Farelerde bir Segmental Femoral Kritik boyutlu Defekt Modelinde kurulması Plaka Osteosentez tarafından Stabilize

Özet

Although mouse models are invaluable tools for bone tissue engineering, models of long bone defects are sparse. This need motivated development of the present protocol which uses a locking plate with four screws and a dedicated jig to perform and stabilize a reproducible, femoral, critical-size defect with low morbidity.

Özet

The use of tissue-engineered bone constructs is an appealing strategy to overcome drawbacks of autografts for the treatment of massive bone defects. As a model organism, the mouse has already been widely used in bone-related research. Large diaphyseal bone defect models in mice, however, are sparse and often use bone fixation which fills the bone marrow cavity and does not provide optimal mechanical stability. The objectives of the current study were to develop a critical-size, segmental, femoral defect in nude mice. A 3.5-mm mid-diaphyseal femoral ostectomy (approximately 25% of the femur length) was performed using a dedicated jig, and was stabilized with an anterior located locking plate and 4 locking screws. The bone defect was subsequently either left empty or filled with a bone substitute (syngenic bone graft or coralline scaffold). Bone healing was monitored noninvasively using radiography and in vivo micro-computed-tomography and was subsequently assessed by ex vivo micro-computed-tomography and undecalcified histology after animal sacrifice, 10 weeks postoperatively. The recovery of all mice was excellent, a full-weight-bearing was observed within one day following the surgical procedure. Furthermore, stable bone fixation and consistent fixation of the implanted materials were achieved in all animals tested throughout the study. When the bone defects were left empty, non-union was consistently obtained. In contrast, when the bone defects were filled with syngenic bone grafts, bone union was always observed. When the bone defects were filled with coralline scaffolds, newly-formed bone was observed in the interface between bone resection edges and the scaffold, as well as within a short distance within the scaffold.

The present model describes a reproducible critical-size femoral defect stabilized by plate osteosynthesis with low morbidity in mice. The new load-bearing segmental bone defect model could be useful for studying the underlying mechanisms in bone regeneration pertinent to orthopaedic applications.

Giriş

Masif cisim kemik defektleri ortopedik cerrah için büyük bir meydan okumadır. Şu anda altın standart tedavi olarak kabul otolog kemik grefti ile kemik yerine, sınırlı kaynağı olduğunu ve hasat ilişkili morbidite ile ilişkilidir. Bu nedenlerle, osteokonduktif iskeleleri ile kemik iliği mezenkimal kök hücreleri birleştiren doku mühendisliği kemik yapıları ortopedik cerrahide otogreftlerde için bir alternatif olarak araştırılmıştır.

Bugüne kadar, çalışmaların çoğu gibi (örneğin köpek, domuz ve koyun ^1-3, fakat küçük hayvan modellerinde ortotopik, segmental, kritik boyutlu kemik defektleri bu yapıların ön değerlendirme olarak klinik ile ilgili hayvan modellerinde yapılmıştır fareler) birçok avantajı olabilir: hayvanların sayıda kumanda edilebilir, (ii) (i) düşük maliyet; (Iii) büyük hayvan modellerinin tersine, fare suşlarının homojenliği skafold rezorpsiyonunun bir bireysel farklılıklar sınırlarnd kemik oluşumu ve; (Iv) en önemlisi, özel antikorlar ve gen hedefli hayvanların elde hazır mevcut kemik iyileşmesi ilgili biyolojik proseste değerlendirilmesini sağlar. Son olarak, farelerin bağışıklık yetersizliği olan suşlarının kullanımı da farelerde olumsuz bağışıklık tepkileri olmayan greft veya insan kökenli hücreler kullanılarak çalışmalar sağlar.

Anılan avantajlara rağmen, farelerde masif diafizer kemik defekti modelleri seyrek. Bu tür modellerin çoğu (böylece test edilecek malzemenin hacmini sınırlayan) kemik iliği boşluğu dolduran intramedüller pin ile kemik tespitini kullanın ve aynı zamanda rotasyonel ve eksenel istikrar ^2,4-7 sağlayarak değil tekrarlanabilirlik engellemektedir.

Bu çalışmanın amacı, (i) doğru ve tekrarlanabilir kilitleme plaka osteosynth tarafından stabilize edilir tekrarlanabilir, kritik boyutu, segmental, farelerde femur kusur modelini açıklamak için, bir klinik kemik sendika üyesi olmayan bir durum taklit vardırson derece istikrarlı biyomekanik ortam ^8-10 sağlayan ESIS; (Ii) iki potansiyel kemik yedekleri ile mevcut modeli göstermek için ve kemik oluşumu bu kullanılabilir analizleri tarif etmek.

Protokol

Etik Beyanı: Bu çalışmada kullanılan fareler "Bakımı ve Kullanımı Laboratuvar Hayvanları" (2010/63 / AB ve Avrupa Sözleşmesi ETS 123) Avrupa Komitesi tarafından yayımlanan kurallarına uygun olarak tedavi edildi. Deneysel protokol Tıp Lariboisière Saint-Louis Fakültesi Etik Komitesi (CEEA LV / 2010-01-04) tarafından onaylandı.

1. Hayvanlar

1. atimik fareler (10 haftalık) kullanın. Negatif kontrol grubu olarak, boş kalan hata ile 6 farelerinin az sayıda kullanın.

2. Yapı iskeleleri Hazırlık

1. Sinjenik Greft Hazırlanması
   1. 6 hayvan az sayıda bir kontrol grubu oluşturmak için kusur doldurmak için, kemik isograft kullanın.
   2. hasat tarafından elde kemik isografts kusurları mercan iskele "gruplar (inci ile dolu" Boş bırakılan veya kusurları "ya ait fare femur kemiği çıkarıldıKemik isograft) ¹¹ toplamak için ekstra hayvanın kullanılması önler olduğunu.
   3. Fosfat tamponlu salin (PBS) ile rezeke kemik yıkayın ve steril nemli gazlı kompres kullanarak tutun.
2. Mercan İskele Hazırlık
   1. Acropora sp: Doğal mercan yapılır iskele kullanın. mercan dış iskelet küpler, 6 hayvan minimum potansiyel kemik yerine 3 x 3 x 3 mm.
   2. silindir şekline elle her mercan küp Carve (3.5 yükseklik, 2 mm çapında).
   3. , Otoklav her iskelesi (20 dakika boyunca 121 ° C) sterilize steril PBS ile yıkayın ve farelerde implantasyondan önce 24 saat süre ile tam kültür ortamında (α-MEM) içinde daldırılır.

3. Anestezik Usul ve Analjezi

1. buprenorfin deri altı enjeksiyon (0.1 mg / kg hayvan vücut ağırlığı) koruyucu analjezi önce anestezi için 15 dakika, sağlar.
2. hayvan merhem sürünhayvanlar anestezi altında iken gözler her 30 dk kurumasını önlemek için.
3. hipotermi önlemek için bir ısınma pad üzerinde fareler yerleştirin.
4. Cerrahi Prosedür sırasında Anestezi ve Analjezi
   1. intraperitonal ihtiva eden bir çözelti ksilazin (8 mg / kg) ve ketamin (100 mg / kg) enjekte edilir.
   2. Akış-by yoluyla (50 ml / dak) oksijen sağlar.
   3. Bir uyarana (örneğin., Firma ayak tutam) iyi kas gevşemesi ve hayvan yanıt eksikliği varlığı ile anestezi yeterli derinliği onaylayın.
   4. deri altından mikrobiyal profilaksi olarak enrofloxacin tek doz (0.05 mg / kg) enjekte edilir.
5. Post-operatif analjezi
   1. buprenorfin deri altı enjeksiyon (0.1 mg / kg) 3 gün üst üste her 12 saat ile postoperatif analjezi sağlandı.
6. Tanısal Görüntüleme Prosedürleri sırasında anestezi
   1. Bir anesthetizin fareler yerleştiring-box ve daha sonra ikna ve sırasıyla oksijen yaklaşık% 4 ve% 2 izofluran kullanarak anestezi korumak.
   2. İyi hayvan kas gevşemesine ve fiziksel hareket azlığı ile anestezi yeterli derinliği onaylayın.
7. Kurtarma Koşullar
   1. Tam iyileşme kadar ısınma pad üzerinde fareler tutmak
   2. ameliyat sonrası sternal yatma korumak için yeterli bilinci yerine kadar gözetimsiz bir hayvan bırakmayın.
   3. Tamamen iyileşene kadar diğer hayvanların şirkete ameliyat geçirmiş bir hayvan iade etmeyin.
8. Post-operatif Koşullar
   1. 3. gün sonra kafeslerde 4 fareler ev sahipliği ilk 3 gün boyunca ayrı ayrı fareler barındırın.
   2. Su ve uyarlanmış gıda ad libitum sağlamak. Ameliyat sonrası dönem boyunca herhangi bir aktivite kısıtlaması olmaksızın, ağırlık-ayıyla fareler izin verin.

4. Cerrahi prosedür:Femoral segmental Kusur Model ^11,12

1. anestezi sonrası, uzatma sol arka bacak ile ventral yatma her fare yerleştirin.
2. 5 dakika boyunca% 10 povidon iyodin kullanılarak aseptik cerrahi için uzuv sürtünür ve daha sonra steril bir yüzey (steril şeffaf örtü işlemi sırasında solunum hareketini takip edebilmek amacıyla kullanılmıştır) oluşturmak için bacak altında steril örtü yerleştirin. Prosedür sırasında cerrahi alanda kısırlık korumak için alınır.
3. Diz eklemi kalça eklemi uzanan, femur anterolateral yönü üzerinde 17 mm boyuna cilt insizyonu - 15 yapın.
4. Fasya lata insizyon, vastus lateralis kası ve pazı femur diafiz tam uzunlukta ortaya çıkarmak için kas femoris bölün. Dikkat kaudale siyatik siniri korumak için alınan ve gereken distal eklem kapsülü (Şekil 1).
5. femur diafiz expo geliştirmek içinEmin, gluteal kas ve biceps ^3. trokanterden femoris transect.
6. diyafizinde ortasında femur dairesel diseksiyon.
7. 6 delikli titanyum mikro-kilitleme plakası uygulayın (uzun 10 mm; 1,5 mm genişliğinde, ağırlık: 30 mg) anterior femoral tarafta.
   Not: koni, silindirik bir bölümü ile girintilidir plakanın delikleri, titanyum 2 mm uzunluğunda kilitleme vidaları (kendi kendini kılavuzlayan bir uyum, 0.47 mm dış çap, ağırlık: 5 mg, baş vidanın alt yüzey ile olan kilitleme için vida kilitli kapalı katlanmış bir kök, bağlı plaka delik).
8. 0.3 mm matkap ucu ve özel motor gücünü ya da yaklaşık 500 mW ¹² 2.500 rpm'de çalıştırılan olmayan özel motor gücü) kullanarak plaka en yakın delik delin.
9. Özel bir tornavida kullanarak ilk vidayı takın ve daha sonra (Şekil 2) kilitleyin.
   NOT: t uyum yanao plaka ilk vida uygulanmasıyla belirlenir, vida takarken femur plaka paralel konumlandırmak için önemlidir.
10. Benzer bir şekilde, plakanın en uzak delik delin yerleştirin ve vida (Şekil 3) kilitlenir.
11. Diğer iki dış vidayı takın, ancak hiçbir kilit yok.
12. Gigli bir medio-yanal yönde kemik etrafında yakından gördüm 0.22 mm tel yerleştirin ve sonra jig (Şekil 4) yuvalara takın.
13. Son iki vida kök üzerinde özel jig takın ve plaka (Şekil 5) Yukarıdaki uygulayın.
14. Termal nekrozu önlemek için (steril izotonik serum fizyolojik kullanarak) Gigli sulamaya gördüm kullanarak 3,5 mm uzunluğunda orta diafiz femoral ostectomy gerçekleştirin. cerrahın asistanı jig almak var. Cerrah sabit sabit gerilim uygulamak zorunda. testere teli arapsaçı ve telin orta üçte ikisini kullanmak için dikkatli olun. ex önlemekDüz bir kemik kesimi elde etmek için rak hareketi (Şekil 6).
15. ostectomy sonra, Gigli gördüm kaldırın. yumuşak doku hasar görmesini önlemek için, bir tarafta kemik testere tel yakın kesti.
16. Jig çıkarın ve son iki vidayı (Şekil 7) kilitleyin.
17. Ya boş defekt bırakın ya da cerrahi kusur içinde test edilecek malzemeler koyarak doldurunuz.
18. Copiously steril izotonik serum fizyolojik ile cerrahi alanında durulayın.
19. Plaka üzerinde gevşek Vastus lateralis kas yerleştirin. basit sürekli dikiş deseni ve 5.0 glycomer 631 dikiş kullanarak fasya ve deri altı uçakları kapatın; 4.0 glycomer 631 sütür kullanarak basit bir kesintiye dikiş deseni ile cildi kapatın. Alternatif olarak, cilt yapıştırıcı kullanarak cilt kapatmak da mümkündür.

Kemik Rejenerasyon Vivo Değerlendirmeleri 5.

1. anestezi altında farelerin ile, radyografik gerçekleştirmekKonvansiyonel X-ışınları her ikisini de kullanarak bir uzunlamasına şekilde değerlendirmeler (26 kV, 10 saniye; 2X büyütme, 20 satır / mm uzamsal çözünürlük) ve yüksek çözünürlüklü mikro-bilgisayarlı tomografi (uCT).
2. UCT analizi için, (0.5 mm alüminyum filtre, 0,7 º dönme adımı ve 180 º tomografik dönüşünü kullanarak, 40 msn maruz kalma sırasında, 50 kV ve 478 mA) 36 mikron çözünürlükte görüntüler elde. yerleşik yazılımı kullanarak görüntüleri analiz edin.

Kemik Rejenerasyon 6. Ex Vivo Değerlendirmeleri

1. On hafta ameliyat sonrası, oksijen izofluran ile anestezi sağlamak, ve daha sonra bir barbitürat aşırı dozda (pentobarbital 1 mi) intraperitoneal enjeksiyonu ile fareler kurban.
2. Femoral kemikleri tüketim kas dokusu kaplayan kaldırmak ve dört gün boyunca% 4 paraformaldehid (pH 7.4) kemik örnekleri düzeltmek.
3. paraformaldehit çapraz ba¤ sonra her eksize kemik örnekten plaka ve vidaları çıkarınyon.
4. Ex Vivo CT Analizi u
   1. % 75 alkol ile dolu polietilen tüplerde her kesilmiş ve sabit kemik yerleştirin ve ex vivo uCT kullanarak analiz eder.
   2. 80 kV ve 100 uA (1000 msn pozlama süresi, alüminyum 0.5 filtre ve 4 mikron kamera piksel boyutunda (7 mikron voksel boyutu ile 2400 x 4000) de 0.9 º her rotasyon artışı için ortalama dört kare görüntü kazanır.
   3. yerleşik yazılımı ile Hamming filtrelenmiş geri projeksiyon kullanılarak 3 boyutlu görüntüler (13 um ortalama voksel boyutu) yeniden yapılandırma.
   4. kemik oluşumu kantitatif analiz için, kusur tekabül ilgi kararlı ve tutarlı bölgede mineralize doku (45 gri tonlama endeksleri alt gri eşiği ve 240 gri tonlama endeksleri üst gri eşiği) hacmini elde etmek için yerleşik yazılımı kullanın.
   5. Aynı reg her fare için aynı şekilde analizlerini gerçekleştirmekilgi iyon.
   6. Kemik kaynama oranı ve gruplar arasında çıkar bölgede mineralize doku hacmini karşılaştırmak için - (% 95 ve p <0.05 anlamlı seviyede güven aralığı) tek yönlü analiz testi kullanın.
5. Histolojik Analiz
   1. Göm her kesilmiş ve metil metakrilat reçine femoral kemik sabit ve undekalsifiye histoloji için işlemek.
   2. dairesel su soğutmalı elmas testere kullanarak kalın bölüm (200 mikron) içine uzunlamasına her kemik örneği kesin.
   3. 100 mikron kalınlığında aşağı her kemik numune bölümü eziyet onu parlatmak ve Stevenel mavi ve van Gieson picrofuchsin lekeleri kullanarak leke.
      NOT: boyamadan sonra hücreler ışık mikroskobu altında kahverengi mavi, pembe kemik ve mercan görünür.

Sonuçlar

Söz konusu cerrahi işlemler 45 ila 60 dk sürdü. Ostectomy ve osteosentez bir cerrahın asistanı yardımı ile ancak herhangi bir büyüteç sistemi kullanmadan gerçekleştirmek kolay. Hiçbir intraoperatif komplikasyon görülmedi. 18 fareler ¹¹ bir ön çalışmada, postoperatif radyografi kemik defekti uzunluğu (3.43 ± 0.12 mm) ve (bastırmak ortak kavite ve plaka distalinde arasındaki mesafe = 2.65 ± 0.56 mm) plaka konumlandırma tekrarlanabilir olduğunu kanıtlar sağladı.

anesteziye bağlı ölüm oranı yaklaşık% 5 idi.

Ameliyat ekstremitenin fonksiyonel iyileşme cerrahi (Animasyon Şekil 1) sonra bir gün içinde gözlenmiştir tüm hayvanlar ve tam ağırlık taşıyan mükemmel oldu. p kullanılan osteosentez (plaka ve vidalar) ağırlığıyeniden gönderilen bir çalışma fare vücut ağırlığının yaklaşık% 0.1 idi. Hiçbir postoperatif komplikasyonlar (örneğin, yara enfeksiyonu, implant yetmezliği, kemik grefti göç, vb) oluştu. cagemates neden yok kendi kendine yaralanma veya yaralanmalar meydana geldi.

cerrahi kaynaklı kemik defektleri boş kalmıştı, hiçbir belirgin kemik oluşumu tutarlı kemik kaynamama gözlenmiştir. Buna karşılık, kusurları bir isograft veya mercan iskele ya doluydu zaman gözlendi proksimal ve distal kemik kenarlarından uzanan kemik yeni kurulan. Buna ek olarak, buna kemik oluşumu isografts (Şekil 8), sadece bu malzeme ile doldurulmuş kusurlar mercan iskele içinde gözlenmiştir ile işlemden geçirildi en defektlerinde kemik sürekliliği yeniden kurulmasına izin. Aslında, herhangi bir kemik, bir mesafede bulunan kemik kenarlarından 1 mm'den büyük gözlenmiştir. tüm histolojik kıkırdak yokluğu kanıt sağladı sonuçları analizelde osteosentezinin istikrar (Şekil 9, Şekil 10).

Radyografilerde ve MikroBT'lerin kemik sendika kusur-sol boş grubun herhangi bir hayvanda meydana olmadığını kanıtlar sunmuştur analizleri, 10 hafta implantasyon sonrası. MikroBT'lerin analizlerle değerlendirilir mineralize doku hacmi ± 0.3 mm ³ 0.8 idi ve yeni oluşmuş-kemik temsilcisi oldu. isograft ve mercan iskele gruplarında, kaynama 4 ve 4 hayvanlarda elde edildi. MikroBT'lerin analizi ile değerlendirildi mineralize doku hacmi 4.4 ± 0.9 mm ³ ve 8.9 ± 0.7 mm ^3. isograft ve mercan iskele hem mineraller içerdiğinden bu grupların Ancak, yeni kemik oluşumu kalan implante edilmiş malzemeden (isograft veya mercan iskele) dan gerçekten ayırt edici olamazdı. bon birliği hızı ve isograft grubundan elde edilen mineralize doku hacmi iki vemercan iskele grubu (p <0.001) kusur-sol boş grubundan elde edilenden daha yüksek anlamlı idi gelen.

Şekil 1:. Femur segmental Defektinin Oluşturulması cerrahi Pozlama A 15 - 17 mm boyuna cilt kesi, Diz eklemi kalça eklemi uzanan, femur anterolateral yönü üzerinde yapıldı. Fasya lata kesilmiştir; vastus lateralis kası ve pazı kası femur diafiz tam uzunlukta ortaya çıkarmak için ayrıldı femoris. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 2: LevhaKonumlandırma ve Proksimal Vida Yerleştirme. Plaka anterior femoral tarafta uygulanmıştır. plaka en yakın delik açılmış; İlk vida kilitli, daha sonra eklenen ve oldu. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 3:. Distal Vida Yerleştirme plaka en uzak delik açılmış ve vida yerleştirilir ve kilitlendi. (Doku Mühendisliği Bölüm C, 2013, 19 (4), 271-280 izni ile yayımlanmaktadır) bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 4: Gigli Konumlama gördüm. Diğer iki dış vida takılı fakat kilitli olmayan ve 0.22 mm Gigli testere tel medio-yanal yönde kemik etrafında yakından bağlı olduğu bulundu. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 5: Jig Konumlandırma jig son iki vida kök üzerinde takılı ve plaka üzerinde uygulanan ve testerenin tel daha sonra jig yuvalarına takılan edildi.. (Doku Mühendisliği Bölüm C, 2013, 19 (4), 271-280 izni ile yayımlanmaktadır) bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 6:. Ostectomy Ostectomy yapıldı ve Gigli testere geri çekildi. (Doku Mühendisliği Bölüm C, 2013, 19 (4), 271-280 izni ile yayımlanmaktadır) bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 7:. İç Vidalar kilitleme jig kaldırıldı ve son iki vida kilitlendi. defektlerinde ardından sol boş veya test edilen malzeme ile dolu ya idi. (Doku Mühendisliği Bölüm C, 2013, 19 (4), 271-280 izni ile yayımlanmaktadır) bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

t = "Şekil 8" src = "/ files / ftp_upload / 52940 / 52940fig8.jpg" />
Şekil 8: Temsilci postoperatif grafileri ve Fare Femoral Kemik Sagital uCT İmar ilgili kusur ile femoral kemik ya sol (AE) boş veya masif sinjenik kemik grefti (FJ) ile dolu, veya masif Acropora mercan iskeleleri ile dolu (KO. ); Ameliyattan hemen sonra (A, E, K), 4 hafta ameliyat N (B, G ve L), 6 hafta ameliyat sonrası (C, H, E) ve 10 hafta ameliyat sonrası (D, E, I, J, sonra , O) (plaka uzunluğu = 10 mm). (Doku Mühendisliği Bölüm C, 2013, 19 (4), 271-280 izni ile yayımlanmaktadır) bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

dosyaları / ftp_upload / 52940 / 52940fig9.jpg "/>
. Şekil 9: Temsilci radyografi, Bugünü Çalışmasında test Mercan Scaffold dolu bir Defekt ve uCT İmar ve Histoloji yeni kurulan kemik büyük bir miktarı çevreleyen kemik kenarları ve mercan iskele arasında-gözlendi; aksine, küçük kemik iskele içinde mevcuttu. Lekeleri: Stevenel Mavi ve von Gieson picrofuchsin. Bu koşullar altında, kemik hücreleri ve mercan sırasıyla kırmızı, mavi, ve kahverengi boyandı. Ölçek çubuğu = 500 mikron. ACS = Acropora mercan iskele; BN = kemik. (Doku Mühendisliği Bölüm C, 2013, 19 (4), 271-280 izni ile yayımlanmaktadır) bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 10: Repre Massive sinjenik Kemik Greft (B) doldurulur ve Mercan Scaffold (C) dolu bir Kusur Sol Boş (A) 'nin Sorumlunuzu Histoloji. defektinde boş bıraktı, kemik yuvarlaması medüller kanal dolgusu ve derin bol lifli doku ile kenarları zararlı alana gözlenmiştir. masif sinjenik kemik grefti ile dolduruldu kusur kemik sürekliliği grefti ve çevresindeki kemik kenarları arasında gözlenmiştir; Kemik iliği orijinal boşluğuna boyunca mevcuttu. mercan iskele ile dolu kusur olarak, yeni oluşmuş kemik çevreleyen kemik kenarları ve mercan iskele arasında gözlendi, ancak küçük kemik iskele içinde mevcuttu. Lekeleri: Stevenel Mavi ve von Gieson picrofuchsin. Bu koşullar altında, kemik hücreleri ve mercan sırasıyla kırmızı, mavi, ve kahverengi boyandı. Ölçek çubuğu = 500 mm. ACS, mercan iskele; BN, kemik; BM, kemik iliği; FT, fibröz doku. (Doku Mühendisliği Bölüm C, 2013, izni ile yayımlanmaktadır 19 (4), 271-280)OAD / 52940 / 52940fig10large.jpg "target =" _ blank "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Hareketli / Video Şekil 1: Bir fare bir gün postoperatif yürüyüş Temsilcisi görüntü. Rulman gözlendi tam ağırlığı. Bu videoyu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Tartışmalar

Ortopedik ilgili malzeme ve farelerde cihazın Ektopik implantasyon genellikle çeşitli iskeleler ^13,14 kapasitelerinin kemik oluşturan değerlendirmek için gerçekleştirilmektedir. Önemli farklılıklar ancak yerli osteojenik sinyalizasyon faktörlerin ve konak kemik oluşturan hücreler ile parakrin etkileşimler de dahil olmak üzere ektopik ve ortotopik modelleri arasında var.

Bu çalışma bir tekrarlanabilir fare geniş segmental kurar, kritik boyutlu femoral defekt (3,5 mm, femur uzunluğunun yaklaşık% 20-25). Böyle kusurun büyüklüğünü ve sonuç plak osteosentezi tarafından sağlanan istikrarı göz önüne alındığında, bu model klinik karşılaşılan atrofik kemik olmayan birlik taklit eder.

Bu çalışmada seçilen post-operatif süre, 8 ila 12 hafta ^4,9,15,16 sonra yeterli iyileşme eksikliği gösteren daha önce açıklanan sendikasız modeller fareler ile uyumludur.

Daha da önemlisi, reproduuygulanan kemik ikamelerinin karışmayan ve sabit osteosentez, hem de stabilite kilitleme plakası ve ostectomy gerçekleştirmek için bir jig Her ikisinin de kullanılması ile önemli bir morbidite ve mortalite ^1,2 olmadan elde edilmiştir. Bu sonuç aynı zamanda bir eksternal fiksatör veya intramedüller çivi ya ^4,5,17-24 kullanıldığı zaman rapor edilen sonuçları tezat. Dış potansiyel sakıncaları şunlardır Sabitleyicilerdeki: sertlik değişkenlik, iğne yolları enfeksiyonları, pimlerin gevşeterek, iğne ve malzeme (4 fare vücut ağırlığının% 20 kadar) ağırlığı nedeniyle yaralanmalar potansiyelleri. intramedüller çivi potansiyel sakıncaları şunlardır: tırnak ve eklem yüzeylerinin iatrojenik hasarı ile ilik boşluğuna doldurulması.

Plaka osteosentez ile stabilize edilmiş başka kemirgen segmental kritik boyutlu femoral kusurları 1.5 ile 2 mm uzunluğunda ^16,25 arasında bir çapak tarafından yaratılan kemik defektinin tarif edilmiştir. thE Mevcut model bir jig ve testere tel kullanımı önemli kasları travma olmaksızın kesin bir 3.5 mm uzunluğundaki ostectomy izin verdi.

Ancak, bir göz çeşitli kilit noktalarda üzerinde almalı işlemi gerçekleştirmeden başarılı olmak için: Aksi plaka çok uzun olmalıdır (8 hafta altında 25 g veya yaşın altında ya bir ağırlığa sahip çıplak fareler), küçük fareler kullanmayın. Femoral kemik yaklaşırken, kaudale siyatik siniri ve distal eklem kapsülü, hem korumak için özen gösterin. Femoral kemik ön tarafında plaka uygulayın ve plakanın hizalama bu ilk vidanın uygulama tarafından belirlenir, çünkü bu ilk vidayı takarken femur plaka paralel konumlandırmak için özen gösterin.

ostectomy yapmadan önce, kas travması önlemek için diafiz ortasında femur dairesel diseksiyon özen gösterin. ostectomy yaparken, cerrahın asistanı sıkıca kılavuzu ve sur tutmak gerekirGeon sabit bir sabit gerilim uygulanırken, (ii) tel orta üçte ikisini kullanmak, ve (iii) Düz bir kemik kesimi elde etmek için aşırı hareket etmesini önlemek için, testere tel kavga dikkat (I) 'olmalıdır.

Mevcut model kemik grefti kullanılan sağlanan Kemik iyileşmesi mümkündür. Ayrıca, bu model insan kökenli greft veya hücreler ya iyi standardize, büyük, segmental kemik defekti kullanılan kemik yedek stratejileri yer alan mekanizmaların ileri çalışmalara olanak verir.

Buna ek olarak, arıtma ve ortopedi ilgili araştırmalar hayvanların kullanımının azaltılmasını gerektiren mevcut eğilimler doğrultusunda, bu model, biyolüminesans in vivo görüntüleme teknikleri ile birlikte de kullanılabilir. Böyle non-invaziv teknikler hayvan kurban ²⁶ gerektirmeden hem implante hücre yaşamını ve doku iyileşmesini izleme izin verir.

Mevcut modelin başlıca sınırlamaları hemyük taşıyan koşulları ve tam insanlarda klinik karşılaşılan taklit çünkü oluşturulan kemik defekti hacmi. Modelin Diğer sınırlamalar (i) ex vivo uCT analizden önce plakanın çıkarılmasını gerektirebilir ve boyuna radyografik muayene sonuçlarını yorumlama ve zorlaştırabilir plaka radyo donukluk vardır (ii) plaka sertliği modüle yetersizlik hangi kemik oluşumu ^27-30 önemli bir mekanik parametre olabilir.

Kemik isograft ya da (özellikle kalsiyum karbonat) bir mineral bileşeni içeren diğer iskeleleri kullanarak zaman yeni kurulan kemik yoğunluğu kısmen örtüştüğü çünkü biri, bazı önyargı mikro-BT analizi segmentasyonu sürecinde tanıtıldı olduğunu, aynı zamanda akılda tutmak gerekir isograft yoğunluğu veya iskele yoğunluğu ya. kemik hacmi mikro BT analizi ile elde Bu nedenle çok mineralleşmiş dokuyla (yeni oluşan kemik hacmi yansıtır artıKemik yerine) ^11,26,31.

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
α-MEM , Minimum Essential Medium Eagle	Sigma-Aldrich, France	M4526	500 ml
Acropora sp. coral exoskeleton cubes, Biocoral®	Biocoral®, Inoteb, France		3 x 3 x 3 mm cubes, autoclaving (121 °C for 20 min) sterilization
Buprenorphine, Buprecare®	Axience, Pantin, France		0.3 mg/ml
Xylazine, Rompun® 2%	Bayer HealthCare, Puteaux, France	20 mg/ml
Ketamine, Ketamine 500®	Virbac, Carros, France		50 mg/ml
Isoflurane, Forène®	Abbott, Arcueil, France
Enrofloxacine, Baytril® 5%	Bayer HealthCare, Puteaux, France	50 mg/ml
Pentobarbital, Dolethal®	Vétoquinol, Lure, France		182.2 mg/ml
Anesthetizing box	Ugo Basile, Gemonio, Italy	7900/10
Plastic transparent sterile drape, BusterOpCover 30 x 45 cm	Buster, Coveto, Montagu, France	613867
10% povidone iodine, Vétédine® Solution	Vétoquinol, Lure, France		100 mg/ml
Titanium micro- locking plate, MouseFix Plate XL	RISystem AG, Davos, Switzerland, http://www.risystem.com/	RIS.401.120	6 holes, 10 mm long and 1.5 mm wide, autoclaving (121 °C for 20 min) sterilization or cold sterilzation (ethylene oxide)
0.3 mm drill bit, Drill Bit 0.30 mm	RISystem AG, Davos, Switzerland, http://www.risystem.com/	RIS.592.200	autoclaving (121 °C for 20 min) sterilization or cold sterilzation (ethylene oxide)
Engine power	RISystem AG, Davos, Switzerland, http://www.risystem.com/	AccuPen	Cold sterilzation (ethylene oxide)
Screw driver, Handrill	RISystem AG, Davos, Switzerland, http://www.risystem.com/	RIS.390.130	autoclaving (121 °C for 20 min) sterilization or cold sterilzation (ethylene oxide)
Self-tapping locking screws, MouseFix Screw 2 mm	RISystem AG, Davos, Switzerland, http://www.risystem.com/	RIS.401.100	2 mm long, 0.47 mm outer diameter and 0.34 mm core diameter, autoclaving (121 °C for 20 min) sterilization or cold sterilzation (ethylene oxide)
Jig, MouseFix XL Drill and Saw Guide	RISystem AG, Davos, Switzerland, http://www.risystem.com/	RIS.301.103	3.5 mm between the slots, autoclaving (121 °C for 20 min) sterilization or cold sterilzation (ethylene oxide)
0.22-mm Gigli saws (0.22 mm Saws)	RISystem AG, Davos, Switzerland
5.0 glycomer 631, Biosyn	Covidien, Vétoquinol, Lure, France		Tapper-cut needle
4.0 glycomer 631, Biosyn	Covidien, Vétoquinol, Lure, France		Tapper-cut needle
X-ray, MX20	Faxitron X-ray Corp, Edimex, Le Plessis Grammorie
In vivo high-resolution microcomputed tomography, Skyscan 1176	Skyscan, Aartselaar, Belgium
Ex vivo high-resolution microcomputed tomography, Skyscan 1172	Skyscan, Aartselaar, Belgium
Resident software: Nrecon (v1.6.9) / Ctan (v.1.14.4)	Skyscan, Aartselaar, Belgium