Un chiodo endomidollare di bloccaggio per standardizzata Fissazione del femore osteotomie per analizzare normale e difettoso guarigione ossea nei topi

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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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

modelli guarigione ossea sono essenziali per lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche per il trattamento delle fratture clinica. Inoltre, modelli murini sono sempre più comunemente utilizzati nella ricerca traumi. Essi offrono un gran numero di ceppi mutanti e anticorpi per l'analisi dei meccanismi molecolari alla base del processo altamente differenziato della guarigione ossea. Per controllare l'ambiente biomeccanica, tecniche di osteosintesi standardizzate e ben caratterizzati sono obbligatori nei topi. Qui, riportiamo la progettazione e l'utilizzo di un chiodo endomidollare per stabilizzare osteotomie femore aperti nei topi. Il chiodo, acciaio inossidabile di grado medico, assicura un'elevata rigidità assiale e rotazionale. L'impianto inoltre permette la creazione di definito, gap osteotomia costante dimensioni da 0,00 mm a 2,00 mm. Intramidollare bloccaggio stabilizzazione chiodo di osteotomie femore con dimensioni gap di 0,00 millimetri e 0,25 millimetri provocare un'adeguata guarigione ossea attraverso endochondral e ossificat intramembranosaionico. Stabilizzazione di osteotomie del femore con una dimensione gap di 2,00 mm di risultati atrofica non sindacale. Pertanto, il bloccaggio intramidollare chiodo può essere utilizzato in modelli di guarigione e non-guarigione. Un ulteriore vantaggio dell'uso del chiodo rispetto ad altri modelli di guarigione aperta ossee è la possibilità di fissare adeguatamente sostituti ossei e scaffold per studiare il processo di integrazione ossea. Uno svantaggio dell'uso del chiodo endomidollare è la procedura chirurgica più invasiva, inerente tutte le procedure aperte rispetto ai modelli chiusi. Un ulteriore inconveniente può essere l'induzione di alcuni danni alla cavità intramidollare, inerente a tutte le tecniche di stabilizzazione intramidollari rispetto alle procedure di stabilizzazione extramidollari.

Introduction

La biologia della guarigione ossea può essere studiato in vitro utilizzando colture cellulari e sferoide, ma richiede anche in vivo utilizzando approcci studi su animali. Mentre gli esperimenti su larga animali svolgono ancora un ruolo importante nel test preclinici, test fase iniziale di prodotti o ipotesi è cambiata nel corso degli ultimi 10 anni ed è oggi spesso condotti in modelli animali di piccole dimensioni 1. Questo interruttore è stato eseguito per diversi motivi. Produzione e manutenzione di topi e ratti sono più economici rispetto ai maiali e pecore. Inoltre, piccoli animali hanno tempi di riproduzione più brevi e più brevi periodi di guarigione normali, entrambi i quali facilitano l'esecuzione di grandi serie di esperimenti croniche. Infine, la disponibilità di animali gene-mirati e anticorpi specifici consente l'analisi dei meccanismi molecolari nella guarigione ossea. Tuttavia, mentre il precedentemente utilizzato tecniche di osteosintesi in modelli animali più grandi potrebbe essere tradotto con minima variaz ione da procedure analoghe utilizzate nella cura del paziente clinica umana e veterinaria, lo sviluppo e l'applicazione di tecniche di osteosintesi nelle piccole dimensioni ratti e topi si è rivelata difficile.

E 'ben noto che l'ambiente biomeccanico influenza significativamente l'osso processo 2 guarigione. Come noto dalla guarigione della frattura negli esseri umani, le differenze di frattura risultato stabilizzazione in diverse modalità di guarigione, tra cui l'ossificazione intramembranosa dopo fissazione rigida e encondrale dopo la fissazione meno rigido con micromovimenti. Assiale completa o l'instabilità di rotazione possono ritardare il processo di guarigione o possono provocare nei non-unioni 3. Di conseguenza, riteniamo che sia necessario sviluppare sofisticati sistemi di impianto e delle tecniche di osteosintesi in topi e ratti. In questo modo, le condizioni biomeccaniche possono essere standardizzati opportunamente, garantendo risultati validi quando si analizza il processo di guarigione.

e_content "> Sebbene un numero considerevole di sofisticate tecniche di stabilizzazione murini sono stati introdotti negli ultimi anni, la tecnica più comunemente usata è ancora il semplice perno intramidollare. Il principale svantaggio di questa tecnica, tuttavia, è la mancanza di rotazione ed assiale stabilità 4. per migliorare la stabilità rotazionale ed assiale, una vite endomidollare è stato introdotto per stabilizzare fratture del femore in topi 5. Tuttavia, la fissazione vite non può essere utilizzato per analizzare la guarigione ossea difettosa a causa della necessità di contatto e compressione tra i frammenti ossei in al fine di mantenere la stabilità rotazionale.

Il intramidollare bloccaggio del chiodo offre una maggiore assiale e stabilità rotazionale rispetto alla semplice perno e la vite endomidollare 4. Un osteotomia femorale altamente riproducibili, possibile a causa della guida per l'Gigli vide e la capacità di creare dimensioni spazio definito, consente l'analisi sia bon normalee la guarigione e ossa-difettoso guarigione 6. A causa l'inserimento di perni ad incastro, l'endomidollare bloccaggio chiodo garantisce una dimensione gap costante durante l'intero processo di guarigione, anche tenendo pieno peso. Qui, riportiamo sulla progettazione e l'applicazione del chiodo endomidollare bloccaggio, nonché i suoi vantaggi e svantaggi in studi sperimentali sul normale e ritardata guarigione ossea.

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Protocol

Tutte le procedure sono state IACUC-approvato e seguite le linee guida istituzionali (Landesamt für Verbraucherschutz, Zentralstelle Amtstierärztlicher Dienst, Saarbrücken, Germania). Analgesia e prevenzione delle infezioni dovrebbero essere in accordo con le rispettive linee guida del paese e istituzione in cui gli esperimenti devono essere eseguiti.

1. Preparazione di impianti e strumenti chirurgici

  1. Selezionare una lama di bisturi (taglia 15), piccole forbici preparazione, una pinza sottile, pinze spogliatoio, piccole pinze, 24 gauge (G) e 27 aghi G, un non-riassorbibile 5-0 di sutura, e una porta aghi dalla casella strumento microchirurgico .
  2. Scompattare il chiodo endomidollare, i perni ad incastro, il dispositivo di puntamento speciale, la Gigli ha visto, il modello per la Gigli ha visto, la punta di centraggio (1 mm di diametro), la punta (diametro 0,3 millimetri), e il trapano a mano (Figura 2, vedere elenco dei materiali).
    NOTA: Il intramchiodo edullary (0,8 mm di diametro, 15,7 mm di lunghezza) è un chiodo endomidollare bloccaggio in acciaio inossidabile di grado medico per l'impianto retrograda nel femore. Il chiodo ha una filettatura prossimale (lunghezza 4 mm) e due fori per l'inserimento dei perni ad incastro (0,3 mm di diametro) per raggiungere la stabilità assiale e rotazionale (Figura 1).
  3. Esporre gli impianti e tutti gli strumenti chirurgici a una soluzione disinfettante (ad esempio, 96% alcool) per 5 min o sterilizzarli (sterilizzazione a vapore, 130 ° C, 25 min). Dopo la disinfezione o sterilizzazione, collocare gli strumenti su un panno operazione sterile. Posizionare il panno operazione sterile direttamente adiacente al tavolino operazione animali.

2. Gli animali, Anestesia, Analgesia e

  1. Scegli il ceppo, età e sesso dei topi come necessario per lo studio e la questione da affrontare.
    NOTA: Per questo studio i 12 ei 14 settimane di età CD-1 topi maschi sono stati utilizzati. Per chiodo IMPLAntazione, il peso corporeo ideale degli animali è 25 - 35 g.
  2. Anestetizzare i topi con un'iniezione intraperitoneale di 15 mg / kg xylazina e 75 mg / kg ketamina. Confermare l'anestesia per pizzico punta. Applicare lubrificante occhio per proteggere gli occhi degli animali si secchi durante l'anestesia. Dopo induzione dell'anestesia, posizionare il mouse sotto una lampada di calore per mantenere costante la temperatura corporea.
  3. Applicare tramadolo-cloridrato in acqua potabile (2,5 mg / 100 ml) per l'analgesia da giorno 1 prima della chirurgia fino al giorno 3 dopo l'intervento chirurgico.

3. Procedura chirurgica e l'impianto Nail

  1. Prima dell'intervento, la barba tutta la zampa posteriore destra e applicare una crema depilatoria. Dopo 5 minuti, togliere la crema e pulire la gamba con acqua. Esporre gli impianti e tutti gli strumenti chirurgici ad una soluzione disinfettante (ad esempio, 96% di alcol) o sterilizzarli (sterilizzazione a vapore, 130 ° C, 25 min).
  2. In condizioni asettiche, posizionare i mouse in posizione supina sul tavolino operazione animali. Piegare il ginocchio destro per consentire un approccio anteriore ai condili del ginocchio. Eseguire un 5 millimetri mediale incisione parapatellare al ginocchio destro con il bisturi.
  3. Sollevare il legamento rotuleo con i pinza sottile e mobilitare con attenzione il legamento con il bisturi. Quindi, spostare la rotula lateralmente la lama di bisturi per esporre la tacca intercondylar del femore.
  4. Aprire la tacca intercondiloidea perforando fino a raggiungere la cavità intramidollare.
    1. Inizia foratura con un offset di 45º rispetto all'asse del femore utilizzando i 1 mm di centratura punta del trapano. Lentamente cambiare la direzione della punta durante la perforazione fino parallela all'asse osso del femore. Smettere di foratura se viene raggiunta la cavità intramidollare.
  5. Dopo aver aperto l'osso alla tacca intercondiloidea, inserire l'ago G 24 nella cavità intramidollare su tutta la lunghezza del femore. Risma il intramecavità dullary del femore manualmente attraverso movimenti rotatori dell'ago 24 G. Rimuovere l'ago G 24 e inserire il più sottile 27 ago G nella cavità intramidollare. Inserire l'ago avanti per perforare l'osso corticale del femore prossimale al grande trocantere.
  6. Rimuovere il 27 ago G dal femore. Usando il trapano a mano, impiantare il chiodo endomidollare attraverso la tacca intercondiloidea in rotazione continua e pressione assiale fino alla estremità distale del chiodo raggiunge il livello dei condili.
    NOTA: L'estremità distale del chiodo può essere identificato con un piccolo segno.
  7. Posizionare il mouse nella posizione di laterale sinistro. Eseguire un'incisione cutanea longitudinale utilizzando il bisturi lungo la parte diafisario del femore laterale dal ginocchio all'articolazione dell'anca per esporre chirurgicamente la mediopeniene del femore.
  8. Utilizzando piccole forbici preparazione, dividere la fascia e diffondere i muscoli nella direzione dell'asse del femore dalla parte laterale.Stendere i muscoli fino a quando è esposta la parte diafisario del femore. Preservare il nervo sciatico.
    1. Preparare tutta la circonferenza del femore indebolendo l'osso con la pinza medicazione. Poi, ritrarre i muscoli, diffondendo la pinza medicazione ed esporre il femore.
  9. Montare il dispositivo di puntamento per l'estremità distale del chiodo. Far avanzare il dispositivo fino a quando non si attacca alla flangia adattatore del chiodo e ruotare il dispositivo di puntamento in posizione antero-laterale al femore.
  10. Interblocco l'unghia con una prossimale e distale un perno ad incastro.
    1. Inizia con il perno di incastro prossimale.
    2. Inserire la punta di centraggio (1 mm di diametro) nel trapano a mano. Svasare l'osso nella posizione foro di collegamento prossimale.
      NOTA: svasatura, una piccola cavità viene creato nel fronte corticale senza perforare attraverso l'osso. Questa cavità permette una migliore centraggio e guida della punta sottile (diametro 0,3 millimetri),utilizzato in seguito.
    3. Inserire la punta del trapano (0,3 mm di diametro) nel trapano a mano. Utilizzando il dispositivo di puntamento, praticare il foro sia attraverso il rivestimento e l'osso corticale scongiurato (bicorticale). Inserire il primo perno di collegamento attraverso il dispositivo di puntamento. Le cesoie albero di azionamento perno ad incastro spegne non appena viene raggiunta la coppia ad incastro.
    4. Ripetere questa procedura per il perno di incastro distale.
  11. Eseguire l'osteotomia diafisario.
    1. Fissare la guida sega per il dispositivo di puntamento sul lato laterale tra i due perni ad incastro. Poi, visto l'osso con la Gigli ha visto sotto irrigazione continua con soluzione salina. Dopo l'osteotomia è completata, tagliare la sega ad una estremità, vicino all'osso. Rimuovere accuratamente la sega per evitare di causare danni ai tessuti molli.
  12. Rimuovere il dispositivo di puntamento e, con le piccole pinze, clip fuori l'albero rimanente del chiodo endomidollare alla linea marcata.
  13. Chiudere gli strati muscolari al latsito rale del femore ed eseguire la chiusura della pelle con i singoli punti di sutura. Al sito anteriore del ginocchio, riposizionare la rotula e fissare il tendine rotuleo ai muscoli con una sutura singola. Utilizzare singoli punti di sutura per chiudere questa ferita pure.
  14. Mantenere gli animali sotto la lampada di calore fino a quando non recuperare da anestesia. Non lasciare gli animali incustoditi fino a quando hanno ripreso conoscenza sufficiente per mantenere decubito ventrale. Rispedire gli animali singole gabbie nella struttura animali.
  15. Monitorare gli animali con cura ogni giorno. Mantenere l'analgesia postoperatoria durante i primi tre giorni. Continuare l'analgesia se, il giorno 4 dopo l'intervento chirurgico, gli animali mostrano ancora evidenza di dolore, come indicato dalla vocalizzazione, irrequietezza, mancanza di mobilità, mancato sposo, la postura anomala, e la mancanza di interesse normale in un ambiente. Terminare l'analgesia quando gli animali sono senza dolore.

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Representative Results

Il tempo complessivo per la procedura chirurgica era circa 30 min dall'incisione pelle a chiusura della ferita. Utilizzando gli impianti chirurgici effettuati, la chirurgia può essere eseguita senza uno stereo-microscopio. Dopo l'intervento, gli animali sono stati monitorati giornalmente. analgesia post-operatoria è stato terminato dopo 3 giorni perché nessuno degli animali ha mostrato evidenza di dolore (vocalizzazione, irrequietezza, mancanza di mobilità, mancato sposo, la postura anomala, o mancanza di interesse in un ambiente normale), dopo questo periodo di tempo. Gli animali hanno mostrato normale portante entro 2 giorni dopo l'intervento chirurgico. infezione della ferita o fratture secondarie non sono stati osservati durante l'intero periodo di osservazione.

La complicanza più importante che può verificarsi è l'impianto corretto del chiodo di bloccaggio, con la sporgenza del livello chiodo con i condili del ginocchio (Figura 3). Questo avviene principalmentes per utilizzo scorretto del dispositivo di puntamento o per l'impiego di un animale con un troppo piccolo femore, particolarmente nei topi con peso corporeo inferiore a 20 g. Un'altra complicazione è la dislocazione di un perno di incastro (Figura 3 B). Questa complicazione può essere evitato conferma radiografica di posizionamento dell'impianto corretta durante o immediatamente dopo la chirurgia. Questo problema è causato principalmente mediante inserimento incompleto del perno. Infine, raccogliere osso alla fine dell'esperimento è stata ostacolata poche volte perché era difficile rimuovere i perni ad incastro. Ciò era dovuto al ossee colmare intorno alla posizione del perno.

Radiologica analizza dopo 5 settimane hanno confermato la completa guarigione del divario osteotomia 0,25 millimetri. A questo punto di tempo, il callo periostale fu quasi completamente rinnovato (Figura 4). Al contrario, in femori stabilizzati con un gap 2,00 millimetri, l'osteotomia non era guarita. Il femori in modo affidabile ha mostrato una n atrofica formazione non-union. Ciò è stato confermato anche dopo 10 settimane di guarigione ossea (Figura 4 B).

Dopo la stabilizzazione con un gap osteotomia 0,25 millimetri, le analisi istologiche hanno rivelato un modello tipico di guarigione della frattura secondaria con formazione di callo, tra cui l'ossificazione intramembranosa e endochondral. Dopo 5 settimane, l'osteotomia è stato completamente colmato con tessuto osseo. A questo punto di tempo, tessuto osseo era già rimodellato in osso lamellare (Figura 5 A). Al contrario, il femori stabilizzato con 2,00 mm lacune osteotomia mostrato atrofica non sindacale dopo 10 settimane di osservazione. Questo è stato associato ad una elevata quantità di tessuto fibroso all'interno del gap osteotomia. Nessuna delle osteotomie ha mostrato segni di guarigione ossea o di colmare se analizzati istologicamente (Figura 5 B).

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Figura 1: Implants. A. chiodo intramidollare (diametro 0,8 mm 15,7 mm di lunghezza) con una filettatura prossimale (freccia, 4 mm di lunghezza) e due fori (teste di freccia) per l'inserimento dei perni ad incastro. Il chiodo è collegato ad un albero (doppia freccia) per facilitare l'applicazione. Pin B. incastro (diametro 0,3 mm, freccia) per ottenere stabilità rotazionale ed assiale. Il perno di collegamento è inoltre collegato ad un albero (doppia freccia) per facilitare l'applicazione. C. chiodo endomidollare dopo l'impianto in un femore del mouse. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

figura 2
Figura 2: Strumenti chirurgici per l'impianto delle unghie. A. dispositivo di puntamento per l'inserimentodell'unghia. B. Sega guida da utilizzare per la creazione del osteotomia con una dimensione gap di 0,25 mm. C. Punta per foratura del foro per perni ad incastro. D. centraggio punta per svasatura dei fori incastro . trapano a mano E. utilizzato per l'inserimento del chiodo, la svasatura, la foratura e l'inserimento dei perni ad incastro. cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 3
Figura 3: radiografie postoperatorie. A. Radiograph dimostrando una sporgenza (freccia) del chiodo nel ginocchio a livello dei condili. B. radiografia dimostrando un inserimento incompleto del Interloc prossimaleperno (freccia). Barre di scala rappresentano 4 mm.

Figura 4
Figura 4: Le radiografie dopo 5 e 10 settimane di guarigione ossea. Analisi A. radiografica di un femore stabilizzato con un gap osteotomia 0,25 millimetri dopo 5 settimane, dimostrando adeguata guarigione ossea. Analisi B. radiografica di un femore stabilizzato con un gap osteotomia 2,00 millimetri dopo 10 settimane, dimostrando atrofica non sindacale. Barre di scala rappresentano 4 mm.

Figura 5
Figura 5: sezioni istologiche dopo 5 e 10 settimane di guarigione ossea. A. L'analisi istologica di un femore stabilizzato con un gap osteotomia 0,25 millimetri dopo 5 settimane, dimostrando adeguata guarigione ossea. Si noti la ristrutturazione quasi completa di osso lamellare. B. Histanalisi meto- di un femore stabilizzato con un gap osteotomia 2,00 millimetri dopo 10 settimane, dimostrando atrofica non sindacale. Nota tessuto fibroso nel tagliato osteotomia. Le sezioni istologiche sono state colorate secondo il metodo tricromica. Barre di scala rappresentano 800 micron.

Figura 6
Figura 6: Bone sostituto impianto in vivo fotografia dimostrando un difetto osseo segmentale nella destra del femore di un mouse.. Il difetto è riempito da un sostituto osseo (freccia). Il sostituto osseo viene impiantato sul chiodo, fornendo posizionamento e fissaggio adeguato.

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Discussion

Le fasi più critiche della tecnica chirurgica sono il corretto posizionamento del chiodo, il dispositivo di puntamento, e le spine. Il chiodo deve essere inserito completamente alla marcata trattino all'estremità distale del chiodo, perché una sporgenza del chiodo nel ginocchio a livello dei condili può limitare il movimento del ginocchio (Figura 3). Pertanto, la dimensione del femore e, di conseguenza, il peso corporeo degli animali, deve essere considerato. Il chirurgo deve anche prestare particolare attenzione alla posizione finale del dispositivo di puntamento collegare la flangia adattatore del chiodo. Ciò garantisce che l'osteotomia è sempre in posizione mediopeniene identica. Infine, i perni ad incastro devono essere inseriti completamente bicortically evitare dislocazione perno durante il periodo di osservazione (Figura 3 B). Pertanto, i perni devono essere inseriti femore con movimenti di rotazione e carico assiale continuo. Le cesoie albero di trasmissione pinoff non appena viene raggiunta la coppia incastro. La posizione finale del chiodo e perni deve essere confermato tramite radiografia prima che gli animali sono inclusi nel protocollo di studio.

Alla fine dell'esperimento, la fase più critica durante il prelievo di midollo è la rimozione dei perni ad incastro del chiodo. Molto spesso, le estremità dei perni sono coperti da tessuto osseo neoformato. In realtà, questo tessuto osseo deve essere resecato finché i perni possono essere rimossi. Questo deve essere eseguita con molta attenzione, perché ogni danno al femore può influenzare le proprietà biomeccaniche dell'osso guarito. A volte, i perni possono essere facilmente rimossi dal lato dorsale del femore. Il chiodo stesso può essere rimossa senza alcuna difficoltà utilizzando un supporto dell'ago semplice.

Gli strumenti e impianti per questa procedura chirurgica sono altamente specifici, in modo da modifiche della procedura non può essere fatto. Mentre la procedura può sviluppare comcomplicanze, nelle nostre mani, sono rari (vale a dire, al di sotto del 2%). Ad esempio, il legamento rotuleo, che viene spostato lateralmente durante la procedura, può rompersi. Ciò richiede sutura del legamento dopo chiodo impianto. Durante l'inserimento del ago G 24 e l'alesaggio del femore, i condili possono scoppiare. Durante l'inserimento pin e osteotomia con la Gigli ha visto, l'osso femorale potrebbe rompersi nella regione mediopeniene. Non vi è alcuna possibilità di risoluzione dei problemi per queste complicazioni, quindi questi animali non può essere utilizzata per un esperimento standardizzato.

Una limitazione di questa tecnica è che diverse dimensioni di animali e, pertanto, femori, richiedono diverse dimensioni degli impianti. Un'ulteriore limitazione all'utilizzo dell'impianto è che in vivo micro CT analizza dell'osteotomia durante il processo di guarigione sono quasi impossibile a causa del materiale di impianto (in acciaio inossidabile di grado medico), che influenza la qualità dell'immagine.

In vivostudi guarigione ossea possono essere eseguite utilizzando modelli aperti o chiusi. Nella maggior parte degli studi, la guarigione del femore o la tibia viene analizzata. Questo vale per le tecniche e modelli sviluppati per i topi nel corso dell'ultimo decennio. Questi includono 7-10 modelli aperti e chiusi 5,11,12 approcci, che possono fornire un rigido o una fissazione meno rigida. Di interesse, precedenti studi in topi hanno utilizzato un semplice perno intramidollare. Sebbene la guarigione delle fratture stabilizzate con un perno così semplice è stato associato con enorme formazione del callo, la tecnica portava un considerevole numero di svantaggi. Questi dislocazione pin incluso e una risposta di guarigione eterogenea a causa del fallimento di stabilità assiale e rotazionale. Anche se questi inconvenienti sono noti per influenzare i risultati sperimentali, studi recenti, che intendono analizzare i meccanismi di guarigione ossea, utilizzare ancora modelli murini in cui la frattura è stabilizzato solo con un perno 13 o è anche lasciato stabilizzata 15, riteniamo che le tecniche di osteosintesi stabili, paragonabili a quelli utilizzati nella pratica clinica, dovrebbero essere utilizzati anche in topi.

Il costo del endomidollare bloccaggio chiodo è sostanzialmente superiore rispetto a quella del semplice perno intramidollare. Tuttavia, il perno porta il rischio di dislocazione e non fornisce stabilità assiale e rotazionale. Ciò può influenzare la qualità dei risultati e richiede un maggior numero di animali per lo studio. Al contrario, il endomidollare bloccaggio del chiodo permette di stabilizzare osteotomie e difetti ossei con un elevato grado di standardizzazione, con conseguente ridotta variabilità dei risultati. Questo porta ad una diminuzione del numero necessario di animali.

Per superare instabilità assiale e rotazionale del perno comunemente utilizzati, diversi impianti sono stati introdotti negli ultimi anni.Questi includono la vite endomidollare, che induce la compressione frattura da una testa distale particolarmente modificata e filo prossimale 5.

La tecnica chirurgica necessaria per impiantare la vite è semplice e meno invasivo rispetto a quello del chiodo endomidollare. Tuttavia, la vite mostra minore rigidezza rotazionale rispetto al chiodo 4. Inoltre, esso non può essere utilizzato come modello di guarigione difettosa perché la stabilità assiale si ottiene attraverso la compressione assiale dei frammenti ossei attraverso la frattura ossea.

La piastra di bloccaggio interna, che può essere utilizzato per il fissaggio rigido, si traduce in guarigione ossea, che è dominato da ossificazione intramembranosa 9. Poiché questo tipo di guarigione è associato con poca formazione del callo, questo modello non può essere preferito in esperimenti che richiedono grandi quantità di tessuto calloso per analisi biochimiche e molecolari. Di interesse, la piastra di bloccaggio interna può anche essere designed per una tecnica di fissazione più flessibile 16. L'utilizzo di questo piatto flessibile, guarigione ossea è dominata da encondrale e si traduce quindi in grandi quantità di tessuto callo. Tuttavia, la formazione del callo è eterogenea, che si verificano principalmente al posizionamento piastra opposta sito. La piastra di bloccaggio consente anche per la stabilizzazione di difetti ossei. Tuttavia, la dimensione del divario è limitata e non si traduca in una formazione non-union affidabile 6.

Il fissatore esterno per topi offre un'alternativa ben definita al chiodo per analizzare difetto osseo guarigione. Il principale vantaggio del fissatore esterno rispetto al chiodo introdotta qui è la possibilità di verificare la rigidità dell'impianto in vivo durante osso guarigione 17. Tuttavia, le infezioni pin e alterazioni normale attività fisica dovuta ai componenti di fissaggio applicati esternamente devono essere considerati.

Di particolare interesse, né l'intpiastra di bloccaggio ernal né il fissatore esterno consentono il fissaggio standardizzato di sostituti ossei distinte e costrutti di tessuto-ingegneria, che possono essere analizzate in difetto osseo guarigione. Quando si utilizzano queste due tecniche, i sostituti ossei o costrutti di ingegneria tissutale devono essere posizionati all'interno del difetto, che normalmente richiede ulteriore fissaggio 18. Al contrario, l'utilizzo del chiodo permette il fissaggio del sostituto osseo sopra il chiodo, fornendo posizionamento e fissaggio (Figura 6) adeguata.

Il chiodo endomidollare bloccaggio introdotto qui è paragonabile a chiodi usati per il trattamento di pazienti traumatizzati nella pratica clinica. Di conseguenza, riteniamo che il chiodo può essere utilizzato in una vasta gamma di ricerche murino osso guarigione variabile da normale ad difettoso.

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Acknowledgements

Questo lavoro è stato sostenuto da RISystem AG, Davos, in Svizzera.

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

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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).

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