מסמר נעילת intramedullary עבור קיבוע סטנדרטי של Osteotomies עצם הירך כדי לנתח רגיל ופגום עצם ריפוי עכברים

1Department of Trauma, Hand and Reconstructive Surgery, Saarland University, 2Institute for Clinical & Experimental Surgery, Saarland University, 3RISystem AG
Published 11/13/2016
0 Comments
  CITE THIS  SHARE 
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!





By clicking "Submit", you agree to our policies.

 

Summary

Cite this Article

Copy Citation

Histing, T., Menger, M. D., Pohlemann, T., Matthys, R., Fritz, T., Garcia, P., et al. An Intramedullary Locking Nail for Standardized Fixation of Femur Osteotomies to Analyze Normal and Defective Bone Healing in Mice. J. Vis. Exp. (117), e54472, doi:10.3791/54472 (2016).

Please note that all translations are automatically generated.

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

Abstract

מודלי ריפוי עצם חיוניים לפיתוח אסטרטגיות טיפוליות חדשות לטיפול שבר קליני. יתר על כן, בעכברי מודל הופך להיות יותר נפוץ במחקר טראומה. הם מציעים מספר רב של זנים מוטנטים ונוגדנים לניתוח של המנגנונים המולקולריים מאחורי התהליך המובחן מאוד של ריפוי עצם. כדי לשלוט בסביבה ביומכנית, סטנדרטיות היטב מאופיינות טכניקות osteosynthesis הן חובה בעכברים. כאן אנו מדווחים על עיצוב ושימוש מסמר intramedullary לייצב osteotomies הירך פתוח בעכברים. המסמר, עשוי נירוסטה רפואית כיתה, מספק צירי גבוהות וקשיחות סיבוב. השתל נוסף מאפשר היצירה מוגדרת, פער osteotomy קבוע בגדלים מ 0.00 מ"מימ עד 2.00 מ"מ. Intramedullary נעילת ייצוב ציפורן של osteotomies ירך עם גדלי פער של 0.00 מ"מ ו -0.25 מ"מ לגרום ריפוי עצם נאות דרך endochondral ו ossificat intramembranousיוֹן. ייצוב osteotomies ירך עם גודל פער של 2.00 תוצאות מ"מימ שאינם Union מכולה. לפיכך, את מסמר נעילת intramedullary ניתן להשתמש במודלי ריפוי שאינו נרפא. יתרון נוסף של השימוש של הציפורן בהשוואה לדגמי ריפוי עצם פתוח אחרים הוא האפשרות לתקן תחליפי עצם מספק ופיגומים כדי ללמוד את תהליך האינטגרציה גרמית. חסרון של השימוש של ציפורן intramedullary הוא ההליך כירורגי יותר פולשנית, טבוע בכל ההליכים הפתוחים בהשוואה לדגמים סגורים. חסרון נוסף עשוי להיות האינדוקציה של ניזק מסוים אל חלל intramedullary, טבועה בכל טכניקות ייצוב intramedullary בהשוואה להליכי ייצוב extramedullary.

Introduction

הביולוגיה של ריפוי עצם עשויה להיחקר במבחנה באמצעות תרביות תאים אליפטית, אבל זה גם דורש in vivo גישות באמצעות ניסויים בבעלי חיים. בעוד ניסויים בקנה חיים עדיין לשחק תפקיד חשוב בניסויים פרה-קליניים, בדיקות בשלב מוקדמות של מוצרים או השערות השתנו במהלך 10 השנים האחרונות והוא כיום לעתים קרובות שנערכו במודלים של בעלי חיים קטנים 1. בורר זה בוצע מכמה סיבות. ייצור ותחזוקה של עכברים וחולדות הם זול יותר לעומת חזירים וכבשים. בנוסף, חיות קטנות יש פעמי רבייה קצרות תקופות ריפוי טבעיות קצרות, אשר שניהם להקל על הביצוע של סדרות גדולות של ניסויים כרוניים. לבסוף, את הזמינות של חיות-ממוקד גני נוגדנים ספציפיים מאפשרת הניתוח של מנגנונים מולקולריים בריפוי עצם. עם זאת, בעוד טכניקות השתמש בעבר osteosynthesis במודלים של בעלי החיים הגדולים יותר יכול להיות מתורגם עם variat המינימאלי יון מנהלים דומים המשמשים לטיפול בחולים קליני בבני אדם או רפואת וטרינרית, הפיתוח והיישום של טכניקות osteosynthesis בחולדות הקטנות בגודל והעכברים התברר להיות מאתגר.

העובדה ידועה היא כי הסביבה ביומכנית משפיעה בצורה משמעותית על עצם תהליך ריפוי 2. כידוע מריפוי שבר בבני אדם, הבדלים תוצאה ייצוב לשבר מצבים שונים של ריפוי, כולל התאבנות intramembranous לאחר קיבוע נוקשה התאבנות endochondral לאחר קיבוע נוקשה פחות עם micromovements. צירי מלא או חוסר יציבות סיבוב עשוי לעכב את תהליך הריפוי או עלול לגרום לאי-איגודי 3. בהתאם לכך, אנו חשים כי יש צורך לפתח מערכות שתלים מתוחכמות וטכניקות osteosynthesis בעכברים וחולדות. בדרך זו, תנאי ביומכנית ניתן טופלו כראוי, המבטיחים תוצאות תקפות כאשר מנתחים את תהליך הריפוי.

e_content "> למרות מספר לא מבוטלים של טכניקות ייצוב murine מתוחכמות הוכנסו במהלך השנים האחרונות, את הטכניקה הנפוצה ביותר היא עדיין את סיכת intramedullary הפשוטה. החסרון העיקרי של שיטה זו, לעומת זאת, היא חוסר סיבוב צירי יציבות 4. כדי לשפר את יציבות סיבוב צירית, בורג intramedullary הוצג לייצב שברים בעצם ירך בעכברים 5. עם זאת, קיבעון הבורג לא יכול לשמש לאבחון ריפוי עצם-פגום בשל צורך בקשר והדחיסה בין שברי העצמות ב כדי לשמור על יציבות סיבוב.

Intramedullary נעילה מסמר מציע צירי גבוהות ויציבות סיבוב בהשוואה לפין פשוט את בורג intramedullary 4. Osteotomy ירך מאוד לשחזור, אפשרי בגלל המדריך עבור ג'יגלי רואה והיכולת ליצור גדלי פער מוגדרים, מאפשרת הניתוח של שני bon הנורמליריפוי עצם פגום דואר ריפוי 6. בשל החדרת סיכות השלובות, intramedullary נעילה מסמר מבטיח גודל פער קבוע במהלך תהליך הריפוי כולו, אפילו תוך נשיאת משקל מלא. כאן אנו מדווחים על העיצוב והיישום של ציפורן נעילת intramedullary, כמו גם על היתרונות והחסרונות שלה ב מחקרי ניסויים על ריפוי עצם תקין ועכב.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

כל הנהלים היו IACUC שאושרו בעקבות הנחיות מוסדיים (Landesamt für Verbraucherschutz, Zentralstelle Amtstierärztlicher Dienst, זארבריקן, גרמניה). שיכוך כאבים ומניעת זיהום צריכים להיות בהסכמה עם ההנחיות בהתאמה של המדינה במוסד שבו הניסויים יבוצעו.

1. הכנת שתלים כלי כירורגי

  1. בחר להב סכין מנתחים (גודל 15), מספרי הכנה קטנים, מלקחיים בסדר, מלקחי הלבשה, מצבטיים קטנים, 24 מד (G) ו -27 מחטי G, תפר 5-0 שאינם resorbable, ואת בעל מחט מתיבת מכשיר מייקרו .
  2. לפרוק את מסמר intramedullary, הפינים השלובים, מכשיר המכוון המיוחד, ג'יגלי רואה, את התבנית עבור ג'יגלי רואה, מקדח מרכוז (1 מ"מ קוטר), המקדח (בקוטר 0.3 מ"מ), ואת מקדח היד (איור 2; לראות רשימה של חומרים).
    הערה: intramמסמר edullary (0.8 מ"מ קוטר, 15.7 מ"מ אורך) הוא מסמר נעילת intramedullary נירוסטה רפואית כיתה להשתלה מדרדרת לתוך עצם הירך. המסמר יש חוט הפרוקסימלית (אורך 4 מ"מ) ושני חורים עבור החדרת הסיכות השלובות (0.3 מ"מ קוטר) על מנת להשיג יציבות צירית סיבוב (איור 1).
  3. לחשוף את השתלים וכל מכשירי הניתוח לפתרון וחיטוי (למשל, 96% אלכוהול) במשך 5 דקות או לעקר אותם (חיטוי באמצעות קיטור, 130 ° C, 25 דקות). לאחר חיטוי או עיקור, למקם את המכשירים על מטלית מבצע סטרילי. מקם את המטלית מבצע סטרילי ישירות בסמוך לשולחן פעולה חיה קטנה.

2. בעלי חיים, הרדמה, ואת שיכוך כאבים

  1. בחר את המתח, גיל ומין של עכברים לפי הצורך לחקר והשאלה להיות מטופל.
    הערה: לצורך המחקר 12 ל CD-1 זכר 14 שבועות בן עכברים שימשו. לקבלת מסמר implantation, משקל הגוף האידיאלי של החיות הוא 25 - 35 גרם.
  2. להרדים את העכברים עם זריקה intraperitoneal של 15 מ"ג / ק"ג ו xylazine קטמין 75 מ"ג / ק"ג. אשר את ההרדמה על ידי צביטת בוהן. החל סיכה עין כדי להגן על העיניים של בעלי החיים מהתייבשות במהלך ההרדמה. לאחר אינדוקציה של הרדמה, במקום את העכבר תחת מנורת חום כדי לשמור על טמפרטורה קבועה בגוף.
  3. החל tramadol-hydrochloride במי השתייה (2.5 מ"ג / 100 מ"ל) על כאבים מהיום 1 לפני הניתוח עד יום 3 לאחר הניתוח.

3. הליך כירורגי השרשת נייל

  1. לפני הניתוח, לגלח את רגלו הימנית האחורית כולו להחיל קרם מקריח. לאחר 5 דקות, להסיר את הקרם ולנקות את הרגל במים. לחשוף את השתלים וכל מכשירי הניתוח לפתרון וחיטוי (למשל, 96% אלכוהול) או לעקר אותם (חיטוי באמצעות קיטור, 130 ° C, 25 דקות).
  2. בתנאים aseptic, למקם את mouse במצב שכיבה על שולחן פעולת חיה הקטן. לכופף את הברך הימנית כדי לאפשר גישה קדמית condyles של הברך. בצע חתך parapatellar המדיאלי 5 מ"מ על ברך ימין באמצעות להב סכין המנתחים.
  3. הרם את רצועת הפיקה עם המלקחיים בסדר לגייס את הרצועה בזהירות עם להב סכין המנתחים. לאחר מכן, להעביר את פיקת הברך רוחבית עם להב סכין המנתחים לחשוף את חריץ intercondylar של עצם הירך.
  4. פתח את החריץ intercondylar ידי קידוח עד חלל intramedullary הוא הגיע.
    1. התחל קידוח עם 45 º לקזז לציר הירך באמצעות 1 מ"מ מרכוז המקדח. לאט לשנות את הכיוון של המקדח במהלך קידוח עד מקביל לציר העצם של הירך. עצור קידוח אם חלל intramedullary הוא הגיע.
  5. לאחר פתיחת העצם לעבר חריץ intercondylar, הכנס 24 מחט G לתוך חלל intramedullary מעל לכל האורך של עצם הירך. לקדד intrameחלל dullary של עצם הירך באופן ידני באמצעות בתנועות סיבוביות של 24 מחט G. הסר את המחט 24 G ו להכניס את המחט 27 G רזה לתוך חלל intramedullary. לדחוף את המחט קדימה כדי לחורר את העצם הקורטיקלית של הירך proximally בבית trochanter יותר.
  6. הסר את המחט 27 G מן הירך. באמצעות מקדח היד, להשתיל את מסמר intramedullary דרך חריץ intercondylar תחת סיבוב רציף לחץ צירי עד הקצה הדיסטלי של הציפורן מגיע לרמה של condyles.
    הערה: הקצה הדיסטלי של הציפורן ניתן לזהות עם סימן קטן.
  7. מניחים את העכבר במצב לרוחב שמאל. בצע חתך בעור אורך באמצעות להב סכין המנתחים לאורך חלק diaphyseal של עצם הירך לרוחב מן מפרק הברך למפרק הירך כדי ניתוח על מנת לחשוף את midshaft של עצם הירך.
  8. בעזרת מספרי הכנה קטנים, לפצל את fascia ולהפיץ את השרירים בכיוון של ציר הירך מהצד לרוחב.מורח את השרירים עד חלק diaphyseal של עצם הירך חשוף. לשמר את גיד הנשה.
    1. הכן את ההיקף השלם של עצם הירך באמצעות ערעור העצם עם מלקחי ההלבשה. ואז, לחזור בו השרירים על ידי הפצת מלקחי ההלבשה ולחשוף את עצם הירך.
  9. הר המכשיר המכוון אל הקצה הדיסטלי של הציפורן. לקדם את המכשיר עד שהוא מייחס מקורב המתאם של הציפורן ולהפוך את המכשיר המכוון בעמדת anterolateral אל הירך.
  10. משתלבים הציפורן עם הפרוקסימלי וסיכת שלובים דיסטלי.
    1. התחל עם סיכה שלובים הפרוקסימלי.
    2. הכנס את קצת המרכוז לקדוח (1 מ"מ קוטר) לתוך מקדח יד. Countersink העצם במיקום חור שלובים הפרוקסימלי.
      הערה: כברירת countersinking, חלל קטן נוצר עצם קורטיקלית מול ללא קידוח דרך העצם. חלל זה מאפשר מרכוז משופר מנחה של המקדח הרזה (0.3 מ"מ קוטר),שימוש בשלב מאוחר יותר.
    3. הכנס את המקדח (0.3 מ"מ קוטר) לתוך מקדח יד. שימוש במכשיר מכוון, לקדוח חור דרך הן וציפוי ואת העצם הקורטיקלית נמנע (bicortical). הכנס את הסיכה שלובים הראשון דרך המכשיר מכוון. המזמרה הפירית כונן סיכה שלובי off בהקדם המומנט שהלובים מושג.
    4. חזור על הליך זה עבור פיני שלובי דיסטלי.
  11. בצעו את osteotomy diaphyseal.
    1. צרף המדריך המסור המכשיר המכוון בצד לרוחב בין שני הפינים השלובים. לאחר מכן, ראה את העצם עם ג'יגלי רואה תחת השקיה רציפה עם מי מלח. לאחר osteotomy הושלמה, לחתוך את המסור בקצה אחד, סמוך לעצם. הסר את המסור בזהירות כדי למנוע גרימת נזק לרקמות הרכות.
  12. הסר את ההתקן המכוון ו, עם המלקחיים הקטנים, קליפ את הפיר הנותר של ציפורן intramedullary בשורת הניכרת.
  13. סגור את השכבות השרירות על latאתר eral של עצם הירך ולבצע סגירת העור עם תפרים יחידים. באתר הקדמי של הברך, למקם מחדש את פיקת הברך ולתקן את גיד פיקת הברך לשרירים עם תפר אחד. השתמש תפרים יחידים לסגור את הפצע הזה גם כן.
  14. שמור את החיות תחת מנורת חום עד שהם להתאושש מן ההרדמה. אל תשאיר את החיות ללא השגחה עד שהם להכרתו מספיק כדי לשמור שכיבה הגחון. להחזיר את החיות בכלובים יחידים במתקן החיה.
  15. צג החיות בזהירות כל יום. לשמור על שיכוך כאבים לאחר הניתוח במהלך שלושת הימים הראשונים. המשך שיכוך כאבים אם, ביום 4 לאחר ניתוח, החיות עדיין מעידות כאב, כפי שצוין על ידי ניקוד, חוסר מנוחה, חוסר הניידות, אי חתן, יציבה לא תקינה, וחוסר העניין נורמלי בסביבה. לסיים שיכוך כאבים כאשר בעלי החיים הם כאב חינם.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

השעה כוללת על ההליך כירורגי הייתה כ -30 דקות מן החתך בעור לפצוע סגר. באמצעות שתלים כירורגיים הניתנים, הניתוח יכול להתבצע ללא מיקרוסקופ סטריאו. לאחר ניתוח, החיות נוטר יומי. שיכוך כאבים שלאחר הניתוח הופסק לאחר 3 ימים כי אף אחד החיות הראו עדות של כאב (ניקוד, חוסר מנוחה, חוסר ניידות, אי החתן, יציבה לא תקינה, או חוסר עניין נורמלי בסביבה) לאחר פרק זמן זה. החיות הראו נושאת משקל נורמלי בתוך 2 ימים לאחר הניתוח. זיהום פצע או שברים משניים לא נצפו במהלך תקופת המעקב כולו.

הסיבוך החשוב ביותר שיכול להתרחש הוא ההשתלה לא הנכונה של ציפורן הנעילה, עם הבליטה של רמת המסמר עם condyles של מפרק הברך (איור 3). זה בעיקר להתרחשהים עקב טיפול לא נכון של המכשיר המכוון או עקב השימוש של חיה עם עצם ירך קטנה מדי, במיוחד אצל עכברים עם משקולות גוף מתחת ל -20 גרם. סיבוך נוסף הוא הפריק של סיכת שלובים (איור 3 ב '). סיבוך זה יכול להימנע על ידי אישור רדיוגרפי של מיקום השתל הנכון בזמן או מיד לאחר הניתוח. בעיה זו נגרמת בעיקר על ידי החדרה שלמה של הסיכה. לבסוף, קציר עצם בסוף הניסוי עוכב כמה פעמים כי זה היה קשה להסיר ממנה את הסיכות השלובות. זה נבע גרמי גישור סביב עמדת הפינים.

רדיולוגית מנתח לאחר 5 שבועות אישר להחלמה מלאה של הפער 0.25 מ"מ osteotomy. בשעה זו נקודת זמן, את היבלת periosteal כמעט שופץ לחלוטין (איור 4 א). לעומת זאת, femora התייצב עם פער 2.00 מ"מ, osteotomy לא נרפא. Femora הראה באופן מהימן n אטרופית האיחוד הלא היווצרות. זה אושר גם לאחר 10 שבועות של ריפוי העצם (איור 4 ב).

לאחר ייצוב עם פער osteotomy 0.25 מ"מ, ניתוחים היסטולוגית גילו דפוס אופייני של ריפוי שבר משני עם היווצרות יבלת, כולל התאבנות intramembranous ו endochondral. לאחר 5 שבועות, osteotomy היה לגשר לגמרי עם רקמה גרמית. בנקודה זו בזמן, עצם ארוג כבר שופץ לתוך עצם שבשבת (איור 5). לעומת זאת, femora התייצב עם 2.00 פערים osteotomy מ"מ הראה שאינם Union אטרופית לאחר 10 שבועות של התבוננות. זה היה קשור עם כמות גבוהה של רקמה סיבית בתוך פער osteotomy. אף אחד osteotomies הראו סימנים של ריפוי העצם או גישור כאשר נותחו היסטולוגית (איור 5 ב ').

2 / 54472fig1.jpg "/>
איור 1: שתלים. מסמר intramedullary א (בקוטר 0.8 מ"מ, 15.7 מ"מ אורך) עם חוט הפרוקסימלית (חץ, 4 מ"מ אורך) ושני חורים (ראשי חץ) עבור החדרת הסיכות השלובות. המסמר מחובר פיר (חץ כפול) כדי להקל על יישום. פינים ב שליבה (0.3 מ"מ קוטר, חץ) על מנת להשיג יציבות הסיבוב צירית. הסיכה שהלובית גם מחוברת פיר (חץ כפול) כדי להקל על יישום. מסמר intramedullary ג לאחר השתלה לתוך עצם ירך עכבר. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2
איור 2: מכשירי ניתוח להשתלה מסמר. א מכוון מכשיר עבור ההחדרהשל הציפורן. ב המסור מדריך לשמש בריאת osteotomy עם גודל הפער של 0.25 מ"מ. המקדח ג לקידוח החור עבור הפינים שלובים. קצת ד מרכוז לקדוח countersinking החורים פינים שלובים . תרגיל יד א משמש הכניסה של הציפורן, countersinking, קידוח חור, ואת הכניסה של הפינים שלובים. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3
איור 3: צילומים לאחר ניתוח. א תצלום רנטגן הוכחת בליטה (חץ) של הציפורן לתוך מפרק הברך ברמה של condyles. ב תצלום רנטגן הוכחת הכנסה שלמה של interloc הפרוקסימלימלך פיני (חץ). ברי סולם מייצגים 4 מ"מ.

איור 4
איור 4: צילומי רנטגן לאחר 5 ו -10 שבועות של ריפוי העצם. א רדיוגרפית ניתוח של עצם ירך התייצב עם פער osteotomy 0.25 מ"מ לאחר 5 שבועות, הוכחת ריפוי עצם נאות. ניתוח רדיוגרפית ב של ירך התייצב עם פער osteotomy 2.00 מ"מ לאחר 10 שבועות, הוכחה שאינו Union מכולה. ברי סולם מייצגים 4 מ"מ.

איור 5
איור 5: סעיפים היסטולוגית לאחר 5 ו -10 שבועות של ריפוי העצם. ניתוח א היסטולוגית של ירך התייצב עם פער osteotomy 0.25 מ"מ לאחר 5 שבועות, הוכחת ריפוי עצם נאות. הערת השיפוץ כמעט-מלא עם עצם שבשבת. ב Histניתוח ological של ירך התייצב עם פער osteotomy 2.00 מ"מ לאחר 10 שבועות, הוכחה שאינו Union מכולה. שימו לב רקמה סיבית בפער osteotomy. הסעיפים היסטולוגית הוכתמו לפי שיטת trichrome. ברי סולם מייצגים 800 מיקרומטר.

איור 6
איור 6: השתלת תחליף עצם תצלום בשנת vivo הוכחת פגם עצם מגזרי של עצם הירך הימנית של עכבר.. הפגם מתמלא על ידי תחליף עצם (חץ). תחליף העצם מושתל על הציפורן, מתן מיצוב קיבעון הולם.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

השלבים הקריטיים ביותר של הטכניקה הניתוחית הם את המיקום הנכון של הציפורן, המכשיר המכוון, ואת הסיכות. המסמר צריך להיות מוכנס לחלוטין הכניסה ניכרה בקצה הדיסטלי של הציפורן, כי בליטה של הציפורן לתוך מפרק הברך ברמה של condyles יכולה להגביל את חופש התנועה של הברך (איור 3). לכן, בגודל של עצם הירך, ולפיכך משקל הגוף של בעלי החיים, יש לקחת בחשבון. המנתח צריך גם לשים לב במיוחד למיקום הסופי של המכשיר מכוון הצמדת אוגן מעברים של הציפורן. פעולה זו מבטיחה כי osteotomy הוא תמיד במצב midshaft זהים. לבסוף, הפינים שלובים צריך להיות מוכנס כהלכה bicortically להימנע נקע סיכה במהלך תקופת המעקב (איור 3 ב '). לכן, הסיכות צריכות להיות מוכנסות לתוך עצם הירך באמצעות תנועות סיבוב ועומס צירי רציף. כונן סיכת המזמרה הפיריתמעל בהקדם המומנט שהלובים מושג. העמדה הסופית של הציפורן ואת הסיכות יש לאשר באמצעות רדיוגרפיה לפני החיות כלולות לתוך פרוטוקול המחקר.

בסוף הניסוי, השלב הקריטי ביותר במהלך מסיק העצם הוא הסר של סיכות שלובים מן המסמר. לעתים קרובות למדי, את הקצוות של הסיכות מכוסות על ידי רקמה גרמית שהוקמה זה עתה. למעשה, רקמה גרומה יש כריתה עד ניתן להסיר את הסיכות. זה חייב להתבצע בזהירות רבה, כי כל נזק הירך יכול להשפיע על מאפייני ביומכנית של העצם נרפא. לפעמים, את הסיכות ניתן להסיר בקלות רבה יותר מן הצד הגבי של עצם הירך. המסמר עצמו ניתן להסיר ללא כל קושי באמצעות בעל מחט פשוט.

המכשירים והשתלים עבור הליך כירורגים זה הם מאוד ספציפיים, כך ששינוי ההליך לא יכול להתבצע. בעוד ההליך עשוי לפתח complications, בידינו, הם נדירים (כלומר, מתחת ל -2%). לדוגמא, רצועת הפיקה, אשר מוסטת רוחבית במהלך ההליך, עלולה לגרום לפריצה. זה דורש תפירה של הרצועה לאחר השתלה מסמרת. במהלך החדרת מחט 24 G ואת הקודחות של עצם הירך, את condyles עלול להתפוצץ. במהלך החדרה ו osteotomy סיכה עם ג'יגלי רואים, עצם הירך עלול לשבור באזור midshaft. אין אפשרות תקלות עבור סיבוכים אלה, כך החיות האלה לא יכולות לשמש עבור ניסוי סטנדרטי.

מגבלה אחת של הטכניקה היא כי בגדלים שונים של בעלי חיים, ולכן femora, דורשים גדלים שונים של שתלים. מגבלה נוספת על השימוש של השתל היא כי מיקרו vivo CT מנתח של osteotomy במהלך תהליך הריפוי הם כמעט בלתי אפשרי בשל החומר השתל (נירוסטה רפואית בדרגה), דבר המשפיע על איכות התמונה.

בשנת vivoניתן לבצע עצם מחקרי ריפוי באמצעות מודלים פתוחים או סגורים. במרבית המחקרים, הריפוי של עצם הירך או עצם השוק מנותח. זה נכון גם לגבי הטכניקות והמודלים שפותחו עבור עכברים במהלך העשור האחרון. אלה כוללים 7-10 מודלים פתוחים וכן 5,11,12 גישות סגורות, אשר עשוי לספק נוקשה או קיבעון נוקשה פחות. מעניין, מחקרים קודמים בעכברים המשמשים סיכת intramedullary פשוטה. למרות הריפוי של שברים התייצב עם סיכה כזו פשוטה הייתה קשורה עם היווצרות יבלת ענקית, הטכניקה נשא מספר לא מבוטל של חסרונות. נקע פינים אלה כללו תגובת ריפוי הטרוגנית בשל האי של יציבות צירית סיבוב. למרות חסרונות אלה ידועים להשפיע על תוצאות הניסוי, מחקרים שנעשו לאחרונה, אשר מתכוונים לנתח את מנגנוני ריפוי העצם, עדיין משתמשים במודלים murine שבו השבר הוא התייצב רק בסיכה 13 או אפילו עזב לא יציב 15, אנו חשים כי טכניקות osteosynthesis יציבות, דומות לאלה המשמשים בפרקטיקה קלינית, אמורות לשמש גם בעכברים.

עלות intramedullary נעילה מסמרת היא גבוהה באופן משמעותי בהשוואה לזו של סיכת intramedullary הפשוטה. עם זאת, את הסיכה נושאת בסיכון של עקירה אינו מספקת יציבות צירית סיבוב. זה עשוי להשפיע על איכות התוצאות ודורש מספר גדול יותר של בעלי חיים למחקר. לעומת זאת, intramedullary נעילה מסמר מאפשר ייצוב של osteotomies ופגמי עצם עם רמה גבוהה של סטנדרטיזציה, וכתוצאה מכך ההשתנות מופחתת של התוצאות. זה מוביל לירידה במספר הדרוש של בעלי חיים.

כדי להתגבר על חוסר יציבות צירית סיבוב של הסיכה הנפוצה, כמה שתלים הוכנסו במהלך השנים האחרונות.אלה כוללים את בורג intramedullary, אשר גורם דחיסת שבר ידי ראש דיסטלי שונה במיוחד וסמוך חוט 5.

טכניקת כירורגית הצורך להשתיל את הבורג היא פשוט פחות פולשני מזה של ציפורן intramedullary. עם זאת, את בורג תערוכות נוקשות סיבוב נמוכים לעומת הציפורן 4. יתר על כן, היא אינה יכולה לשמש כמודל של ריפוי פגום בגלל היציבות צירית מושגת באמצעות דחיסת צירית של שברי עצמות ברחבי שברים בעצמות.

צלחת נעילה פנימי, אשר ניתן להשתמש בהם עבור קיבעון נוקשה, התוצאה היא ריפוי העצם, אשר נשלטת על ידי intramembranous התאבנות 9. כי זה סוג של ריפוי קשור היווצרות יבלת קטנה, מודל זה עשוי לא להיות מועדף בניסויים הדורשים כמויות גדולות יותר של רקמת יבלת עבור ניתוחים ביוכימיים ומולקולריים. מעניין, הצלחה הנעילה הפנימית גם יכול להיות Designed עבור טכניקת קיבעון גמישה יותר 16. באמצעות צלחת גמישה זו, ריפוי העצם הוא נשלט על ידי התאבנות endochondral ובכך מייצר כמויות גדולות יותר של רקמת היבלת. עם זאת, היווצרות יבלת היא הטרוגנית, המתרחש בעיקר על מיקום צלחת באתר ההפך. צלחת הנעילה גם מאפשרת התייצבות פגמי עצם. עם זאת, את גודל הפער מוגבל ואינו לגרום במערך האיחוד הלא אמין 6.

הקיבוע החיצוני עבור עכברים מציע אלטרנטיבה מוגדרת היטב על הציפורן לניתוח ריפוי פגם עצם. היתרון העיקרי של הקיבוע החיצוני לעומת הציפורן הציגה כאן הוא האפשרות לאמת את נוקשות שתל in vivo במהלך ריפוי עצם 17. עם זאת, סיכת זיהומים ושינויים של פעילות גופנית רגילה בשל רכיבי הקיבעון לשימוש חיצוני חייבים להיות גם נחשבים.

עניין מיוחד, לא intצלחת נעילת ernal ולא הקיבוע החיצוני לאפשר קיבוע סטנדרטי של תחליפי עצם נבדלים בונת הנדסת רקמות, אשר ניתן לנתח בריפוי פגם עצם. בעת שימוש שתי הטכניקות הללו, תחליפי העצם או הבונה-הנדסת רקמות חייבים להיות ממוקם בתוך הפגם, אשר בדרך כלל דורש קיבוע נוסף 18. לעומת זאת, השימוש של הציפורן מאפשר ההשתלה של תחליף העצם מעל הציפורן, מתן מיצוב קיבעון נאות (איור 6).

מסמר נעילת intramedullary הציג כאן ניתן להשוות מסמרים בשימוש לטיפול בחולי טראומה בפרקטיקה קלינית. בהתאם לכך, אנו חשים כי הציפורן ניתן להשתמש במגוון רחב של מחקר ריפוי העצם בעכברים החל נורמלי פגום.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכה על ידי RISystem AG, בדאבוס, שוויץ.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
MouseNail RISystem AG 221,122
MouseNail aiming device RISystem AG 221,201
MouseNail interlocking pin RISystem AG 221,121
Centering bit RISystem AG 592,205
Drill bit RISystem AG 590,200
Gigli wire saw RISystem AG 590,100
Suture (5-0 Prolene) Ethicon 8614H
Forceps Braun Aesculap AG &CoKG  BD520R
Dressing forceps Braun Aesculap AG &CoKG  BJ009R
Scissors Braun Aesculap AG &CoKG  BC100R
Needle holder Braun Aesculap AG &CoKG  BM024R
24 G needle BD Mircolance 3 304100
27 G needle Braun Melsungen AG 9186182
Scalpel blade size 15 Braun Aesculap AG &CoKG  16600525
Pincers Knipex 7932125
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Histing, T., et al. Small animal bone healing models: standards, tips, and pitfalls results of a consensus meeting. Bone. 49, (4), 591-599 (2011).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. Holstein, J. H., et al. Development of a stable closed femoral fracture model in mice. J Surg Res. 153, (1), 71-75 (2009).
  6. Garcia, P., et al. The LockingMouseNail-a new implant for standardized stable osteosynthesis in mice. J Surg Res. 169, (2), 220-226 (2011).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. Hiltunen, A., Vuorio, E., Aro, H. T. A standardized experimental fracture in the mouse tibia. J Orthop Res. 11, (2), 305-312 (1993).
  12. Manigrasso, M. B., O'Connor, J. P. Characterization of a closed femur fracture model in mice. J Orthop Trauma. 18, (10), 687-695 (2004).
  13. Lovati, A. B., et al. Diabetic mouse model of orthopaedic implant-related Staphylococcus aureus infection. PLoS One. 8, (6), e67628 (2013).
  14. Slade Shantz, J. A., Yu, Y. Y., Andres, W., Miclau, T. 3rd, Marcucio, R. Modulation of macrophage activity during fracture repair has differential effects in young adult and elderly mice. J Orthop Trauma. 28, 10-14 (2014).
  15. Claes, L. E., et al. Effects of mechanical factors on the fracture healing process. Clin Orthop Relat Res. 355, (Suppl), 132-147 (1998).
  16. 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. J Biomech. 18, (13), 2089-2096 (2009).
  17. Glatt, V., Matthys, R. Adjustable stiffness, external fixator for the rat femur osteotomy and segmental bone defect models. J Vis Exp. (9), e51558 (2014).
  18. Manassero, M., et al. A novel murine femoral segmental critical-sized defect model stabilized by plate osteosynthesis for bone tissue engineering purposes. Tissue Eng Part C Methods. 19, (4), 271-280 (2013).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

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

    Video Stats