Name: an intramedullary locking nail for standardized fixation of femur osteotomies to analyze normal and defective bone healing in mice
Uploaded: 2016-11-13T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about An Intramedullary Locking Nail for Standardized Fixation of Femur Osteotomies to Analyze Normal and Defective Bone Healing in Mice at JoVE.com

Detta arbete stöddes av RISystem AG, Davos, Schweiz.

Alla förfaranden var IACUC-godkända och följde institutionella riktlinjer (Landesamt für Verbraucherschutz, Zentralstelle Amtstierärztlicher Dienst, Saarbrücken, Tyskland). Smärtlindring och förebyggande av infektion bör vara i överensstämmelse med de respektive riktlinjerna för landet och institution där försöken ska utföras. 1. Framställning av implantat och kirurgiska instrument <ol><li> Välj ett skalpellblad (storlek 15), små berednings sax, fin pincett, dressing pin...

<ol>
	<li>Histing, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+animal+bone+healing+models:+standards,+tips,+and+pitfalls+results+of+a+consensus+meeting.">Small animal bone healing models: standards, tips, and pitfalls results of a consensus meeting.</a> Bone. 49 (4), 591-599 (2011).</li><li>Claes, L., Augat, P., Suger, G., Wilke, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+size+and+stability+of+the+osteotomy+gap+on+the+success+of+fracture+healing.">Influence of size and stability of the osteotomy gap on the success of fracture healing.</a> J Orthop Res. 15 (4), 577-584 (1997).</li><li>Histing, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+healing+process+in+non-stabilized+and+stabilized+femur+fractures+in+mice.">Characterization of the healing process in non-stabilized and stabilized femur fractures in mice.</a> Arch Orthop Trauma Surg. 136 (2), 203-211 (2016).</li><li>Histing, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ex+vivo+analysis+of+rotational+stiffness+of+different+osteosynthesis+techniques+in+mouse+femur+fracture.">Ex vivo analysis of rotational stiffness of different osteosynthesis techniques in mouse femur fracture.</a> J Orthop Res. 27 (9), 1152-1156 (2009).</li><li>Holstein, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+stable+closed+femoral+fracture+model+in+mice.">Development of a stable closed femoral fracture model in mice.</a> J Surg Res. 153 (1), 71-75 (2009).</li><li>Garcia, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+LockingMouseNail-a+new+implant+for+standardized+stable+osteosynthesis+in+mice.">The LockingMouseNail-a new implant for standardized stable osteosynthesis in mice.</a> J Surg Res. 169 (2), 220-226 (2011).</li><li>Cheung, K. M., Kaluarachi, K., Andrew, G., Lu, W., Chan, D., Cheah, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+externally+fixed+femoral+fracture+model+for+mice.">An externally fixed femoral fracture model for mice.</a> J Orthop Res. 21 (4), 685-690 (2003).</li><li>Garcia, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+technique+for+internal+fixation+of+femoral+fractures+in+mice:+impact+of+stability+on+fracture+healing.">A new technique for internal fixation of femoral fractures in mice: impact of stability on fracture healing.</a> J Biomech. 41 (8), 1689-1696 (2008).</li><li>Histing, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+internal+locking+plate+to+study+intramembranous+bone+healing+in+a+mouse+femur+fracture+model.">An internal locking plate to study intramembranous bone healing in a mouse femur fracture model.</a> J Orthop Res. 28 (3), 397-402 (2010).</li><li>Thompson, Z., Miclau, T., Hu, D., Helms, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+model+for+intramembranous+ossification+during+fracture+healing.">A model for intramembranous ossification during fracture healing.</a> J Orthop Res. 20 (5), 1091-1098 (2002).</li><li>Hiltunen, A., Vuorio, E., Aro, H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+standardized+experimental+fracture+in+the+mouse+tibia.">A standardized experimental fracture in the mouse tibia.</a> J Orthop Res. 11 (2), 305-312 (1993).</li><li>Manigrasso, M. B., O'Connor, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+a+closed+femur+fracture+model+in+mice.">Characterization of a closed femur fracture model in mice.</a> J Orthop Trauma. 18 (10), 687-695 (2004).</li><li>Lovati, A. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diabetic+mouse+model+of+orthopaedic+implant-related+Staphylococcus+aureus+infection.">Diabetic mouse model of orthopaedic implant-related Staphylococcus aureus infection.</a> PLoS One. 8 (6), e67628 (2013).</li><li>Slade Shantz, J. A., Yu, Y. Y., Andres, W., Miclau, T., Marcucio, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulation+of+macrophage+activity+during+fracture+repair+has+differential+effects+in+young+adult+and+elderly+mice.">Modulation of macrophage activity during fracture repair has differential effects in young adult and elderly mice.</a> J Orthop Trauma. 28, 10-14 (2014).</li><li>Claes, L. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+mechanical+factors+on+the+fracture+healing+process.">Effects of mechanical factors on the fracture healing process.</a> Clin Orthop Relat Res. 355 (Suppl), 132-147 (1998).</li><li>Gr&#246;ngr&#246;ft, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fixation+compliance+in+a+mouse+osteotomy+model+induces+two+different+processes+of+bone+healing+but+does+not+lead+to+delayed+union.">Fixation compliance in a mouse osteotomy model induces two different processes of bone healing but does not lead to delayed union.</a> J Biomech. 18 (13), 2089-2096 (2009).</li><li>Glatt, V., Matthys, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adjustable+stiffness,+external+fixator+for+the+rat+femur+osteotomy+and+segmental+bone+defect+models.">Adjustable stiffness, external fixator for the rat femur osteotomy and segmental bone defect models.</a> J Vis Exp. (9), e51558 (2014).</li><li>Manassero, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+murine+femoral+segmental+critical-sized+defect+model+stabilized+by+plate+osteosynthesis+for+bone+tissue+engineering+purposes.">A novel murine femoral segmental critical-sized defect model stabilized by plate osteosynthesis for bone tissue engineering purposes.</a> Tissue Eng Part C Methods. 19 (4), 271-280 (2013).</li></ol>

De mest kritiska stegen i den kirurgiska tekniken är den korrekta positioneringen av spiken, inställningsmekanismen, och stiften. Spiken måste införas fullständigt till den markerade stycket vid den distala änden av spiken, eftersom ett utsprång av spiken i knäleden vid nivån för kondylerna kan begränsa rörelsen av knäet (figur 3 A). Därför är storleken på lårbenet och därmed kroppsvikt hos djuren, måste beaktas. Kirurgen bör också ägna särskild uppmärksamhet åt den slutliga po...

Biologin hos benläkning kan studeras in vitro med hjälp av cell- och sfäroida kulturer, men det kräver också in vivo tillvägagångssätt använder djurförsök. Medan stora djurförsök spelar fortfarande en viktig roll i preklinisk testning, har tidigt skede testning av produkter eller hypoteser förändrats under de senaste 10 åren och är numera ofta i små djurmodeller 1. Denna switch utfördes av flera skäl. Produktion och underhåll av möss och råttor billigare jämfört med grisar och får. Dessutom, smådjur har kortare reproduktionstider och kortare normala läkningstider, vilka båda underlätta genomförandet av stora serier av kroniska experiment. Slutligen, tillgängligheten av genmodifierade möss och specifika antikroppar medger för analys av molekylära mekanismer i benläkning. Men medan den tidigare använda osteosyntes tekniker i de större djurmodeller kan översättas med minimal variat<html> jon från liknande förfaranden som används inom human- eller veterinär klinisk patientvård, utveckling och tillämpning av osteosyntes tekniker i de små stora råttor och möss visade sig vara en utmaning. Det är väl känt att den biomekaniska miljön påverkar avsevärt benläkningsprocessen 2. Såsom är känt från frakturläkning i människa, skillnader i fraktur stabilisering resulterar i olika former av healing, inklusive intramembranös benbildning efter styv fixering och endokondral benbildning efter mindre stel fixering med mikrorörelser. Fullständig axiell eller roterande instabilitet kan fördröja läkningsprocessen eller kan resultera i icke-förbund 3. Följaktligen anser vi att det är nödvändigt att utveckla avancerade implantatsystem och osteosyntes tekniker hos möss och råttor. På detta sätt kan de biomekaniska förhållanden standardiseras på lämpligt sätt, vilket garanterar giltiga resultat vid analys läkningsprocessen. e_content &quot;&gt; Även om ett stort antal mycket sofistikerade murina stabiliseringstekniker har förts in under de senaste åren, är den vanligast använda tekniken fortfarande den enkla intramedullära stiftet. Den största nackdelen med denna teknik är emellertid avsaknaden av roterande och axiell stabilitet 4. för att förbättra roterande och axiell stabilitet, var en intramedullär skruv införas för att stabilisera lårbensfrakturer hos möss 5. emellertid kan skruven fixering inte användas för att analysera med ben defekt läkning på grund av behovet för kontakt och kompression mellan benfragmenten i för att upprätthålla rotationsstabilitet. Märg låsa spiken ger högre axiella och rotationsstabilitet jämfört med enkel pin och märgskruv 4. En mycket reproducerbar lårben osteotomi, möjligt på grund av vägledning för Gigli såg och förmågan att skapa definierade spaltstorlekar, möjliggör analys av både normala bone healing och ben defekt läkning 6. På grund av införandet av i varandra ingripande stift, den intramedullära låsande spiken garanterar en konstant spaltstorlek under hela läkningsprocessen, även när lager full vikt. Här rapporterar vi om utformningen och tillämpningen av märg låsande spiken, liksom på dess fördelar och nackdelar i experimentella studier på normala och fördröjd läkning.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="476">
	<tbody>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;width:187px;">MouseNail</td>
			<td style="width:179px;">RISystem AG</td>
			<td style="width:111px;">221,122</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">MouseNail aiming device</td>
			<td>RISystem AG</td>
			<td>221,201</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">MouseNail interlocking pin</td>
			<td>RISystem AG</td>
			<td>221,121</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">Centering bit</td>
			<td>RISystem AG</td>
			<td>592,205</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">Drill bit</td>
			<td>RISystem AG</td>
			<td>590,200</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">Gigli wire saw</td>
			<td>RISystem AG</td>
			<td>590,100</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">Suture (5-0 Prolene)</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>8614H</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">Forceps</td>
			<td>Braun Aesculap AG &#38;CoKG&#160;</td>
			<td>BD520R</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">Dressing forceps</td>
			<td>Braun Aesculap AG &#38;CoKG&#160;</td>
			<td>BJ009R</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">Scissors</td>
			<td>Braun Aesculap AG &#38;CoKG&#160;</td>
			<td>BC100R</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">Needle holder</td>
			<td>Braun Aesculap AG &#38;CoKG&#160;</td>
			<td>BM024R</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">24G needle</td>
			<td>BD Mircolance 3</td>
			<td>304100</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">27G needle</td>
			<td>Braun Melsungen AG</td>
			<td>9186182</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">Scalpel blade size 15</td>
			<td>Braun Aesculap AG &#38;CoKG&#160;</td>
			<td>16600525</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">Pincers</td>
			<td>Knipex</td>
			<td>7932125</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">Heat radiator</td>
			<td>Sanitas</td>
			<td>605.25</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">Depilatory cream</td>
			<td>Asid bonz GmbH</td>
			<td>&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160; NDXZ10</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">Eye lubricant</td>
			<td>Bayer Vital GmbH</td>
			<td>2182442</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">Xylazine</td>
			<td>Bayer Vital GmbH</td>
			<td align="right">1320422</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">Ketamine</td>
			<td>Serumwerke Bernburg</td>
			<td align="right">7005294</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">Tramadol</td>
			<td>Gr&#252;nenthal GmbH</td>
			<td align="right">2256241</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">Disinfection solution (SoftaseptN)</td>
			<td>Braun Melsungen AG</td>
			<td align="right">8505018</td>
		</tr>
		<tr height="17">
			<td height="17" style="height:17px;">CD-1 mice</td>
			<td>Charles River</td>
			<td align="right">22</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an intramedullary locking nail for standardized fixation of femur osteotomies to analyze normal and defective bone healing in mice

Benläkning modeller är avgörande för utvecklingen av nya terapeutiska strategier för behandling kliniska frakturer. Dessutom är musmodeller blir mer vanligt förekommande i trauma forskning. De erbjuder ett stort antal mutantstammar och antikroppar för analys av de molekylära mekanismerna bakom den starkt differentierad processen för benläkning. För att kontrollera biomekaniska miljö, standardiserade och väl karakteriserade osteosyntes tekniker är obligatoriska i möss. Här rapporterar vi om utformning och användning av en märgspik för att stabilisera öppna lårben osteotomier i möss. Spiken, tillverkad av medicinsk kvalitet rostfritt stål, ger hög axiell och rotationsstyvhet. Implantatet vidare möjliggör skapandet av definierade, konstant osteotomi spaltstorlekar från 0,00 mm till 2,00 mm. Märg låsning spik stabilisering av lårben osteotomier med gap storlekar av 0,00 mm och 0,25 mm ger tillräcklig benläkning genom endokondral och intramembranös ossificatJon. Stabilisering av lårbens osteotomier med ett gap storlek 2,00 mm resulterar i atrofisk icke-union. Således kan den intramedullära låsande spiken användas i läkande och icke-läkande modeller. En ytterligare fördel med användningen av spiken i förhållande till andra öppen benläkning modeller är möjligheten att på ett adekvat fixa bensubstitut och ställningar för att studera processen för bendefekter integration. En nackdel med användningen av den intramedullära spiken är desto mer invasivt kirurgiskt ingrepp, inneboende i alla öppna förfaranden jämfört med slutna modeller. En ytterligare nackdel kan vara framkallande av någon skada på märghålan, inneboende i alla intramedullära stabiliseringsteknik jämfört med extramedullär stabiliseringsförfaranden.

Den totala tiden för det kirurgiska förfarandet var ca 30 min från hudsnitt till sårtillslutning. Med användning av de kirurgiska implantat som tillhandahålls, kan utföras kirurgi utan ett stereomikroskop. Postoperativt ades djuren övervakades dagligen. Postoperativ smärtlindring avslutades efter 3 dagar eftersom inget av djuren visade tecken på smärta (läte, rastlöshet, bristande rörlighet, underlåtenhet att brudgummen, onormal kroppshållning, eller brist på normal rän...

Watch this Scientific Journal Video about An Intramedullary Locking Nail for Standardized Fixation of Femur Osteotomies to Analyze Normal and Defective Bone Healing in Mice at JoVE.com

An Intramedullary Locking Nail for Standardized Fixation of Femur Osteotomies to Analyze Normal and Defective Bone Healing in Mice

This protocol describes an osteosynthesis technique using an intramedullary locking nail for standardized fixation of femur osteotomies, which can be used to analyze normal and defective bone healing in mice.

En Märg Låsning Nail för standardiserad Fixering av lårbenet osteotomier Analysera Normal och Defekt benläkning hos möss

Bone healing models are essential to the development of new therapeutic strategies for clinical fracture treatment. Furthermore, mouse models are becoming ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Using Quantitative Real-time PCR to Determine Donor Cell Engraftment in a Competitive Murine Bone Marrow Transplantation Model

Använda kvantitativ realtids-PCR för att avgöra Engraftment donatorcellen i en konkurrenskraftig Murine Bone Marrow Transplantation Modell

Murine bone marrow transplantation models provide an important tool in measuring hematopoietic stem cell (HSC) functions and determining genes/molecules ...

Lesion Explorer: A Video-guided, Standardized Protocol for Accurate and Reliable MRI-derived Volumetrics in Alzheimer's Disease and Normal Elderly

Lesion Explorer: En video-styrd, standardiserat protokoll för korrekt och tillförlitlig MRI-härledda Volumetrics i Alzheimers sjukdom och Normal Äldre

Obtaining in vivo human brain tissue volumetrics from MRI is often complicated by various technical and biological issues. These challenges are ...

Adjustable Stiffness, External Fixator for the Rat Femur Osteotomy and Segmental Bone Defect Models

Justerbar Stelhet, extern fixeringsanordning för Rat lårben osteotomi och segment bendefekt Models

The mechanical environment around the healing of broken bone is very important as it determines the way the fracture will heal. Over the past decade there ...

Combined In vivo Optical and &#181;CT Imaging to Monitor Infection, Inflammation, and Bone Anatomy in an Orthopaedic Implant Infection in Mice

Combined In vivo Optical and Ãƒâ€šÃ‚ÂµCT Imaging to Monitor Infection, Inflammation, and Bone Anatomy in an Orthopaedic Implant Infection in Mice

Kombinerad<em&gt; In vivo</em&gt; Optisk och μCT Imaging att övervaka Infektion, inflammation och ben Anatomi i en Ortopediska implantat infektion hos möss

Multimodality imaging has emerged as a common technological approach used in both preclinical and clinical research. Advanced techniques that combine in ...

Femoral Bone Marrow Aspiration in Live Mice

Lårbens Benmärg aspiration Live Möss

Serial sampling of the cellular composition of bone marrow (BM) is a routine procedure critical to clinical hematology. This protocol describes a detailed ...

An Improved Method for Rapid Intubation of the Trachea in Mice

En förbättrad metod för Rapid Intubation av luftstrupen hos möss

Despite some anatomical and physiological differences, mouse models continue to be an essential tool for studying human lung disease. Bleomycin toxicity ...

Visualization of Vascular and Parenchymal Regeneration after 70% Partial Hepatectomy in Normal Mice

Visualisering av Vascular och parenkymal Regeneration efter 70% partiell hepatektomi hos normala möss

A modified silicone injection procedure was used for visualization of the hepatic vascular tree. This procedure consisted of in-vivo injection of the ...

Development of a Direct Pulp-capping Model for the Evaluation of Pulpal Wound Healing and Reparative Dentin Formation in Mice

Utveckling av en direkt Pulp-tak modell för utvärdering av pulpa sårläkning och Reparativ Dentin bildning hos möss

Dental pulp is a vital organ of a tooth fully protected by enamel and dentin. When the pulp is exposed due to cariogenic or iatrogenic injuries, it is ...

In Vivo Evaluation of Fracture Callus Development During Bone Healing in Mice Using an MRI-compatible Osteosynthesis Device for the Mouse Femur

In Vivo Evaluation of Fracture Callus Development During Bone Healing in Mice Using an MRI-compatible Osteosynthesis Device for the Mouse Femur

In Vivo Utvärdering av fraktur förhårdnader utveckling under läkning hos möss med en MRI-kompatibel osteosyntes enhet för mus lårbenet

Endochondral fracture healing is a complex process involving the development of fibrous, cartilaginous, and osseous tissue in the fracture callus. The ...

A Minimally Invasive Model to Analyze Endochondral Fracture Healing in Mice Under Standardized Biomechanical Conditions

En minimalinvasiv modell för att analysera Endochondral Fracture Healing hos möss Under standardiserade biomekaniska förhållanden

Bone healing models are necessary to analyze the complex mechanisms of fracture healing to improve clinical fracture treatment. During the last decade, an ...