נוקשות מתכוונן, תופסנים חיצוניים למודלים של עכברי ירך osteotomy ומגזרי עצם הפגם

1Institute of Health and Biomedical Innovation, Queensland University of Technology, 2RISystem AG
Medicine

Your institution must subscribe to JoVE's Medicine section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 10 minute trial to JoVE!





We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.

If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.

 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Glatt, V., Matthys, R. Adjustable Stiffness, External Fixator for the Rat Femur Osteotomy and Segmental Bone Defect Models. J. Vis. Exp. (92), e51558, doi:10.3791/51558 (2014).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

הסביבה המכנית סביב הריפוי של עצם שבורה היא מאוד חשובה כמו זה קובע את הדרך שבר ירפא. בעשור האחרון חלה התעניינות קלינית רבה בשיפור ריפוי עצם על ידי שינוי הסביבה המכנית באמצעות יציבות הקיבוע מסביב לפצע. אילוץ אחד ממחקר בבעלי חיים פרה קליני בתחום זה הוא חוסר שליטה ניסיונית על הסביבה המכנית המקומית בפגם מגזרי גדול כמו גם osteotomies כפי שהם לרפא. במאמר זה אנו מדווחים על העיצוב ושימוש בתופסנים חיצוניים ללמוד הריפוי של פגמי עצם מגזרי גדולים או osteotomies. מכשיר זה מאפשר לא רק לנוקשות ציריות הנשלטות על נגע העצם כפי שהוא מרפא, אבל זה גם מאפשר השינוי של קשיחות בתהליך ריפוי in vivo. הניסויים שנערכו הראו כי תופסנים הצליחו לשמור על פער פגם הירך 5 מ"מ בחולדות in vivo בכלוב בלתי מוגבלפעילות ללפחות 8 שבועות. כמו כן, אנו לא הבחנו בעיוות או זיהומים, כולל דלקות סיכה במשך כל תקופת ההחלמה. תוצאות אלו מראות כי תופסנים החיצוניים החדש שפותחו שלנו הצליחו להשיג ייצוב לשחזור וסטנדרטי, והשינוי של הסביבה המכנית של פגמי עצם גדול in vivo חולדה וosteotomies גודל השונים. זו מאשרת כי מכשיר הקיבוע החיצוני הוא גם מתאים לחקירות מחקר פרה קליניות תוך שימוש במודל חולדה בתחום התחדשות עצם ותיקון.

Introduction

מספר המחקרים השתפרו ההבנה של המנגנונים הביולוגיים המעורבים בתיקון רקמות עצם 1-6 שלנו. ההשפעות של תנאים מכאניים על תיקון עצם כגון צירי, גזירה ותנועות interfragmentary (IFMs) נחקרו רבות 7-15. בשנים האחרונות, יותר ויותר מחקרים החלו לצוץ המתארים את ההשפעה של סביבה מכאנית על ריפוי עצם באמצעות שבר, osteotomy ופגם עצם מגזרי גדול במודלי vivo. לכן, יש צורך בשיטות קיבוע אמין כדי לקבל תוצאות מחקר לשחזור ואמינות.

הסביבה המכנית סביב השבר הריפוי היא מאוד חשובה כמו זה קובע את הדרך שבר ירפא. לפיכך, הבחירה של מכשיר קיבוע היא מאוד חשובה וצריך להיות שנבחרה בקפידה בהתאם לעיצוב המחקר, וגורמים אחרים כמו גודל פער והסוג של שבר. תכונות מכאניות של מכשיר הקיבועמחדש אפילו יותר חשוב כאשר לומדים ריפוי הגרמי של פגמי עצם גדולים להקים קיבעון שמספק גודל לא רק קבוע פער לאורך כל תקופת הניסוי של משקל כולל נושאים, אלא גם סביבה מכאנית אידיאלית לעצם הריפוי. תופסנים חיצוניים משמשים בדרך כלל שבבר ודגמי ריפוי גדול פגם עצם ניסיוני כי יש להם יתרון על פני מכשירים אחרים קיבעון. היתרון העיקרי של תופסנים חיצוניים הם שהם מאפשרים לשינוי של הסביבה המכנית באתר הפגם in vivo ללא התערבות משנית, אשר יכול להיות מושגת על ידי שינוי או התאמת בר היציבות של המכשיר במהלך הניסוי כ ריפוי עצם מתקדם. יתר על כן, הוא מאפשר היישום של גירוי מכאני מקומי ספציפי כדי לשפר את התיקון של עצם, וגם מספק את הפוטנציאל למדוד את הנוקשות של רקמת יבלת in vivo. אף על פי כן, ההתקנים יש גם כמה חסרונותהכולל: גירוי של רקמות רכות, זיהומים ושבירת סיכה.

לרוע המזל, שתלים כאלה לא היו זמינים "מהמדף" בעת פיתוח השתל, וחוקרים נאלצו עיצוב מותאם אישית תופסנים שלהם לשימוש מיועד. לכן, מגבלה אחת של מחקר בתחום זה היה חוסר שליטה ניסיונית על הסביבה המכנית המקומית בפגם מגזרי גדול כמו גם osteotomies כפי שהוא מרפא. המאפיינים מכאניים של תופסנים חיצוניים מוגדרים על ידי, ויכולים להיות מווסת על ידי, מספר גדול מאוד של משתנים הכוללים: המרחק בין סיכות, קוטר סיכה, חומר הסיכה, מספר הפינים, אורך בר, קיבוע, מספר בר, קיבוע, חומר תופסנים בר, עובי בר, ​​קיבוע ואת המרחק ממשטח העצם לבר, הקיבוע (בקיזוז). באופן מפתיע, רק מיעוט מחקרים נמצא שחקרה את התרומות מכאניות של הרכיבים הבודדיםשל תופסנים או תצורות מסגרת שלמות המשמשים במחקרים במכרסמים 16,18,28. לדוגמא, התוצאות של מחקר אחד הראו כי אחד מהגורמים המרכזיים בקביעת הקשיחות הכוללת של מבנה הקיבעון נשלט על ידי הגמישות של הסיכות ביחס לקיזוז נכסי 28, קוטר וחומר. התוצאות מהמחקרים שתוארו לעיל באופן ברור מצביעות על כך שלדעת הסביבה המכנית המסופקת על ידי מכשיר הקיבוע הוא מאוד חשוב, ובכל זאת, במקרים רבים לא נחקר בפירוט. הנייר הנוכחי מדווח השתלת עיצוב, מפרטים, וin vivo של תופסנים חיצוניים המתייחס לנושא זה. תופסנים זה גם מאפשר לאפנון של הסביבה המכנית כריפוי מתקדם, רכוש, המאפשר המחקר של מיכני הרגישות של שלבים שונים של תהליך ריפוי in vivo. בנוסף, כמו גם הטלת מכונאי מקומי מבוקר ולשעתקסביבת אל, הנגישות שלה מאפשרת גם האפנון של סביבה זו בשלבים שונים של ריפוי עצם.

תופסנים עיצבנו התבססו על קיבוע חיצוני, אשר נמצא בשימוש נרחב לקיבוע שבר 16-21 ודגמי פגם גדולים בחיות מעבדה 22-27. ההבדל בין תופסנים החיצוניים שלנו והעיצובים הקיימים האחרים המדווחים בספרות הוא שבר היציבות שלהם מאובטח באמצעות ברגים שיש אחיזה הדוקה עם חוטי קירשנר (K-חוטים). סוג זה של עיצוב דורש ברגים כדי להיות retightened דו שבועי (לפעמים אפילו שבועי) כדי לוודא שהמרחק של הקיזוז נשמר כטעינה מיושמת באמצעות נשיאת משקל כדי למנוע ההתרופפות של בר היציבות. אם התרופפות כזו מתרחשת, היא מאפשרת לתנאי העמסה נוספים לא רצויים כגון זוויתי, רוחבי ותנועות גזירת torsional לעצם הריפוי (המבוסס על ניסיון אישי, תקשורת עם Researchers). ידיעה זו, תופסנים חיצוניים תוכנן ככזה שכאשר את הנוקשות של תופסנים צריכה להיות שונה, זה יושג על ידי הסרת חיבור אלמנטים המצורפים למודול העיקרי שבו סיכות ההרכבה הן מוטבע. In vivo ניסוי הפיילוט בוצע באב טיפוס תופסנים החיצוניים החדש כדי לוודא שהיא עומדת בכל דרישות שהוצעו לפני שהוא מיוצר בכמויות גדולות יותר.

המטרה העיקרית למאמר זה היא להציג שיטה כירורגית חדשה לתופסנים חיצוניים המשמשים לפגמי עצם גדולים וosteotomies בחולדה עם היכולת לשנות את קשיחות in vivo במהלך תהליך הריפוי. שיטת קיבוע זו מיושמת בvivo על femora של חולדות.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

טיפול בבעלי חיים ופרוטוקולי ניסוי היו במעקב בהתאם להנחיות NIH ואושרו על ידי מרכז רפואי בבעלי חיים מוסדיים הטיפול ושימוש ועדת ישראל דיקונס, בוסטון, מסצ'וסטס. (מספר פרוטוקול: 098-2,009)

.1 הכנת חומרים ומכשירי ניתוח

  1. לעקר את כל חומרים כירורגית ומכשירים המשמשים לביצוע ניתוח לפני השימוש. לארוז חומרים הדרושים, עם או בלי מגש מכשיר, בתוך בד מקופל או נייר עטוף וחותם עם קלטת החיטוי לחיטוי באמצעות קיטור. הטמפרטורה של החיטוי צריכה להיות ב125-135 ºC ל20-25 דקות של זמן עיקור, ולאחר מכן 10-15 דקות של זמן ייבוש.
  2. ודא כי בעת ניתוח החולדות הן 200-250 גרם. זה מאוד חשוב כי אם החולדות הן כבדות יותר בגודל, ולאחר מכן יש להשתמש בתופסנים בגדלים שונים. לחולדות יש להשתמש בגרסה כבדה יותר 250 ga גדול יותר של המערכת, הקיבוע החיצונית.
  3. </ Ol>

    2 נוהל ויישום של תופסנים חיצוני כירורגי

    1. לרכוש ספראג-Dawley (או כל זן אחר) חולדות (זכר או נקבה, 200-250 גר ') מכל ספק חיה מוסמכת. בצע את הטיפול בבעלי החיים המתאים ופרוטוקולי ניסוי בהתאם להנחיות לאומיות שאושרה על ידי הוועדה מוסדי הטיפול בבעלי חיים ושימושו של החוקר. לאפשר מינימום של תקופת התאקלמות 48 שעות לפני ההליך.
    2. לניתוח, להעביר את החולדה לחדר ניתוח ייעודי.
    3. להרדים את העכברוש עם isoflurane הראשון באמצעות תא אינדוקציה, ולאחר מכן להמשיך עם מסיכת פנים מחוברת למכונת הרדמה בשיעור של 1.5-2% ב1-1.5 L של O 2 / דקה. בתחילת הניתוח לוודא בעלי החיים הוא בהרדמה עמוקה. כדי לעשות זאת, להשתמש בטכניקת רפלקס דוושה על ידי להאריך את האיבר וצובט את האינטרנט בין האצבעות עם האצבעות (לא האגודל עצמו!). בעלי החיים הוא לא sufficiently מורדם אם האיבר יבוטל, עווית שריר מתרחשת או אם בעל החיים עושה רעש.
    4. לאחר העכברוש הוא בהרדמה כללית עמוקה לניתוח, מזריק את האנטיביוטיקה (Cefazolin, 20 מ"ג / קילוגרם) ועצירות כאבים (מינון 0.08 מ"ג / קילוגרם) לתוך שריר ברגלו הימנית. כדי להימנע מכמות גדולה של אובדן נוזלים במהלך הניתוח לנהל תת עורי תמיסת מלח סטרילית חם ב3-5% ממשקל הגוף לפני הניתוח, ואם זה הכרחי בסוף. החל משחה עיני סטרילי לעיניים כדי לשמור אותם להתייבש כדי למנוע פגיעה בקרנית.
    5. בעקבות זריקות סמים, להתגלח ולנקות את הרגל האחורית הימנית כולו של העכברוש עם chlorohezadine או פתרון חיטוי אחר ולהעביר את בעלי החיים לשולחן הניתוחים. (הרגל נותחה חייבת להיות זהה לזו שהייתה מוזרקת.)
    6. מניחים את החיה על משטח מחומם במצב שכיבה (איור 1 א). ודא facemask נשאר על אחורי האף ופהאה ההעברה לשולחן הניתוחים, ולשמור על משטר ההרדמה מוזכר ב2.3). לעטוף את האזור של ההליך כירורגי עם וילון fenestrated סטרילי, כך שרק הרגל המיועדת לניתוח חשופה.
    7. עושה חתך משוער של 3-4 סנטימטר (איור 1) דרך craniolateral העור פועל על פני השטח של עצם ירך ימין מtrochanter הגדול יותר לאזור supracondylar של הברך באמצעות אזמל (איור 1 ג). לחשוף את הפיר של עצם הירך על ידי נתיחה עדינה מפריד בין אטה fascia, ולוודא כי רקמת השריר היא לא לחתוך. אחרי זה, להפריד לגזרים את lateralis vastus מ 'וfemoris שרירי מ' ולהרים את latae fasciae מותח מ 'על מנת לחשוף את מלוא אורכו של עצם הירך (ולוודא כי גיד הנשה נשמר; 1D איור).
    8. באזור המתוכנן של osteotomy, להכין את עצם הירך לאורך האזור באמצע הדרך של diaphysis על ידי שחרור רקמת השריר המקיפה מפהMur. ראשית, להתחיל על ידי לשים את מעלית Henahan בניצב לפני השטח החשוף של עצם הירך, ולאחר מכן באמצעות אזמל, לשחרר את השרירים באזור הסמוך.
      1. המשך על ידי קידום קדימה וללכת סביב הירך, להישאר קרוב למשטח העצם, עד שכל רקמת השריר המקיפה אותו משתחרר מהחלק האמצעי השלם של העצם (שבו הפגם ייווצר), ורקמת השריר הוא ניקתה לחלוטין מהעצם. אמנם עושים את זה, זה מאוד חשוב להישאר קרוב למשטח העצם כדי למנוע חיתוך כל כלי עיקריים.
    9. לפגם עצם גדול 5 מ"מ, לולאה 2 חתיכות של מסור ג'ילי תיל (0.22 מ"מ) סביב העצם בנטיית medio הצדדי (איור 1E, F). אחרי הלולאה ראה החוט, עמדת חתיכה אחת בצד הדיסטלי של עצם הירך, קרובה למפרק הברך, וחתיכה שנייה בצד הפרוקסימלי קרובה למפרק הירך. הצמד את חוט ג'ילי ראה חתיכות בכל צד באמצעות לנתח מעוקל S-צורה וליגהמלקחיים יור, כך שהוא נשאר במקום המיועד. אם osteotomy חתך אחד מתוכננת, ולאחר מכן להשתמש רק חתיכה מסור חוט אחד.
    10. השתמש בצלחת, הקיבוע החיצונית כתבנית כדי לקבוע את המיקום של השתל המדויק. העמדה של תופסנים החיצוניים חייבת להיות קרוב ככל האפשר למרכז של עצם הירך.
      1. מקם את הצלחת, קיבוע החיצונית על פני השטח anterolateral של העצם. זו מושגת על ידי חיצוני מסתובב עצם הירך. במצב הזה שכבת הרקמות הרכה היא בה הדק ביותר, המונע מתח ברקמות רכות מוגזם תחת הצלחת, הקיבוע לאחר הפצע סגור.
      2. ואז מעט להרים את הצלחת, הקיבוע החיצונית ממשטח העצם לוודא שהחורים של הצלחת מרוכזות אל פני השטח העצם. החזק את תופסנים החיצוניים עם מהדק קטן לזה כדי להישאר במקביל לציר האורך של העצם, ולאחר מכן להשתמש בכלי כוח או מקדח יד לpredrill החור הראשון בצד הפרוקסימלי של עצם הירך עם 0.79מקדח מ"מ. לפני קידום קדימה, לוודא כי קצה המקדח עדיין מרוכז על פני העצם.
      3. אם הקצה של המקדח מחליק ללא הרף, להשתמש במשקולת הנגדית 1.00 מ"מ (איור 8F) כדי למרכז את העמדה של החור הראשון. יש להשתמש במשקולת הנגדית למצב את כל הסיכות לתלייה שנותרו. פעולה זו תבטיח יישור מושלם של חורי המקדח וצלחת תופסנים ביחס למשטח העצם.

    .3 חיצונית, קיבוע השרשה שיטת שימוש במדריך מסור

    1. ודא שהצלחת של תופסנים החיצוניים לא רכובה הפוכה ומהדק אותו על המדריך המסור. לקבוע זאת על ידי השוואת הגודל של החורים שבצלחת. הצד הנכון הוא בקוטר של החור הגדול יותר פונה כלפי מעלה. אם ההבדל בין הגודל של החורים בתוך תופסנים אינו נראית לעין, להשתמש במשקולת הנגדית.
      1. הכנס את הקצה של המשקולת הנגדית לאחד מהחורים עלצלחת תופסנים, אם המשקולת הנגדית נכנסה בקלות לתוך החור אז זה הפוך של הקיבוע, לעומת זאת, אם הקצה של המשקולת הנגדית אינו מתאים אז זה צד תחתון של תופסנים, ויש התהפך להשתלה בהתאם.
        (חשוב:.. ודא לקדוח בניצב לציר האורך של העצם כמו זה יהיה להבטיח התמצאות מושלמת של תופסנים למשטח עצם הכיוון של חור הקידוח הראשון קובע את הכיוון הסופי של תופסנים על העצם זכור סיכות לתלייה הן באותו האורך, ואם תופסנים אינו מקבילים לציר האורך של עצם המרחק בין תופסנים והעצם ישתנה יותר מדי ועלול למנוע את יכולתם של כל ארבעת פיני ההרכבה לחדור גם קליפת המוח.)
      2. לאחר האורינטציה הוא אישר, קליפ הצלחת על מדריך המסור (איור 2 א, ב ') ולאחר מכן תחתוך את היחידה על העצם כך שהחור predrilled הראשוןמיושר עם החור הראשון על הצלחת (איור 2 ג). השתמש במפתח הברגים התיבה מרובעת 0.70 מ"מ מוכנסים לתוך יד התרגיל לנהוג סיכת ההרכבה הראשונה לתוך החור. פעולה זו תאפשר מיצוב לשחזור לסיכות לתלייה שנותרו.
      3. לאחר סיכת ההרכבה הראשונה היא במקום, אז לקדוח החור הרחוק ביותר מפין ההרכבה הראשון בצד הדיסטלי, ולנהוג סיכת ההרכבה השנייה לתוך החור. כדי ההשתלה של שני פיני ההרכבה האמצע הוא לא חשוב.

    .4 חיצוני, קיבוע השרשה שיטה בלי המדריך המסור:

    היישום של תופסנים החיצוניים יכול להתבצע גם ללא שימוש במדריך המסור. הצעדים מתחילים מההשתלה, הקיבוע החיצוני הם אותם עד ליחידה עם המדריך המסור נחתכה על העצם (שלב 3.1). אם לא נעשה שימוש במדריך המסור, שזה מאוד חיוני כדי לשמור על הצלחת, הקיבוע בכיוון הנכון בזמןההליך כולו היישום. עצם הירך צריכה להיות מסובב כלפי חוץ בכיוון anterolateral.

    1. החזק את הצלחת, קיבוע החיצונית עם מהדק קטן או לנתח מעוקל S-צורה ומלקחי מייתר כך שהוא מקביל לציר האורך של העצם (איור 3 א). היישום של סיכת ההרכבה הראשונה יקבע את היישור של תופסנים, לכן, את הסיבוב של עצם יש להישמר עד אשר הפין הראשון מוכנס (איור 3 ב). לאחר הסיכה הראשונה היא במקום, להשתמש בזהירות במלקחיים כדי להחזיק את הצלחת, הקיבוע שפועל כמדריך תרגיל.
    2. הכנס את המקדח לתוך החור השני - זה החור הדיסטלי ביותר לפער osteotomy המתוכנן (איור 3 ג). לפני הקידוח, לבדוק כדי לוודא שיש לו את החור השני באותו כיוון כמו החור הראשון; גם לוודא שלאחר הקידוח יושלם, שתי קליפת המוח הם חדרו.
    3. הכנס את התחתית מלבני 0.70 מ"ממפתח ברגים x למקדח היד ולאחר מכן הכניסו את סיכת ההרכבה לקצה. בזהירות להכניס אותו לתוך הצלחת של תופסנים החיצוניים מבלי לאבד את היישור של חור predrilled הראשון.
    4. ברגע שהקצה נמצא במגע עם העצם, להתחיל להסתובב מפתח הברגים תחת העמסה צירית רציפה להחיל את הקצה הפרוקסימלי של מקדח היד. לאחר כ 5 סיבובים מלאים, לוודא כי החוט בקצה הפרוקסימלי של סיכת ההרכבה תופס את גופו של הצלחת, הקיבוע החיצונית. פתיל זה נועל את המערכת. תפסיק להסתובב כאשר בסופו של חוט העצם קרוב למשטח העליון של העצם (איור 3D).
    5. אחרי הסיכות בצד הדיסטלי והפרוקסימלי ביותר נמצאות במקום, predrill שני החורים באמצע שנותרו. כדי ההשתלה של שני הפינים האמצעיים הוא לא (3C איורים) החשוב.
    6. לאחר הקיבוע החיצוני הוא במקום, להשתמש בחוט ג'ילי 0.22 מ"מ ראה בבימויו של המדריך המסור על מנת להפוך את הפגם המגזרי (figur4A ה). אם השיטה השנייה נבחרה, המדריך המסור נחתך לפני ביצוע פגם.
      1. לשם כך, עובר חוט ג'ילי 0.22 מ"מ ראה דרך 2 החריצים מתחת לעצם הירך (איור 5 א) כדי ליצור פגם מגזרי 5 מ"מ על ידי תנועה הדדית קדימה ואחורה (איור 5 ב) שימוש בהשקיה מספקת (שימוש במזרק 5 מ"ל לוותר מלוח ב הזמן של יצירת הפגם). כדי למנוע נזק לרקמות הרכות, לחתוך את החוט הקרוב המסור לעצם בצד אחד לאחר שסיים את osteotomy. הסר את מדריך המסור (איור 4).
    7. לאחר הפגם או osteotomy נוצר, להסיר את המדריך המסור ולסגור את הפצע בשכבות, השריר הראשון (איור 4C), ולאחר מכן העור (איור 4D). לפני הפצע סגור, לטפל בפגם כמתוכנן בפרוטוקול המחקר. סגור את השכבה השרירית ואטה fascia באמצעות תפר vicryl Ethibond 4-0, והעור באמצעות Ethicon Monocryl 3-0 suture. הימנע מגרירת חומר תפר מעל משטחים שאינם סטרילי תוך תפירת פצעים. הערה: כדי להימנע מפצע נשיכה, התפר אינו יכול להסתיים דיסטלי לשתל נמוך יותר. כמו כן, דבק עור יכול לשמש במקום תפר.
    8. בשלושת ימים שלאחר הניתוח הראשון, לתת משכך הכאבים עכברוש כל שעה 12 ואנטיביוטיקה כל שעה 24. כמובן, המשטר שלאחר הניתוח של תרופות ישתנה בהתאם לסוג והמותג של התרופות בשימוש על ידי כל חוקר (עיין בהוראות מפרט סמים).
    9. צג בעלי חיים לעתים קרובות לאחר ההליך כדי לוודא שהם להתאושש מהרדמה ורק אז להחזיר אותם למתקן הדיור. לספק דיור בודד לכמה ימים הראשונים לאחר הניתוח כדי לוודא שאין סיבוכים.
    10. צג מים, צריכת מזון ומשקל גוף לאחר הניתוח כדי לוודא שבעלי החיים הוא לא בכאב ומצוקה. אם בעל החיים מראה על רמת פעילות ירדה, הקושי לנוע (כישלון שתל אפשרי), ataxi, פרווה שמנונית מוזנחת, כתמי פורפירין סביב עיניים ונחיריים, יציבה כפופה, מצוקה נשימתית, הצריכה מופחתת של מזון ומים, וכו 'להתייעץ עם וטרינר.

    .5 שינוי חיצוני, קיבוע הנוקשות בvivo

    1. אם פרוטוקול המחקר דורש השינוי של תופסנים נוקשות במהלך תהליך ריפוי in vivo זו מושגת על ידי שינוי האלמנטים החיבור מאובטח עם הברגים שלובים המיוחדים באמצעות 0.5 מ"מ תיבת מפתח ברגים כיכר צמודה למקדח היד. להליך זה, להרדים את העכברוש (עיין ב2.3 בפרוטוקול) ולתת שיכוך כאבים (עיין ב2.4 בפרוטוקול) רק פעם אחת בעת ההליך (איור 6 א).
      1. להרדים את העכברוש, ולאחר מכן הכנס את הקצה של 0.50 מ"מ הברגים התיבה מרובעת לבורג שלובים המצורפים לצד השני של תופסנים התאספו, ולהתחיל בזהירות הפיכה נגד כיוון השעון אותו עד שהפינים הוא חצי דרך החוצה (איור 6 (איור 6 ג).
      2. כאשר שני הסיכות באותו הצד הן חצי דרך החוצה, להשתמש במלקחיים או מהדק כדי להסיר את אלמנט החיבור בצד השני עם תנועה עדינה (איור 6 ד). אלמנט החיבור צריך לבוא מקל, אם זה לא, אז לעשות את בני זוג נוסף של פניות משני הברגים שלובים לוודא כי קצה הבורג שלובים לא נעוץ באלמנט החיבור.
      3. אחרי אלמנט החיבור מוסר, חלק את אלמנט חיבור קשיחות הרצויה במקום שהוסר אחד (איור 6 ה), ומן הצד השני באמצעות מפתח הברגים התיבה המרובע להתחיל להסתובב עד הבורג שלובים הוא מחצית דרך החוצה בצד השני (איור 6F). חזור על אותו ההליך לבורג שלובים השני (איור 6G). חשובה: ההוא ידרוש לעבור לצד השני של הצלחת כדי לוודא ששני הברגים שלובים הם חצי דרך בצד שבו אלמנט החיבור הוחלף (איור 6 שעות, I).
      4. לאחר חלק זה הושלם בהצלחה, להסיר את אלמנט החיבור השני (איור 6-י) ולהחליף אותו עם אותו אלמנט חיבור נוקשות כאחד הוחלף בצד השני (איור 6K). אחרי אלמנט החיבור השני הוא במקום, להתחיל לנסוע בורג שלובים עד סוף הבורג משתלב עם יציאתו מהצד השני של הצלחת, ואת קצה הבורג שלובים יצא את אותה כמות בכל צד (איור 6L). חזור על אותו ההליך לבורג שלובים השני (איור 6M, N). הליך זה לוקח בערך 15 דקות כדי להשלים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

מפרטי עיצוב

ייצוב של עצם ירך העכברוש עם מערכת הקיבוע החיצונית מאפשר יצירת osteotomies 0.5-5 מ"מ. מערכת תופסנים החיצונית היא תופסנים נעולים חיצוניים עשויים מקיטון polyether אתר (פיק - [הגוף העיקרי]) וסגסוגת טיטניום אלומיניום ניוביום (TAN - [סיכות הרכבה]), המציע עיצוב פשוט, לשחזור ומתכוונן, והוא זמין בארבעה stiffnesses שונה: 10, 40, 70 ו100% (100% להיות סטנדרטיים, תופסנים הנוקשה ביותר (איור 7) בהתאם לדרישות המחקר של כל חוקר, בין אם הם יצטרכו לעשות התאמת קשיחות שתל in vivo כ. ריפוי העצם מתקדם, הצלחת, הקיבוע החיצוני מגיעה גם כמקשה אחת מוצקה (איור 8) או עם שני אלמנטי חיבור (איור 9 א) ושני מודולים עיקריים (איור 9 ב) מאובטח עם שני ברגים שלובים (Fiג 9 תרשים) שיש להרכיב לפני הניתוח (איור 10A-F). אלמנטי החיבור הם בעובי שונה, ולכן קשיחות, ופותחו על מנת להשיג קיבעון נוקשות שווה ערך ל -10% (0.75 מ"מ עובי), 40% (1.70 מ"מ עובי), 70% (2.10 מ"מ עובי) ו100% (2.50 מ"מ עבה; איור 7). הנוקשות, הקיבוע החיצונית של 100% חושבו בהתבסס על משקל הגוף המשוער 200 גרם של חולדה בוגרת, ולאחר מכן מוכפלות בפקטור של 4, למסה שווה של 800 גרם. הדבר נעשה כדי לוודא שלאחר יצירת פגם 5 מ"מ, תופסנים הוא מסוגלים לעמוד בנושא המשקל של בעלי החיים, ובכך שמירה על יישור ומניעת פריקה של שברי פגם. שלוש stiffnesses תופסנים הנותרים ירד ב 30% בהתאמה מ( 100%) הגבוהים ביותר שיש מגוון רחב של stiffnesses ללימודים עם מטרות שונות.

כל מודול עיקרי שני חורים שבו סיכות ההרכבה הן inserted. תופסנים הנוקשות ניתן לשנות בזמן שהוא עדיין מחובר לחי על ידי שינוי אלמנטי חיבור מאובטח עם ברגים שלובים מיוחדים (איור 9 ג) באמצעות 0.5 מ"מ תיבה מרובעת מפתח ברגים (איור 9 שעות) שצורפה למקדח היד (איור 9K). TAN (סגסוגת טיטניום) שימש כדי להפוך להרכבת סיכות (איור 9 ד) כדי לאבטח את הבר היציבות לעצם הירך (איור 7). תופסנים מגיעים בארבע חתיכות וצריכה להיות התאספו לפני השימוש אם שינוי נוקשות מיועד למחקר (איור 10A-F), אם לא, יש להשתמש בתופסנים חברו מוצקים יחידים. המרחק בין הברגים החיצוניים הוא 16 מ"מ והמרחק בין הברגים האמצעיים הוא 11 מ"מ. כל חורי predrilled באמצעות מקדח 0.79 מ"מ (איור 9E). הברגים נעולים במקביל חורים במסגרת תופסנים העיקריים, שהוא מקביל למשטח העצם ולהגדיר במרחק של 6 מ"מ הלוך ושובמ 'העצם (איור 7).

מדריך מסור פותח כדי לאפשר היצירה של פגם מדויק, לשחזור, 5 מ"מ מגזרי בירך (איור 9i); היא משמשת גם כמדריך למיצוב להתקנה של תופסנים החיצוניים. המסגרת העיקרית של תופסנים חיצוניים מוצמדת למדריך המסור, ולאחר מכן את המערכת כולה נחתכה על העצם כפי שמוצג באיור 2, C. פער 5 מ"מ מופק במסור חוט ג'ילי 0.22 מ"מ (איור 9J). שניהם המדריך המסור וראה חוט ג'ילי יכולים להיות autoclaved ב134 ºC. אם osteotomy בגדלים שונה מיועדת למחקר, מעוצבת בהתאמה אישית ראתה מדריך זמין. בשל גודלו הזעיר של תופסנים החיצוניים, סט מיוחד של מכשירי השתלה תוכנן ונרכש; קצת אישית 0.79 מ"מ מקדח (איור 9E), משקולת נגדית 1.00 מ"מ לpredrilling של החורים (איור 9F), squa 0.7 מ"ממחדש תיבת מפתח ברגים ליישום של סיכות ההרכבה המצורפות למקדח היד (איור 9G), 0.5 מ"מ תיבת מפתח ברגים מרובעת ליישום של הברגים שלובים (איור 9 שעות), מקדח יד (איור 9K). תרגיל Accu Pen (איור 9L) פותח גם. קוטר הליבה של כל סיכת הרכבה הוא 0.02 מ"מ גדול יותר מהמקדח כדי להבטיח התאמה נכונה של סיכות ההרכבה לתוך העצם. כאשר משתמש בו יחד עם קצה בורג חיתוך עצמי, זה הוכח כדי למנוע התרופפות בשל ספיגת משטח עצם בממשק שעצם הבורג 29. המקדח (איור 9E) מופעל על ידי תרגיל חשמלי זעיר Accu עט שמייצר 2,500 סל"ד עם כוח של 500 mW (איור 9L).

בניסויי vivo

בדיקה הרדיולוגית אישרה כי תופסנים של כל stiffnesses נשמרו 1 מ"מ (לא מוצג) או 5 מ"מ פהפגם מוסרי בכל 8 השבועות של הניסוי (איור 11). זה היה חשוב במיוחד למומי 5mm הקריטיים הגודל, שבו ריפוי ספונטני אינו מתרחש. שום עיוות או זיהומים, כוללים דלקות סיכה, נצפו והתרופפות סיכה נעדרה אם ההוראות של היישום היו במעקב 30. סיבוך של שימוש בתופסנים החיצוניים נראה אם ​​המשקל של העכברוש בזמן הניתוח חרג 250 גרם, וצלחת בגודל קטנה יותר הייתה בשימוש. בחלק ממקרים אלה, הטעינה על פיני ההרכבה עלתה לרמה קריטית, כך שנסיגות הסיכה היו מתרחשות בצד הדיסטלי של עצם הירך בכל מקום בין שבוע אחד לשבועיים לאחר הניתוח (איור 12). בנוסף לכך, אם נעשה שימוש בבעלי חיים בגודל גדול יותר, רקמת השריר המקיפה את עצם הירך היא יחסית עבה, שיוצרת מתח עור באזור של השתל לאחר העור סוגר. בשל מתח נפיחות, כאשר העור שלעוגות לרפא אותו יוצרת תחושת עקצוץ לבעלי החיים מה שהופך חלק מהחולדות לנשוך תופסנים. מאז, הקיבוע נוצר מחומר הצצה, שהוא בעצם פלסטיק בצפיפות גבוה, במקרים נדירים, כמה חולדות היו ידועות ללעוס דרכו. שוב, על מנת להימנע ממצב זה, שזה מאוד חשוב כדי לבחור את משקל הגוף המומלץ למחקרים בבעלי חיים או לעבור לגרסה הגדולה יותר של תופסנים חיצוניים.

איור 1
איור 1 הכנת כירורגי של עצם ירך העכברוש. עכברוש () ממוקם במצב שכיבה. (B) מראה את הכיוון של החתך על הירך. (C) מציג חתך שנעשה בעור לחשוף שרירים. (ד ') מציג חתך שנעשה דרך השריר לחשוף עצם ירך. ( E) מציג מהדק קטן ממוקם מתחת לעצם לעבור גיגחוט li. (F) הופעות חוט ג'ילי עבר מתחת לעצם.

איור 2
מדריך איור 2 מסור (). תופסנים חיצוניים מוצמדים המדריך המסור (B). מדריך מסור (C) עם תופסנים החיצוניים הועתק על עצם ירך.

איור 3
איור .3 יישום תופסנים חיצוניים. (א) מראה יישום הנכון של סיכת ההרכבה הראשונה עם הצלחת שכיבה Antero-רוחבי ובמקביל לעצם - ירוקה יד, והיישום השגוי -. אדומה יד (ב) מראה החדרת פין ההרכבה הראשון בעמדת דיסטלי החיצונית . (C) מציג הכנסה של . נותר סיכות הרכבה החלו בעמדה הפרוקסימלי ביותר, ואחריו את שני פינים באמצע התלייה (ד ') מציג החדרת פין השמה - יותר תיאור מפורט בסעיף הפרוטוקול 4.4.

איור 4
איור 4 השתלה ניתוחית של הקיבוע החיצוני על עצם ירך העכברוש. () מדגים השלמת ההליך כירורגי עם תופסנים חיצוניים במקום עם חוט ג'ילי. (B) מדגים נוצר פגם מגזרי 5 מ"מ. (C) מדגים שכבת שריר שנתפרה עם בר יציבות, קיבוע חיצוני חשוף. (ד ') מדגים נתפר עור עם בר יציבות, קיבוע חיצוני חשוף.

"Width =" 558fig5highres.jpg 500 "/>
איור 5 (א) עמדה ראשונית של חוט ג'ילי ליצירת פגם. (ב ') תמונה המציגה תנועה הדדית של חוט ג'ילי.

איור 6
איור 6 שינוי הקשיחות חיצוני, קיבוע in vivo. תופסנים חיצוניים מושתלים על עצם הירך (). (ב) מראה הסרת הבורג שלובים הראשון על ידי הסיבוב בזהירות נגד כיוון השעון אותו עד שהפינים הוא חצי דרך החוצה. (C) מציג ההסרה של הבורג שלובים השני על ידי הסיבוב בזהירות נגד כיוון השעון אותו עד שהפינים הוא חצי דרך החוצה. (ד ') מדגים הסרת אלמנט החיבור בצד השני. (E) מדגים החלפת אלמנט חיבור קשיחות רצויה במקום שהוסר אחד. (F) מדגים כיצד לאבטח הוחלף אלמנט חיבור הראשון מהצד השני על ידי סיבוב מפתח הברגים התיבה המרובע עד הבורג שלובים היא מחצית דרך החוצה מהצד השני. (G) מדגים כיצד לאבטח את אלמנט החיבור הוחלף השני מהצד השני על ידי סיבוב מפתח הברגים התיבה המרובע עד הבורג שלובים הוא מחצית דרך החוצה מהצד השני. (H, I) מדגים מעבר לצד השני של הצלחת כדי לוודא ששני הברגים שלובים הם חצי דרך בצד שבו החיבור האלמנט הוחלף. (J) מדגים הסרת אלמנט החיבור השני. (K) מדגים החלפה של אלמנט חיבור נוקשות השני במקום שהוסר אחד. (L, M) מדגים נהיגה של שני הברגים שלובים עד יציאות סוף הבורג שלובים בצד השני של הצלחת. (N) מדגים הושלם הליך. איור 7
איור 7 רכיבים של תופסנים החיצוניים משמאל:. נוקשות נקבעת על ידי גורמי חיבור בעוביים שונים. תופסנים מחובר לעצם עם סיכות סגסוגת טיטניום הרכבה. מימין: מורכב, קיבוע במקום בירך עכברוש עם פגם מגזרי 5 מ"מ.

איור 8
איור 8 תופסנים חיצוניים כיחידה אחת.

איור 9
חלקי .9 איור ומכשירים מיועדים לשימוש עם תופסנים החיצוניים. (א) שני אלמנטי חיבור.(ב) שני מודולים עיקריים. (C) שני ברגים שלובים. (ד ') ארבע סיכות לתלייה. מקדח 0.79 מ"מ (E). משקולת נגדית 1.00 מ"מ לpredrilling של החורים (F). (G) 0.7 מ"מ ברגים תיבה מרובעים ליישום של סיכות לתלייה. מפתח ברגים תיבה מרובע 0.5 מ"מ ליישום צולב ברגים (H). (I) 5 מ"מ ראה מדריך. (J) תיל ג'ילי 0.22 מ"מ ראה ליצירת פגם. תרגיל (K) יד לקובץ המצורף של מקדחים, 0.70 ו0.50 מ"מ ברגים תיבה מרובעים. (L) + (מקדח מיניאטורי חשמל עט) AccuPen 6V להשתמש בכונן המקדחים.

איור 10
איור עצרת 10. של תופסנים החיצוניים. 70% st ()אלמנט חיבור iffness. (B) אלמנט חיבור ואחד מהמודולים העיקריים. (C) מדגים כיצד באחת שקופיות המודולים העיקריות בתוך אלמנט החיבור. (ד ') מדגים כיצד שני מודולים העיקריים להחליק בתוך אלמנט החיבור . (E) מדגימה שני מודולים העיקריים ושני אלמנטי החיבור במקום (F) מדגימה בר מורכב בשלמות יציבות -. מודולים עיקריים ואלמנטי חיבור מאובטחים עם ברגים שלובים.

איור 11
איור 11. בתמונות vivo X-ray של פגמים בחולדות מייד לאחר ניתוח ו8 שבועות לאחר מכן. תופסנים חיצוניים של כל 3 stiffnesses הושתלו בניתוח על femora חולדה ופגמים מגזריים 5 מ"מ שנוצר. הפגמים היו צילום רנטגן מייד לאחר הניתוח (t = 0) ובweeklמרווחי y עד 8 שבועות (t = 8 שבועות) כאשר הניסוי הופסק. לשכפל באישור סוג מיומן ECM (http://www.ecmjournal.org). אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 12
איור 12. בתמונת רנטגן vivo של הפגם בחולדה 9 ימים לאחר ניתוח עם סיכות דיסטלי שלף (בעת הניתוח במשקל הגוף של העכברוש היה 340 ז). אנא לחץ כאן כדי להציג גדול יותר גרסה של נתון זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

השלבים הקריטיים ביותר של הליך כירורגי כדי ליצור פגם עצם גדול הם: 1) בחירת משקל הגוף המתאים של החולדה כדי להתאים את הגודל של תופסנים החיצוניים; 2) שמירה על סביבת סטרילית במהלך ההליך; ו 3) הבא פרוטוקול ההליך כירורגי.

המטרות העיקריות של מחקר זה היו לתכנן, לייצר ולאפיין תופסנים חיצוניים חדשים, קשיחות משתנה למודל פגם עכברוש הירך הגדול, ולהשתמש בתופסנים זה בקביעת יחסי הגומלין בין גורמים ביולוגיים ומכאניים בתהליך הריפוי. התכונות מכאניות של תופסנים החדשים נבדקו בשלוש רמות והאפיון של תופסנים מתפרסם בכתב יד שונה 30. תופסנים אף יושמו לfemora עכברוש ואת הביצועים שלהם in vivo פיקוח radiographically במשך 8 שבועות עם ובלי הטיפול 30,31.

אני הראשוניnnovation של תופסנים זה הוא היכולת שלה להחליף את אלמנטי חיבור בר יציבות כדי לבחור stiffnesses שונה, סטנדרטי. מכיוון שניתן להחליף אלמנטי החיבור של בר היציבות בזמן שהמכשיר מחובר לבעלי החיים, הנוקשות יכולות להיות מותאמות בשלבים שונים בתהליך הריפוי. אלמנטי החיבור הם החליפו אחד בכל פעם כדי למנוע חוסר תיאום בין קצות הפגם וההרס של רקמה חדשה שנוצרה כמתואר בפרוטוקול. נכון לעכשיו, ארבע stiffnesses שונה זמין, אבל ניתן להשיג stiffnesses נוסף פשוט על ידי הזמנת אלמנטי חיבור שונים בעוביים שונים באמצעות המפיק של מערכת השתל.

סיכות לתלייה והמסגרת העיקרית היו עשויים מTAN והצצה, בהתאמה, משום שחומרים אלה כבר משמשים לשתלים אורתופדיים בבני אדם וההתאמה הביולוגית שלהם היא מבוססת היטב. חומרים אלה גם מאפשרים בתחום ההדמיה vivo בתיקון שבר בשלבים מוקדמים עם עיוות מינימאלית, ושכיחות מופחתת של זיהומים. ניסויים בvivo אישרו כי תופסנים אפשרו הדמיה ברורה ושמרה על פער מגזרי 5 מ"מ לפחות 8 שבועות ללא זיהום או התרופפות סיכה.

כתכונת עיצוב נוספת, יש תופסנים שנקבעו מראש בקיזוז של 6 מ"מ ממשטח העצם לבר היציבות לא משנים באיזו נוקשות אלמנטי חיבור משמשים. תכונה זו הופכת את ההשתלה של תופסנים מאוד לשחזור. עוד יתרון גדול על פני עיצובים חלופיים מתוארים בספרות 1,18,26,27, הוא שתופסנים החיצוניים החדשים נועד יש מסה מינימאלית (0.32 ז) כדי למנוע טעינה מבוקרת בשל אינרציה. יתר על כן, לאחר ההשתלה והתפירה של העור, המרווח בין בר צלב שתל והעור הוא רק כ -2 מ"מ. סמיכות כזו אל פני העור ממזערת את כוח הרגע, מה שמונע את האפשרות שלטעינה נוספת בפגם אחר מזו שהתכוונה מתופסנים החיצוניים. בנוסף, כדי לשמור על הטראומה הניתוחית נמוכים, קונבנציונלי ומסורים מסתובבים לא נחשבו ככלים ליצירת osteotomies גדול או קטן. מסורים כזה או לחתוך לרקמות סמוכות או להתפשט periosteum כאשר הרקמות חזר בו. בעבר השתמש בר שיניים 4.5 מ"מ ראה ליצור 5 פגמי מ"מ ומצא שהיה זה בלתי אפשרי ליצור פגמים מדויקים וreproducibly בגודל עם קצוות מקבילים 22,26,27. כדי למנוע את כל הבעיות האלה לקחנו יתרון של מסור חוט Gigli של 0.22 מ"מ. המדריך המסור פותח עבור reproducibly יצירת פגמים מדויקים עם קצוות מקבילים.

יש כמה מגבלות בעת שימוש בטכניקה זו. אחד החששות העיקריים בעת שימוש בתופסנים חיצוניים זה הוא האפשרות שהוזכר בסעיף התוצאות, שאולי החולדות ללעוס דרך צלחת תופסנים החיצונית, אשר עשויה מצצה. עם זאת, במפרטלאחרונה כיסוי מתכת אל פותח על ידי המפיק של תופסנים כדי למנוע את זה מלקרות. כמו כן, צווארון האליזבתני יכול לשמש לכמה שבועות הראשונים שלאחר ניתוח כדי למנוע את בעלי החיים מהלעיסה. חשש נוסף הוא שאם פגם עצם ריק משמש למחקר, יש סיכוי שסיכות ההרכבה יכולות לשלוף מכמה שבועות העצם לאחר הניתוח. יתר על כן, חשוב כי תופסנים מושתלים בכיוון המדויק שמתואר בפרוטוקול. אם אינן אחריו בעיון את ההוראות, יש סיכון גדול כי הסביבה המכנית הניתנת על ידי תופסנים קשיחות מסוימים לא תהיה כמו נועד, ותציג שגיאה, נותנת תוצאות כוזבות.

תופסנים המתואר במאמר זה יאפשר לחוקרים לבצע ניסויים כי יש צורך לקבוע באופן אמפירי את ההשפעות של סביבות מכאניות שונות ו / או אפנון מכאני (נוקשות) בבריפוי אחד בפגמים או osteotomies 30,31 גדולים. יתר על כן, הטכנולוגיה, הקיבוע החיצוני ניתן להשתמש במחקרים שונים שבו תרופות וחומרים ביולוגיים שונות נבדקים כדי לגלות טיפולים חדשים לא רק לשברים מורכבים, אלא גם לטיפול בשברים סטנדרטיים על מנת להאיץ את תהליך הריפוי.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

מחבר רומנו Matthys הנו עובד RISystem AG דאבוס, שווייץ שמייצר את השתלים, מכשירי שתל ספציפיים ומתכלה בשימוש במאמר זה. יש הסופר ואידה גלאט אין אינטרסים כלכליים מתחרים.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכה על ידי קרן AO (S-08-42G) וRISystem AG.

ברצוננו להרחיב מאוד גדול "תודה לך!" לצוות של סטפן Zeiter במחקר AO מכון דאבוס, שווייץ בשביל להיות כל כך אדיב ובמאפשר לנו להשתמש במתקנים שלהם או לצילומים של הליך כירורגים זה.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
RatExFix simple 100% RISystem AG Davos, Switzerland RIS.612.120
RatExFix simple 70% RISystem AG Davos, Switzerland RIS.612.123
RatExFix simple 40% RISystem AG Davos, Switzerland RIS.612.121
RatExFix simple 10% RISystem AG Davos, Switzerland RIS.612.122
RatExFix Connection element 100% RISystem AG Davos, Switzerland RIS.612.130
RatExFix Connection element 70% RISystem AG Davos, Switzerland RIS.612.131
RatExFix Connection element 40% RISystem AG Davos, Switzerland RIS.612.132
RatExFix Connection element 10% RISystem AG Davos, Switzerland RIS.612.133
RatExFix Main body RISystem AG Davos, Switzerland RIS.611.101
RatExFix InterlockingScrew RISystem AG Davos, Switzerland RIS.412.110
RatExFix Mounting pin 0.85 mm RISystem AG Davos, Switzerland RIS.412.100
RatExFix Saw Guide 100% 5 mm RISystem AG Davos, Switzerland RIS.312.100
Accu Pen 6V+ RISystem AG Davos, Switzerland RIS.390.211
HandDrill RISystem AG Davos, Switzerland RIS.390.130
Drill Bit 0.79 mm RISystem AG Davos, Switzerland RIS.593.203
Gigly wire saw 0.22 mm RISystem AG Davos, Switzerland RIS.590.100
Square box wrench 0.70 mm RISystem AG Davos, Switzerland RIS.590.112
Square box wrench 0.50 mm RISystem AG Davos, Switzerland RIS.590.111
Centering bit 1.00 mm RISystem AG Davos, Switzerland RIS.592.205
Scalpel Blade handle Fine Science tools
Scalpel Blade (Size 15) Fisher Scientific
Tissue Forceps Fine Science tools
Scissors Fine Science tools
Retractor Fine Science tools
Needle Holder Fine Science tools
Henahan Elevator Fine Science tools
S-shape curved dissecting and ligature forceps  Fine Science tools 2
Dressing Forceps Fine Science tools 2
Sterile Fenestrated drape Fisher Scientific for surgery
Sterile gauze Fisher Scientific for surgery
5 ml syringe  Fisher Scientific  for irrigation of defect
24-27G needle  Fisher Scientific  for irrigation of defect
1 cc Insulin syringes  Fisher Scientific for drug injections
sterile saline  Fisher Scientific for bone defect irrigation
sterile gloves Fisher Scientific to perform surgeries
chlorohezadine Fisher Scientific disinfecting solution for surgical site
Vicryl suture 4-0 with SH-1 Fisher Scientific to suture muscle 
Ethibond suture 3-0  Fisher Scientific to suture skin
Isofluorine Sigma-Aldrich for anesthesia
Buprenorphine Sigma-Aldrich analgesia during and after the surgery
Cefazolin Sigma-Aldrich antibiotic during and after the surgery 
Sprague-Dawley Rats or any other strain Charles River Laboratories International, Inc. (Wilmington, MA USA) 

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Einhorn, T. A., Lane, J. M., Burstein, A. H., Kopman, C. R., Vigorita, V. J. The healing of segmental bone defects induced by demineralized bone matrix. A radiographic and biomechanical study. J Bone Joint Surg Am. 66, 274-279 (1984).
  2. Feighan, J. E., Davy, D., Prewett, A. B., Stevenson, S. Induction of bone by a demineralized bone matrix gel: a study in a rat femoral defect model. J Orthop Res. 13, 881-891 (1995).
  3. Hunt, T. R., Schwappach, J. R., Anderson, H. C. Healing of a segmental defect in the rat femur with use of an extract from a cultured human osteosarcoma cell-line (Saos-2). A preliminary report. J Bone Joint Surg Am. 78, 41-48 (1996).
  4. Jazrawi, L. M., et al. Bone and cartilage formation in an experimental model of distraction osteogenesis. J Orthop Trauma. 12, 111-116 (1998).
  5. Probst, A., Jansen, H., Ladas, A., Spiegel, H. U. Callus formation and fixation rigidity: a fracture model in rats. J Orthop Res. 17, 256-260 (1999).
  6. Richards, M., Huibregtse, B. A., Caplan, A. I., Goulet, J. A., Goldstein, S. A. Marrow-derived progenitor cell injections enhance new bone formation during distraction. J Orthop Res. 17, 900-908 (1999).
  7. Aro, H. T., Chao, E. Y. Bone-healing patterns affected by loading, fracture fragment stability, fracture type, and fracture site compression. Clin Orthop Relat Res. 8-17 (1993).
  8. Augat, P., et al. Shear movement at the fracture site delays healing in a diaphyseal fracture model. J Orthop Res. 21, 1011-1017 (2003).
  9. Augat, P., et al. Local tissue properties in bone healing: influence of size and stability of the osteotomy gap. J Orthop Res. 16, 475-481 (1998).
  10. 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, 577-584 (1997).
  11. Claes, L., Eckert-Hubner, K., Augat, P. The fracture gap size influences the local vascularization and tissue differentiation in callus healing. Langenbecks Arch Surg. 388, 316-322 (2003).
  12. Duda, G. N., et al. Interfragmentary motion in tibial osteotomies stabilized with ring fixators. Clin Orthop Relat Res. 163-172 (2002).
  13. Goodship, A. E., Watkins, P. E., Rigby, H. S., Kenwright, J. The role of fixator frame stiffness in the control of fracture healing. An experimental study. J Biomech. 26, 1027-1035 (1993).
  14. Williams, E. A., Rand, J. A., An, K. N., Chao, E. Y., Kelly, P. J. The early healing of tibial osteotomies stabilized by one-plane or two-plane external fixation. J Bone Joint Surg Am. 69, 355-365 (1987).
  15. Wu, J. J., Shyr, H. S., Chao, E. Y., Kelly, P. J. Comparison of osteotomy healing under external fixation devices with different stiffness characteristics. J Bone Joint Surg Am. 66, 1258-1264 (1984).
  16. Harrison, L. J., Cunningham, J. L., Stromberg, L., Goodship, A. E. Controlled induction of a pseudarthrosis: a study using a rodent model. J Orthop Trauma. 17, 11-21 (2003).
  17. Kaspar, K., Schell, H., Toben, D., Matziolis, G., Bail, H. J. An easily reproducible and biomechanically standardized model to investigate bone healing in rats, using external fixation. Biomed Tech (Berl). 52, 383-390 (2007).
  18. Mark, H., Bergholm, J., Nilsson, A., Rydevik, B., Stromberg, L. An external fixation method and device to study fracture healing in rats. Acta Orthop Scand. 74, 476-482 (2003).
  19. Mark, H., Nilsson, A., Nannmark, U., Rydevik, B. Effects of fracture fixation stability on ossification in healing fractures. Clin Orthop Relat. Res. 245-250 (2004).
  20. Mark, H., Rydevik, B. Torsional stiffness in healing fractures: influence of ossification: an experimental study in rats. Acta Orthop. 76, 428-433 (2005).
  21. McCann, R. M., et al. Effect of osteoporosis on bone mineral density and fracture repair in a rat femoral fracture model. J Orthop Res. 26, 384-393 (2008).
  22. Betz, O. B., et al. Direct percutaneous gene delivery to enhance healing of segmental bone defects. J Bone Joint Surg Am. 88, 355-365 (2006).
  23. Cullinane, D. M., et al. Induction of a neoarthrosis by precisely controlled motion in an experimental mid-femoral defect. J Orthop Res. 20, 579-586 (2002).
  24. Dickson, G. R., Geddis, C., Fazzalari, N., Marsh, D., Parkinson, I. Microcomputed tomography imaging in a rat model of delayed union/non-union fracture. J Orthop Res. 26, 729-736 (2008).
  25. Jager, M., Sager, M., Lensing-Hohn, S., Krauspe, R. The critical size bony defect in a small animal for bone healing studies (II): implant evolution and surgical technique on a rat's femur. Biomed Tech (Berl). 50, 137-142 (2005).
  26. Betz, V. M., et al. Healing of segmental bone defects by direct percutaneous gene delivery: effect of vector dose. Hum Gene Ther. 18, 907-915 (2007).
  27. Glatt, V., et al. Ability of recombinant human bone morphogenetic protein 2 to enhance bone healing in the presence of tobramycin: evaluation in a rat segmental defect model. J Orthop Trauma. 23, 693-701 (2009).
  28. Willie, B., Adkins, K., Zheng, X., Simon, U., Claes, L. Mechanical characterization of external fixator stiffness for a rat femoral fracture model. J Orthop Res. 27, 687-693 (2009).
  29. Hess, T., Hopf, T., Fritsch, E., Mittelmeier, H. Comparative biomechanical studies of conventional and self-tapping cortical bone screws. Z Orthop Ihre Grenzgeb. 129, 278-282 (1991).
  30. Glatt, V., Evans, C. H., Matthys, R. Design, characterisation and in vivo testing of a new, adjustable stiffness, external fixator for the rat femur. Eur Cell Mater. 23, 289-298 (2012).
  31. Glatt, V., et al. Improved healing of large segmental defects in the rat femur by reverse dynamization in the presence of bone morphogenetic protein-2. J Bone Joint Surg Am. 94, 2063-2073 (2012).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics