Et intramedullært Locking Nail for Standardiseret Fiksering af femur osteotomier at analysere Normal og Defekt Bone Healing i mus

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

Knogleheling modeller er afgørende for udviklingen af ​​nye terapeutiske strategier til klinisk fraktur behandling. Endvidere er musemodeller bliver mere almindeligt anvendt i traumer forskning. De tilbyder en lang række mutantstammer og antistoffer til analyse af de molekylære mekanismer bag stærkt differentieret proces med knogleheling. For at styre biomekaniske miljø, standardiserede og godt karakteriserede osteosyntese teknikker er obligatoriske i mus. Her rapporterer vi på design og brug af et intramedullært søm til at stabilisere åbne femur osteotomi hos mus. Søm, lavet af medicinsk kvalitet rustfrit stål, giver høj aksial og roterende stivhed. Implantatet yderligere tillader oprettelsen af ​​definerede, konstant osteotomi hul størrelser fra 0,00 mm til 2,00 mm. Intramedullær låsning stabilisering af femur osteotomier søm med gap størrelser på 0,00 mm og 0,25 mm resulterer i tilstrækkelig knogleheling gennem endochondral og intramembranous ossification. Stabilisering af femur osteotomier med et hul størrelse på 2,00 resultater mm i atrofisk ikke-union. Således kan det intramedullære låsning søm anvendes i helbredende og ikke-helende modeller. En yderligere fordel ved anvendelsen af ​​neglen i sammenligning med andre åbne knogleheling modeller er muligheden for at tilstrækkeligt fastsætte knoglesubstitutter og stilladser for at studere processen med integration med knoglen. En ulempe ved anvendelsen af ​​det intramedullære søm er mere invasive kirurgiske procedure, der kendetegner alle åbne procedurer i forhold til lukkede modeller. En yderligere ulempe kan være induktionen af ​​nogle skader på marvhulrummet, der kendetegner alle intramedullære stabilisering teknikker sammenlignet med extramedullaere procedurer stabilisering.

Introduction

Biologi knogleheling kan studeres in vitro ved anvendelse celle- og sfæroide kulturer, men det kræver også in vivo metoder, der anvender dyreforsøg. Mens store dyreforsøg stadig spiller en vigtig rolle i prækliniske forsøg, har fase afprøvning af produkter eller hypoteser tidligt ændret i løbet af de sidste 10 år og er i dag ofte foregår i små dyremodeller 1. Denne kontakt blev udført af flere grunde. Produktion og vedligeholdelse af mus og rotter er billigere sammenlignet med grise og får. Desuden små dyr har kortere reproduktion tider og kortere normale helbredende perioder, som begge lette udførelsen af ​​store serier af kroniske eksperimenter. Endelig tilgængeligheden af ​​gen-målrettede dyr og specifikke antistoffer muliggør analyse af molekylære mekanismer i knogleheling. Men mens den tidligere anvendte osteosyntese teknikker i de større dyremodeller kunne oversættes med minimal variat ion fra lignende procedurer, der anvendes i human eller veterinær klinisk patientbehandling, udvikling og anvendelse af osteosyntese teknikker i de små rotter og mus viste sig at være en udfordring.

Det er velkendt, at den biomekaniske miljø betydelig indflydelse knoglehelingsprocessen 2. Som kendt fra frakturheling i mennesker, forskelle i fraktur stabilisering resultat i forskellige former for healing, herunder intramembranous ossifikation efter stive fiksering og endochondral ossifikation efter mindre stive fiksering med mikrobevægelser. Komplet aksiale eller roterende ustabilitet kan forsinke helingsprocessen eller kan resultere i ikke-fagforeninger 3. Derfor mener vi, at det er nødvendigt at udvikle avancerede implantatsystemer og osteosyntese teknikker i mus og rotter. På denne måde kan de biomekaniske forhold standardiseres korrekt, garanterer gyldige resultater ved analysen helingsprocessen.

e_content "> Skønt der er taget et betydeligt antal af meget avancerede murine stabilisering teknikker i de senere år, den mest almindeligt anvendte teknik er stadig den simple intramedullære pin. Den største ulempe ved denne teknik er imidlertid manglen på roterende og aksial stabilitet 4. for at forbedre roterende og aksial stabilitet, blev et intramedullært skrue indført for at stabilisere femurfrakturer i mus 5. imidlertid kan skruen fiksering ikke anvendes til at analysere ikke-defekte heling på grund af behovet for kontakt og kompression mellem knoglefragmenterne i for at opretholde stabilitet i omdrejningsretningen.

Den intramedullære låsning søm giver højere aksial og roterende stabilitet sammenlignet med den simple pin og intramedullære skrue fire. En meget reproducerbar femur osteotomi, muligt på grund af den vejledning til Gigli så og evnen til at skabe definerede gap størrelser, giver mulighed for analyse af både normal bone healing og knogle-defekt healing 6. På grund af tilføjelsen af ​​de indgribende stifter, det intramedullære låsning søm garanterer en konstant hul størrelse under hele helingsprocessen, selv mens deres fulde vægt. Her rapporterer vi om udformning og anvendelse af intramedullære låsning søm, samt på sine fordele og ulemper i eksperimentelle undersøgelser af normale og forsinket knogleheling.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle procedurer blev IACUC-godkendt og fulgte institutionelle retningslinier (Landesamt für Verbraucherschutz, Zentralstelle Amtstierärztlicher Dienst, Saarbrücken, Tyskland). Analgesi og infektionsforebyggelse bør være i overensstemmelse med de respektive retningslinjer i landet og institution, hvor eksperimenterne der skal udføres.

1. Forberedelse af implantater og kirurgiske instrumenter

  1. Vælg en skalpel (størrelse 15), små forberedelse saks, fine tænger, dressing pincet, små knibtang, 24 gauge (G) og 27 g nåle, en ikke-resorberbar 5-0 sutur, og en nåleholder fra mikrokirurgisk instrument feltet .
  2. Pak det intramedullære søm, de sammenlåsende stifter, den særlige sigteanordning, Gigli så, skabelonen for Gigli så, centreringen borekronen (1 mm i diameter), borekronen (0,3 mm diameter), og håndfræseren (figur 2, se Liste over Materials).
    BEMÆRK: intramedullary søm (0,8 mm i diameter, 15,7 mm længde) er et intramedullært låsning søm lavet af medicinsk kvalitet rustfrit stål til retrograd implantation i lårbenet. Sømmet har en proksimal gevind (4 mm længde) og to huller til indsættelse af de sammenlåsende stifter (0,3 mm diameter) for at opnå aksial og roterende stabilitet (figur 1).
  3. Udsætte implantater og alle kirurgiske instrumenter til en desinficerende opløsning (f.eks, 96% alkohol) i 5 minutter eller sterilisere dem (dampsterilisering, 130 ° C, 25 min). Efter desinfektion eller sterilisering, placere instrumenterne på en steril operation klud. Placer sterile operation klud støder direkte op til små dyr operationsbordet.

2. Dyr, Anæstesi og Analgesi

  1. Vælg stammen, alder og køn mus som er nødvendige for undersøgelsen og spørgsmål, der skal løses.
    BEMÆRK: Til denne undersøgelse 12- til 14-uger gamle mandlige CD-1-mus blev anvendt. Til søm implantation, den ideelle kropsvægt af dyrene, er 25 - 35 g.
  2. Anesthetize mus med en intraperitoneal injektion af 15 mg / kg xylazin og 75 mg / kg ketamin. Bekræft bedøvelse ved tå knivspids. Anvend øje smøremiddel for at beskytte dyrenes øjne tørrer under anæstesi. Efter induktion af anæstesi, placeres musen under en varmelampe for at holde kropstemperaturen konstant.
  3. Påfør tramadol-hydrochlorid i drikkevandet (2,5 mg / 100 ml) for analgesi fra dag 1 før operationen indtil dag 3 efter operationen.

3. Kirurgisk Procedure og Nail Implantation

  1. Før operationen, barbere hele højre bagben og anvende en rigtige spørgsmål creme. Efter 5 minutter fjerne cremen og rens ben med vand. Udsætte implantater og alle kirurgiske instrumenter til en desinficerende opløsning (f.eks, 96% alkohol) eller sterilisere dem (dampsterilisering, 130 ° C, 25 min).
  2. Under aseptiske betingelser, placere mouSE i liggende stilling på små dyr operationsbordet. Bøj højre knæ at tillade en anterior tilgang til kondylerne i knæet. Udfør en 5 mm medial parapatellar incision i højre knæ under anvendelse af skalpelblad.
  3. Løft patella ligament med de fine pincet og mobilisere ledbånd forsigtigt med skalpelblad. Derefter flytte patella lateralt med skalpelblad for at blotlægge interkondylære hak af lårbenet.
  4. Åbn interkondylære hak ved boring indtil marvhulrummet er nået.
    1. Start boring med en 45º forskudt til lårbenet akse ved hjælp af 1 mm centrering bor. ændres langsomt retningen af ​​borekronen under boring, indtil den paralleller knoglen akse af lårbenet. Stop boring hvis marvhulrummet er nået.
  5. Efter åbning af knoglen på interkondylære hak, indsætte 24 G nål ind i marvhulrummet over hele længden af ​​lårbenet. Ream den intramedullary hulrum i lårbenet manuelt via roterende bevægelser af den 24 G nål. Fjern 24 G nål og sæt den tyndere 27 G nål ind i marvhulrummet. Skub nålen frem til perforere den korticale knogle af lårbenet proximalt ved den større trochanter.
  6. Fjern 27 G nål fra lårbenet. Brug af håndboremaskine, implantere det intramedullære søm gennem interkondylære hak under kontinuerlig rotation og aksial tryk, indtil den distale ende af sømmet når niveauet af kondylerne.
    BEMÆRK: Den distale ende af sømmet kan identificeres med et lille mærke.
  7. Placer musen i venstre laterale stilling. Udfør en langsgående incision i huden ved hjælp af skalpelblad langs diafyseal del af den laterale femur fra knæleddet til hofteleddet med henblik på kirurgisk eksponere midshaft af lårbenet.
  8. Anvendelse af små forberedelse saks, opdele fascia og sprede musklerne i retning af lårbenet akse fra den laterale side.Spred musklerne indtil diafyseal del af lårbenet er blotlagt. Bevar iskiasnerven.
    1. Forbered hele omkredsen af ​​lårbenet ved at underminere benet med dressing pincet. Derefter trække musklerne ved at sprede dressing pincet og eksponere lårbenet.
  9. Monter sigteanordning til den distale ende af sømmet. Advance enheden, indtil det tillægger adapter flange af neglen og drej sigteanordning i anterolaterale position til lårbenet.
  10. Sammenlåse neglen med en proximal og en distal sammenlåsende tap.
    1. Start med den proksimale sikringsanlæg pin.
    2. Indsæt centrering boret (1 mm i diameter) i håndboremaskine. Forsænker knoglen ved den proximale sammenlåsende hul position.
      BEMÆRK: Ved undersænkning, er en lille hulrum skabt i står kortikal knogle uden at bore gennem knoglen. Dette hulrum giver forøget centrering og styring af den tyndere borekronen (0,3 mm diameter),bruges senere.
    3. Sæt boret (0,3 mm diameter) i håndboremaskine. Ved hjælp af sigter enhed, bore hul gennem både vender og afværget kortikale knogle (bicortical). Sæt den første sikringsanlæg pin gennem sigter enhed. De sikringsanlæg pin drev skaft saks, så snart der er opnået sikringsanlæg moment.
    4. Gentag denne procedure for den distale sikringsanlæg pin.
  11. Udfør diafyseal osteotomien.
    1. Sæt saven guide til den sigter enhed på den laterale side mellem de to indbyrdes ben. Derefter så knoglen med Gigli så under kontinuerlig vanding med saltvand. Efter osteotomi er afsluttet, sender saven ved den ene ende, tæt til benet. Fjern saven forsigtigt for at undgå at forårsage skade på det bløde væv.
  12. Fjern sigteanordning og, med de små knibtang, klip den resterende drivaksel intramedullære søm på den markerede linje.
  13. Luk muskel lag på latrelle site af lårbenet og udfører hudlukning med enkelt suturer. Ved den forreste side af knæet, repositionere patella og fastgør patellarsene til musklerne med en enkelt sutur. Brug enkelt suturer til at lukke dette sår også.
  14. Hold dyrene under lampens varme indtil de komme fra bedøvelsen. Efterlad ikke dyr uden opsyn, indtil de har genvundet tilstrækkelig bevidsthed til at opretholde ventrale tilbagelænethed. Retur dyrene til enlige bure i dyret facilitet.
  15. Overvåg dyrene omhyggeligt hver dag. Opretholde postoperativ analgesi i løbet af de første tre dage. Fortsæt analgesi hvis, på dag 4 efter operationen, dyrene viser stadig tegn på smerte, som angivet af vokalisering, rastløshed, manglende mobilitet, manglende groom, unormal kropsholdning, og mangel på normal interesse i omgivelserne. Afslut analgesi hvor dyrene er smertefri.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Den samlede tid for den kirurgiske procedure var omkring 30 min fra hudindskæring til sårlukning. Brug af kirurgiske implantater forudsat, kan kirurgi udføres uden et stereomikroskop. Postoperativt blev dyrene overvåget dagligt. Postoperativ analgesi blev afsluttet efter 3 dage, fordi ingen af ​​dyrene viste tegn på smerte (vokalisering, rastløshed, manglende mobilitet, manglende groom, unormal kropsholdning, eller mangel på normal interesse i omgivelserne) efter denne periode. Dyrene udviste normal vægtbærende inden for 2 dage efter kirurgi. Sårinfektion eller sekundære frakturer blev ikke observeret under hele observationsperioden.

Den vigtigste komplikation, der kan opstå, er det ukorrekt implantation af den låsende søm, med fremspringet af neglen niveau med kondylerne af knæleddet (Figur 3 A). Dette opstår hovedsageligts på grund af forkert håndtering af sigteindretning eller på grund af anvendelsen af ​​et dyr med en for-lille femur, især i mus med kropsvægt under 20 g. En anden komplikation er dislokation af en sammenlåsende tap (Figur 3 B). Denne komplikation kan undgås ved radiografisk bekræftelse af korrekt implantat anbringelse under eller umiddelbart efter kirurgi. Dette problem skyldes hovedsagelig ufuldstændig indføring af stiften. Endelig blev knogle høst i slutningen af ​​eksperimentet hæmmet et par gange, fordi det var vanskeligt at fjerne de sammenlåsende stifter. Dette skyldtes bony brodannelse omkring stiften position.

Radiologisk analyse efter 5 uger bekræftede fuldstændig heling af osteotomi mellemrummet 0,25 mm. På dette tidspunkt blev den periosteal callus næsten fuldstændig renoveret (figur 4 A). I modsætning hertil lårben stabiliseret med en 2,00 mm hul, den osteotomi var ikke helet. Den femora pålideligt viste en n atrofisk ikke-union formation. Dette blev også bekræftet efter 10 ugers knogleheling (figur 4 B).

Efter stabilisering med en 0,25 mm osteotomi hul, histologiske analyser afslørede et typisk mønster af sekundær frakturheling med callus dannelse, herunder intramembranous og endochondral ossifikation. Efter 5 uger blev osteotomi afskaffet helt med knoglevæv. På dette tidspunkt, blev vævet knogle allerede ombygget til lamellar knogle (figur 5 A). I modsætning hertil lår stabiliseret med 2,00 mm osteotomi huller viste atrofisk ikke-union efter 10 ugers observation. Dette blev forbundet med en høj mængde af fibrøst væv i osteotomien hul. Ingen af osteotomier viste tegn på knogleheling eller brodannelse ved analyse histologisk (figur 5 B).

2 / 54472fig1.jpg "/>
Figur 1: Implantater. A. Marvsøm (0,8 mm i diameter, 15,7 mm længde) med en proksimal gevind (pil, 4 mm længde) og to huller (pilespidser) til indføring af de sammenlåsende stifter. Sømmet er forbundet med en aksel (dobbelt pil) for at lette anvendelsen. B. Sikringsanlæg pin (0,3 mm diameter, pil) for at opnå roterende og aksial stabilitet. Den sikringsanlæg pin er også forbundet med en aksel (dobbelt pil) for at lette anvendelsen. C. Marvsøm efter implantation i en mus lårben. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 2
Figur 2: Kirurgiske instrumenter til søm implantation. A. Aiming indretning til indsættelseaf neglen. B. Saw guide, der skal anvendes til oprettelse af osteotomi med en hul størrelse på 0,25 mm. C. bor til boring af hullet til de sammenlåsende stifter. D. Centrering bor til undersænkning af de sammenlåsende stifthuller . E. Håndboremaskine anvendes til indsættelse af neglen, den undersænkning, borehullet, og indsættelsen af de sikringsanlæg stifter. klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 3
Figur 3: Postoperative røntgenbilleder. A. Røntgenbillede demonstrerer et fremspring (pil) af sømmet i knæleddet på niveau med kondylerne. B. Radiograph demonstrerer en ufuldstændig indføring af den proximale INTERLOCking pin (pil). Scale søjler repræsenterer 4 mm.

Figur 4
Figur 4: Røntgenbilleder efter 5 og 10 ugers knogleheling. A. Radiografisk analyse af en femur stabiliseret med en 0,25 mm osteotomi hullet efter 5 uger, hvilket viser tilstrækkelig knogleheling. B. Radiografisk analyse af en femur stabiliseret med en 2,00 mm osteotomi hullet efter 10 uger, hvilket viser atrofisk manglende heling. Scale søjler repræsenterer 4 mm.

Figur 5
Figur 5: Histologiske snit efter 5 og 10 ugers knogleheling. A. Histologisk analyse af en femur stabiliseret med en 0,25 mm osteotomi hullet efter 5 uger, hvilket viser tilstrækkelig knogleheling. Bemærk den næsten-komplet remodellering med lamellar knogle. B. Histgiske analyse af en femur stabiliseret med en 2,00 mm osteotomi hullet efter 10 uger, viser atrofisk ikke-union. Bemærk det fibrøse væv i osteotomien hul. De histologiske snit blev farvet ifølge trichrom metode. Scale søjler repræsenterer 800 um.

Figur 6
Figur 6: Bone erstatning implantation in vivo fotografi demonstrerer en segmental knogledefekt i højre femur på en mus.. Defekten er fyldt med en knogle erstatning (pil). Den Knoglesubstitut er implanteret i sømmet, yde passende positionering og fiksering.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

De mest kritiske trin i den kirurgiske teknik er den korrekte placering af sømmet, det sigteanordning, og stifterne. Sømmet skal indsættes helt til den markerede led ved den distale ende af sømmet, idet et fremspring af søm i knæleddet på niveauet for condylerne kan begrænse bevægelsen af knæet (Figur 3 A). Derfor er størrelsen af ​​lårbenet og følgelig legemsvægten af ​​dyrene, skal overvejes. Kirurgen bør også være særlig opmærksom på den endelige position af sigteanordning fastgørelse af adapter flange af neglen. Dette garanterer, at osteotomi altid er i en identisk midshaft position. Endelig de sammenlåsende stifter skal indsættes helt bicortically at undgå pin dislokation under observationsperioden (Figur 3 B). Derfor bør stifterne indsættes i lårbenet under anvendelse rotationsbevægelser og kontinuerlig aksial belastning. Stiften drev skaft saksfra, så snart der opnås den sammenlåsende drejningsmoment. Den endelige placering af søm og stifter skal bekræftes gennem radiografi før dyrene er inkluderet i forsøgsprotokollen.

Ved afslutningen af ​​forsøget, det mest kritiske trin under knoglen høst er fjernelsen af ​​de sammenlåsende stifter fra neglen. Ganske ofte, er enderne af stifterne er omfattet af nydannet knoglevæv. Faktisk er denne knoglevæv skal resekteres indtil tappene kan fjernes. Dette skal udføres meget omhyggeligt, fordi enhver skade på lårbenet kan påvirke de biomekaniske egenskaber af helbredte knogle. Nogle gange kan stifterne være mere let fjernes fra den dorsale side af lårbenet. Sømmet selv kan fjernes uden problemer ved hjælp af en simpel nåleholder.

De instrumenter og implantater til denne kirurgiske procedure er meget specifikke, så der ikke kan foretages ændringer af proceduren. Mens proceduren kan udvikle complikationer, i vore hænder, de er sjældne (dvs. under 2%). For eksempel patellar ligament, som forskydes sideværts under proceduren, kan sprænge. Dette kræver sutur af ligament efter søm implantation. Under indføringen af ​​24 G nål og rømning af lårbenet, kan kondylerne briste. Under pin indsættelse og osteotomi med Gigli så kan den lårbensknogle pause i midshaft region. Der er ingen mulighed for fejlfinding for disse komplikationer, så disse dyr kan ikke anvendes til et standardiseret eksperiment.

En begrænsning ved teknikken er, at forskellige størrelser af dyr og dermed femora, kræver forskellige størrelser af implantater. En yderligere begrænsning på brugen af implantatet er, at CT in vivo mikro analyser af osteotomi under helingsprocessen er næsten umuligt på grund af implantatmaterialet (medicinsk kvalitet rustfrit stål), som påvirker billedkvaliteten.

In vivoknogleheling undersøgelser kan udføres ved hjælp af åbne eller lukkede modeller. I de fleste undersøgelser, er helingen af ​​femur eller tibia analyseret. Dette gælder såvel for de teknikker og modeller udviklet for mus i det sidste årti. Disse omfatter åbne 7-10 modeller samt lukkede 5,11,12 tilgange, som kan give en stiv eller en mindre stiv fiksering. Af interesse, tidligere undersøgelser i mus anvendes en simpel intramedullært stift. Selv heling af frakturer stabiliseret med sådan en simpel tap var forbundet med enorme kallusdannelse, teknikken bar et betydeligt antal ulemper. Disse omfattede pin dislokation og en heterogen helbredende reaktion på grund af svigt af aksiale og roterende stabilitet. Selv om disse ulemper er kendt for at påvirke forsøgsresultater, nyere undersøgelser, der har til hensigt at analysere de mekanismer knogleheling, stadig bruge murine modeller, hvor bruddet er kun stabiliseret med en stift 13 eller endog forladt ustabiliseret 15, føler vi, at stabile osteosyntese teknikker, der kan sammenlignes med dem, der anvendes i klinisk praksis, bør også anvendes i mus.

Omkostningerne ved det intramedullære låsning søm er væsentligt højere sammenlignet med den for den simple intramedullære pin. Imidlertid stiften bærer risikoen for forstyrrelser og giver ikke aksial og roterende stabilitet. Dette kan påvirke kvaliteten af ​​resultaterne og kræver et større antal dyr for undersøgelsen. I modsætning hertil intramedullære låsning søm muliggør stabilisering af osteotomier og knogledefekter med en høj grad af standardisering, hvilket resulterer i reduceret variabilitet af resultaterne. Dette fører til et fald i det nødvendige antal dyr.

For at overvinde aksial og roterende ustabilitet af almindeligt anvendte pin har flere implantater blevet indført i de senere år.Disse omfatter det intramedullære skrue, der inducerer brud kompression af en særligt modificeret distal hoved og proksimale gevind 5.

Den kirurgiske teknik nødvendigt at implantere skruen er enkel og mindre invasiv end den intramedullære søm. Men skruen viser, lavere rotationsstivheden forhold til sømmet 4. Desuden kan det ikke anvendes som en model for mangelfuld heling fordi den aksiale stabilitet opnås gennem aksial kompression af knoglefragmenterne tværs af knoglebrud.

Den interne låseplade, der kan anvendes til stive fiksering, resulterer i knogleheling, som er domineret af intramembranous ossifikation 9. Da denne type healing er forbundet med lidt kallusdannelse kan denne model ikke foretrækkes i eksperimenter, der kræver større mængder af kallusvæv til biokemiske og molekylære analyser. Af interesse, kan det indre låsepladen også designed for en mere fleksibel fiksering teknik 16. Ved hjælp af denne fleksible plade, er knogleheling domineret af endochondral ossifikation og dermed resulterer i større mængder callus væv. Men callus dannelse er heterogen, forekommer overvejende på stedet modsatte plade placering. Låsepladen tillader også stabilisering af knogledefekter. Men kløften størrelse er begrænset og ikke resulterer i en pålidelig non-union dannelse 6.

Den udvendig fikseringsindretning til mus giver en veldefineret alternativ til neglen til analyse knogledefekt healing. Den største fordel ved den udvendig fikseringsindretning forhold til neglen indført her er muligheden for at kontrollere implantatet stivhed in vivo under knogleheling 17. Dog skal pin infektioner og ændringer af normal fysisk aktivitet på grund af de eksternt anvendte fiksering komponenter også overvejes.

Af særlig interesse, hverken internal låseplade eller den eksterne fiksator tillade standardiseret fiksering af distinkte knoglesubstitutter og væv-engineering konstruktioner, der kan analyseres i knogledefekt healing. Ved brug af disse to teknikker, skal knoglen erstatninger eller væv-engineering konstruktioner placeres i defekten, som normalt kræver yderligere fiksering 18. I modsætning hertil anvendelsen af sømmet muliggør implantation af knoglesubstitut over neglen, yde passende positionering og fiksering (Figur 6).

Det intramedullære søm låsning indføres her er sammenlignelig med søm, der anvendes til behandling af traumepatienter i klinisk praksis. Derfor mener vi, at neglen kan anvendes i et bredt spektrum af murine knogleheling forskning strækker sig fra normal til defekt.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Acknowledgements

Dette arbejde blev støttet af RISystem AG, Davos, Schweiz.

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