Das hier gezeigte diaphysäre Femurfrakturmodell ist ein einfaches und kostengünstiges Mausmodell, das sich für grundlegende und präklinische Studien zur Heilung von Röhrenknochenfrakturen eignet. Die offene Operationstechnik kommt ohne aufwendige chirurgische Instrumente und Fixationsgeräte aus. Es ermöglicht die visuelle Inspektion des zu erzeugenden Bruchs.
Dieses Modell kann für lokale Transplantationen und In-vivo-Tests von therapeutischen Komponenten verwendet werden, einschließlich Stammzellen, Medikamenten und Biomaterialien, die nicht durch perkutane oder systemische Injektion verabreicht werden können. Das Operationsprotokoll erfordert einige Kenntnisse der grundlegenden Operationstechniken und der Anatomie der Maus, um die kritischen Schritte durchzuführen. Die visuelle Demonstration in dieser Arbeit kann auch für diejenigen hilfreich sein, die keine Erfahrung mit Tierchirurgie haben.
Demonstrieren das Verfahren von Leonardo Müller und Bianca Frade, beide Masterstudenten aus dem Labor für Stammzellen und Knochenreparatur. Nachdem Sie das betäubte Tier auf den Operationstisch gebracht haben, desinfizieren Sie die zu schneidende Stelle, indem Sie die Haut mit einem 10%igen Povidon-Jodschwamm abreiben. Anschließend die eingeriebene Stelle mit sterilen Mullbinden trocknen, mit 70%igem Ethanol waschen und erneut mit einem sterilen Mulltuch trocknen.
Als nächstes platzieren Sie die Maus in der rechten seitlichen Dekubitusposition und drapieren die Maus, so dass nur die Inzisionsregion sichtbar ist. Geben Sie vor der Operation Augentropfen in die Augen der Maus, um Trockenheit zu vermeiden, und überprüfen Sie während des chirurgischen Eingriffs ständig die Atmung der Maus. Machen Sie mit einer Skalpellklinge Nummer 11 einen Zentimeter langen kutanen lateralen parapatellaren Schnitt, der auf Höhe der Tuberositas tibiais beginnt und sich bis zur Höhe der Kniescheibe erstreckt und dann über einen gleichen Abstand zum distalen Oberschenkelknochen reicht.
Mit einer stumpfen Endschere die subkutane Faszie um die Schnittlinie herum präparieren, um die Fascia lata, den lateralen Vastus und die Oberschenkelbizepsmuskeln freizulegen. Machen Sie mit der Skalpellklinge Nummer 11 einen weiteren Schnitt in der Fascia lata, ähnlich dem in der Haut, beginnend auf Höhe der Tuberositas tibiais und verläuft entlang der Aponeurose des Bizeps femoris bis zur Höhe des distalen Femurs, um die Gelenkkapsel zu öffnen und das Kniegelenk zu erreichen. Führen Sie eine mediale Luxation der Kniescheibe durch, indem Sie die Spitze einer geraden, gezackten Präzisionspinzette darunter legen und zusammen mit den Patella- und Quadrizepsbändern zur Seite schieben, wodurch die Kondylen des Oberschenkelknochens freigelegt werden.
Halten Sie den Oberschenkelknochen mit einer Pinzette mit gezackter Spitze fest, beugen Sie das Knie um 90 Grad und perforieren Sie den Markkanal des Oberschenkelknochens manuell durch die Fossa intercondylaris mit einer 26-Gauge-Injektionsnadel. Halten Sie das Knie bei 90 Grad gebeugt und führen Sie ein Segment von 1,0 Zentimetern, einen 0,016 Zoll langen Edelstahldraht, durch die Öffnung in den Markkanal des Oberschenkelknochens in Richtung des großen Trochanters ein. Passen Sie das distale Ende des Drahtes mit einer Pinzette mit gerader gezackter Spitze an, um ihn fest im lateralen Kondylus zu fixieren.
Als nächstes trennen Sie den lateralen Vastus und den Oberschenkelbizeps durch stumpfe Dissektion mit einer Pinzette mit gezackter Spitze, um an die distale Diaphyse des Oberschenkelknochens zu gelangen. Führen Sie eine Präparierschere in einem Winkel von ca. 90 Grad um die Oberschenkeldiaphyse ein und führen Sie vorsichtig eine vollständige kortikale Osteotomie durch. Positionieren Sie die Muskeln und die Kniescheibe neu, indem Sie die Spitze einer geraden, gezackten Präzisionspinzette über die Kondylusregion schieben.
Schließen Sie die Muskelfaszie mit einer resorbierbaren 6-0-Naht und dann die Haut mit einer 6-0-Nylonnaht, beides auf einfache Weise unterbrochen. Die Röntgenaufnahmen akzeptabler Frakturen zeigen transversale diaphysäre Frakturen, bei denen die Frakturlinien in einem 90-Grad-Winkel zur Knochenachse liegen, kurze schräge Frakturen, bei denen die Frakturlinie weniger als 30 Grad relativ zur Knochenachse beträgt, reduzierbare fragmentarische Frakturen, bei denen einige kleine Knochenfragmente zu sehen sind. Aber die anatomische Ausrichtung des Knochens bleibt. Hier werden repräsentative Röntgenaufnahmen von falsch platzierten Drähten gezeigt, bei denen sich der Draht nicht im Markkanal des proximalen Femurfragments befindet, was zu einer falschen Fixierung des gebrochenen Knochens führt, und in einem Fall, in dem der Draht kein Knochenfragment durchquert hat und der gebrochene Knochen völlig unausgerichtet ist.
Sichtbare Hornhaut an der Frakturstelle am 14. und 21. Tag nach der Operation zeigt den Regenerationsprozess des Modells an. Die histologische Analyse zeigt die Beurteilung des Kallus an der Frakturstelle. Die Hornhaut zeigt zunächst am siebten Tag ausgedehnte Bereiche mit Highline-Knorpel um die Frakturlinie herum.
Am 14. Tag werden Ossifikationsfronten um den Knorpelbereich herum beobachtet, die trabekulären Knochen und Hohlräume bilden, die mit rekonstituiertem Knochenmark gefüllt sind. Am 21. Tag schließlich werden die Knorpelbereiche fast vollständig durch trabekulären Knochen ersetzt, was auf eine erfolgreiche Knochenüberbrückung hinweist. Der Erfolg des Modells hängt von der korrekten Einführung des Drahtes ab.
Daher ist es wichtig, das Knie während dieses Schritts in einem 90-Grad-Winkel gebeugt zu halten. Darüber hinaus kann die mikroberechnete Demografie verwendet werden, um die Zellentwicklung und die Eigenschaften des Knochens, der gebildet wird, in einer dreidimensionalen und quantitativen Skala zu bewerten.
