Eine intramedulläre Verriegelungsnagel für Standardisierte Fixierung von Femur Osteotomien zur Analyse von normalen und Defekte Knochenheilung bei Mäusen

1Department of Trauma, Hand and Reconstructive Surgery, Saarland University, 2Institute for Clinical & Experimental Surgery, Saarland University, 3RISystem AG
Published 11/13/2016
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Medicine

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Summary

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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).

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Abstract

Knochenheilungs Modelle sind wesentlich für die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien für die klinische Frakturbehandlung. Darüber hinaus sind auch Mausmodelle häufiger in der Traumaforschung. Sie bieten eine große Anzahl von Mutantenstämmen und Antikörper für die Analyse der molekularen Mechanismen hinter der hochdifferenzierten Prozess der Knochenheilung. Um die biomechanische Umgebung kontrollieren, standardisierte und gut charakterisierte Osteosynthesetechniken sind obligatorisch in Mäusen. Hier berichten wir über die Gestaltung und Verwendung eines Marknagels offenen Femur Osteotomien in Mäusen zu stabilisieren. Der Nagel, aus medizinisch-Edelstahl, sorgt für eine hohe axiale und Drehsteifigkeit. Das Implantat ermöglicht ferner die Schaffung von definierten, konstant Osteotomiespalts Größen von 0,00 mm bis 2,00 mm. Intramedullären Verriegelungsnagel Stabilisierung des Oberschenkels Osteotomien mit Spaltgrößen von 0,00 mm und 0,25 mm ergeben eine ausreichende Knochenheilung durch endochondral und intramembranöse ossificatIon. Die Stabilisierung des Oberschenkels Osteotomien mit einer Spaltgröße von 2,00 mm ergibt sich atrophische nicht gewerkschaftlich. Somit kann der intramedullären Verriegelungsnagel in Heilung und nicht heilenden Modellen verwendet werden. Ein weiterer Vorteil der Verwendung des Nagels im Vergleich zu anderen offenen Knochenheilungs Modelle ist die Möglichkeit, ausreichend Knochenersatzmaterialien und Gerüste zu fixieren, um den Prozess der Osseointegration zu studieren. Ein Nachteil der Verwendung des Marknagels ist der weitere invasive chirurgische Verfahren, inhärent alle offenen Verfahren im Vergleich zu geschlossenen Modellen. Ein weiterer Nachteil kann die Induktion von einigen Schäden an der Markhöhle sein, inhärent alle Markstabilisierungstechniken im Vergleich zu extramedullary Stabilisierung Verfahren.

Introduction

Die Biologie der Knochenheilung kann in vitro unter Verwendung von Zell- und Sphäroid - Kulturen untersucht werden, aber es erfordert auch in vivo - Ansätze Tierstudien verwendet wird . Während Großtierversuche nach wie vor eine wichtige Rolle in präklinischen Tests spielen, hat sich frühzeitig Prüfung von Produkten oder Hypothesen in den letzten 10 Jahren stark verändert und heutzutage oft in kleinen Tiermodellen 1 durchgeführt. Dieser Schalter wurde aus mehreren Gründen durchgeführt. Produktion und Wartung von Mäusen und Ratten sind billiger im Vergleich zu Schweinen und Schafen. Außerdem haben kleine Tiere kürzere Wiedergabezeiten und kürzere normalen Heilungszeiten, von denen beide die Leistung der großen Serie von chronischen Experimente erleichtern. Schließlich erlaubt die Verfügbarkeit von Gen-Zieltiere und spezifische Antikörper für die Analyse der molekularen Mechanismen bei der Knochenheilung. Während jedoch bisher Osteosynthesetechniken in den größeren Tiermodelle verwendet, konnte mit minimaler Variat übersetzt Ion aus ähnlichen Verfahren in der Human- oder Tier klinischen Patientenversorgung eingeschaltet, die Entwicklung und Anwendung von Osteosynthesetechniken in den kleinen großen Ratten und Mäuse verwendet heraus schwierig.

Es ist bekannt , dass die biomechanische Umgebung signifikant die Knochenheilungsprozess beeinflusst 2. Wie aus der Frakturheilung bekannt beim Menschen Unterschiede in Folge Stabilisierung Fraktur in verschiedenen Modi der Heilung, einschließlich intramembranöse Verknöcherung nach starre Fixierung und enchondralen Verknöcherung nach weniger starre Fixierung mit Mikrobewegungen. Komplette Axial- oder Rotationsinstabilität kann den Heilungsprozess verzögern oder in Pseudarthrosenbildung 3 führen kann. Dementsprechend glauben wir, dass es notwendig ist, bei Mäusen und Ratten anspruchsvolle Implantatsysteme und Osteosynthesetechniken zu entwickeln. Auf diese Weise können die biomechanischen Bedingungen in geeigneter Weise standardisiert werden, die garantieren gültige Ergebnisse bei den Heilungsprozess zu analysieren.

e_content "> Obwohl eine beträchtliche Anzahl von hochentwickelten murine Stabilisierungstechniken sind in den letzten Jahren eingeführt worden ist, die am häufigsten verwendete Technik ist immer noch der einfache Marknagel. Der Hauptnachteil dieser Technik ist jedoch das Fehlen von Rotations- und axialen 4 Stabilität. um Rotations- und axiale Stabilität, eine intramedulläre Schraube verbessern eingeführt Femurfrakturen bei Mäusen 5 zu stabilisieren. jedoch ist die Schraubenfixation nicht verwendet werden können Knochen defekt Heilung aufgrund der Notwendigkeit für einen Kontakt und Druck zwischen den Knochenfragmenten zu analysieren , in bestellen Drehstabilität zu gewährleisten.

Der Marknagel Verriegelung bietet eine höhere axiale und Rotationsstabilität im Vergleich zu dem einfachen Stift und der Markschraube 4. Eine in hohem Maße reproduzierbar Femurosteotomie, möglich wegen der Führung für den Gigli sah und die Fähigkeit definiert Spaltgrößen zu erstellen, ermöglicht die Analyse von sowohl normalen bone Heilung und Knochen defekt Heilung 6. Aufgrund des Einsetzens der Verriegelungsstifte gewährleistet der Verriegelungsmarknagel eine konstante Spaltgröße während des gesamten Heilungsprozesses, selbst bei voller Gewichtsbelastung. Hier berichten wir über die Gestaltung und Anwendung des intramedullären Verriegelungsnagel sowie auf ihre Vor- und Nachteile in experimentellen Studien an normalen und Knochenheilung verzögert.

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Protocol

Alle Verfahren wurden IACUC genehmigt und anschließend institutionellen Richtlinien (Landesamt für Verbraucherschutz, Zentralstelle Amtstierärztlicher Dienst, Saarbrücken, Deutschland). Analgesie und Infektionsprävention sollten den entsprechenden Richtlinien des Landes und Institution in Übereinstimmung sein, wo die Experimente durchgeführt werden sollen.

1. Herstellung der Implantate und chirurgische Instrumente

  1. Wählen Sie eine Skalpellklinge (Größe 15), kleine Vorbereitung einer Schere, einer feinen Pinzette, Dressing Zangen, kleine Zange, 24 Gauge (G) und 27 G Nadeln, ein nicht resorbierbares Naht 5-0, und einen Nadelhalter aus dem mikrochirurgisches Instrument Box .
  2. Packen Sie den Marknagel, die ineinandergreifenden Stifte, die spezielle Zieleinrichtung, die Gigli sah, die Vorlage für die Gigli sah, das Zentrieren Bohrkrone (1 mm Durchmesser), der Bohrer (0,3 mm Durchmesser) und die Handbohrmaschine (Abbildung 2, siehe Liste der Materialien).
    HINWEIS: Die intramedullary Nagel (0,8 mm Durchmesser, 15,7 mm Länge) ist ein Markverriegelungsnagel aus medizinisch-Edelstahl zur retrograden Implantation in den Oberschenkelknochen. Der Nagel weist ein proximales Gewinde (4 mm Länge) und zwei Löcher für das Einsetzen der Verriegelungsstifte (0,3 mm Durchmesser) zu erreichen Axial- und Rotationsstabilität (Abbildung 1).
  3. Expose die Implantate und alle chirurgischen Instrumente zu einer desinfizierenden Lösung (zB 96% Alkohol) für 5 min oder sterilisieren (Dampfsterilisation, 130 ° C, 25 min). Nach der Desinfektion oder Sterilisation, legen Sie die Instrumente auf einem sterilen Tuch Betrieb. Positionieren Sie den sterilen Betrieb Tuch direkt neben dem Kleintieroperationstisch.

2. Tiere, Anästhesie und Analgesie

  1. Wählen Sie den Stamm, Alter und Geschlecht der Mäuse, die für die Studie und die Frage angegangen werden.
    HINWEIS: Für diese Studie 12- bis 14-Wochen alten männlichen CD-1-Mäuse eingesetzt wurden. Für Nagel Implantation, das ideale Körpergewicht der Tiere 25 - 35 g.
  2. Anästhesieren die Mäuse mit einer intraperitonealen Injektion von 15 mg / kg Xylazin und 75 mg / kg Ketamin. Bestätigen Sie die Betäubung durch Zeh kneifen. Bewerben Auge Schmiermittel den Augen der Tiere vor dem Austrocknen während der Narkose zu schützen. Nach Einleitung der Narkose, legen Sie die Maus unter einer Wärmelampe, die Körpertemperatur konstant zu halten.
  3. Anwenden Tramadol-Hydrochlorid im Trinkwasser (2,5 mg / 100 ml) für Analgesie von Tag 1 vor der Operation bis zum 3. Tag nach der Operation.

3. Chirurgische Verfahren und Nail Implantierung

  1. Vor der Operation, die gesamte rechte Hinterbein rasieren und eine Enthaarungscreme anwenden. Nach 5 Minuten die Creme entfernen und das Bein mit Wasser reinigen. Expose die Implantate und alle chirurgischen Instrumente zu einer desinfizierenden Lösung (zB 96% Alkohol) oder sterilisieren (Dampfsterilisation, 130 ° C, 25 min).
  2. Unter aseptischen Bedingungen legen die mouse in Rückenlage auf dem kleinen Tier Operationstisch. Beugen das rechte Knie für einen anterioren Zugang zu den Kondylen des Kniegelenks zu erlauben. Führen Sie einen 5 mm medial parapatellar Schnitt am rechten Knie mit dem Skalpell.
  3. Heben Sie die Patellarsehne mit den feinen Pinzette und mobilisieren das Band vorsichtig mit dem Skalpell. Dann verschieben sich die Patella seitlich mit dem Skalpell die Inzisur des Oberschenkels zu belichten.
  4. Öffnen Sie die Inzisur durch Bohren, bis der Markhöhle erreicht ist.
    1. Beginnen Sie mit einem 45 ° auf die Oberschenkelachse versetzt Bohren mit den 1 mm Zentrierbohrer. ändern Sie langsam die Richtung des Bohrers während des Bohrens, bis es die Knochenachse des Oberschenkels Parallelen. Stop Bohren, wenn der Markhöhle erreicht ist.
  5. die Knochen an der Inzisur, legen Sie die 24 G-Nadel in den Markhöhle über die gesamte Länge des Oberschenkels nach dem Öffnen. Ream die Intramedullary Raum des Femurs manuell durch Drehbewegungen des 24-G-Nadel. Entfernen Sie die 24 G-Nadel und legen Sie die dünneren 27 G-Nadel in den Markhöhle. Drücken Sie die Nadel nach vorne den kortikalen Knochen des Oberschenkels proximal am Trochanter major zu perforieren.
  6. Entfernen Sie die 27 G-Nadel aus dem Oberschenkelknochen. Mit der Handbohrmaschine, implantieren den Marknagel durch die Inzisur unter ständiger Drehung und axialen Druck, bis das distale Ende des Nagels das Niveau der Kondylen erreicht.
    HINWEIS: Das distale Ende des Nagels mit einer kleinen Markierung identifiziert werden.
  7. Platzieren Sie die Maus in der linken Seitenlage. Führen Sie eine Längshautschnitt die Skalpellklinge entlang der diaphysären Teil des lateralen Oberschenkels aus dem Kniegelenk zum Hüftgelenk, um unter Verwendung von chirurgisch die midshaft des Oberschenkels aus.
  8. Mit Hilfe von kleinen Vorbereitung Schere, spaltete die Faszien und verteilt die Muskeln in Richtung der Femur-Achse von der lateralen Seite.Verbreiten Sie die Muskeln, bis der diaphysären Teil des Oberschenkels ausgesetzt ist. Bewahren Sie den Ischiasnerv.
    1. Bereiten Sie den gesamten Umfang des Oberschenkels durch den Knochen mit der Kornzange zu unterminieren. Dann ziehen sich die Muskeln durch die Kornzange Verbreitung und den Oberschenkelknochen aus.
  9. Montieren Sie das Zielgerät an dem distalen Ende des Nagels. Voraus das Gerät, bis er an den Adapterflansch des Nagels befestigt und drehen Sie das Zielgerät in anterolateralen Position auf den Oberschenkelknochen.
  10. Interlock den Nagel mit einem proximalen und einem distalen Verriegelungsstift.
    1. Beginnen Sie mit dem proximalen Verriegelungsstift.
    2. Legen Sie die Zentrierung Bohrkrone (1 mm Durchmesser) in die Handbohrmaschine. Senken Sie die Knochen an der proximalen Verriegelungslochposition.
      HINWEIS: Mit dem Versenken, ein kleiner Hohlraum in der gegenüberliegenden kortikalen Knochen geschaffen, ohne durch den Knochen gebohrt wird. Dieser Hohlraum ermöglicht eine verbesserte Zentrierung und Führung des dünneren Bohrkrone (0,3 mm Durchmesser),später verwendet.
    3. Setzen Sie den Bohrer (0,3 mm Durchmesser) in die Handbohrmaschine. Mit dem Zielgerät, bohren, um das Loch sowohl durch die Verkleidung und die abgewendet kortikalen Knochen (bikortikalen). Legen Sie die erste durch die Zieleinrichtung Verriegelungsstift. Die Verriegelungsstiftantriebswelle abschert, sobald das Verriegelungsdrehmoment erreicht wird.
    4. Wiederholen Sie diesen Vorgang für den distalen Verriegelungsstift.
  11. Führen Sie die diaphysäre Osteotomie.
    1. Bringen Sie die Sägelehre auf die Zielvorrichtung auf der lateralen Seite zwischen den beiden Verriegelungsstifte. Dann sah die Knochen mit der Gigli unter Dauerspülung mit Kochsalzlösung sah. Nachdem die Osteotomie abgeschlossen ist, schneiden Sie die Säge an einem Ende, in der Nähe bis auf die Knochen. Entfernen Sie die Säge sorgfältig Schäden am Weichgewebe zu vermeiden.
  12. Entfernen Sie die Zieleinrichtung und mit den kleinen Zange, befestigen die verbleibende Welle des Marknagels an der markierten Linie ab.
  13. Schließen Sie die Muskelschichten am latrere Stelle des Oberschenkels und führen die Hautverschluss mit einzelnen Nähten. Am vorderen Stelle des Knies, die Position der Patella und fixieren die Patellasehne, um die Muskeln mit einer einzigen Naht. Benutzen Nähte diese Wunde und zu schließen.
  14. Halten Sie die Tiere unter der Wärmelampe, bis sie aus der Narkose zu erholen. Lassen Sie die Tiere nicht unbeaufsichtigt, bis sie genügend Bewusstsein wiedererlangt haben ventralen recumbency zu halten. Bringen Sie die Tiere zu Einzelkäfigen in der Tierhaltung.
  15. Überwachen Sie die Tiere sorgfältig jeden Tag. Pflegen postoperativen Analgesie während der ersten drei Tage. Weiter Analgesie, wenn am Tag 4 nach der Operation noch die Tiere Anzeichen von Schmerzen zeigen, wie Stimmgebung angegeben, Unruhe, mangelnde Mobilität, das Versagen der Bräutigam, abnormale Körperhaltung, und der Mangel an normalen Interesse an der Umgebung. Terminate Analgesie, wenn die Tiere schmerzfrei sind.

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Representative Results

Die Gesamtzeit für das chirurgische Verfahren war in etwa 30 min von Hautschnitt bis zum Wundverschluss. Unter Verwendung der chirurgischen Implantaten zur Verfügung gestellt, Chirurgie kann ohne Stereo-Mikroskop durchgeführt werden. Postoperativ wurden die Tiere täglich überwacht. Die postoperative Analgesie wurde nach 3 Tagen beendet, da keines der Tiere Anzeichen von Schmerzen zeigten (Stimmgebung, Unruhe, mangelnde Mobilität, das Versagen der Bräutigam, abnormale Körperhaltung, oder das Fehlen von normalen Interesse an der Umgebung) nach diesem Zeitraum. Die Tiere zeigten eine normale Gewichtsbelastung innerhalb von 2 Tagen nach der Operation. Wundinfektionen oder sekundären Frakturen wurden nicht während des gesamten Beobachtungszeitraum beobachtet.

Die wichtigste Komplikation , die die fehlerhafte Implantation des Verriegelungsnagels, wobei der Vorsprung des Nagels Ebene mit den Kondylen des Kniegelenks (3 A) auftreten kann. Diese treten vor allems durch falsche Handhabung der Zieleinrichtung oder durch die Verwendung eines Tieres mit einem zu kleinen Femur, insbesondere in Mäusen mit einem Körpergewicht von unter 20 g. Eine weitere Komplikation ist die Versetzung eines Verriegelungsbolzen (Abbildung 3 B). Diese Komplikation kann durch röntgenologischen Bestätigung der korrekten Implantation während oder unmittelbar nach der Operation vermieden werden. Dieses Problem wird in erster Linie durch ein unvollständiges Einsetzen des Stiftes verursacht. Schließlich wurde Knochen Ernte am Ende des Experiments ein paar Mal behindert, weil es schwierig war, die Verriegelungsstifte zu entfernen. Dies war um die Stiftposition zu knöchernen Überbrückung.

Bildgebende Analysen nach 5 Wochen bestätigt eine vollständige Heilung der 0,25 mm Osteotomiespalts. Zu diesem Zeitpunkt wurde die periostale Kallus fast komplett umgebaut (Abbildung 4 A). Im Gegensatz dazu ist in femora mit einem 2,00 mm Spalt stabilisiert hatte, wurde die Osteotomie nicht geheilt. Die femora zeigte zuverlässig ein n atrophic nicht gewerkschaftlich Bildung. Dies wurde auch nach 10 Wochen der Knochenheilung (Figur 4 B) bestätigt.

Nach der Stabilisierung mit einer 0,25 mm Osteotomiespalts zeigten histologische Analysen ein typisches Muster der sekundären Frakturheilung mit Kallusbildung, einschließlich intramembranöse und enchondralen Verknöcherung. Nach 5 Wochen wurde die Osteotomie vollständig mit Knochengewebe überbrückt. Zu diesem Zeitpunkt wurde Geflechtknochen bereits in Lamellenknochen umgebaut (Abbildung 5 A). Im Gegensatz dazu stabilisierte sich die Femora mit 2,00 mm Osteotomie Lücken atrophic nicht gewerkschaftlich nach 10 Wochen der Beobachtung zeigte. Dies wurde mit einer großen Menge von Fasergewebe in der Osteotomiespalt verbunden. Keiner der Osteotomien zeigte Anzeichen von Knochenheilung oder Überbrückung , wenn analysiert histologisch (Abbildung 5 B).

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Abbildung 1: Implantate. A. intramedulläre Nagel (0,8 mm Durchmesser, 15,7 mm Länge) mit einem proximalen Gewindes (Pfeil 4 mm Länge) und zwei Löcher (Pfeilköpfe) für das Einsetzen der Verriegelungsstifte. Der Nagel wird mit einer Welle (Doppelpfeil) , die mit Erleichterung der Anwendung. B. Verriegelungsstift (0,3 mm Durchmesser, Pfeil) Rotations- und axiale Stabilität zu erreichen. Der Verriegelungsstift ist auch mit einer Welle (Doppelpfeil) verbunden Anwendung zu erleichtern. C. Marknagel nach der Implantation in eine Maus Femur. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Figur 2
Abbildung 2: Chirurgische Instrumente für Nagelimplantation. A. Zielgerät für das EinsetzenB. des Nagels. Sägelehre auf mit einer Spaltweite von 0,25 mm für die Schaffung der Osteotomie verwendet werden. C. Bohrer zum Bohren des Lochs für die Verriegelungsstifte. D. Zentrierbohrer für Versenken der Verriegelungsstiftlöcher E. Handbohrmaschine. für das Einsetzen des Nagels verwendet, das Versenken, das Loch bohren, und das Einsetzen der Verriegelungsstifte. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Figur 3
Abbildung 3: Die postoperative Röntgenaufnahmen. A. Röntgenbild zeigt , einen Vorsprung (Pfeil) des Nagels in das Kniegelenk auf der Ebene der Kondylen. B. Röntgenbild ein unvollständiges Einführen des proximalen Interloc demonstrierenKönigszapfen (Pfeil). Maßstabsbalken repräsentieren 4 mm.

Abbildung 4
Abbildung 4: Röntgenaufnahmen nach 5 und 10 Wochen nach der Knochenheilung. A. röntgenologische Analyse eines Oberschenkelknochens stabilisiert mit einer 0,25 mm Osteotomiespalts nach 5 Wochen eine ausreichende Knochenheilung zu demonstrieren. B. Röntgenanalyse eines Oberschenkels mit einem Spalt 2,00 mm Osteotomie nach 10 Wochen stabilisiert, atrophische nicht gewerkschaftlich zu demonstrieren. Maßstabsbalken repräsentieren 4 mm.

Abbildung 5
Abbildung 5: Histologische Schnitte nach 5 und 10 Wochen nach der Knochenheilung. A. Die histologische Analyse eines Oberschenkelknochens stabilisiert mit einer 0,25 mm Osteotomiespalts nach 5 Wochen eine ausreichende Knochenheilung zu demonstrieren. Notieren Sie sich die fast komplette Umbau mit Lamellenknochen. B. Histgischen Analyse eines Oberschenkelknochens stabilisiert mit einem 2,00 mm Osteotomiespalts nach 10 Wochen, atrophische nicht gewerkschaftlich zu demonstrieren. Beachten Sie das Fasergewebe in der Osteotomiespalts. Die histologischen Schnitte wurden nach der Methode Trichrom gefärbt. Maßstabsbalken repräsentieren 800 & mgr; m.

Figur 6
Abbildung 6: Knochenersatz Implantation in vivo - Aufnahme , die eine segmentale Knochendefekt im rechten Oberschenkelknochen einer Maus zu demonstrieren.. Der Defekt wird durch einen Knochenersatz (Pfeil) gefüllt. Der Knochenersatz wird über den Nagel implantiert, eine angemessene Positionierung und Fixierung bereitstellt.

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Discussion

Die kritischsten Schritte der chirurgischen Technik sind die richtige Positionierung des Nagels, der Zieleinrichtung und die Stifte. Der Nagel vollständig in das markierte Gedankenstrich am distalen Ende des Nagels eingeführt werden, da ein Vorsprung des Nagels in das Kniegelenk auf der Ebene der Kondylen kann die Bewegung des Kniegelenks (3 A) beschränken. Daher ist die Größe des Oberschenkels und dementsprechend das Körpergewicht der Tiere, müssen berücksichtigt werden. Der Chirurg sollte auch besonderes Augenmerk auf die endgültige Position des Zielvorrichtung Anbringen der Adapterflansch des Nagels zu zahlen. Dies garantiert, dass die Osteotomie immer in einer identischen midshaft Position befindet. Schließlich weisen die Verriegelungsstifte vollständig bikortikal eingeführt werden Stift Dislokation während des Beobachtungszeitraums (Abbildung 3 B) zu vermeiden. Verwendung von Drehbewegungen und kontinuierliche Axiallast Daher sollten die Stifte in den Femur eingesetzt werden. Die Stiftantriebswelle Schereab, sobald das Verriegelungsdrehmoment erreicht wird. Die endgültige Position des Nagels und die Stifte müssen durch Radiographie bestätigt werden, bevor die Tiere in das Studienprotokoll enthalten sind.

Am Ende des Experiments, der wichtigste Schritt bei der Knochen Ernte ist die Entfernung der Verriegelungsstifte von den Nagel. Nicht selten sind die Enden der Stifte werden durch neugebildete Knochengewebe bedeckt. In der Tat hat diese Knochengewebe reseziert werden, bis die Stifte entfernt werden können. Dieses muss sehr sorgfältig ausgeführt werden, da eine Beschädigung des Femurs die biomechanischen Eigenschaften des geheilten Knochens beeinflussen können. Manchmal können die Stifte mehr leicht von der dorsalen Seite des Oberschenkelknochens entfernt. Der Nagel selbst kann ohne Schwierigkeiten entfernt werden, um eine einfache Nadelhalter verwenden.

Die Instrumente und Implantate für dieses chirurgische Verfahren sind hochspezifisch, so Änderungen an dem Verfahren nicht hergestellt werden kann. Während das Verfahren com entwickeln kannkationen, in unseren Händen, sie sind selten (dh unter 2%). Beispielsweise das Kniescheibenband, die seitlich während des Verfahrens verschoben wird, bersten kann. Dies erfordert Annähen des Bandes nach Nagel Implantation. Während des Einsetzens des 24 G Nadel und dem Aufreiben des Oberschenkelknochens können die Kondylen platzen. Während Stifteinsetzmaschine und Osteotomie mit dem Gigli sah, kann der Oberschenkelknochen in der midshaft Region brechen. Es gibt keine Möglichkeit, Problemlösungen für diese Komplikationen, so können diese Tiere nicht für ein standardisiertes Experiment verwendet werden.

Eine Einschränkung der Technik ist, dass unterschiedliche Größen von Tieren und damit Femora, erfordern verschiedene Größen von Implantaten. Eine weitere Beschränkung für den Einsatz des Implantates ist , dass in vivo micro CT der Osteotomie während des Heilungsprozesses Analysen sind fast unmöglich aufgrund des Implantatmaterials (medizinisch-Edelstahl), die die Bildqualität beeinträchtigt.

in vivoKnochenheilungs Studien können offene oder geschlossene Modelle durchgeführt werden. In den meisten Studien wird die Heilung des Femur oder der Tibia analysiert. Dies gilt für die Techniken und Modelle für Mäuse während des letzten Jahrzehnts entwickelt. Dazu gehören offene 7-10 Modelle sowie geschlossene 5,11,12 Ansätze, die eine starre oder eine weniger starre Fixierung bereitstellen kann. Von Interesse, verwendet früheren Studien an Mäusen einen einfachen Marknagel. Obwohl die Heilung von Knochenbrüchen, stabilisiert mit solch ein einfacher Stift mit großem Kallusbildung verbunden war, trug die Technik eine beträchtliche Anzahl von Nachteilen. Dazu gehörten Stift Luxation und eine heterogene Heilungsreaktion aufgrund des Ausfalls von Axial- und Rotationsstabilität. Obwohl diese Nachteile experimentellen Ergebnisse zu beeinflussen , sind bekannt, neuere Studien, die die Mechanismen der Knochenheilung zu analysieren möchten, verwenden noch murine Modelle , in denen die Fraktur nur 13 mit einem Stift stabilisiert wird oder sogar nicht stabilisiertes links 15 beeinflussen, fühlen wir , dass stabile Osteosynthesetechniken, vergleichbar mit denen in der klinischen Praxis verwendet werden, auch bei Mäusen verwendet werden soll.

Die Kosten des Marknagels Verriegelungs ist wesentlich höher, als die der einfachen Marknagel verglichen. Allerdings trägt der Stift die Gefahr von Verwerfungen und nicht axiale und Rotationsstabilität bietet. Dies kann die Qualität der Ergebnisse beeinflussen und erfordert eine größere Anzahl von Tieren, die für die Studie. Im Gegensatz dazu ist der intramedulläre Nagel Verriegelungs ermöglicht Stabilisierung von Osteotomien und Knochendefekten mit einem hohen Grad an Standardisierung, in reduzierter Variabilität der Ergebnisse führt. Dies führt zu einer Verringerung der erforderlichen Anzahl von Tieren.

Zur Überwindung Axial- und Rotationsinstabilität des üblicherweise verwendeten Stift haben mehrere Implantate wurden in den letzten Jahren eingeführt.Dazu gehören die Mark Schraube, die Fraktur Kompression durch einen besonders modifizierten distalen Kopf induziert und proximalen Gewinde 5.

Die Operationstechnik notwendig, die Schraube zu implantieren ist einfach und weniger invasiv als die des Marknagels. Allerdings zeigt die Schraube unteren Drehsteifigkeit mit dem 4 Nagel verglichen. Darüber hinaus kann es nicht als ein Modell der defekten Heilung verwendet werden, da die axiale Stabilität durch axiale Kompression der Knochenfragmente über den Knochenbruch erreicht wird.

Die interne Verriegelungsplatte, die für die starre Fixierung verwendet werden kann, ergibt sich bei der Knochenheilung, die von intramembranöse Ossifikation 9 dominiert wird. Da diese Art der Heilung mit wenig Kallusbildung zugeordnet ist, kann dieses Modell nicht in Experimenten bevorzugt werden, die für biochemische und molekulare Analysen größere Mengen von Kallusgewebe erfordern. Von Interesse kann die interne Verriegelungsplatte auch d werdenesigned für eine flexiblere Fixationstechnik 16. Mit dieser flexiblen Platte, die Knochenheilung durch endochondral Verknöcherung dominiert und führt somit in größeren Mengen von Kallusgewebe. Allerdings ist Kallusformation heterogen, der vorwiegend an der Stelle gegenüberliegende Platte Platzierung. Die Verriegelungsplatte ermöglicht auch zur Stabilisierung von Knochendefekten. Allerdings ist die Spaltgröße begrenzt und führt nicht zu einer zuverlässigen nicht gewerkschaftlich Bildung 6.

Der Fixateur externe für Mäuse bietet eine gut definierte Alternative zum Nagel für die Knochendefektheilung zu analysieren. Der große Vorteil des Fixateur externe auf die hier vorgestellten nail Vergleich ist die Möglichkeit , das Implantat Steifigkeit in vivo während der Knochenheilung 17 zu verifizieren. Jedoch pin-Infektionen und Veränderungen der normalen körperlichen Aktivität aufgrund der außen aufgebrachten Fixierungskomponenten müssen ebenfalls berücksichtigt werden.

Von besonderem Interesse sind weder die internal Verriegelungsplatte noch der Fixateur externe ermöglichen standardisierte Fixierung von verschiedenen Knochenersatzmaterialien und Gewebe-Engineering-Konstrukte, die in der Knochendefektheilung analysiert werden können. Wenn diese beiden Techniken verwenden, muss die Knochenersatzstoffe oder Gewebe-Engineering - Konstrukte in den Defekt platziert werden, die in der Regel zusätzliche Fixierung 18 erfordert. Im Gegensatz dazu ermöglicht die Verwendung des Nagels der Implantation des Knochenersatz über den Nagel, eine ausreichende Positionierung und Fixierung Providing (Abbildung 6).

Der intramedulläre Verriegelungsnagel hier eingeführt ist vergleichbar mit Nägeln für die Behandlung von Trauma-Patienten in der klinischen Praxis verwendet. Dementsprechend glauben wir, dass der Nagel kann in einem breiten Spektrum von murinen Knochenheilung Forschung von normal zu fehlerhaften Bereich eingesetzt werden.

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Acknowledgements

Diese Arbeit wurde von RISystem AG, Davos, Schweiz unterstützt.

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

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