주의 골 기능 재생성 된 대 퇴 골으로 이어지는 쥐 모델에 대 한 효율적이 고 재현 가능한 프로토콜

요약

이 연구는 재현 하 고 상세한 프로토콜 사용 하 여 새로 개발된 된 외부 fixator 산만 골에 대 한 (할) 대 퇴 쥐에 모델 외부 fixator의 제거 후에 동물에 의해 체중 베어링 생리는 허가 설명 합니다.

초록

이 프로토콜에서는 산만 골 쥐 대 퇴 모델에 대 한 새로 개발된 된 외부 fixator 사용 하 여를 설명합니다. 주의 골 (마)은 뼈는 뼈 후 재생 수술 기법을 선도. Osteotomized 사지 이동 서로 떨어져 점진적 산만 하 여 원하는 신장에 도달 합니다. 이 절차는 하위 및 상위 사지 길게 하 고는, 치료 후에 없앤, 뼈 또는 뼈 종양 절단에 대 한 뿐만 아니라 악 안 면 재건 수술은 뼈의 재생에 대 한 인간에서 널리 이용 된다. 몇 가지 연구는 명확 하 게는 기능 재생성 된 뼈, 즉, 뼈 외부 fixator의 제거 후 골절 없이 생리 적 체중 부하를 지 원하는 것을 얻기에 그들의 프로토콜의 효율성을 보여줍니다. 또한, 프로토콜에 대 한 변화 그리고 재현성 연구 어려운 사이 비교를 만드는 정보의 부족에 의해 제한 됩니다. 이 연구의 목적은 쥐 다리 길이, 외부의 제거 후에 동물에 의해 생리 적 체중 부하를 허용 상세한 외과 기술에 대 한 적절 한 외부 fixator 디자인 구성 재현 가능한 프로토콜을 개발 했다 fixator입니다.

서문

주의 골 (마)는 수술 기법 널리 사용 임상^1,2,,34 인 간에 있는 낮은^1,2 , 상단³ 다리 길이, 없앤, 뼈 또는 악 안 면 재건⁴에서 뿐만 아니라 뼈 종양 절단에 대 한 수술은 뼈의 재생 후 치료. 뼈와 뼈에서 외부 fixator의 배치 후 재생을 뼈를 리드 할. Osteotomized 사지 이동 서로 떨어져 점진적 산만² 원하는 신장에 도달 합니다. 통합 기간 동안 더 더 신장은 다음과 같습니다.

할 절차는 3 가지 단계로 나누어져: 대기 시간, 주의 및 통합. 일반적으로, 7 일 대기 시간 뼈⁴직후 시작합니다. 뼈 치유 과정⁴의 초기 단계를 시작 하려면 수리를 수 있습니다. 대기 시간 뒤 끄는 기간 견인 힘 재생성 된 굳은 살 및 주변 부드러운 조직^1,,24에 적용 됩니다. 원하는 신장에 도달 하면 산만 중지 되 고 통합 기간 시작 됩니다. 이 기간 동안 외부 fixator 재생성 된 뼈의 제거를 지원 하기 위해 충분히 기능적 될 때까지 유지 됩니다.

다양 한 매개 변수 길이 및 속도 외부 fixator의 길이, 종류, 주의 산만의 주파수, 통합 기간, 또는 산만된 굳은 살에 적용 되는 기계적 스트레스의 종류의 길이 같은 뼈 복구에 영향을 미칠지 않습니다. 예를 들어, 속도 주파수의 길이 될 수 있습니다 조 통합⁵ 또는 프로세스의 중단 괴 사 성 조직이 나 굳은 살^6,7안에 cysts 같은 복구할 수 없는 피해를 만들어.

많은 할 프로토콜 적용된 다른 동물 모델^8,,910 뼈 복구 프로세스를 공부 하 고 뼈 통합을 최대화 하기 위해 되었습니다. 쥐, 대부분 연구^{11,12,13,,1415} 굳은 살 통합을 가속화 하 여 할 프로토콜을 단축 하는 방법에 집중 했다. 이러한 실험적인 연구 중 일부는 인간의 임상 응용 프로그램^5,13,,1516외부 클램프 이미 상업적으로 사용할 수를 사용. 그러나, 이러한 유형의 외부 fixator 쥐 대 퇴 골, 인간의 대 퇴 골에서 다른 해부학 적 특성을 전시에 대 한 적합 하지 않습니다. 또한, 몇 가지 연구는 명확 하 게 기능 재생성된 뼈^7,16취득에 그들의 프로토콜의 효율성을 보여 줍니다. 따라서 그들의 서로 다른 프로토콜 외부 fixator^12,13,,1417에 대 한 정보의 부족으로 다양 한 할 연구에서 결과 비교 하기가 어렵습니다.

따라서,이 연구의 목표는 쥐 모델에서 기능 재생성된 뼈에 이르게 하는 대 퇴 골에 효율적이 고 재현 가능한 프로토콜에 대 한 설명 했다. 이 위해, 우리는 특히 쥐 대 퇴 골, 우리는이 프로토콜에 자세히 설명 되어 있는 대 한 수 제 하 고 사용 하기 쉬운 외부 fixator 설계 되었습니다. 이 장치에 대 한 기술 사양의 초안에 우리 계정에 기계적인 긴장 및 잔류 응력의 생산을 피하는 좋은 분포에 대 한 모든 근본적인 제약 했다. 기술 사양 포함 뼈와 주변 조직에 순수한 견인 힘을 허용 하는 장치에 대 한 적절 한 형상, 동물, 뼈 신장의 길이 그리고 뼈 세그먼트의 좋은 정렬의 제어의 걸음 걸이 대 한 적절 한 체중 없이 핀과 뼈의 교차로에서 전단 응력의 생산. 또한,이 장치는 산만, 생체, 그리고 손상 없이 sterilizable 동안 동물의 진정 작용 하지 않고 사용할 수 했다. 통합의 7 주 후 쥐의 대 퇴 골에 대 한이 프로토콜 외부 fixator의 제거 후 재생성 된 굳은 살의 골절 없이 동물의 생리 적 체중-베어링에 의해 증명 기능 재생성 된 뼈, 이끌어 냈다. 동물의 생리 적인 걸음 걸이 재생성 된 굳은 살의 마이크로-CT 분석 및 x 선 분석에서 얻은 건축 매개 변수 일치 했다.

프로토콜

설명 하는 모든 절차는 대학의 엑스-마르세유 기관 동물 관리 및 사용 위원회 프랑스 연구 사역에 의해 승인 되었고 마르세유 의료 학부 (기존의 동물 하우스에서 수행 프랑스).

1.는 외부 Fixator 지침에 따라 다음의 기능 사양 정의

1. 최적화 뼈 앵커리지.
   1. 절반 스레드 (스레드 섹션)의 직경 1 m m의 핀을 이식.
2. 동물에 대 한 불편을 줄이기 위해 디자인 선택.
   1. 7,723 mm ³ (19 m m x 12.7 m m x 32)의 볼륨에 맞는 작은 크기의 외부 fixator를 선택 하십시오.
   2. 선택 된 외부 fixator 낮은 무게, 동물을 방해 하지 않으려면 핀 없이 미만 13 g ' 걸음 걸이. 그것의 저밀도 때문에 두 개의 블록에 대 한 소재로 알루미늄을 선택.
      참고: 블록의 모따기 상당히 두 부품의 무게 감소.
3. 장력의 방향으로 뼈의 방향에 평행 하 게 유지 되도록는 fixator의 움직임을 제어 하 고 순수 인장 힘 보장.
   1. 사용 두 블록은 그 바 슬라이딩. 그루브 하 고 각각 2 개의 핀을 견딜 수 있도록 블록을 엽니다.
   2. 블록에 자유롭게 그 부드러운 한쪽으로는 신장 나사를 사용 하 고 수 수 의해 사로 잡혔다 손가락으로 하 고 두 번째 블록을 전치 하는 스레드 측면으로 회전. 뼈 골절, 장력의 방향으로 뼈의 방향에 평행 하 게 유지의 각 측에 2 개의 핀을 앵커. 핀에 긴장의 좋은 배포를 허용 하도록 경도 축에 인장 세력을 유지 합니다. 잠금 스크류가 있는 4 핀을 확보.
4. 알루미늄, 티타늄, 그리고 살 균 온도 견딜 수 있는 강철 같은 재료 선택.
5. 외부 fixator 형상에 해당 하는 핀 배치 확인 ( 그림 1 -B).
   1. 시추 위치를 유지 하기 위해 뼈에 강화 클램프 포함 된 드릴링 가이드를 사용 하 여.
   2. 낮은 클램핑 힘에 대 한 클램프의 레버 팔 단축. 측면을 지우려면 미래의 골절 위에 장치 가운데 클램프 위치.
6. 확인 설명서를 쉽게 주의 강화 하 고 모바일 블록 해제 널드 나사를 추가 하 여 조정.
   1. 충분히 혼자 손가락으로 조작 하는 넓은 나사를 사용 하 여.
   2. 신장 나사 쉽게 산만 수 있도록 두 개의 블록 사이의 중간 드릴된 사각 너트 추가.
   3. 얇은 핀을 가진 수동 사용을 허용 하도록 두 개의 블록 또는 개체의 모든 종류 보다 더 큰이 사각형 너트 (각 측에 8 m m)를 확인 합니다. 회전 스크류 ¼ 0.125 m m 길이 허용 하도록 설정.

2. 수술

참고: 조 수는 모든 수술 과정에 대 한 필요. 4 12 주 된 남성 Sprague Dawley 쥐 표준 실험실 다이어트 광고 libitum 지 루 했다.

1. 수술 도구 준비.
   1. 다음 모든 수술 기구를 소독: 1 rugine, 2 Senn ' s 견인 기, 1 마이크로 올 슨 Hegar 바늘 홀더, 1 마요네즈 Hegar 바늘 홀더, 1 마요네즈 시저, 그리고 1 메스.
   2. 외부 fixator 드릴링 가이드, 4 절반 스레드 핀, 4 나사, 끝, 훈련, 및 팁 및는 piezotome의 문자열 소독. 18 분 135 ° C에서 압력가 마로 소독 하 여이 계측기를 소독
   3. 수술 테이블에 메 마른 분야 아래 난방 패드를 설치합니다. 모든 도구 또는 도구 다른 살 균 분야에 배치.
2. Anesthetize 동물 준비.
3. 마 취 및 진통 혼합물 준비 하 쥐 무게
1. 확인 계산 Bupremorphine 및 Carprofen 임기 진통 혼합물을 준비 하 고. 0.05 mg/kg와 5mg/kg. Buprenorphine (0.03 mg/mL)와 Carprofen (5 mg/mL)를 각각 사용
2. 쥐 억제 피하 주사 진통 혼합물. 잠깐 몇 초, 그리고 주사 마 취 혼합물 intraperitoneally.
3. 전기 면도기와 오른쪽 뒷 다리를 면도 하 고 소독 povidone-요오드 솔루션 사지.
4. 동물을 옆으로 누워 (오른쪽 위로) 입장 축 외부 fixator의 정확한 위치 수 있도록 메 마른 분야에.
5. 수술 하는 동안 그것의 눈을 보호 하기 위해 그것의 머리에 무 균 압축 넣어.
4. 퇴에 외부 fixator 이식.
5. 랜드마크 피부 절 개
   입니다. 표시와 함께 화살 비행기에서 중간 라인을 따라 인접 부분 (엉덩이)의 원심 부분 (무릎)에서 포인트와 2 포인트를 그립니다. 다음이 2 점 사이 선을 그립니다.
   1. 메스를 사용 하 여 드로잉 라인을 따라 뻗어 피부 incise.
   2. 잘라 팔 뚝 femoris와 vastus lateralis 대 퇴 골은 완전히 노출, 메스의 도움으로 때까지. 사용 2 Senn ' s 견인 기 (보조 필요할 수 있음)을 촉진 근육 절 개.
   3. 는 고는 rugine의 도움으로 뼈에서 부드러운 조직 분리.
   4. 노출된 대 퇴 골은 충분히 확인 하십시오.
      1. 외부 fixator의 가장 인접 하 고 원심 구멍에 핀을 삽입.
      2. 외부 fixator를 놓고 두 핀 대 퇴 골에 고정 될 수 있다 확인 하십시오.
   5. 이식 4 병렬 1mm 절반 스레드 핀 대 퇴 골.
      1. 드릴링 가이드를가지고 고 2 Senn와 근육 떨어져 이동 ' s 견인 기. 대 퇴 골의 중간 드릴링 가이드의 클램프를 조여.
      2. 드릴 4 중 대 퇴 골에 구멍. 0.6 m m 직경의 금속 드릴 비트 4 가이드 구멍을 통해 전달 하 여 2000 rpm의 속도로 구멍을 드릴 전기 드릴을 사용 하 여.
         1. 가장 인접 하 고 원심 시작 구멍 및 두 끝 중간 가이드의 것 들. 하지만 두 외피가 통과 하지 바로 대 퇴 골 아래 부드러운 조직 손상 조심.
      3. 드릴링 가이드 벗고.
      4. 절반 스레드 핀 0.8 m m 4 전 구멍을 확대.
         1. 일 앞뒤로 통해 0.6 m m 핀 구멍. 대 퇴 골 두 외피가 통해 싱크를 수직 유지 조심.
      5. 절반 스레드 핀 1 m m 임 플 란 트.
         1. 바늘 홀더를 가진 1 절반 스레드 핀의 머리 그립.
         2. 사전 구멍을 확대 하려면 핀 싱크. 핀 두 외피가 침투는 Senn로, 1mm 이상의 내 다 하지 않습니다 확인 ' s 견인.
      6. 외부 fixator 4 절반 스레드 핀에 연결. 있는지 확인 오프셋 (는 fixator 사이의 거리 ' s 두 블록 및 뼈 표면)는 쉽게 바늘 및 시스템 ¹⁸의 좋은 강성 수 있도록 약 6 m m.
      7. 외부 fixator 핀에 잠겨 있도록 4 잠금 나사를 확보.
6. 퇴 osteotomize.
   1. 수행 하는 piezotome와 2 중앙 핀 사이 뼈.
   2. 닫습니다 wound resorbable 봉합 스레드 (5.0)와 마요네즈 Hegar 바늘 홀더 연속 스티치를 사용 하 여. 피부만 물 렸 다는 것을 확인 하지 근육.
7. 수술 모니터 동물을 확인 합니다.
8. 수행 동안 동물 여전히 마 취, 수술 후 엑스레이
   . 모든 핀의 깊이 확인 하 고 osteotomized 사지 긴 축을 따라 정렬 됩니다.
   1. 확인 진통 및 Buprenorphine (0.03 mg/mL)와 각각 0.05 mg/kg에 10 mg/kg. Enrofloxacine (50 mg/mL)의 피하 주입에 의해 antibioprophylaxy
   2. 결정 하 고 마 취를 antipamezole의 양을 계산. 1 mg/kg에서 antipamezole를 사용 하 고 제품 관리를 피하 주사를 할. 식을 회복 하 고 그것의 감 금에 반환을 동물 허용.
   3. 피하는 수술 후 6 시간 주입 0.05 mg/kg와 5mg/kg에서 각각 진통 혼합물 (Buprenorphine 및 Carprofen)의 두 번째 복용량.
      다음 3 일 이상, 줄이 주사 진통 혼합물에 대 한 하루에 두 번 하 고는 antibioprophylaxy에 대 한 하루에 한 번. 정기적인 임상 시험 진통의 효과 평가 하기 위해 수행 해야 하 고 각 동물의 행동 징후에 따라 수정 해야 합니다.
   4. 동물 수술 다음 날에 일반적으로 그들의 운영된 뒷 다리를 사용 하 여 걸을 수 있는 확인.

3. 산만

1 주에 대 한

1. 중립에 두고 외부 fixator 고정. 이 단계의 끝에서 다리를 x 선. 뼈 세그먼트의 맞춤 핀의 위치를 확인 하십시오.
2. 수동으로 차례 사각형 너트 1/2 회전 (0.25 mm) 시계 방향으로 모든 12 h 주의 수행. 12% 운영된 뼈 세그먼트의 초기 길이 기준으로 길이 5mm 뼈 길이에 지도 해야 하는 10 일 동안 즐겁게.
   1. 가이 단계 동안 동물을 anesthetize 하지 않습니다. 절반 방법을 통해 고 핀 뼈 세그먼트의 맞춤의 위치 확인이 기간의 끝에 다리를 x 선.
3. 47 일 동안 외부 fixator를 유지. 산만된 갭 석 회화의 진행 상태를 확인 하려면 매주 사지 x 선. 하루 64에 외부 fixator를 제거 하 고 2 일 (하루 66) 자유롭게 동물 산책 하자. 총 통합 기간 지속 7 주.
4. 흡입된 sevoflurane의 과다와 함께 통합의 7 주 후 모든 쥐를 안락사.
5. 주변 조직 없이 산만 하 고 contralateral 화관 resect.
   1. 만들 흉터에 피부 절 개를 메스의 도움으로 화살 비행기 다음 중간 줄에 위치 해 있습니다. 무릎의 앞에 엉덩이의 위에서 절을 실행.
   2. 퇴 완전히 노출 될 때까지 팔 뚝 femoris와 vastus lateralis 메스로 잘라. 최대한, 뼈에 부착 된 근육을 분리 하십시오.
   3. 무릎의 모든 인 대를 절단 하 고 조음 철거.
   4. 엉덩이의 공동 캡슐을 잘라.
   5. 절반 스레드 핀을 제거 하지 않고 철저 하 게 뼈를 청소. 메스와 모든 부드러운 조직을 제거.
6. Contralateral 대 퇴 골에 대 한 3.5.5 3.5.1에서 단계를 반복.
7. 엑스레이 산만 하 고 contralateral 화관. 4 반 스레드 핀을 제거 하 고 마이크로-ct 분석 (10 µ m 해상도)-20 ° C에서 모든 화관 저장.

결과

통합의 끝에 수술의 끝에서 찍은 x 선 이미지 안정 앵커리지를 나타내는 대 퇴 골의 절반 스레드 핀의 아무 완화 했다. 핀 병렬 및 잘 보존 했다입니다. Osteotomized 사지 마 과정 (그림 2) 뼈의 경도 축에 잘 부합 했다. 대기 시간 기간의 끝에, 아무 석 회화 영역 표시 (그림 2B) 했다. 주의 기간의 끝에, 몇 가지 석 회 질된...

토론

이 연구는 쥐 다리 길이, 외부 fixator의 제거 후에 동물에 의해 생리 적 체중 부하를 허용 상세한 외과 기술에 대 한 적절 한 외부 fixator 디자인 구성 재현 가능한 프로토콜을 설명 합니다. 우리의 할 프로토콜 기능 재생성된 뼈 이끌어 냈다. 통합의 47 일 후 제거 만든 외부 fixator와 동물에 의해 생리 적 체중 부하의 2 일 재생 굳은 살의 골절을 유도 하지 않았다. 마이크로-CT 개조 덕분에 완전 한 브리?...

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
Kétamine	Renaudin	578 540-2	Supply by animal house
Médétomidine	Virbac	6799091	Supply by animal house
Sevoflurane	Centravet	567 477-2	Supply by animal house
Buprenorphine	Indivor France	3400932731060	Supply by animal house
Enrofloxacine	ChannelPharmaceutical Facturing	FR/V/4955220	Supply by animal house
Piezotome	Satelec Acteon	F57510
Heating pet pad	Therasage	AL8365936	Supply by the animal house
Dental X-ray	S.A.R.L Innovation médicales et dentaires	WYZ - BLUEX
Winiwix Software	Softys Dental	PFT
Micro-CT system	nanoScan SPECT/CT	GEIT-31105EN (05/14)	Subcontract by IVTV central Lyon
Micro-CT analysis Software	phoenix datos X2 reconstruction	none	Free software
Electric razor	Brawn	GT415	Supply by animal house
Senn’s retractors	Word Precision Instruments	501718	Blunt version
Betadine Solution	Mundipharma Medical Company	D08AG02	Supply by animal house
Resorbable suture thread (5.0)	Ethicon	JV1023	Supply by animal house
Rugine	Word Precision Instruments	503406
Mayo-Hegar needle holder	Word Precision Instruments	V503382
Metal drill	Beuterlock	V020944018003
Micro Olsen-Hegar Needle-holder	Word Precision Instruments	501989
Mayo scissor	Word Precision Instruments	501752
Scalpel	Word Precision Instruments	500236
Sprague-Dawley	Janvier	none	12 weaks and male