Custom Supplementary Figure 5
Plate, Mounting Custom Supplementary Figure 6
Linear Sleeve Bearing (2) McMaster-Carr 8649T2
Hex Nut (3) McMaster-Carr 92673A125 3/8-16 UNC
Socket Cap Screw (8) McMaster-Carr 92196A108 4/40 x 3/8"
Socket Cap Screw (6) McMaster-Carr 92196A032 4/40 x 1 1/8"
Socket Cap Screw (1) McMaster-Carr 92196A267  10/32 3/8"
Magnet Subassembly Supplementary Figure 7
Mount, Magnet Custom Supplementary Figure 8
Power Supply McMaster-Carr 70235K23
Foot Switch McMaster-Carr 7376k2
Electromagnet McMaster-Carr 5698k111
Wire - 10 feet McMaster-Carr 9936k12
Rod, Magnet McMaster-Carr 95412A566 1/4" Threaded Rod x 7"
Corner Bracket (6) 80/20 4108
Socket Cap Screw (1) McMaster-Carr 92196A705 10/32 1 1/4"
Hex Nut (4) McMaster-Carr 92673A113 1/4-20 UNC
Complete Assembly Supplementary Figure 9
Bracket, Leg Jaw (2) Custom Supplementary Figure 10
Platform, Fracture Custom Supplementary Figure 11
Jig, Positioning-Fracture Custom Supplementary Figure 12
Other
Pin Cutter Medical Supplies and Equipment 150S
Needles Sigma Z192430, Z192376  23g x 1.5" - mouse femur, 27g x 1.25" - mouse tibia

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. BMUS: The Burden of Musculoskeletal Diseases in the United States. , Available from: http://www.boneandjointburden.org/ (2014).
  2. Corso, P., Finkelstein, E., Miller, T., Fiebelkorn, I., Zaloshnja, E. Incidence and lifetime costs of injuries in the United States. Injury Prevention. 12 (4), 212-218 (2006).
  3. Nguyen, N. D., Ahlborg, H. G., Center, J. R., Eisman, J. A., Nguyen, T. V. Residual lifetime risk of fractures in women and men. Journal of Bone and Mineral Research: The Official Journal of the American Society for Bone and Mineral Research. 22 (6), 781-788 (2007).
  4. Thompson, Z., Miclau, T., Hu, D., Helms, J. A. A model for intramembranous ossification during fracture healing. Journal of Orthopaedic Research: Official Publication of the Orthopaedic Research Society. 20 (5), 1091-1098 (2002).
  5. Cheung, K. M. C., Kaluarachi, K., Andrew, G., Lu, W., Chan, D., Cheah, K. S. E. An externally fixed femoral fracture model for mice. Journal of Orthopaedic Research. 21 (4), 685-690 (2003).
  6. Connolly, C. K., et al. A reliable externally fixated murine femoral fracture model that accounts for variation in movement between animals. Journal of Orthopaedic Research. 21 (5), 843-849 (2003).
  7. Histing, T., et al. An internal locking plate to study intramembranous bone healing in a mouse femur fracture model. Journal of Orthopaedic Research. 28 (3), 397-402 (2010).
  8. Gröngröft, I., et al. Fixation compliance in a mouse osteotomy model induces two different processes of bone healing but does not lead to delayed union. Journal of Biomechanics. 42 (13), 2089-2096 (2009).
  9. Bonnarens, F., Einhorn, T. A. Production of a standard closed fracture in laboratory animal bone. Journal of Orthopaedic Research. 2 (1), 97-101 (1984).
  10. Huang, C., et al. The spatiotemporal role of COX-2 in osteogenic and chondrogenic differentiation of periosteum-derived mesenchymal progenitors in fracture repair. PloS One. 9 (7), 100079 (2014).
  11. Waki, T., et al. Profiling microRNA expression during fracture healing. BMC Musculoskeletal Disorders. 17, 83 (2016).
  12. Yee, C. S., et al. Sclerostin antibody treatment improves fracture outcomes in a Type I diabetic mouse. Bone. 82, 122-134 (2016).
  13. Wong, E., et al. A novel low-molecular-weight compound enhances ectopic bone formation and fracture repair. The Journal of Bone and Joint Surgery. American Volume. 95 (5), 454-461 (2013).
  14. Prodinger, P. M., et al. Does Anticoagulant Medication Alter Fracture-Healing? A Morphological and Biomechanical Evaluation of the Possible Effects of Rivaroxaban and Enoxaparin Using a Rat Closed Fracture Model. PloS One. 11 (7), 0159669 (2016).
  15. Menzdorf, L., et al. Local pamidronate influences fracture healing in a rodent femur fracture model: an experimental study. BMC Musculoskeletal Disorders. 17, 255 (2016).
  16. Hagiwara, Y., et al. Fixation stability dictates the differentiation pathway of periosteal progenitor cells in fracture repair. Journal of Orthopaedic Research: Official Publication of the Orthopaedic Research Society. 33 (7), 948-956 (2015).
  17. Gardner, M. J., et al. Differential fracture healing resulting from fixation stiffness variability: a mouse model. Journal of Orthopaedic Science: Official Journal of the Japanese Orthopaedic Association. 16 (3), 298-303 (2011).
  18. Catma, M. F., et al. Remote ischemic preconditioning enhances fracture healing. Journal of Orthopaedics. 12 (4), 168-173 (2015).
  19. Lichte, P., et al. Impaired Fracture Healing after Hemorrhagic Shock. Mediators of Inflammation. 2015, 132451 (2015).
  20. Lopas, L. A., et al. Fractures in geriatric mice show decreased callus expansion and bone volume. Clinical Orthopaedics and Related Research. 472 (11), 3523-3532 (2014).
  21. Bonnarens, F., Einhorn, T. A. Production of a standard closed fracture in laboratory animal bone. Journal of orthopaedic research. 2 (1), 97-101 (1984).
  22. Marturano, J. E., et al. An improved murine femur fracture device for bone healing studies. Journal of Biomechanics. 41 (6), 1222-1228 (2008).
  23. Jackson, R. W., Reed, C. A., Israel, J. A., Abou-Keer, F. K., Garside, H. Production of a standard experimental fracture. Canadian Journal of Surgery. Journal Canadien De Chirurgie. 13 (4), 415-420 (1970).
  24. Byrne, M., Cleveland, B., Marturano, J., Wixted, J., Billiar, K. Design of a reproducible murine femoral fracture device. Conference: Bioengineering Conference, 2007. NEBC '07. IEEE 33rd Annual Northeast. , (2007).
  25. Carter, D. R., Hayes, W. C. Compact bone fatigue damage-I. Residual strength and stiffness. Journal of Biomechanics. 10 (5), 325-337 (1977).
  26. McGee, A., Qureshi, A., Porter, K. Review of the biomechanics and patterns of limb fractures. Trauma. 6 (1), 29-40 (2004).

Tags

الطب، 138 قضية، كسر، العظام، نموذج، عظم الفخذ، والساق، الفئران استقرت، مورين،، القوارض، بروتوكول، الأمثل، مقصلة
تصميم جهاز الكسر وبروتوكول الأمثل لكسور مغلقة-استقرت في القوارض
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Zondervan, R. L., Vorce, M.,… More

Zondervan, R. L., Vorce, M., Servadio, N., Hankenson, K. D. Fracture Apparatus Design and Protocol Optimization for Closed-stabilized Fractures in Rodents. J. Vis. Exp. (138), e58186, doi:10.3791/58186 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter