La configuration de flexion en porte-à-faux décrite dans ce protocole crée une approche reproductible pour générer des fractures du col du fémur, qui sont plus pertinentes sur le plan clinique et peuvent être utilisées dans les études murines pour examiner l’ostéoporose. Ce protocole crée une plate-forme de test qui améliore la reproductibilité, entraînant une diminution du coefficient de variation dans les mesures des résultats. Par conséquent, il minimise la taille de l’échantillon nécessaire pour des études robustes.
Commencez par couper des sections de tubes de longueur 1/2 pouce à 1 pouce en utilisant des tubes en aluminium carrés de 1/4 pouce par 1/4 pouce. Étiquetez chaque segment d’aluminium avec les ID d’échantillon avec un outil de gravure. Remplissez la moitié des segments de tube avec du mastic et placez-les dans un luminaire pour les maintenir debout.
Placez les fémurs propres à plat sur la paillasse afin que la surface antérieure soit tournée vers le haut. Ensuite, placez le guide imprimé en 3D directement sous le troisième trochanter, où le diamètre de l’arbre devient cohérent. Tenez les extrémités proximales et distales d’une seule main.
Appuyez fermement sur le fémur sur l’établi et, à l’aide de l’autre main, placez le guide imprimé en 3D sur l’arbre médian du fémur pour empêcher le fémur de tourner vers le côté latéral ou médian. Ensuite, placez-les devant les segments d’aluminium correspondants. Remplissez les segments d’aluminium avec du ciment osseux jusqu’à ce qu’ils soient presque pleins, en laissant un peu de place pour le déplacement.
Placez les fémurs avec des guides dans le bon segment en aluminium et laissez le ciment osseux se fixer. Une fois le ciment osseux durci, placez les échantillons dans une boîte de Petri avec du PBS à température ambiante et laissez-les se réhydrater pendant deux heures. Utilisez un système d’essai mécanique pour fixer et calibrer un capteur de pesage d’une résolution inférieure à 1 Newton.
Fixez un luminaire avec une fente carrée pour maintenir fermement les segments en aluminium avec les échantillons. Fixez des vis fixes sur les deux côtés du dispositif de maintien pour maintenir fermement les échantillons en place. Ensuite, fixez une plaque de chargement dans l’actionneur.
Placez un stéréomicroscope sur une surface directement devant le MTS. Placez des sources lumineuses autour du système si un éclairage supplémentaire est nécessaire pour voir la configuration à travers le microscope. Dans le logiciel MTS, commencez la création d’un nouveau protocole de flexion.
Assurez-vous que le protocole fonctionnera dans le contrôle du déplacement. Réglez le taux de chargement du protocole sur 0,5 millimètre par seconde. Si le logiciel dispose d’un paramètre pour les touches programmables, ajoutez les touches logicielles Balance et Zero Extension au protocole.
Assurez-vous que le logiciel enregistrera le temps en secondes, la charge en Newtons et l’extension ou le déplacement en millimètres à un taux d’échantillonnage minimum de 100 hertz. Enregistrez le nouveau protocole et revenez à l’écran principal du logiciel pour commencer le test d’un nouvel ensemble d’échantillons. Obtenez une image radiographique des échantillons dans les pots en aluminium.
Plusieurs échantillons peuvent être imagés à la fois. Assurez-vous que la vue antérieure des échantillons est capturée pour permettre des mesures de vérification de l’angle d’empotage. Placez un segment en aluminium avec échantillon dans le dispositif de maintien et serrez les vis de réglage.
Abaissez l’actionneur jusqu’à ce qu’il soit à quelques millimètres de la tête fémorale. Utilisez le stéréomicroscope pour ajuster l’étage biaxial afin d’aligner la position de la tête fémorale directement sous la plaque de chargement. Verrouillez l’étage biaxial en place.
Dans le logiciel MTS, mettez à zéro la position de l’actionneur et équilibrez le capteur de pesage à l’aide des touches programmables supplémentaires Balance et Zero Extension. Ensuite, commencez le protocole de chargement. Selon l’espace restant entre la plaque de chargement et l’échantillon, les tests ne prendront que 10 à 30 secondes.
Après le test, capturez une autre radiographie antérieure de l’échantillon. Cela sera utilisé pour discerner et documenter le mode de fracture. Les coefficients de variation, ou COV, des propriétés de flexion mesurées du col fémoral de souris sont présentés ici.
COV représente le rapport entre l’écart-type et la moyenne d’un ensemble de données, et sa diminution indique un regroupement plus serré des points de données individuels autour de la moyenne. Ce protocole a réduit le COV pour la charge maximale par rapport à d’autres publications effectuant des tests similaires. Une courbe de déplacement de force représentative affichant un ajustement linéaire décalé de 0,2 % est utilisée pour calculer la rigidité et la limite d’élasticité.
Les mesures de résultat sélectionnées sont tracées, affichant la moyenne et l’écart-type, y compris la charge maximale à la défaillance, la rigidité, le déplacement maximal à la défaillance et le travail à la défaillance. Les astérisques indiquent des différences significatives déterminées à l’aide d’un test t non apparié à une queue. Le cou fémoral des souris mâles était significativement plus fort et plus rigide que celui des spécimens de souris femelles.
En outre, les cols fémoraux femelles ont connu des déformations plus importantes et un travail jusqu’à l’échec par rapport aux spécimens de souris mâles. Ceci est cohérent avec la densité minérale osseuse plus faible chez les femmes et souligne la sensibilité du test pour détecter les différences physiologiquement pertinentes. Les mesures des résultats biomécaniques, y compris la charge maximale, la rigidité, le déplacement maximal et le travail jusqu’à la défaillance, ont été tracées par rapport à l’angle d’empotage et corrélées à l’aide d’une régression linéaire simple pour la cohorte masculine, la cohorte féminine et tous les échantillons regroupés.
Les lignes noires pleines montrent la régression linéaire des échantillons de groupe, et les lignes pointillées indiquent les intervalles de confiance. La variabilité de l’angle d’empotage n’a pas eu d’incidence significative sur la charge maximale, le déplacement maximal ou le travail de défaillance. Cependant, à mesure que l’angle de rempotage augmentait, la rigidité augmentait.
La chose la plus importante à retenir lors de la tentative de ce protocole est de garder la procédure d’empotage et les taux de chargement les mêmes pour mieux comparer vos résultats aux données précédemment publiées. Si vous utilisez une alternative au ciment osseux, comme un alliage de bismuth qui peut être ramolli pour retirer l’échantillon après les tests, les échantillons peuvent subir d’autres procédures, telles que la spectroscopie Raman, DEXA ou la flexion à trois points, pour élucider des propriétés mécaniques, chimiques et structurelles supplémentaires.
