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* Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen
Fat grafting is an essential technique for reconstructing soft tissue deficits. However, it remains an unpredictable procedure characterized by variable graft survival. Our goal was to devise a mouse model that utilizes a novel imaging method to compare volume retention between differing techniques of fat graft preparation and delivery.
Fetttransfer ist ein wichtiges Instrument in der Chirurg Rüstzeug für die Behandlung von Weichgewebedefizite im ganzen Körper. Fett ist der ideale Weichgewebe Füllstoff, wie es ist leicht verfügbar, leicht zu erhalten, kostengünstig und von Natur aus biokompatibel. 1 Doch trotz seiner wachsenden Popularität, wird Fetttransplantation von unvorhersehbaren Ergebnissen und variable Transplantatüberleben behindert, mit veröffentlichten Abscheideraten im Bereich irgendwo von 10 -80%. 1-3
Um Untersuchungen an Fetttransplantation zu erleichtern, haben wir deshalb entwickelte ein Tiermodell, das für Echtzeitanalyse des eingespritzten Fett Volumenretention ermöglicht. Kurz gesagt, wird ein kleiner Schnitt in der Kopfhaut eines CD-1-Nacktmaus vorgenommen und 200-400 ul verarbeitet lipoaspirate über dem Schädel plaziert. Die Kopfhaut wird als Empfängerstelle wegen seiner Abwesenheit Mutterunterhautfett gewählt und wegen der ausgezeichneten Hintergrund Kontrast von der Schädeldach vorgesehen, die hilftder Analyseprozess. Mikrocomputertomographie (Mikro-CT) verwendet wird, um das Transplantat an der Grundlinie und danach alle zwei Wochen zu scannen. Die CT-Bilder rekonstruiert und eine Imaging-Software wird verwendet, um Transplantatmengen zu quantifizieren.
Traditionell Techniken, um Fetttransplantat Volumen beurteilen haben erforderte euthanizing die Studie Tier nur eine einzige Bewertung des Transplantats Gewicht und Volumen von physikalischen Mess ex vivo liefern. Biochemische und histologische Vergleiche sind ebenfalls erforderlich, die Studie Tier eingeschläfert werden. Diese beschriebenen Abbildungstechnik bietet den Vorteil der Visualisierung und objektiv zu quantifizieren Volumen zu mehreren Zeitpunkten nach der ersten Transplantation, ohne die Studie Tier zu opfern. Die Technik wird durch die Größe des Transplantats in der Lage, wie größere Transplantate Risiko Haut und Fettnekrose injiziert werden begrenzt. Diese Methode hat einen Nutzen für alle Studien, die Fetttransplantat Lebensfähigkeit und Volumenretention. Es ist besonders gut geeignet, um die OEMng eine visuelle Darstellung der Fett-Transplantate und nach Volumenänderungen im Laufe der Zeit.
Soft tissue defects arise from a variety of causes including trauma, tumor resection, aging, and congenital anomaly. They can be debilitating for patients, and represent one of the most common, yet challenging problems for reconstructive surgeons. Many methods exist for addressing soft tissue deficiencies, such as local and free flaps, collagen injections, and synthetic fillers.4-8 However, since its first documented use by Neuber in 18931, autologous fat transfer remains the gold standard for the repair of soft tissue deficits, as it is ready available, easy and safe to harvest, and naturally compatible.1,2
Despite these advantages, autologous fat grafts suffer from unpredictable and variable survival, with retention rates ranging anywhere from 10-80% over time.1-3,9 In order to account for this expected loss of volume and symmetry, surgeons must often overcorrect when filling soft tissue defects, or perform multiple follow-up procedures.
Poorly vascularized graft beds are partly to blame for this tissue resorption. Additionally, the lack of a benchmark analysis method to compare graft survival may also contribute to the inconsistency in reported results. A precise method for measuring graft volume would reduce measurement error when evaluating retention rates. This in turn would help researchers more accurately identify the causative factors that affect graft survival. Although many laboratory animal models have facilitated both quantitative and qualitative assessment of human fat graft survival, most are based on histological and biochemical means and require sacrificing the study animal to yield a single measurement.3,10-12 Little has been reported on the use of imaging techniques to enumerate fat graft volume retention in vivo.
A handful of clinical studies have shown more effective measurement techniques using imaging. Magnetic Resonance Imaging (MRI) was employed by Hörl et al. to measure fat graft survival13, and CT was utilized by Har-Shai et al. and Fontdevila et al. in their analyses of volume retention after grafting in patients who suffered from HIV.14,15 Employing three-dimensional (3D) imaging software, Meier et al. measured volume retention in humans after autologous fat grafting by comparing images from the preoperative and postoperative period.16
Yet, a standardized method employing imaging to measure fat graft survival is lacking in basic science research. A high resolution imaging approach for assessing the volumes of fat grafts would allow not only for accurate and reproducible volume measurements, but also for repeated measurements allowing visualization of the evolution of fat graft survival in a real time fashion.
HINWEIS: Experimentelle Protokolle und Patientenaufklärung zur Gewinnung von Fett wurden überprüft und von der Stanford University Institutional Review Board (Protokoll # 2188) zugelassen. Alle tierischen Verfahren wurden von der Stanford Administrative Panel on Laboratory Animal Care (APLAC) unter Protocol # 9999 genehmigt. Alle Experimente wurden bei strikter Einhaltung Tier Sicherheit und humane Pflege Leitlinien.
1. Fett Harvesting
2. Fetttransplantation
3. Mikro-CT
4. Mikro-CT-Analyse
5. Fett Ernte
Fat Transplantate schrittweise verringert Volumen im Laufe der Studie, was 62,2% durchschnittliche Überlebenszeit von Woche 8 (4A) 24 Bei der Vollendung der Woche 8 Scan wurde jede Fetttransplantat in einem Stück extrahiert. Ein Wilcoxan Rangsummentest wurde verwendet, um den Unterschied zwischen Volumenmessungen von beiden Mikro-CT-bezogen oder von physischen Massen berechnet Fetttransplantate zu vergleichen. Kein signifikanter Unterschied zwischen diesen beiden Methoden (beidseitiger p -Wert = 0,9362) gefunden. (4B)
Mit 5 centiGy pro Abtastung und fünf Scanzeitpunkten erhielt jede Maus nicht mehr als insgesamt 25 centiGy über den Verlauf der Studie. In Übereinstimmung damit keiner der Mäuse zeigten keine grobe Hinweise auf Hautstrahlungsverbrennungen.
Abbildung 1 (A) A 14 G-Kanüle an einer 1 ml-Spritze, in der Mittellinie und am weitesten rostral Aspekt der Tasche vor dem Beginn der Fettinjektion positioniert. (B) Nacktmäusen nach erfolgter Fetttransplantation, mit einer einzelnen Nylonfaden verwendet, um Wunden zu bringen Ränder zusammen. Die Tasche gefüllt worden ist, aber nicht angespannt.
Abbildung 2. (A) Die rekonstruierten Bilder zunächst in axial, koronal und sagittal Ansichten angezeigt. (B) Mit der axiale Ansicht als Leitfaden für die nach links Aspekt des Transplantats auf Sagittalansicht navigieren. Wenn ein Schwellenwert für Pixelintensität, so dass alle Voxel innerhalb des Schwellenbereichs ausgewählt wird Fettgewebe darstellen, so ermöglichen die Abgrenzung des Fetttransplantat Volumen. (C) ROIs auf Sagittalansicht beginnend am linken Aspekt des Transplantats definiert und weiter jey fünften Scheibe bewegt, um das andere Ende des Transplantats. (D) Alle ausgewählten Voxel aus 2D-ROIs in einem einzigen 3D-ROI interpoliert. (E) Eine dreidimensionale Oberfläche wurde mit kubisch-Spline-Interpolation, um die Gesamtfetttransplantat Mengen visualisieren erstellt .
Abbildung 3. (A) Fetttransplantat vor Explantation, mit Rücken Stück Haut entfernt wird. (B) Fetttransplantat nach Explantation.
Abbildung 4 (A) Mikro-CT Volumenanalyse zeigte allmählichen Verlust der Fetttransplantat Volumen über acht Wochen. (B) Schlussfetttransplantat Mengen, wie Mikro-CT gemessen, entsprach in engem Zusammenhang mit den Massen explantierter Fetttransplantat berechneten Voluminas. Die durchschnittliche Dichte der Menschenfett (0,9 g / ml) wurde als eine Umwandlungsrate verwendet.
Tabelle 1 Berechnete Mikro-CT Volume und tatsächliche Mess Fat Band 24
Bis zu diesem Zeitpunkt haben die meisten Forscher auf nicht-bildgebenden Verfahren geltend gemacht, um die langfristige Überleben von Fett Transplantate zu quantifizieren, aber diese Methoden das Opfer der Studie Tier-und ergeben nur eine einzelne Messung. 3,10-12 Unsere Studie stellt eine verbesserte Analyseverfahren, die objektiv, Echtzeitquantifizierungs Fett Transplantatüberlebens in einem Maus-Modell ermöglicht.
Kritisch bei diesem Verfahren sicherzustellen, dass ausreichend immunsupprimierten Mäusen für die Untersuchung verwendet, da dies verhindert, dass der Transplantatabstoßung, die auftreten würden, wenn Mäusen mit intaktem Immunsystem verwendet werden. Erhaltung Fett Integrität ist während der Ernte, Verarbeitung und Platzierung Phasen der Transplantation entscheidend. Gemäß traditionell akzeptierten Standards sollte Fett zur Pfropfung durch Absaugen Liposuktion (SAL) erhalten werden. Während der Platzierung sollte Fett bei einer konstanten Fließgeschwindigkeit nicht schneller als 0,5 ml / s injiziert werden. Eine 14-Gauge-Kanüle zum Pfropfen i bevorzugtna Maus, aber mit größerem Durchmesser Kanülen kann ohne Verletzung der Fett verwendet werden. Kleinere Kanülen und Nadeln, besonders die schmaler als 16 Gauge-werden während der Platzierung abgeraten, da sie das Fett zum Zusammenbruch aufgrund der erhöhten Scherbelastung verursachen. Obwohl wir beschreiben unsere bevorzugte Technik zur Verarbeitung von oben, eine beliebige Kombination von Sedimentation, Zentrifugation und / oder Filtration kann, solange die Öl und Blut Schichten ausreichend aus dem Fett vor dem Pfropfen getrennt verwendet werden.
Fetttransplantate sollte mindestens 200 & mgr; an Größe, um die Varianz der Ergebnisse minimieren, das aufgrund der unzuverlässigen Natur von Fetttransplantation sein. Größere Transplantate bis zu 400 & mgr; l in der Größe verwendet werden, sondern vor diesem Band kann gestörte Gefäßversorgung und übermäßige Hautspannung in Fett und Haut Nekrose führen. Letztlich wird maximale Fetttransplantat Größe von Oberfläche und Volumen der Tasche bestimmt werden. Um die Lautstärke eines Transplantats, die sicher abgegeben werden können zu erhöhen, die pocket kann durch weitergehende Zerlegung ausgebaut werden. Dies kann jedoch Fett über die Grenzen der Oberseite des Schädels, die den Kontrast zwischen dem Transplantat und dem umliegenden Gewebe weniger klar machen zu platzieren. Daher werden nachfolgende Voxel Auswahl schwieriger geworden.
Wenn anfänglichen Hautschnitt ist klein genug, kann eine Naht nicht benötigt werden, solange Fett bleibt enthalten und wird nicht gesehen undicht aus der Tasche. Wenn eine Naht gelegt wird, muss darauf geachtet werden, dass der erste Knoten zu fest zu binden, sonst können Hautschäden auftreten. Ein nicht-absorbierbare Monofilament-Nahtmaterial wie Nylon ist bevorzugt, da sie die entzündliche Reaktion begrenzt und es weniger wahrscheinlich ist, um eine Infektion bergen. Reepithelisierung des Einschnitts wird innerhalb 24 bis 48 Stunden nach der Operation auf, und die Naht kann zu diesem Zeitpunkt entfernt werden. Resorbierbaren und geflochtenen Nahtmaterialien nicht verwendet werden sollte. Die Haut sollte immer mit der geringsten erforderlichen Kraft gehandhabt werden kann, und der Chirurg sollte darauf achten, nicht die Haut zu zerquetschenbeim Halten Wundränder.
Je nach Bildanalyse-Software der Ermittler kann die genaue Beziehung zwischen Pixelintensität und der Dichte des Gewebes schwanken. Die Ermittler sollten Pixelintensitätsschwellen wählen, um eine maximale und minimale Bereich, der am genauesten unterscheidet das Fetttransplantat aus dem umgebenden Gewebe zu erhalten. Die gleiche maximale und minimale Grenzwerte verwendet werden während der ganzen Band analysiert, um die Konsistenz zu erhalten.
Es gibt mehrere Methoden, um Transplantatvolumen einmal Pixelintensität Schwellenwerte festgelegt wurden zu wählen. Obwohl wir finden Malen mit einem Pinsel-Werkzeug in der sagittalen Ansicht am besten in unsere Hände, um andere Voxel Auswahlmethoden erstellen eine ROI als Zeichnung mit dem Spline-Werkzeug oder Malerei in axialer Ansicht verwendet werden, so. Es ist zu bevorzugen, wenn eine einzelne Person führt alle Volumenanalysen so konsequent wie möglich, um Messfehler zu reduzieren.
Die nicht-invasive Natur dieses Verfahrens und die Echtzeit-Visualisierung von Transplantat Evolution bieten erhebliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Verfahren. Jedoch ist dieses Verfahren in seiner Fähigkeit, die Lebensfähigkeit und die Gesundheit der Rest Transplantate identifizieren beschränkt. Darüber hinaus kann es in Bezug Revaskularisierung der Transplantate nicht nachweisen. Obwohl Veränderungen im Aussehen und Pfropfdichte kann Fettgewebsnekrosen, Infektionen, Zysten oder Verflüssigung andeuten, ist es schwierig, genaue Schlüsse aus Mikro-CT allein ziehen.
Wir hoffen, dass diese Technik als Grundlage, auf der zukünftige Studien durchgeführt, um die ursächlichen Faktoren in Fetttransplantatüberleben und den Verlust besser zu verstehen, werden dienen. Variationen dieses Themas kann die Rolle, die Zellen, Wachstumsfaktoren, Cytokine, Gene stammen aufzuklären und Zelloberflächenmarker in der ultimativen Erhaltung der Fetttransplantat Lautstärke. Mit dieser verbesserten Tool zu testen, kontras Hypothesen, freuen wir uns auf ein besseres Verständnis der Fetttransfer, der Traforms eine launische Methode zur Behandlung von Weichgewebedefizite in eine besser vorhersehbare ein.
None of the authors have any competing financial interest to report.
Diese Studie wurde von der Oak Foundation, der Hagey Labor für Pädiatrische Regenerative Medizin und der National Institute of Health, Grants NIHR21DE019274, NIHR01DE019434, NIHR01DE021683 und NIHU01HL099776 zu MTLDCW unterstützt wurde von der ACS Franklin H. Martin Fakultät Forschungsstipendium, das Hagey unterstützt Labor für Pädiatrische Regenerative Medizin und der Stanford University Child Health Research Institute Fakultät Scholar Award. Mikro-CT wurde an der Stanford Center for Innovation in In-vivo-Imaging durchgeführt.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
SAL lipoaspirate | |||
Centrifuge | Beckman Coulter, Inc., Pasadena, CA | ||
50 ml conical tubes | BD Biosciences, San Jose, CA | ||
CD-1 nude mice (Crl:CD1-Foxn1nu) | Charles River Laboratories, Inc., Wilmington, MA | ||
Isoflurane | Henry Schein, Dublin, OH | ||
2.5% Betadine | Purdue Pharma, L.P., Stamford, CT | ||
70% Ethanol solution | Gold Shield, Hayward, CA | ||
1cc luer-lock syringe | BD Biosciences, San Jose, CA | ||
14 gauge cannula | Shippert Medical, Centennial, CO | ||
Forceps | Fine Science Tools, Heidelberg, Germany | ||
Tenotomy scissors | Fine Science Tools, Heidelberg, Germany | ||
6-0 nylon suture | Ethicon, Blue Ash, OH | ||
Phosphate buffered saline | Gibco, Carlsbad, CA | ||
micro-CT scanner | Siemens Healthcare, Pleasanton, CA | ||
Phantom | TriFoil Imaging, Northridge, CA | ||
Imaging analysis software | IRW, Siemens Healthcare, Pleasanton, CA | ||
Scale | Mettler-Toledo International, Inc., Columbus, OH |
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