تصلب قابل للتعديل، التبعي الخارجي للفأر عظم الفخذ العظم والقطاعي العظام عيب نماذج

One constraint of preclinical research in the field of bone repair is the lack of experimental control over the local mechanical environment within a healing bone lesion. We report the design and use of an external fixator for bone repair with the ability to change fixator stiffness in vivo.

البيئة الميكانيكية حول الشفاء من كسر العظام مهمة جدا لأنه يحدد الطريقة سوف تلتئم الكسور. على مدى العقد الماضي كان هناك اهتمام سريرية كبيرة في تحسين التئام العظام عن طريق تغيير البيئة الميكانيكية من خلال تثبيت الاستقرار في جميع أنحاء الآفة. واحدة من القيد البحوث الحيوانية قبل السريرية في هذا المجال هو عدم وجود رقابة التجريبية على البيئة المحلية الميكانيكية داخل عيب قطعي كبير وكذلك خزوعات عظمية لأنها شفاء. نحن في هذه الورقة تقريرا عن تصميم واستخدام والتبعي الخارجي لدراسة شفاء قطعي عيوب العظام الكبيرة أو خزوعات عظمية. هذا الجهاز يسمح ليس فقط لصلابة المحورية التي تسيطر على آفة العظام كما أنه يشفي، لكنه تمكن أيضا تغيير صلابة أثناء عملية الشفاء في الجسم الحي. وقد أظهرت التجارب التي أجريت أن التبعي كانت قادرة على الحفاظ على 5 ملم الفجوة عيب الفخذ في الفئران في الجسم الحي خلال القفص بلا قيودالنشاط لمدة 8 أسابيع على الأقل. وبالمثل، لاحظنا أي تشويه أو التهابات، بما في ذلك التهابات دبوس خلال فترة الشفاء بأكملها. هذه النتائج تثبت أن لدينا التبعي الخارجي وضعت حديثا كان قادرا على تحقيق الاستقرار استنساخه وموحدة، وتغيير البيئة الميكانيكية في الجسم الحي الفئران عيوب العظام الكبيرة ومختلف خزوعات عظمية الحجم. هذا يؤكد أن جهاز التثبيت الخارجي هو مناسب تماما لتحقيقات البحوث قبل السريرية باستخدام نموذج الفئران في مجال تجديد وإصلاح العظام.

هناك عدد من الدراسات قد تحسنت فهمنا للآليات البيولوجية المشاركة في العظام إصلاح الأنسجة ^1-6. وقد تم دراسة آثار الظروف الميكانيكية على إصلاح العظام مثل محوري، والقص والحركات interfragmentary (نظام الإدارة المالية المتكامل) على نطاق واسع ^7-15. في السنوات القليلة الماضية، بدأت المزيد والمزيد من الدراسات تظهر واصفا تأثير البيئة الميكانيكية على التئام العظام باستخدام الكسر، العظم وخلل كبير في العظام القطاعي نماذج الجسم الحي. ولذلك، هناك حاجة إلى طرق التثبيت موثوقة للحصول على نتائج الدراسة استنساخه وموثوق بها.

البيئة الميكانيكية حول كسر الشفاء مهمة جدا لأنه يحدد الطريقة سوف تلتئم الكسور. وبالتالي، فإن اختيار جهاز تثبيت مهم جدا وينبغي اختيار بعناية اعتمادا على تصميم الدراسة، وعوامل أخرى مثل حجم الفجوة ونوع الكسر. الخواص الميكانيكية لتثبيت الجهاز علىإعادة أكثر أهمية عند دراسة التئام عظمي من عيوب العظام الكبيرة لإنشاء التثبيت التي توفر ليس فقط حجم الفجوة المستمر طوال فترة التجربة من الوزن الكامل واضعة، ولكن أيضا بيئة مثالية لالميكانيكية العظام الشفاء. يتم استخدام المثبتات الخارجية عادة في كسر العظام وخلل نماذج كبيرة الشفاء التجريبية لأن لديهم ميزة على أجهزة التثبيت الأخرى. والميزة الرئيسية لالمثبتات الخارجية هي أنها تسمح للتغيير البيئة الميكانيكية في موقع خلل في الجسم الحي دون تدخل الثانوي، وهو ما يمكن تحقيقه عن طريق تغيير أو تعديل شريط استقرار الجهاز أثناء التجربة مثل تقدم التئام العظام. علاوة على ذلك، يسمح تطبيق التحفيز الميكانيكي المحلية المحددة لتعزيز إصلاح العظام، ويوفر أيضا إمكانية لقياس صلابة من النسيج الكالس في الجسم الحي. ومع ذلك، لديها أيضا عدد قليل من أجهزة عيوبالتي تشمل: تهيج الأنسجة اللينة، والالتهابات ودبوس الكسر.

للأسف، كانت هذه الغرسات غير متوفر "من على الرف" في وقت تطور الزرع، واضطر المحققون إلى العرف تصميم التبعي الخاصة بهم لاستخدام المقصود. ولذلك، كان العائق واحد من البحوث في هذا المجال لعدم وجود رقابة التجريبية على البيئة المحلية الميكانيكية داخل عيب قطعي كبير وكذلك خزوعات عظمية لأنه يشفي. يتم تعريف الخصائص الميكانيكية لالتبعي الخارجي من قبل، ويمكن عن طريق التضمين، وعدد كبير من المتغيرات التي تشمل: المسافة بين المسامير، قطر دبوس، دبوس المواد، وعدد من الدبابيس، التبعي طول شريط، شريط رقم التبعي، التبعي المواد شريط، شريط التبعي سمك والمسافة من سطح العظم إلى شريط التبعي (الإزاحة). من المستغرب، سوى قلة من الدراسات يمكن العثور التي حققت مساهمات الميكانيكية للمكونات الفرديةمن التبعي أو تكوينات الإطار كله المستخدمة في الدراسات القوارض ^16،18،28. على سبيل المثال، أظهرت نتائج الدراسة أن واحد سيطر أحد العوامل الرئيسية المساهمة في تحديد صلابة الإجمالية للبناء التثبيت من المرونة من المسامير في ما يتعلق بهم أوفست، قطر وخصائص المواد ^28. النتائج من الدراسات المذكورة أعلاه تشير بوضوح أن معرفة البيئة الميكانيكية التي يقدمها الجهاز تثبيت أمر مهم للغاية، ومع ذلك، لا يتم التحقيق في كثير من الحالات بالتفصيل. وتفيد الورقة التصميم والمواصفات وزرع في الجسم الحي من التبعي الخارجي الذي يتناول هذه المسألة. هذا التبعي يسمح أيضا لتعديل البيئة الميكانيكية كما تقدم الشفاء، وهي خاصية تمكن دراسة والميكانيكية حساسية مراحل مختلفة من عملية الشفاء في الجسم الحي. بالإضافة إلى ذلك، فضلا عن فرض ميكانيكي المحلية التي تسيطر عليها وقابلة للتكرارالبيئة القاعدة وإمكانية الحصول عليها كما يسمح للتعديل من هذه البيئة في مراحل مختلفة من التئام العظام.

والتبعي قمنا بتصميم وبناء على التثبيت الخارجي، والذي يستخدم على نطاق واسع لتثبيت كسر ^16-21 ونماذج عيب كبيرة في حيوانات التجارب ^22-27. الفرق بين التبعي لدينا الخارجي والتصاميم الأخرى القائمة التي أعلن عنها في الأدبيات هو أن شريط استقرارها هو المضمون مع مسامير لديها قبضة ضيقة مع أسلاك كيرشنر (K-الأسلاك). هذا النوع من التصميم مسامير يتطلب أن retightened كل أسبوعين (وأحيانا حتى أسبوعية) للتأكد من أن المسافة من الإزاحة يتم الاحتفاظ كما يتم تطبيق التحميل من خلال تحمل الوزن لمنع تخفيف من شريط الاستقرار. وإذا حدث هذا التخفيف، فإنه يسمح لغير المرغوب فيها ظروف التحميل إضافية مثل الزاوي، عرضية وحركات التوائية القص حتى العظم الشفاء (على أساس التجربة الشخصية والتواصل مع researcheRS). هذا مع العلم، وقد صمم لالتبعي الخارجي على هذا النحو أنه عندما صلابة من التبعي تحتاج إلى تغيير، ويمكن تحقيق ذلك عن طريق إزالة عناصر اتصال تعلق على وحدة رئيسية حيث جعلهما دبابيس المتزايدة. تم إجراء تجربة رائدة في الجسم الحي مع التبعي خارجي جديد النموذج للتأكد من أنها تلبي جميع المطالب المقترحة قبل تصنيعه بكميات أكبر.

الهدف الرئيسي لهذه الورقة هو تقديم طريقة جراحية جديدة لالتبعي الخارجي تستخدم لعيوب العظام الكبيرة وخزوعات عظمية في الفئران، مع القدرة على تغيير تصلب في الجسم الحي خلال عملية الشفاء. يتم تطبيق هذه الطريقة في تثبيت الجسم الحي على أفخاذ؛ فخذان من الفئران.

تمت متابعة رعاية الحيوان والبروتوكولات التجريبية وفقا للمبادئ التوجيهية المعاهد الوطنية للصحة وأقرته اللجنة بيث إسرائيل ديكونيس المركز الطبي المؤسسي رعاية الحيوان واستخدام، بوسطن، MA. (بروتوكول رقم: 098-2009)

1. إعداد المواد الجراحية والأدوات

1. تعقيم جميع المواد الجراحية والأدوات المستخدمة لإجراء عملية جراحية قبل استخدامها. حزمة المواد اللازمة، مع أو بدون علبة الصك، داخل قطعة قماش مطوية أو ورقة ملفوفة وختم الشريط مع الأوتوكلاف للتعقيم بالبخار. وينبغي أن تكون درجة حرارة 125-135 درجة مئوية في الأوتوكلاف لمدة 20-25 دقيقة من وقت التعقيم، ثم 10-15 دقيقة من وقت التجفيف.
2. تأكد من أن وقت الجراحة الفئران هي 200-250 غرام. هذا مهم جدا لأنه إذا الفئران هي أثقل في الحجم، ثم يجب استخدام التبعي مختلفة الحجم. بالنسبة للفئران يجب استخدام نسخة أثقل من 250 GA أكبر من النظام التبعي الخارجي.

2. الإجراء الجراحي وتطبيق المثبتة الخارجية

1. شراء سبراغ داولي (أو أي سلالة أخرى) الفئران (الذكور أو الإناث، 200-250 ز) من أي مورد الحيوانية المعتمدة. اتبع رعاية الحيوانات المناسبة والبروتوكولات التجريبية وفقا للمبادئ التوجيهية الوطنية التي تتم الموافقة عليها من قبل لجنة رعاية الحيوان المؤسسية واستخدام المحقق. سماح لا تقل عن 48 ساعة قبل فترة التأقلم الإجراء.
2. لإجراء عملية جراحية، نقل الفئران إلى غرفة إجراء العمليات الجراحية المخصصة لذلك.
3. تخدير الفئران مع isoflurane أولا عبر غرفة الاستقراء، ويستمر بعد ذلك مع قناع الوجه متصلة آلة التخدير بمعدل 1.5-2٪ في 1-1.5 لتر من O ₂ / دقيقة. في بداية عملية جراحية تأكد من أن الحيوان هو تحت التخدير العميق. للقيام بذلك، استخدم تقنية دواسة المنعكس من تمديد أطرافهم ومعسر شبكة الإنترنت بين أصابع القدم مع الأصابع (وليس إصبع القدم نفسه!). الحيوان ليس سوتخدير fficiently إذا تم سحب أطرافهم، يحدث شد العضلات أو إذا كان الحيوان يجعل الضوضاء.
4. بعد الفئران تحت التخدير العام العميق لعملية جراحية، حقن المضادات الحيوية (سيفازولين، 20 ملغ / كلغ) والبوبرينورفين مسكن (جرعة 0.08 ملغ / كلغ) عن طريق الحقن العضلي في الساق اليمنى. لتجنب فقدان كمية كبيرة من السوائل أثناء الجراحة إدارة دافئ ملحي معقم تحت الجلد في 3-5٪ من وزن الجسم قبل الجراحة، وإذا كان من الضروري في نهاية المطاف. تطبيق مرهم العين معقم للعين للحفاظ على رطب لمنع إصابة القرنية.
5. بعد حقن المخدرات، ويحلق وتنظيف الساق الخلفية اليمنى بأكمله من الفئران مع chlorohezadine أو غيرها من الحل تعقيم ونقل الحيوان إلى طاولة الجراحة. (المحطة تعمل عليها يجب أن تكون نفس تلك التي تم حقن.)
6. وضع الحيوان على سطح ساخن في وضعية الانبطاح (الشكل 1A). تأكد من يبقى قناع على الأنف والفم الخلفإيه نقل إلى طاولة الجراحة، والحفاظ على نظام التخدير المذكورة في 2.3). ثنى مجال إجراء العمليات الجراحية مع ثنى منوفذة معقمة بحيث تتعرض فقط الساق المقصود لعملية جراحية.
7. إجراء شق تقريبي من 3-4 سم (الشكل 1B) من خلال الجلد تشغيل craniolateral على سطح عظمة الفخذ اليمنى من المدور الكبير للمنطقة فوق اللقمة في الركبة باستخدام مشرط (الشكل 1C). فضح رمح من عظم الفخذ عن طريق تشريح لطيف فصل فافة العريضة، والتأكد من أن الأنسجة العضلية لا قطع. بعد ذلك، فصل عدا العضلة المتسعة الوحشية M. العضلة ذات الرأسين الفخذية و م ورفع M. الموترة للفافة العريضة لفضح كامل طول عظم الفخذ (التأكد من أن يتم الحفاظ على العصب الوركي. الشكل 1D).
8. في المنطقة المخططة من العظم، وإعداد عظم الفخذ على طول منطقة منتصف الطريق من diaphysis عن طريق الإفراج عن الأنسجة العضلية المحيطة من الحديدالمر. أولا، تبدأ من خلال وضع المصعد Henahan عمودي على السطح المعرض من عظم الفخذ، ثم استخدام مشرط، والإفراج عن العضلات في المنطقة المتاخمة.
   1. تواصل من خلال دفع إلى الأمام ويرحل عظم الفخذ، والبقاء على مقربة من سطح العظم، حتى يتم تحرير جميع الأنسجة العضلية المحيطة من الجزء الأوسط بأكمله من العظم (حيث سيتم إنشاء عيب)، ويتم تنظيف الأنسجة العضلية تماما من العظام. حين نفعل ذلك، من المهم جدا للبقاء على مقربة من سطح العظم لتجنب قطع أي الأوعية الكبرى.
9. ل5 مم عيب كبير العظام، حلقة 2 قطعة من سلك رأى جيجلي (0.22 مم) حول العظام في التوجه ميديو الأطراف (الشكل 1E، F). بعد حلقات المنشار الأسلاك، ووضع قطعة واحدة على الجانب الأعلى من عظمة الفخذ، بالقرب من مفصل الركبة، والقطعة الثانية على الجانب القريب بالقرب من مفصل الورك. المشبك السلك جيجلي شهد قطع على كل جانب باستخدام S-الشكل المنحني تشريح ودوريملقط لدى عودتهم، بحيث يبقى في المكان المقصود. إذا تم التخطيط لقطع العظم واحدة، ثم استخدم فقط قطعة واحدة من رأى السلك.
10. استخدام لوحة التبعي الخارجية كقالب لتحديد الموضع الدقيق للزرع. موقف التبعي الخارجي يجب أن يكون أقرب ما يمكن إلى مركز عظم الفخذ.
    1. وضع لوحة التبعي الخارجية على السطح الأمامي الوحشي للعظم. ويتحقق هذا من خلال تناوب خارجيا عظم الفخذ. في هذا الموقف طبقة الأنسجة الناعمة في نحافة، والذي يمنع الإفراط في توتر الأنسجة الرخوة تحت صفيحة التبعي بعد إغلاق الجرح.
    2. ثم رفع طفيف لوحة التبعي الخارجية من السطح العظام للتأكد من أن الثقوب من لوحة تتركز على سطح العظم. عقد التبعي الخارجي مع المشبك صغير من أجل أن يبقى موازيا للمحور الطولي للعظم، ومن ثم استخدام أداة السلطة أو حفر يد لpredrill أول حفرة على الجانب القريب من عظم الفخذ مع 0.79مم مثقاب. قبل التقدم إلى الأمام، وتأكد من أن غيض من قمة الحفر لا تزال تتركز على سطح العظم.
    3. إذا غيض من الحفر وتبقي الانزلاق، استخدم 1.00 ملم مضادة الغطاس (الشكل 8F) لتوسيط موقف أول حفرة. يجب استخدام ثقالة مضادة لوضع جميع المسامير المتبقية المتزايدة. وهذا يضمن تشكيلة كاملة من الحفر ولوحة التبعي بالنسبة لسطح العظم.

3. الخارجية التبعي طريقة زرع عن طريق دليل المنشار

1. تأكد من أن لوحة للالتبعي خارجي لم يتم تحميل رأسا على عقب قبل لقطة على دليل المنشار. تحديد ذلك من خلال مقارنة حجم الثقوب على لوحة. الجانب الصحيح مع قطر الحفرة أكبر في مواجهة. إذا كان الفرق بين حجم الثقوب داخل التبعي غير واضح، استخدم ثقالة مضادة.
   1. إدراج غيض من ثقالة مضادة في واحدة من الثقوب فيلوحة التبعي، إذا كان ثقالة مضادة تناسبها بسهولة في حفرة ثم وهذا هو الاتجاه الصعودي للالتبعي، ومع ذلك، إذا غيض من ثقالة مضادة لا يصلح ثم وهذا هو الجانب السفلي من التبعي، وليس له أن انقلبت لغرس وفقا لذلك.
      (هام: تأكد لحفر عمودي على المحور الطولي للعظم حيث سيؤدي ذلك إلى ضمان التوجيه الأمثل للالتبعي لسطح العظم الاتجاه من حفر حفرة الأول يحدد التوجه النهائي للالتبعي على العظام تذكر دبابيس تصاعد وطول نفس، وإذا كان التبعي ليست موازية للمحور الطولي للعظم المسافة بين التبعي والعظام سوف تختلف كثيرا، وربما تمنع من قدرة جميع المسامير الأربعة متزايدة لاختراق كل من القشور.)
   2. بعد تأكيد التوجه، مقطع لوحة على دليل منشار (الشكل 2A، B) ثم مقطع وحدة على العظم بحيث أن أول حفرة predrilledتتماشى مع أول حفرة على لوحة (الشكل 2C). استخدام 0.70 ملم مربع مربع وجع إدراجها في الحفر اليد لدفع دبوس الأول المتصاعدة في حفرة. وسوف نفعل ذلك تسمح المواقع استنساخه لالمسامير المتبقية المتزايدة.
   3. بعد تصاعد دبوس الأول في مكان، ثم حفر حفرة أبعد من دبوس تصاعد الأول على الجانب البعيد، ودفع دبوس الثاني المتصاعدة في حفرة. النظام زرع اثنين من دبابيس المتوسطة المتزايدة ليس مهما.

4. الخارجية التبعي طريقة زرع بدون دليل المنشار:

لا يمكن أن يؤديها تطبيق التبعي الخارجي أيضا دون استخدام دليل المنشار. الخطوات ابتداء من غرس التبعي الخارجي هي نفسها حتى يتم قص وحدة مع دليل المنشار على العظم (الخطوة 3.1). إذا لم يتم استخدام دليل رأى، من المهم جدا للحفاظ على لوحة التبعي في الاتجاه الصحيح خلالتطبيق الإجراء بأكمله. عظم الفخذ يحتاج إلى أن تكون استدارة خارجيا في الاتجاه الأمامي الوحشي.

1. عقد لوحة التبعي الخارجية مع المشبك صغير أو S-الشكل المنحني تشريح وملقط الربطة بحيث تكون موازية للمحور الطولي للعظم (الشكل 3A). تطبيق دبوس تصاعد الأول ستحدد محاذاة التبعي، وبالتالي فإن دوران العظام لابد من الاحتفاظ بها حتى يتم إدخال رقم التعريف الشخصي الأول (الشكل 3B). بعد أول دبوس في مكان، بعناية استخدام ملقط لعقد لوحة التبعي أن يتصرف كدليل الحفر.
2. إدراج قمة الحفر في الحفرة الثانية - وهذا هو الأكثر حفرة البعيدة إلى الفجوة العظم المخطط (الشكل 3C). قبل الحفر، تحقق للتأكد من أن ثقب الثاني له نفس التوجه وأول حفرة. أيضا التأكد من أنه بعد حفر كاملة، واخترقت كل من القشور.
3. إدراج 0.70 ملم القاعس وجع إلى جهة الحفر ثم إدراج دبوس تصاعد في تلميح. إدراج بعناية في لوحة من التبعي الخارجي دون أن تفقد محاذاة أول حفرة predrilled.
4. حالما طرف على اتصال مع العظم، وبدء تحول وجع مستمر تحت تحميل محوري تطبيقها على نهاية القريبة من الحفر باليد. بعد حوالي 5 يتحول الكاملة، تأكد من أن الخيط في نهاية القريبة من دبوس تصاعد يمسك الجسم لوحة التبعي الخارجي. هذا الموضوع بتأمين النظام. وقف تحويل عند نهاية الخيط العظام قريبة من السطح العلوي للعظم (الشكل 3D).
5. بعد دبابيس على الجانب القاصي والداني الأكثر هي في مكان، predrill اثنين من الثقوب المتوسطة المتبقية. النظام زرع اثنين من دبابيس الوسطى ليس مهما (أرقام 3C).
6. بعد التبعي الخارجي في مكان، استخدام 0.22 مم جيجلي سلك شهدت إخراج دليل منشار لجعل عيب القطاعي (شملت رقمالبريد 4A). إذا تم اختيار الأسلوب الأخير، يتم قص دليل منشار قبل اتخاذ أي عيب.
   1. لهذا، تمرير 0.22 مم جيجلي سلك رأى من خلال الأخاديد 2 تحت عظم الفخذ (الشكل 5A) لإنشاء عيب قطعي 5 ملم من قبل الحركة متبادلة ذهابا وإيابا (الشكل 5B) باستخدام الري الكافي (استخدام 5 مل حقنة الاستغناء المالحة في وقت إنشاء عيب). لتجنب الأضرار التي لحقت الأنسجة اللينة، وقطع الأسلاك قريبة منشار حتى العظم على جانب واحد بعد الانتهاء من العظم. إزالة دليل منشار (الشكل 4B).
7. بعد إنشاء خلل أو العظم، وإزالة دليل منشار وإغلاق الجرح في طبقات، والعضلات أولا (الشكل 4C)، ثم الجلد (الشكل 4D). قبل إغلاق الجرح، وعلاج الخلل كما كان مقررا في بروتوكول الدراسة. إغلاق طبقة العضلات وفافة العريضة باستخدام Ethibond vicryl خياطة 4-0، والجلد باستخدام إثيكن] [Monocryl 3-0 قuture. تجنب سحب مواد خياطة الجروح على الأسطح غير المعقمة أثناء خياطة الجروح. ملاحظة: لتجنب عض الجرح، يجب خياطة لا نهاية البعيدة إلى أقل الزرع. وبالمثل، الغراء الجلد يمكن أن تستخدم بدلا من خياطة.
8. في الأيام الثلاثة الأولى بعد الجراحة، وإعطاء مسكن الفئران كل 12 ساعة والمضادات الحيوية كل 24 ساعة. بطبيعة الحال، فإن نظام ما بعد الجراحة المخدرات سوف تختلف تبعا جعل العلامة التجارية والأدوية المستخدمة من قبل كل محقق (يرجى الرجوع إلى تعليمات مواصفات المخدرات).
9. مراقبة الحيوانات كثيرا بعد العملية للتأكد من أنها التعافي من التخدير وبعد ذلك فقط إعادتها إلى منشأة سكنية. توفير السكن الانفرادي خلال الأيام القليلة الأولى بعد الجراحة للتأكد من عدم وجود مضاعفات.
10. مراقبة المياه، وتناول الطعام ووزن الجسم بعد الجراحة للتأكد من أن الحيوانات ليست في الألم والضيق. إذا يظهر الحيوان انخفاض مستوى النشاط، وصعوبة التنقل (فشل الزرع ممكن)، ataxiلذلك، الفراء دهني غير مهذب، البورفيرين تلطيخ حول العينين والخياشيم، التقوس في الجلوس، ضيق التنفس، وانخفاض كمية الغذاء والماء، الخ استشارة الطبيب البيطري.

5. تغيير من الخارجية التبعي تصلب في الجسم الحي

1. إذا كان بروتوكول الدراسة يتطلب تغيير التبعي صلابة أثناء عملية الشفاء في الجسم الحي ويتحقق هذا عن طريق تغيير عناصر اتصال آمن مع مسامير المتشابكة الخاصة باستخدام 0.5 ملم مربع مربع وجع تعلق على الحفر باليد. لهذا الإجراء، تخدير الفئران (يرجى الرجوع إلى 2.3 في البروتوكول) وإعطاء تسكين (يرجى الرجوع إلى 2.4 في البروتوكول) مرة واحدة فقط في وقت الإجراء (الشكل 6A).
   1. رزين الفئران، ومن ثم إدراج غيض من مربع مربع وجع 0.50 ملم في المسمار المتشابكة التي تعلق على جانب من التبعي تجميعها، والبدء بعناية يحولها عكس اتجاه عقارب الساعة حتى دبوس هو نصف الطريق للخروج (الشكل 6B ). بعد اكتمال هذا الجزء، كرر الإجراء للدبوس الثاني الذي هو على نفس الجانب من لوحة التبعي الخارجية (الشكل 6C).
   2. عند كل العلامات على نفس الجانب هي نصف الطريق للخروج، أو استخدام ملقط المشبك لإزالة عنصر الاتصال على الجانب المقابل مع اقتراح لطيف (الشكل 6D). عنصر اتصال ينبغي أن يأتي من السهل، إذا لم يحدث ذلك، ثم القيام زوجين إضافية من الأدوار على كل من مسامير المتشابكة للتأكد من أن غيض من المسمار المتشابكة لا جعلهما في العنصر الاتصال.
   3. بعد إزالة عنصر الصدد، حرك عنصر اتصال صلابة المطلوب بدلا من إزالة واحد (الشكل 6E)، ومن الجانب الآخر باستخدام مربع وجع مربع بدء تحول حتى المسمار المتشابكة هو نصف الطريق للخروج على الجانب المعاكس (الشكل 6F). كرر نفس الإجراء المسمار المتشابكة الثاني (الشكل 6G). المهم: عشروسيتطلب التحول إلى الجانب الآخر من لوحة للتأكد من أن كلا من مسامير المتشابكة هي نصف الطريق للخروج على الجانب حيث تم استبدال عنصر الاتصال (الشكل 6H، I).
   4. بعد اكتمال هذا الجزء بنجاح، إزالة عنصر الاتصال الثاني (الشكل 6J) واستبدالها مع نفس العنصر اتصال صلابة بوصفها واحدة محل على الجانب الآخر (الشكل 6K). بعد عنصر الاتصال الثاني هو في مكان، بدء القيادة المسمار المتشابكة حتى مخارج نهاية المسمار المتشابكة الجانب الآخر من لوحة، والمتشابكة المسمار غيض وقد خرجت نفس المبلغ على كل جانب (الشكل 6L). كرر نفس الإجراء المسمار المتشابكة الثاني (الشكل 6M، N). وهذا الاجراء يستغرق حوالي 15 دقيقة لإكمال.

مواصفات التصميم

استقرار عظمة الفخذ الفئران مع نظام التثبيت الخارجي يمكن إنشاء خزوعات عظمية 0،5-5 ملم. النظام التبعي الخارجي هو التبعي الخارجي مقفل مصنوعة من البولي كيتون الأثير (نظرة خاطفة - [الجسم الرئيسي]) وسبائك التيتانيوم والألومنيوم والنيوبيوم (TAN - [دبابيس تصاعد])، والذي يقدم تصميم بسيط، استنساخه وقابل للتعديل، ويتوفر في أربعة التصلب مختلفة: 10، 40، 70 و 100٪ (100٪ هي المعيار، التبعي الأكثر جامدة (الشكل 7) اعتمادا على متطلبات كل المحقق دراسة، سواء كانوا سوف تضطر إلى القيام التعديل صلابة زرع في الجسم الحي و. تقدم التئام العظام، لوحة التبعي الخارجية تأتي إما قطعة واحدة صلبة (الشكل 8) أو مع اثنين من عناصر الاتصال (الشكل 9A) واثنين من وحدات رئيسية (الشكل 9B) حصلت مع اثنين من البراغي المتشابكة (فايجوري 9C) التي يتم تجميعها قبل الجراحة (الشكل 10A-F). عناصر الاتصال هي من سماكة مختلفة، وبالتالي صلابة، ووضعت لتحقيق تثبيت صلابة تعادل 10٪ (0.75 مم) و 40٪ (1.70 مم) و 70٪ (2.10 مم) و 100٪ (2.50 ملم سميكة، الشكل 7). تم حساب صلابة التبعي الخارجية من 100٪ على أساس تقريبي 200 غرام من وزن الجسم من الفئران ناضجة، ثم مضروبا بمعامل 4، الى كتلة تساوي 800 غرام. وقد تم ذلك للتأكد من أن بعد إنشاء 5 مم عيب، والتبعي قادر على تحمل تأثير وزن الحيوان، وبالتالي الحفاظ على التوافق ومنع خلع شظايا عيب. وقد انخفض ثلاثة التصلب التبعي المتبقية بنسبة 30٪ على التوالي من أعلى (100٪) لدينا مجموعة متنوعة من التصلب للدراسات مع أغراض مختلفة.

كل وحدة رئيسية لديها اثنين من الثقوب حيث الدبابيس تركيب هي INSErted. يمكن تغيير صلابة التبعي في حين لا تزال تعلق على الحيوانات الحية عن طريق تغيير عناصر اتصال آمن مع مسامير المتشابكة الخاصة (الشكل 9C) باستخدام 0.5 ملم مربع وجع مربع (الشكل 9H) تعلق على الحفر اليد (الشكل 9K). وقد استخدم TAN (سبائك التيتانيوم) لجعل لتركيب المسامير (الشكل 9D) لتأمين شريط الاستقرار في عظم الفخذ (الشكل 7). والتبعي يأتي في أربع قطع ويحتاج ليتم تجميعها قبل استخدامها إذا كان المقصود تغيير صلابة لدراسة (الشكل 10A-F)، إن لم يكن، يجب استخدام التبعي تجميعها صلب واحد. المسافة بين مسامير الخارجي هو 16 ملم والمسافة بين مسامير الوسطى هي 11 ملم. و predrilled جميع الثقوب باستخدام مثقاب 0.79 مم (الشكل 9E). يتم تأمين مسامير في ثقوب في الإطار التبعي الرئيسي، وهو موازية لسطح العظم المقابل وضعت في مسافة 6 ملم جيئة وذهابام العظم (الشكل 7).

وتم إعداد دليل منشار لتمكين إنشاء دقيقة، استنساخه، 5 ملم قطعي عيب في عظم الفخذ (الشكل 9I). فإنه أيضا بمثابة دليل المواقع لتركيب التبعي الخارجي. يتم قص الإطار الرئيسي للالتبعي الخارجي إلى دليل المنشار، ومن ثم يتم قص النظام برمته على العظام كما هو مبين في الشكل 2B، C. يتم إنشاء فجوة 5 ملم مع 0.22 ملم جيجلي الأسلاك المنشار (الشكل 9J). يمكن تعقيمها كل من دليل والمنشار المنشار سلك جيجلي في 134 درجة مئوية. إذا كان المقصود العظم مختلفة الحجم للدراسة، شهد العرف تصميم الدليل هو متاح. نظرا لحجم مصغرة من التبعي الخارجي، تم تصميم مجموعة خاصة من الأدوات زرع والحصول عليها؛ ومرغوب 0.79 مم مثقاب (الشكل 9E)، 1.00 ملم ثقالة مضادة للpredrilling من الثقوب (الشكل 9F)، 0.7 ملم squaإعادة مربع وجع لتطبيق دبابيس تصاعد تعلق على الحفر اليد (الشكل 9G)، و 0.5 ملم مربع وجع مربع لتطبيق مسامير المتشابكة (الشكل 9H)، الحفر اليد (الشكل 9K). وقد وضعت أيضا حفر هددت القلم (الشكل 9L). قطر جوهر كل دبوس تصاعد هو 0.02 ملم أكبر من لقمة الحفر لضمان تركيب السليم من المسامير المتزايدة في العظام. عندما تستخدم جنبا إلى جنب مع المسمار بلاغ قطع النفس، وقد تبين هذا لمنع تخفيف بسبب امتصاص سطح العظم في واجهة العظام المسمار ^29. يتم تشغيل مثقاب (الشكل 9E) من قبل الحفر الكهربائية هددت القلم مصغرة التي تنتج 2،500 دورة في الدقيقة مع قوة من 500 ميغاواط (الشكل 9L).

في التجارب المجراة

وأكد الفحص الإشعاعي التي التبعي من كل التصلب حافظت على 1 ملم (لا يظهر) أو 5 ملم الحديدعيب أخلاقي خلال 8 أسابيع كاملة من التجربة (الشكل 11). كان هذا أهمية خاصة لعيوب حجم 5MM الحرجة، حيث لا يحدث الشفاء العفوي. وقد لوحظت أي تشويه أو التهابات، بما في ذلك التهابات دبوس، وكان دبوس تخفيف غائبا إذا تم اتباع إرشادات من التطبيق ^30. كان ينظر إلى مضاعفات من استخدام التبعي الخارجي إذا كان الوزن من الفئران في وقت الجراحة قد تجاوز 250 غرام، وكان يستخدم لوحة حجم أصغر. في بعض الحالات، وزيادة التحميل على دبابيس تصاعد إلى مستوى حرج بحيث انسحاب دبوس كان يحدث على الجانب البعيد من عظم الفخذ في أي مكان من أسبوع إلى أسبوعين بعد الجراحة (الشكل 12). بالإضافة إلى ذلك، إذا تم استخدام حيوان أكبر الحجم، الأنسجة العضلية المحيطة عظم الفخذ سميكا نسبيا، مما يخلق التوتر الجلد في محيط الغرسة بعد إغلاق الجلد. بسبب تورم التوتر، عندما الجلد قالفطائر للشفاء أنه يخلق ضجة حكة للحيوان مما يجعل بعض الفئران دغة التبعي. منذ إنشاء التبعي من المواد نظرة خاطفة، الذي هو أساسا من البلاستيك عالية الكثافة، في مناسبات نادرة، وعرف بعض الفئران إلى مضغه من خلال ذلك. مرة أخرى، من أجل تجنب ذلك، من المهم جدا لتحديد وزن الجسم الموصى بها لدراسات على الحيوانات أو التحول إلى نسخة أكبر من المثبتة الخارجية.

الرقم 1. إعداد الجراحي لعظم الفخذ الفئران. (A) الجرذ المتمركزة في وضعية الانبطاح. (B) يبين اتجاه شق في عظم الفخذ. (C) عروض شق المحرز في الجلد للكشف عن العضلات. (D) يظهر شق تتم من خلال العضلات لفضح عظم الفخذ. ( E) عروض المشبك صغير ضعه تحت العظم لتمرير الحفلةسلك أيون. (F) معارض سلك جيجلي مرت من تحت العظم.

الرقم دليل 2. (A) المنشار (B) التبعي الخارجي قص على دليل المنشار. (C) دليل المنشار مع التبعي الخارجي قص على عظم الفخذ.

الرقم 3. تطبيق التبعي الخارجي. (A) يظهر التطبيق الصحيح لأول دبوس المتصاعدة مع لوحة مستلق انتيرو-أفقيا وموازية لعظمة - اليد الخضراء، والتطبيق غير الصحيح -. اليد الحمراء (B) معارض الإدراج أول دبوس تركيب في موقف القاصي الخارجي (C) عروض الإدراج لل . المتبقية دبابيس تصاعد بدءا من موقف معظم الداني، تليها دبابيس وسط تصاعد اثنين (D) يظهر إدخال دبوس تركيب - أكثر صفا مفصلا في القسم بروتوكول 4.4.

الرقم 4. زرع الجراحي للالتبعي الخارجي على عظمة الفخذ الفئران. (A) يوضح الانتهاء من إجراء العمليات الجراحية مع التبعي الخارجي في مكان مع السلك جيجلي (B) يوضح خلق 5 مم عيب قطعي. (C) يوضح طبقة العضلات الفتق مع يتعرض بار الاستقرار التبعي الخارجي. (D) يوضح خياطة الجلد مع يتعرض الخارجي بار الاستقرار التبعي.

558fig5highres.jpg "العرض =" 500 "/>
الشكل 5. (A) الموقف المبدئي من الأسلاك جيجلي لخلق خلل. (B) صورة تظهر حركة متبادلة من الأسلاك جيجلي.

الرقم 6. تغيير التبعي الخارجية تصلب في الجسم الحي. (A) التبعي الخارجي وزرع على عظم الفخذ. (B) المعارض إزالة المسمار الأول المتشابكة من خلال تحويل بعناية عكس اتجاه عقارب الساعة حتى دبوس هو نصف الطريق للخروج. (C) عروض إزالة المسمار الثاني المتشابكة من خلال تحويل بعناية عكس اتجاه عقارب الساعة حتى دبوس هو نصف الطريق للخروج. (D) يوضح إزالة عنصر الاتصال على الجانب المقابل. (E) يوضح استبدال العنصر المطلوب اتصال تصلب في مكان واحد تمت إزالته. (F) يوضح كيفية تأمين استبدال أول عنصر اتصال من الجانب المعاكس من خلال تحويل وجع مربع مربع حتى المسمار المتشابكة هو نصف الطريق من الجانب المقابل. (G) يوضح كيفية تأمين عنصر اتصال استبدالها الثاني من الجانب الآخر من خلال تحويل وجع مربع مربع حتى المسمار المتشابكة هو نصف الطريق من الجانب المقابل. (H، I) يوضح التحول إلى الجانب الآخر من لوحة للتأكد من أن كلا من مسامير المتشابكة هي نصف الطريق للخروج على الجانب حيث الاتصال تم استبدال عنصر. (J) يوضح إزالة عنصر الاتصال الثاني. (K) يوضح استبدال عنصر اتصال صلابة الثاني في مكان واحد تمت إزالته. (L، M) يوضح القيادة من كلا مسامير المتشابكة حتى المتشابكة مخارج نهاية المسمار الجانب الآخر من اللوحة. (N) يوضح الإجراء الانتهاء.

الرقم 7. مكونات المثبتات الخارجية من الزمن:. يتم تحديد صلابة من قبل عناصر اتصال من سمك مختلفة. يتم إرفاق التبعي حتى العظم مع دبابيس سبائك التيتانيوم المتزايدة. الحق: التبعي تجميعها في مكان على الفئران عظم الفخذ مع 5 ملم عيب قطعي.

الرقم 8. التبعي الخارجي كوحدة واحدة.

الرقم 9. أجزاء وأدوات مصممة للاستخدام مع التبعي الخارجي. (A) اثنين من عناصر الاتصال.(B) اثنين من وحدات رئيسية. (C) اثنين مسامير المتشابكة. (D) أربعة دبابيس المتزايدة. (E) و0.79 مم مثقاب. (F) و1.00 ملم ثقالة مضادة للpredrilling من الثقوب. (G) و0.7 ملم مربع مربع وجع لتطبيق العلامات المتزايدة. (H) 0.5 ملم مربع مربع وجع لتطبيق المتشابكة مسامير. (I) على بعد 5 ملم شهد دليل. (J) و0.22 مم جيجلي سلك رأى لإنشاء عيب. (K) الحفر اليد للمرفق من لقم الثقب، 0.70 و 0.50 ملم مربع مربع وجع. (L) AccuPen 6V + (مصغرة الكهربائية الحفر القلم) تستخدم لدفع لقم الثقب.

الرقم الجمعية 10. من التبعي الخارجي. (A) 70٪ الحادي وعنصر اتصال iffness. (B) وعنصر الاتصال واحدة من وحدات رئيسية. (C) يوضح كيفية واحدة من وحدات الشرائح الرئيسية داخل عنصر الاتصال. (D) يوضح كيفية الانزلاق داخل عنصر اتصال كل من وحدات رئيسية (E) يوضح كلا من الوحدات الرئيسية وكلا العنصرين الاتصال في مكان (F) يدل على شريط الاستقرار تجميعها بشكل كامل - وحدات رئيسية وعناصر اتصال آمن مع مسامير المتشابكة.

الرقم 11. في الجسم الحي صور الأشعة السينية من العيوب في الفئران مباشرة بعد الجراحة و 8 أسابيع في وقت لاحق. المثبتات الخارجية من كل التصلب 3 تم زرعها جراحيا على أفخاذ؛ فخذان الفئران والعيوب قطعي 5 مم خلق. كانت العيوب بالأشعة السينية على الفور بعد الجراحة (ر = 0) وعلى اسبوعيافترات ص حتى 8 أسابيع (ر = 8 أسابيع) عند انتهاء التجربة. مستنسخة بإذن نوع من ECM مجلة ( http://www.ecmjournal.org ). يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 12. في الجسم الحي صورة الأشعة السينية الخلل في الفئران 9 أيام بعد الجراحة مع دبابيس البعيدة انسحبت (في ذلك الوقت من الجراحة كان وزن الجسم للفئران 340 غرام). الرجاء انقر هنا لعرض أكبر نسخة من هذا الرقم.

الخطوات الأكثر أهمية من إجراء العمليات الجراحية لخلق خلل كبير العظام هي: 1) اختيار وزن الجسم المناسب من الفئران لتتناسب مع حجم التبعي الخارجي؛ 2) الحفاظ على بيئة معقمة أثناء الداخلي؛ و3) بعد بروتوكول الإجراء الجراحي.

وكانت الأهداف الرئيسية لهذه الدراسة في تصميم وتصنيع وتميز، وتصلب التبعي متغير خارجي جديد للجرذ الفخذ نموذج عيب كبير، واستغلال هذا التبعي في تحديد التفاعل بين العوامل البيولوجية والميكانيكية أثناء عملية الشفاء. تم فحص الخصائص الميكانيكية للالتبعي الجديدة على ثلاثة مستويات ونشرت توصيف التبعي في مخطوطة مختلفة ^30. تم تطبيق التبعي أيضا إلى أفخاذ؛ فخذان الفئران ومراقبة أدائها في الجسم الحي الأشعة السينية لمدة 8 أسابيع مع وبدون علاج ^30،31.

ط الأساسيnnovation هذا التبعي هو قدرته على تبادل استقرار عناصر اتصال شريط لتحديد مختلفة، التصلب موحدة. لأن عناصر اتصال شريط الاستقرار يمكن أن يتم تبادلها حين يتم إرفاق جهاز للحيوان، ويمكن تعديل صلابة في مراحل مختلفة خلال عملية الشفاء. يتم تبادل عناصر اتصال واحد في كل مرة لمنع اختلال حواف العيب وتدمير الأنسجة التي شكلت حديثا كما هو موضح في البروتوكول. حاليا، هي أربعة التصلب المختلفة المتاحة، ولكن لا يمكن أن يتحقق التصلب إضافية ببساطة عن طريق طلب عناصر اتصال مختلفة من سمك مختلفة من خلال منتج للنظام الزرع.

وقدمت دبابيس تصاعد والإطار الرئيسي من TAN ونظرة خاطفة على التوالي، وذلك لأن هذه المواد تستخدم بالفعل لعملية زرع العظام في البشر ويثبت توافق مع الحياة بشكل جيد. تسمح هذه المواد أيضا في التصوير في الجسم الحيوأكدت المراحل الأولى من إصلاح الكسر مع الحد الأدنى من التشويه، وانخفاض نسبة العدوى. في التجارب المجراة أن التبعي سمحت التصوير واضح وحافظت على الفجوة قطعي 5 ملم لمدة 8 أسابيع على الأقل دون عدوى أو دبوس تخفيف.

كميزة التصميم الإضافية، والتبعي لديه قبل مجموعة إزاحة 6 مم من سطح العظم إلى شريط الاستقرار بغض النظر عن صلابة وتستخدم عناصر الاتصال. هذه الميزة يجعل زرع التبعي استنساخه جدا. آخر ميزة كبيرة على تصاميم بديلة وصفها في المؤلفات ^{1،18،26،27،} هو أن التبعي الخارجي الجديد صمم ليكون لها كتلة ضئيلة (0.32 ز) لتجنب تحميل غير المنضبط بسبب القصور الذاتي. وعلاوة على ذلك، بعد غرس وخياطة الجلد، والتخليص بين شريط الصليب وزرع الجلد ليست سوى حوالي 2 مم. هذا مقربة من سطح الجلد يقلل من قوة اللحظة، والذي يحول دون إمكانيةلتحميل إضافية داخل عيب آخر غير الذي يقصد من التبعي الخارجي. وبالإضافة إلى ذلك، للحفاظ على الصدمة الجراحية منخفضة، والتقليدية لم تعد المناشير الدوارة كأدوات لخلق خزوعات عظمية كبيرة أو صغيرة. هذه المناشير إما مقطعة إلى الأنسجة المجاورة أو تجريد السمحاق عندما يتم سحب الأنسجة. في الماضي استخدمنا شهد 4.5 مم لدغ الأسنان لخلق العيوب 5 مم وجدت أنه من المستحيل لخلق العيوب الدقيقة والحجم بتكاثر مع نهايات موازية ^22،26،27. لتجنب كل هذه المشاكل اتخذنا ميزة من الأسلاك المنشار جيجلي من 0.22 ملم. تم تطوير دليل لخلق رأى بتكاثر العيوب دقيقة مع نهايات موازية.

هناك بعض القيود عند استخدام هذه التقنية. أحد الشواغل الرئيسية عند استخدام هذا التبعي الخارجي هو احتمال المذكورة في قسم النتائج أن الفئران يمكن مضغه من خلال لوحة التبعي الخارجية، وهو مصنوع من نظرة خاطفة. ومع ذلك، SPECIوقد تم مؤخرا وضعت آل الغطاء المعدني من قبل المنتج من التبعي لمنع هذا من الحدوث. وبالمثل، طوق الإليزابيثي يمكن أن تستخدم لأول زوجين من أسابيع بعد عملية جراحية لمنع الحيوان من مضغ. مصدر قلق إضافي هو أنه إذا كان يتم استخدام عيب العظام فارغة للدراسة، هناك فرصة أن دبابيس المتصاعدة يمكن أن تنسحب من العظام عدة أسابيع بعد الجراحة. وعلاوة على ذلك، فإنه من الأهمية بمكان أن التبعي هو مزروع في الاتجاه المحدد المذكور في البروتوكول. إذا لم يتم اتباع الإرشادات بعناية، هناك خطر كبير أن البيئة الميكانيكية التي تقدمها التبعي صلابة محددة لن يكون كما كان المقصود، وسوف أعرض خطأ، يعطي نتائج خاطئة.

والتبعي وصفها في هذه الورقة تمكن المحققين لإجراء التجارب اللازمة لتحديد تجريبيا آثار بيئات مختلفة الميكانيكية و / أو الميكانيكي (تصلب) تعديل على بشفاء واحد في عيوب كبيرة أو خزوعات عظمية ^30،31. وعلاوة على ذلك، يمكن استخدام هذه التكنولوجيا التبعي الخارجية في مختلف الدراسات حيث يتم اختبار الأدوية والمواد الحيوية المختلفة لاكتشاف علاجات جديدة ليس فقط لكسور معقدة، ولكن أيضا لعلاج الكسور العادية من أجل تسريع عملية الشفاء.

المؤلف رومانو ماتيز هو موظف من RISystem AG دافوس، سويسرا التي تنتج يزرع، وأدوات محددة الزرع والمواد الاستهلاكية المستخدمة في هذه المقالة. المؤلف فايدا جلات ليس لديه المصالح المالية المتنافسة.

وأيد هذا العمل من قبل مؤسسة AO (S-08-42G) وRISystem AG.

نود أن نمد كبيرة جدا "شكرا!" إلى الفريق ستيفان زعيتر في في معهد أبحاث AO دافوس، سويسرا لكونها استيعاب ذلك في السماح لنا باستخدام مرافقها أو لتصوير هذا الإجراء الجراحي.