Создание жестко стабилизированных Переломы для оценки Intramembranous окостенения, отвлечение остеогенез, или исцеление критических дефектов Sized

Резюме

В этой статье описывается метод для стабилизации переломов длинных трубчатых костей, которые основаны на применении модифицированного Илизарова фиксаторов внешних ^1-3. После применения фиксаторов и создание костной травмы, лечение может быть оценено, отвлечение остеогенез может быть выполнена, или не состоящих в профсоюзе или критических размеров дефекта могут быть созданы и используются для изучения терапевтических вмешательств.

Аннотация

Оценка режимов скелетных ремонта имеет важное значение для разработки методов лечения, которые будут использоваться в клинике для лечения переломов. Механическая стабильность играет большую роль в лечении костных повреждений. В худшем случае механическая нестабильность может привести к задержке или не объединения людей. Тем не менее, движение может также стимулировать процесс заживления. В трещины, которые имеют формы движения хрящ, чтобы стабилизировать концы перелома костей, и это хрящ постепенно замещается костной через повторение процесса развития в эндохондральный окостенения. С другой стороны, если перелом кости жестко стабилизировались кости образуется непосредственно через intramembranous окостенения. Клинически, как эндохондральный и intramembranous окостенение происходит одновременно. Чтобы эффективно повторить этот процесс исследователи вставить шпильку в позвоночный канал на перелом кости, как описано Bonnarens ^4. Этот экспериментальный метод обеспечивает превосходную боковую устойчивость, позволяя rotatioNAL нестабильность сохранится. Тем не менее, наше понимание механизмов, которые регулируют эти два различных процесса также может быть повышена за счет экспериментального изоляции каждого из этих процессов. Мы создали стабилизационный протокол, который обеспечивает вращательное и боковой стабилизации. В этой модели intramembranous окостенения это единственный способ исцеления, который наблюдается, и исцеление параметров можно сравнить между различными штаммами генетически модифицированных мышей, ^5-7, после применения биологически активных молекул ^8,9, после того, как изменения физиологических параметров лечения ¹⁰ После изменения количества или времени стабилизации ^11, после дистракционного остеогенеза ^12, после создания несрастание ^13, или после создания критических размеров дефекта. Здесь мы показываем, как применять модифицированный Илизарова фиксаторов для изучения большеберцовой заживления переломов и дистракционного остеогенеза у мышей.

протокол

Все процедуры были одобрены UCSF Уходу за животными и использование комитета и соответствующих национальных руководящих принципов.

1. Подготовка фиксаторов до операции

1. Перед созданием стабилизировалась переломов, необходимо собрать по эскизам заказчика аппаратом внешней фиксации. Специально разработанный внешней фиксации кадров состоял из двух алюминиевых колец стабилизировалась три из нержавеющей стали # 0/56 резьбовых шпилек, 8 # 2/56 шестигранные гайки и 17 соответствия болтов (небольшая часть Inc, Miami Lakes, FL ^3).
2. Два кольца алюминия необходимы в разрушении. К одному кольцу собраться 4 # 2/56 шестигранные гайки (небольшая часть Inc, Miami Lakes, FL) и соответствующие болты в соответствующие отверстия, они должны оставаться свободной. Это будет проксимального кольца. В дистальных кольца собрать 3 гайки и болты, опять же не затягивайте до конца.

2. Анестезия, разрушения Создание и Фиксатор приложений

1. Мыши (возраст, пол, и теловес определяется пользователем) были под наркозом на внутрибрюшинного введения 50мг/мл кетамина, 0,5 мг / мл Medetomidine (0,03 мл / мышь).
2. Применение смазки глаза в глаза мышей и поместить кусок ленты через свою голову для защиты глаз во время процедуры.
3. Животное помещается на грелку на оставшуюся часть процедуры.
4. Связывают проксимальных и дистальных метафизов левой голени с помощью четырех 0,25 мм стерильной контакта насекомых (Anticorro: прекрасный инструмент науки, Foster City, CA) путем присоединения контактов к Dremel инструмента и буровых их через кости.
5. Пальцы ориентированы перпендикулярно длинной оси голени, и 90 ° друг к другу. По меньшей мере 10 мм от проксимального и дистального контактов.
6. Установите первое кольцо выше проксимального контакта с орехами, обращенными внутрь, в сторону контактов. Закрепите булавками к кольцу сохранение кости по центру в алюминиевое кольцо.
7. Установите второе кольцо ниже диСталь контактов и обеспечить контакты в кольцо с помощью шестигранных гаек, как раньше. Добавить четвертый гайки болтов сочетании с дистальной фиксации.
8. Создать поперечный перелом на три точки изгиба с соответствующим устройством. Мы используем тяжести системы Bonnarens и Айнхорн ^4. Отдых заднебоковой поверхности голени через блоки, поднять вес до заданной высоты вдоль сошки и падение веса, так что он входит в контакт переднебоковой голени производить тупой перелома. Высота вес снизился с потребностями, которые будут определены для каждого штамма мыши для обеспечения одного перелома исключительно большой берцовой кости.
9. Разрушение подтверждается рентген.
10. После подтверждения перелома, три из нержавеющей стали # 0/56 резьбовые стержни крепятся к кольцам. Начиная от дистального конца стержня вставить нитку и гайку на дистальных кольца для обеспечения стержня. Затем положить еще одну гайку на стержне, проксимальных кольцо будет сидеть на вершине этого яут. Убедитесь, что два кольца будет проходить на равном расстоянии и не напрягаясь контактов. Закрепите проксимальных кольцо стержней с третьей гайки.
11. Подкожные инъекции бупренорфин (1,0 мг / кг) для обезболивания даны сразу после операции и животных контролируются на боль и с учетом бупренорфин по мере необходимости.
12. Анестезия обратный путем введения атипамезола и животных контролируется, пока они не отвечают и ambulating.

3. Дистракционного остеогенеза (см. также: ^12,13)

Чтобы изменить эту процедуру для размещения дистракционного остеогенеза прост. Кольца находятся в положении резьбовые шпильки, и, поворачивая гайки проведения стержней на месте кольца могут быть перемещены друг от друга.

1. Задержка: Для стандартных дистракционного остеогенеза с использованием этой модели фиксаторов размещены на голени и оставили в покое на время ожидания до 5 дней.
2. Отвлечение внимания: отвлечение osteogenesis может быть выполнена путем поворота гайки на стабилизации стержнями ¼ оборота (0,25 мм) каждый день, 7 дней.
3. Созревание: Бони моста наблюдается на 10 дней и полной консолидации наблюдается на 27 дней после завершения отвлечение.

4. Создание критической Sized дефектов

Чтобы создать критический размер дефекта внешних фиксаторов применяются, как описано выше со следующими изменениями.

1. Перед началом процедуры кожу очищают с 70% этанола.
2. Фиксаторов применяются полностью до создания дефекта.
3. Мышь поместить под микроскоп рассечения визуализировать медиальной кости и разрез (5-7 мм) производится с № 10 лезвие скальпеля.
4. Мышцы перерезаны и осторожно отделить, чтобы выставить в середине диафиза большеберцовой кости.
5. 3 мм сегмент кости удаляется с середины диафиза с помощью ножниц. Использование тОн указывает на ножницы, кости медленно отрезал от костей и фрагментов удаляются пинцетом, если необходимо. Необходимо следить за кончиками ножниц, чтобы избежать перемещения голени с большой механической силой.
6. Проверьте места операции, чтобы нет костных фрагментов, так как это может способствовать исцелению.
7. Замените мышцы вокруг затупленных концах большеберцовой кости.
8. Закройте разрез на коже 2-3 швов 6-0 полиаминов мононить.
9. Анестезия обратное и животных контролируются на боль и с учетом анальгетики, как описано выше.

5. Представитель Результаты

При правильном применении, внешние фиксаторы обеспечивают более жесткой устойчивости замкнутой перелом большеберцовой кости с отличным снижение (рис. 1, 2). Тем не менее, в некоторых случаях недостаточное сокращение (очевидное и большой разрыв между концами костей или множественные переломы возникают (рис. 3 ), И эти мыши были исключены из анализа. Переломы стабилизировалась с помощью этого метода исцелять в первую очередь через intramembranous окостенения (рис. 4). С другой стороны, если перелом не стабилизируется большой мозоль хрящ образуется в разрушении разрыв (рис. 5), и это заменяется костью в процессе intramembranous окостенения.

Рисунок 1. Рентгенограмма иллюстрирующие аппаратом внешней фиксации для стабилизации перелом большеберцовой кости. Рентгенограмма после перелома показывает хорошо выровнены костей сегментов (стрелки).

Рисунок 2. Образ мыши после фиксации была применена.

Рисунок 3. Рентгенограмма после еracture показывает неправильно и фрагментированные кости сегментов (стрелки).

Рисунок 4. Стабилизированный переломов заживает через intramembranous окостенения. Трехцветного окрашивания стабилизировалась перелома показаны некоторые новые кости (б) в месте перелома. Шкала бар = 500 мкм.

Рисунок 5. Нестабилизированный переломов заживает через эндохондральный окостенения. Трехцветного окрашивания нестабилизированной разрушения хряща показывает (с) и кости (б) в месте перелома. Шкала бар = 500 мкм.

Обсуждение

Кости исцелить от двух различных условиях в зависимости от механической прочности (см. обзор: ^14). Если оставить нестабильный крупных форм шаблон хряща в разрушении разрыв, который заменяется костной преодолеть два конца сломанной кости. Проксимально и дистально к разрыву, кости о...

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
Название реагента	Компания	Номер по каталогу	Комментарии
0.25 контактный насекомых	Прекрасный инструмент науки	26000-25	Затемненными анодированный сталь 0,25 мм диаметр штока, длина 4 см
Нержавеющая сталь шестигранная гайка	Мелкие детали	# 2-56	1/8 "длиной 56 ниток на дюйм
Нержавеющая сталь шестигранная гайка	Мелкие детали	# 0-80	1/8 "длиной 80 ниток на дюйм
Винт из нержавеющей стали машины	Мелкие детали	# 0-80	1/8 "длиной 80 ниток на дюйм
Нержавеющая сталь машины Сокращение резьбовой стержень	Мелкие детали	# 0-80	6 "длиной 80 ниток на дюйм
18-8 нержавеющей стали глава машины наукREW	McMaster-Carr		Темы 2-56, 3/6 "длиной
Аппаратом внешней фиксации	Механический цех	Индивидуальное проектирование