Diese Arbeit wurde von RISystem AG, Davos, Schweiz unterstützt.

Alle Verfahren wurden IACUC genehmigt und anschließend institutionellen Richtlinien (Landesamt für Verbraucherschutz, Zentralstelle Amtstierärztlicher Dienst, Saarbrücken, Deutschland). Analgesie und Infektionsprävention sollten den entsprechenden Richtlinien des Landes und Institution in Übereinstimmung sein, wo die Experimente durchgeführt werden sollen. 1. Herstellung der Implantate und chirurgische Instrumente <ol><li> Wählen Sie eine Skalpellklinge (Größe 15), kleine Vorbereitung einer Schere, einer feinen Pinzette, Dressing Zangen, kleine Zange, 24 Gauge (G) und 27 G Nadeln, ein nicht resorbierbares Naht 5-0, und einen Nadelhalter aus dem mikrochirurgisches Instrument Box . </li><li> Packen Sie den Marknagel, die ineinandergreifenden Stifte, die spezielle Zieleinrichtung, die Gigli sah, die Vorlage für die Gigli sah, das Zentrieren Bohrkrone (1 mm Durchmesser), der Bohrer (0,3 mm Durchmesser) und die Handbohrmaschine (Abbildung 2, siehe Liste der Materialien). HINWEIS: Die intramedullary Nagel (0,8 mm Durchmesser, 15,7 mm Länge) ist ein Markverriegelungsnagel aus medizinisch-Edelstahl zur retrograden Implantation in den Oberschenkelknochen. Der Nagel weist ein proximales Gewinde (4 mm Länge) und zwei Löcher für das Einsetzen der Verriegelungsstifte (0,3 mm Durchmesser) zu erreichen Axial- und Rotationsstabilität (Abbildung 1). </li><li> Expose die Implantate und alle chirurgischen Instrumente zu einer desinfizierenden Lösung (zB 96% Alkohol) für 5 min oder sterilisieren (Dampfsterilisation, 130 ° C, 25 min). Nach der Desinfektion oder Sterilisation, legen Sie die Instrumente auf einem sterilen Tuch Betrieb. Positionieren Sie den sterilen Betrieb Tuch direkt neben dem Kleintieroperationstisch. </li></ol> 2. Tiere, Anästhesie und Analgesie <ol><li> Wählen Sie den Stamm, Alter und Geschlecht der Mäuse, die für die Studie und die Frage angegangen werden. HINWEIS: Für diese Studie 12- bis 14-Wochen alten männlichen CD-1-Mäuse eingesetzt wurden. Für Nagel Implantation, das ideale Körpergewicht der Tiere 25 - 35 g. </li><li> Anästhesieren die Mäuse mit einer intraperitonealen Injektion von 15 mg / kg Xylazin und 75 mg / kg Ketamin. Bestätigen Sie die Betäubung durch Zeh kneifen. Bewerben Auge Schmiermittel den Augen der Tiere vor dem Austrocknen während der Narkose zu schützen. Nach Einleitung der Narkose, legen Sie die Maus unter einer Wärmelampe, die Körpertemperatur konstant zu halten. </li><li> Anwenden Tramadol-Hydrochlorid im Trinkwasser (2,5 mg / 100 ml) für Analgesie von Tag 1 vor der Operation bis zum 3. Tag nach der Operation. </li></ol> 3. Chirurgische Verfahren und Nail Implantierung <ol><li> Vor der Operation, die gesamte rechte Hinterbein rasieren und eine Enthaarungscreme anwenden. Nach 5 Minuten die Creme entfernen und das Bein mit Wasser reinigen. Expose die Implantate und alle chirurgischen Instrumente zu einer desinfizierenden Lösung (zB 96% Alkohol) oder sterilisieren (Dampfsterilisation, 130 ° C, 25 min). </li><li> Unter aseptischen Bedingungen legen die mouse in Rückenlage auf dem kleinen Tier Operationstisch. Beugen das rechte Knie für einen anterioren Zugang zu den Kondylen des Kniegelenks zu erlauben. Führen Sie einen 5 mm medial parapatellar Schnitt am rechten Knie mit dem Skalpell. </li><li> Heben Sie die Patellarsehne mit den feinen Pinzette und mobilisieren das Band vorsichtig mit dem Skalpell. Dann verschieben sich die Patella seitlich mit dem Skalpell die Inzisur des Oberschenkels zu belichten. </li><li> Öffnen Sie die Inzisur durch Bohren, bis der Markhöhle erreicht ist. <ol><li> Beginnen Sie mit einem 45 ° auf die Oberschenkelachse versetzt Bohren mit den 1 mm Zentrierbohrer. ändern Sie langsam die Richtung des Bohrers während des Bohrens, bis es die Knochenachse des Oberschenkels Parallelen. Stop Bohren, wenn der Markhöhle erreicht ist. </li></ol></li><li> die Knochen an der Inzisur, legen Sie die 24 G-Nadel in den Markhöhle über die gesamte Länge des Oberschenkels nach dem Öffnen. Ream die Intramedullary Raum des Femurs manuell durch Drehbewegungen des 24-G-Nadel. Entfernen Sie die 24 G-Nadel und legen Sie die dünneren 27 G-Nadel in den Markhöhle. Drücken Sie die Nadel nach vorne den kortikalen Knochen des Oberschenkels proximal am Trochanter major zu perforieren. </li><li> Entfernen Sie die 27 G-Nadel aus dem Oberschenkelknochen. Mit der Handbohrmaschine, implantieren den Marknagel durch die Inzisur unter ständiger Drehung und axialen Druck, bis das distale Ende des Nagels das Niveau der Kondylen erreicht. HINWEIS: Das distale Ende des Nagels mit einer kleinen Markierung identifiziert werden. </li><li> Platzieren Sie die Maus in der linken Seitenlage. Führen Sie eine Längshautschnitt die Skalpellklinge entlang der diaphysären Teil des lateralen Oberschenkels aus dem Kniegelenk zum Hüftgelenk, um unter Verwendung von chirurgisch die midshaft des Oberschenkels aus. </li><li> Mit Hilfe von kleinen Vorbereitung Schere, spaltete die Faszien und verteilt die Muskeln in Richtung der Femur-Achse von der lateralen Seite.Verbreiten Sie die Muskeln, bis der diaphysären Teil des Oberschenkels ausgesetzt ist. Bewahren Sie den Ischiasnerv. <ol><li> Bereiten Sie den gesamten Umfang des Oberschenkels durch den Knochen mit der Kornzange zu unterminieren. Dann ziehen sich die Muskeln durch die Kornzange Verbreitung und den Oberschenkelknochen aus. </li></ol></li><li> Montieren Sie das Zielgerät an dem distalen Ende des Nagels. Voraus das Gerät, bis er an den Adapterflansch des Nagels befestigt und drehen Sie das Zielgerät in anterolateralen Position auf den Oberschenkelknochen. </li><li> Interlock den Nagel mit einem proximalen und einem distalen Verriegelungsstift. <ol><li> Beginnen Sie mit dem proximalen Verriegelungsstift. </li><li> Legen Sie die Zentrierung Bohrkrone (1 mm Durchmesser) in die Handbohrmaschine. Senken Sie die Knochen an der proximalen Verriegelungslochposition. HINWEIS: Mit dem Versenken, ein kleiner Hohlraum in der gegenüberliegenden kortikalen Knochen geschaffen, ohne durch den Knochen gebohrt wird. Dieser Hohlraum ermöglicht eine verbesserte Zentrierung und Führung des dünneren Bohrkrone (0,3 mm Durchmesser),später verwendet. </li><li> Setzen Sie den Bohrer (0,3 mm Durchmesser) in die Handbohrmaschine. Mit dem Zielgerät, bohren, um das Loch sowohl durch die Verkleidung und die abgewendet kortikalen Knochen (bikortikalen). Legen Sie die erste durch die Zieleinrichtung Verriegelungsstift. Die Verriegelungsstiftantriebswelle abschert, sobald das Verriegelungsdrehmoment erreicht wird. </li><li> Wiederholen Sie diesen Vorgang für den distalen Verriegelungsstift. </li></ol></li><li> Führen Sie die diaphysäre Osteotomie. <ol><li> Bringen Sie die Sägelehre auf die Zielvorrichtung auf der lateralen Seite zwischen den beiden Verriegelungsstifte. Dann sah die Knochen mit der Gigli unter Dauerspülung mit Kochsalzlösung sah. Nachdem die Osteotomie abgeschlossen ist, schneiden Sie die Säge an einem Ende, in der Nähe bis auf die Knochen. Entfernen Sie die Säge sorgfältig Schäden am Weichgewebe zu vermeiden. </li></ol></li><li> Entfernen Sie die Zieleinrichtung und mit den kleinen Zange, befestigen die verbleibende Welle des Marknagels an der markierten Linie ab. </li><li> Schließen Sie die Muskelschichten am latrere Stelle des Oberschenkels und führen die Hautverschluss mit einzelnen Nähten. Am vorderen Stelle des Knies, die Position der Patella und fixieren die Patellasehne, um die Muskeln mit einer einzigen Naht. Benutzen Nähte diese Wunde und zu schließen. </li><li> Halten Sie die Tiere unter der Wärmelampe, bis sie aus der Narkose zu erholen. Lassen Sie die Tiere nicht unbeaufsichtigt, bis sie genügend Bewusstsein wiedererlangt haben ventralen recumbency zu halten. Bringen Sie die Tiere zu Einzelkäfigen in der Tierhaltung. </li><li> Überwachen Sie die Tiere sorgfältig jeden Tag. Pflegen postoperativen Analgesie während der ersten drei Tage. Weiter Analgesie, wenn am Tag 4 nach der Operation noch die Tiere Anzeichen von Schmerzen zeigen, wie Stimmgebung angegeben, Unruhe, mangelnde Mobilität, das Versagen der Bräutigam, abnormale Körperhaltung, und der Mangel an normalen Interesse an der Umgebung. Terminate Analgesie, wenn die Tiere schmerzfrei sind. </li></ol>

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	<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. 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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. 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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>

Romano Matthys is an employee of RISystem AG, Davos, Switzerland, which produces the implants and implant-specific instruments. The other authors have no conflicts of interest.

Die kritischsten Schritte der chirurgischen Technik sind die richtige Positionierung des Nagels, der Zieleinrichtung und die Stifte. Der Nagel vollständig in das markierte Gedankenstrich am distalen Ende des Nagels eingeführt werden, da ein Vorsprung des Nagels in das Kniegelenk auf der Ebene der Kondylen kann die Bewegung des Kniegelenks (3 A) beschränken. Daher ist die Größe des Oberschenkels und dementsprechend das Körpergewicht der Tiere, müssen berücksichtigt werden. Der Chirurg sollte auch besonderes Augenmerk auf die endgültige Position des Zielvorrichtung Anbringen der Adapterflansch des Nagels zu zahlen. Dies garantiert, dass die Osteotomie immer in einer identischen midshaft Position befindet. Schließlich weisen die Verriegelungsstifte vollständig bikortikal eingeführt werden Stift Dislokation während des Beobachtungszeitraums (Abbildung 3 B) zu vermeiden. Verwendung von Drehbewegungen und kontinuierliche Axiallast Daher sollten die Stifte in den Femur eingesetzt werden. Die Stiftantriebswelle Schereab, sobald das Verriegelungsdrehmoment erreicht wird. Die endgültige Position des Nagels und die Stifte müssen durch Radiographie bestätigt werden, bevor die Tiere in das Studienprotokoll enthalten sind. Am Ende des Experiments, der wichtigste Schritt bei der Knochen Ernte ist die Entfernung der Verriegelungsstifte von den Nagel. Nicht selten sind die Enden der Stifte werden durch neugebildete Knochengewebe bedeckt. In der Tat hat diese Knochengewebe reseziert werden, bis die Stifte entfernt werden können. Dieses muss sehr sorgfältig ausgeführt werden, da eine Beschädigung des Femurs die biomechanischen Eigenschaften des geheilten Knochens beeinflussen können. Manchmal können die Stifte mehr leicht von der dorsalen Seite des Oberschenkelknochens entfernt. Der Nagel selbst kann ohne Schwierigkeiten entfernt werden, um eine einfache Nadelhalter verwenden. Die Instrumente und Implantate für dieses chirurgische Verfahren sind hochspezifisch, so Änderungen an dem Verfahren nicht hergestellt werden kann. Während das Verfahren com entwickeln kannkationen, in unseren Händen, sie sind selten (dh unter 2%). Beispielsweise das Kniescheibenband, die seitlich während des Verfahrens verschoben wird, bersten kann. Dies erfordert Annähen des Bandes nach Nagel Implantation. Während des Einsetzens des 24 G Nadel und dem Aufreiben des Oberschenkelknochens können die Kondylen platzen. Während Stifteinsetzmaschine und Osteotomie mit dem Gigli sah, kann der Oberschenkelknochen in der midshaft Region brechen. Es gibt keine Möglichkeit, Problemlösungen für diese Komplikationen, so können diese Tiere nicht für ein standardisiertes Experiment verwendet werden. Eine Einschränkung der Technik ist, dass unterschiedliche Größen von Tieren und damit Femora, erfordern verschiedene Größen von Implantaten. Eine weitere Beschränkung für den Einsatz des Implantates ist , dass in vivo micro CT der Osteotomie während des Heilungsprozesses Analysen sind fast unmöglich aufgrund des Implantatmaterials (medizinisch-Edelstahl), die die Bildqualität beeinträchtigt. in vivoKnochenheilungs Studien können offene oder geschlossene Modelle durchgeführt werden. In den meisten Studien wird die Heilung des Femur oder der Tibia analysiert. Dies gilt für die Techniken und Modelle für Mäuse während des letzten Jahrzehnts entwickelt. Dazu gehören offene 7-10 Modelle sowie geschlossene 5,11,12 Ansätze, die eine starre oder eine weniger starre Fixierung bereitstellen kann. Von Interesse, verwendet früheren Studien an Mäusen einen einfachen Marknagel. Obwohl die Heilung von Knochenbrüchen, stabilisiert mit solch ein einfacher Stift mit großem Kallusbildung verbunden war, trug die Technik eine beträchtliche Anzahl von Nachteilen. Dazu gehörten Stift Luxation und eine heterogene Heilungsreaktion aufgrund des Ausfalls von Axial- und Rotationsstabilität. Obwohl diese Nachteile experimentellen Ergebnisse zu beeinflussen , sind bekannt, neuere Studien, die die Mechanismen der Knochenheilung zu analysieren möchten, verwenden noch murine Modelle , in denen die Fraktur nur 13 mit einem Stift stabilisiert wird oder sogar nicht stabilisiertes links <sbis&gt; 14. Da somit die Mechanik deutlich während der Heilung der Prozess der Heilung 15 beeinflussen, fühlen wir , dass stabile Osteosynthesetechniken, vergleichbar mit denen in der klinischen Praxis verwendet werden, auch bei Mäusen verwendet werden soll. Die Kosten des Marknagels Verriegelungs ist wesentlich höher, als die der einfachen Marknagel verglichen. Allerdings trägt der Stift die Gefahr von Verwerfungen und nicht axiale und Rotationsstabilität bietet. Dies kann die Qualität der Ergebnisse beeinflussen und erfordert eine größere Anzahl von Tieren, die für die Studie. Im Gegensatz dazu ist der intramedulläre Nagel Verriegelungs ermöglicht Stabilisierung von Osteotomien und Knochendefekten mit einem hohen Grad an Standardisierung, in reduzierter Variabilität der Ergebnisse führt. Dies führt zu einer Verringerung der erforderlichen Anzahl von Tieren. Zur Überwindung Axial- und Rotationsinstabilität des üblicherweise verwendeten Stift haben mehrere Implantate wurden in den letzten Jahren eingeführt.Dazu gehören die Mark Schraube, die Fraktur Kompression durch einen besonders modifizierten distalen Kopf induziert und proximalen Gewinde 5. Die Operationstechnik notwendig, die Schraube zu implantieren ist einfach und weniger invasiv als die des Marknagels. Allerdings zeigt die Schraube unteren Drehsteifigkeit mit dem 4 Nagel verglichen. Darüber hinaus kann es nicht als ein Modell der defekten Heilung verwendet werden, da die axiale Stabilität durch axiale Kompression der Knochenfragmente über den Knochenbruch erreicht wird. Die interne Verriegelungsplatte, die für die starre Fixierung verwendet werden kann, ergibt sich bei der Knochenheilung, die von intramembranöse Ossifikation 9 dominiert wird. Da diese Art der Heilung mit wenig Kallusbildung zugeordnet ist, kann dieses Modell nicht in Experimenten bevorzugt werden, die für biochemische und molekulare Analysen größere Mengen von Kallusgewebe erfordern. Von Interesse kann die interne Verriegelungsplatte auch d werdenesigned für eine flexiblere Fixationstechnik 16. Mit dieser flexiblen Platte, die Knochenheilung durch endochondral Verknöcherung dominiert und führt somit in größeren Mengen von Kallusgewebe. Allerdings ist Kallusformation heterogen, der vorwiegend an der Stelle gegenüberliegende Platte Platzierung. Die Verriegelungsplatte ermöglicht auch zur Stabilisierung von Knochendefekten. Allerdings ist die Spaltgröße begrenzt und führt nicht zu einer zuverlässigen nicht gewerkschaftlich Bildung 6. Der Fixateur externe für Mäuse bietet eine gut definierte Alternative zum Nagel für die Knochendefektheilung zu analysieren. Der große Vorteil des Fixateur externe auf die hier vorgestellten nail Vergleich ist die Möglichkeit , das Implantat Steifigkeit in vivo während der Knochenheilung 17 zu verifizieren. Jedoch pin-Infektionen und Veränderungen der normalen körperlichen Aktivität aufgrund der außen aufgebrachten Fixierungskomponenten müssen ebenfalls berücksichtigt werden. Von besonderem Interesse sind weder die internal Verriegelungsplatte noch der Fixateur externe ermöglichen standardisierte Fixierung von verschiedenen Knochenersatzmaterialien und Gewebe-Engineering-Konstrukte, die in der Knochendefektheilung analysiert werden können. Wenn diese beiden Techniken verwenden, muss die Knochenersatzstoffe oder Gewebe-Engineering - Konstrukte in den Defekt platziert werden, die in der Regel zusätzliche Fixierung 18 erfordert. Im Gegensatz dazu ermöglicht die Verwendung des Nagels der Implantation des Knochenersatz über den Nagel, eine ausreichende Positionierung und Fixierung Providing (Abbildung 6). Der intramedulläre Verriegelungsnagel hier eingeführt ist vergleichbar mit Nägeln für die Behandlung von Trauma-Patienten in der klinischen Praxis verwendet. Dementsprechend glauben wir, dass der Nagel kann in einem breiten Spektrum von murinen Knochenheilung Forschung von normal zu fehlerhaften Bereich eingesetzt werden.

Die Biologie der Knochenheilung kann in vitro unter Verwendung von Zell- und Sphäroid - Kulturen untersucht werden, aber es erfordert auch in vivo - Ansätze Tierstudien verwendet wird . Während Großtierversuche nach wie vor eine wichtige Rolle in präklinischen Tests spielen, hat sich frühzeitig Prüfung von Produkten oder Hypothesen in den letzten 10 Jahren stark verändert und heutzutage oft in kleinen Tiermodellen 1 durchgeführt. Dieser Schalter wurde aus mehreren Gründen durchgeführt. Produktion und Wartung von Mäusen und Ratten sind billiger im Vergleich zu Schweinen und Schafen. Außerdem haben kleine Tiere kürzere Wiedergabezeiten und kürzere normalen Heilungszeiten, von denen beide die Leistung der großen Serie von chronischen Experimente erleichtern. Schließlich erlaubt die Verfügbarkeit von Gen-Zieltiere und spezifische Antikörper für die Analyse der molekularen Mechanismen bei der Knochenheilung. Während jedoch bisher Osteosynthesetechniken in den größeren Tiermodelle verwendet, konnte mit minimaler Variat übersetzt<html> Ion aus ähnlichen Verfahren in der Human- oder Tier klinischen Patientenversorgung eingeschaltet, die Entwicklung und Anwendung von Osteosynthesetechniken in den kleinen großen Ratten und Mäuse verwendet heraus schwierig. Es ist bekannt , dass die biomechanische Umgebung signifikant die Knochenheilungsprozess beeinflusst 2. Wie aus der Frakturheilung bekannt beim Menschen Unterschiede in Folge Stabilisierung Fraktur in verschiedenen Modi der Heilung, einschließlich intramembranöse Verknöcherung nach starre Fixierung und enchondralen Verknöcherung nach weniger starre Fixierung mit Mikrobewegungen. Komplette Axial- oder Rotationsinstabilität kann den Heilungsprozess verzögern oder in Pseudarthrosenbildung 3 führen kann. Dementsprechend glauben wir, dass es notwendig ist, bei Mäusen und Ratten anspruchsvolle Implantatsysteme und Osteosynthesetechniken zu entwickeln. Auf diese Weise können die biomechanischen Bedingungen in geeigneter Weise standardisiert werden, die garantieren gültige Ergebnisse bei den Heilungsprozess zu analysieren. e_content &quot;&gt; Obwohl eine beträchtliche Anzahl von hochentwickelten murine Stabilisierungstechniken sind in den letzten Jahren eingeführt worden ist, die am häufigsten verwendete Technik ist immer noch der einfache Marknagel. Der Hauptnachteil dieser Technik ist jedoch das Fehlen von Rotations- und axialen 4 Stabilität. um Rotations- und axiale Stabilität, eine intramedulläre Schraube verbessern eingeführt Femurfrakturen bei Mäusen 5 zu stabilisieren. jedoch ist die Schraubenfixation nicht verwendet werden können Knochen defekt Heilung aufgrund der Notwendigkeit für einen Kontakt und Druck zwischen den Knochenfragmenten zu analysieren , in bestellen Drehstabilität zu gewährleisten. Der Marknagel Verriegelung bietet eine höhere axiale und Rotationsstabilität im Vergleich zu dem einfachen Stift und der Markschraube 4. Eine in hohem Maße reproduzierbar Femurosteotomie, möglich wegen der Führung für den Gigli sah und die Fähigkeit definiert Spaltgrößen zu erstellen, ermöglicht die Analyse von sowohl normalen bone Heilung und Knochen defekt Heilung 6. Aufgrund des Einsetzens der Verriegelungsstifte gewährleistet der Verriegelungsmarknagel eine konstante Spaltgröße während des gesamten Heilungsprozesses, selbst bei voller Gewichtsbelastung. Hier berichten wir über die Gestaltung und Anwendung des intramedullären Verriegelungsnagel sowie auf ihre Vor- und Nachteile in experimentellen Studien an normalen und Knochenheilung verzögert.

<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

Knochenheilungs Modelle sind wesentlich für die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien für die klinische Frakturbehandlung. Darüber hinaus sind auch Mausmodelle häufiger in der Traumaforschung. Sie bieten eine große Anzahl von Mutantenstämmen und Antikörper für die Analyse der molekularen Mechanismen hinter der hochdifferenzierten Prozess der Knochenheilung. Um die biomechanische Umgebung kontrollieren, standardisierte und gut charakterisierte Osteosynthesetechniken sind obligatorisch in Mäusen. Hier berichten wir über die Gestaltung und Verwendung eines Marknagels offenen Femur Osteotomien in Mäusen zu stabilisieren. Der Nagel, aus medizinisch-Edelstahl, sorgt für eine hohe axiale und Drehsteifigkeit. Das Implantat ermöglicht ferner die Schaffung von definierten, konstant Osteotomiespalts Größen von 0,00 mm bis 2,00 mm. Intramedullären Verriegelungsnagel Stabilisierung des Oberschenkels Osteotomien mit Spaltgrößen von 0,00 mm und 0,25 mm ergeben eine ausreichende Knochenheilung durch endochondral und intramembranöse ossificatIon. Die Stabilisierung des Oberschenkels Osteotomien mit einer Spaltgröße von 2,00 mm ergibt sich atrophische nicht gewerkschaftlich. Somit kann der intramedullären Verriegelungsnagel in Heilung und nicht heilenden Modellen verwendet werden. Ein weiterer Vorteil der Verwendung des Nagels im Vergleich zu anderen offenen Knochenheilungs Modelle ist die Möglichkeit, ausreichend Knochenersatzmaterialien und Gerüste zu fixieren, um den Prozess der Osseointegration zu studieren. Ein Nachteil der Verwendung des Marknagels ist der weitere invasive chirurgische Verfahren, inhärent alle offenen Verfahren im Vergleich zu geschlossenen Modellen. Ein weiterer Nachteil kann die Induktion von einigen Schäden an der Markhöhle sein, inhärent alle Markstabilisierungstechniken im Vergleich zu extramedullary Stabilisierung Verfahren.

Die Gesamtzeit für das chirurgische Verfahren war in etwa 30 min von Hautschnitt bis zum Wundverschluss. Unter Verwendung der chirurgischen Implantaten zur Verfügung gestellt, Chirurgie kann ohne Stereo-Mikroskop durchgeführt werden. Postoperativ wurden die Tiere täglich überwacht. Die postoperative Analgesie wurde nach 3 Tagen beendet, da keines der Tiere Anzeichen von Schmerzen zeigten (Stimmgebung, Unruhe, mangelnde Mobilität, das Versagen der Bräutigam, abnormale Körperhaltung, oder das Fehlen von normalen Interesse an der Umgebung) nach diesem Zeitraum. Die Tiere zeigten eine normale Gewichtsbelastung innerhalb von 2 Tagen nach der Operation. Wundinfektionen oder sekundären Frakturen wurden nicht während des gesamten Beobachtungszeitraum beobachtet. Die wichtigste Komplikation , die die fehlerhafte Implantation des Verriegelungsnagels, wobei der Vorsprung des Nagels Ebene mit den Kondylen des Kniegelenks (3 A) auftreten kann. Diese treten vor allems durch falsche Handhabung der Zieleinrichtung oder durch die Verwendung eines Tieres mit einem zu kleinen Femur, insbesondere in Mäusen mit einem Körpergewicht von unter 20 g. Eine weitere Komplikation ist die Versetzung eines Verriegelungsbolzen (Abbildung 3 B). Diese Komplikation kann durch röntgenologischen Bestätigung der korrekten Implantation während oder unmittelbar nach der Operation vermieden werden. Dieses Problem wird in erster Linie durch ein unvollständiges Einsetzen des Stiftes verursacht. Schließlich wurde Knochen Ernte am Ende des Experiments ein paar Mal behindert, weil es schwierig war, die Verriegelungsstifte zu entfernen. Dies war um die Stiftposition zu knöchernen Überbrückung. Bildgebende Analysen nach 5 Wochen bestätigt eine vollständige Heilung der 0,25 mm Osteotomiespalts. Zu diesem Zeitpunkt wurde die periostale Kallus fast komplett umgebaut (Abbildung 4 A). Im Gegensatz dazu ist in femora mit einem 2,00 mm Spalt stabilisiert hatte, wurde die Osteotomie nicht geheilt. Die femora zeigte zuverlässig ein<html> n atrophic nicht gewerkschaftlich Bildung. Dies wurde auch nach 10 Wochen der Knochenheilung (Figur 4 B) bestätigt. Nach der Stabilisierung mit einer 0,25 mm Osteotomiespalts zeigten histologische Analysen ein typisches Muster der sekundären Frakturheilung mit Kallusbildung, einschließlich intramembranöse und enchondralen Verknöcherung. Nach 5 Wochen wurde die Osteotomie vollständig mit Knochengewebe überbrückt. Zu diesem Zeitpunkt wurde Geflechtknochen bereits in Lamellenknochen umgebaut (Abbildung 5 A). Im Gegensatz dazu stabilisierte sich die Femora mit 2,00 mm Osteotomie Lücken atrophic nicht gewerkschaftlich nach 10 Wochen der Beobachtung zeigte. Dies wurde mit einer großen Menge von Fasergewebe in der Osteotomiespalt verbunden. Keiner der Osteotomien zeigte Anzeichen von Knochenheilung oder Überbrückung , wenn analysiert histologisch (Abbildung 5 B). 2 / 54472fig1.jpg &quot;/&gt; Abbildung 1: Implantate. A. intramedulläre Nagel (0,8 mm Durchmesser, 15,7 mm Länge) mit einem proximalen Gewindes (Pfeil 4 mm Länge) und zwei Löcher (Pfeilköpfe) für das Einsetzen der Verriegelungsstifte. Der Nagel wird mit einer Welle (Doppelpfeil) , die mit Erleichterung der Anwendung. B. Verriegelungsstift (0,3 mm Durchmesser, Pfeil) Rotations- und axiale Stabilität zu erreichen. Der Verriegelungsstift ist auch mit einer Welle (Doppelpfeil) verbunden Anwendung zu erleichtern. C. Marknagel nach der Implantation in eine Maus Femur. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54472/54472fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54472/54472fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/54472/54472fig2.jpg" /> Abbildung 2: Chirurgische Instrumente für Nagelimplantation. A. Zielgerät für das EinsetzenB. des Nagels. Sägelehre auf mit einer Spaltweite von 0,25 mm für die Schaffung der Osteotomie verwendet werden. C. Bohrer zum Bohren des Lochs für die Verriegelungsstifte. D. Zentrierbohrer für Versenken der Verriegelungsstiftlöcher E. Handbohrmaschine. für das Einsetzen des Nagels verwendet, das Versenken, das Loch bohren, und das Einsetzen der Verriegelungsstifte. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54472/54472fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54472/54472fig2large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/54472/54472fig3.jpg" /> Abbildung 3: Die postoperative Röntgenaufnahmen. A. Röntgenbild zeigt , einen Vorsprung (Pfeil) des Nagels in das Kniegelenk auf der Ebene der Kondylen. B. Röntgenbild ein unvollständiges Einführen des proximalen Interloc demonstrierenKönigszapfen (Pfeil). Maßstabsbalken repräsentieren 4 mm. <img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/54472/54472fig4.jpg" /> Abbildung 4: Röntgenaufnahmen nach 5 und 10 Wochen nach der Knochenheilung. A. röntgenologische Analyse eines Oberschenkelknochens stabilisiert mit einer 0,25 mm Osteotomiespalts nach 5 Wochen eine ausreichende Knochenheilung zu demonstrieren. B. Röntgenanalyse eines Oberschenkels mit einem Spalt 2,00 mm Osteotomie nach 10 Wochen stabilisiert, atrophische nicht gewerkschaftlich zu demonstrieren. Maßstabsbalken repräsentieren 4 mm. <img alt="Abbildung 5" src="/files/ftp_upload/54472/54472fig5.jpg" /> Abbildung 5: Histologische Schnitte nach 5 und 10 Wochen nach der Knochenheilung. A. Die histologische Analyse eines Oberschenkelknochens stabilisiert mit einer 0,25 mm Osteotomiespalts nach 5 Wochen eine ausreichende Knochenheilung zu demonstrieren. Notieren Sie sich die fast komplette Umbau mit Lamellenknochen. B. Histgischen Analyse eines Oberschenkelknochens stabilisiert mit einem 2,00 mm Osteotomiespalts nach 10 Wochen, atrophische nicht gewerkschaftlich zu demonstrieren. Beachten Sie das Fasergewebe in der Osteotomiespalts. Die histologischen Schnitte wurden nach der Methode Trichrom gefärbt. Maßstabsbalken repräsentieren 800 &amp; mgr; m. <img alt="Figur 6" src="/files/ftp_upload/54472/54472fig6.jpg" /> Abbildung 6: Knochenersatz Implantation in vivo - Aufnahme , die eine segmentale Knochendefekt im rechten Oberschenkelknochen einer Maus zu demonstrieren.. Der Defekt wird durch einen Knochenersatz (Pfeil) gefüllt. Der Knochenersatz wird über den Nagel implantiert, eine angemessene Positionierung und Fixierung bereitstellt.

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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.

Eine intramedulläre Verriegelungsnagel für Standardisierte Fixierung von Femur Osteotomien zur Analyse von normalen und Defekte Knochenheilung bei Mäusen

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

an-intramedullary-locking-nail-for-standardized-fixation-femur

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Medicine

13.3K Aufrufe.  Saarland University. 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.

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

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

Murine bone marrow transplantation models provide an important tool in measuring hematopoietic stem cell (HSC) functions and determining genes/molecules that regulate HSCs. In these transplant model systems, the function of HSCs is determined by the ability of these cells to engraft and reconstitute lethally irradiated recipient mice. Commonly, the donor cell contribution/engraftment is measured by antibodies to donor- specific cell surface proteins using flow cytometry. However, this method heavily depends on the specificity and the ability of the cell surface marker to differentiate donor-derived cells from recipient-originated cells, which may not be available for all mouse strains. Considering the various backgrounds of genetically modified mouse strains in the market, this cell surface/ flow cytometry-based method has significant limitations especially in mouse strains that lack well-defined surface markers to separate donor cells from congenic recipient cells. Here, we reported a PCR-based technique to determine donor cell engraftment/contribution in transplant recipient mice. We transplanted male donor bone marrow HSCs to lethally irradiated congenic female mice. Peripheral blood samples were collected at different time points post transplantation. Bone marrow samples were obtained at the end of the experiments. Genomic DNA was isolated and the Y chromosome specific gene, Zfy1, was amplified using quantitative Real time PCR. The engraftment of male donor-derived cells in the female recipient mice was calculated against standard curve with known percentage of male vs. female DNAs. Bcl2 was used as a reference gene to normalize the total DNA amount. Our data suggested that this approach reliably determines donor cell engraftment and provides a useful, yet simple method in measuring hematopoietic cell reconstitution in murine bone marrow transplantation models. Our method can be routinely performed in most laboratories because no costly equipment such as flow cytometry is required.

Determining donor cell engraftment presents a challenge in mouse bone marrow transplant models that lack well-defined phenotypical markers. We described a methodology to quantify male donor cell engraftment in female transplant recipient mice. This method can be used in all mouse strains for the study of HSC functions.

Mittels quantitativer real-time PCR zum Donor Cell Engraftment in einem Competitive Murine Bone Marrow Transplantation Modell fest

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

Forschung

Medizin

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

Obtaining in vivo human brain tissue volumetrics from MRI is often complicated by various technical and biological issues. These challenges are exacerbated when significant brain atrophy and age-related white matter changes (e.g. Leukoaraiosis) are present. Lesion Explorer (LE) is an accurate and reliable neuroimaging pipeline specifically developed to address such issues commonly observed on MRI of Alzheimer's disease and normal elderly. The pipeline is a complex set of semi-automatic procedures which has been previously validated in a series of internal and external reliability tests1,2. However, LE's accuracy and reliability is highly dependent on properly trained manual operators to execute commands, identify distinct anatomical landmarks, and manually edit/verify various computer-generated segmentation outputs.
LE can be divided into 3 main components, each requiring a set of commands and manual operations: 1) Brain-Sizer, 2) SABRE, and 3) Lesion-Seg. Brain-Sizer's manual operations involve editing of the automatic skull-stripped total intracranial vault (TIV) extraction mask, designation of ventricular cerebrospinal fluid (vCSF), and removal of subtentorial structures. The SABRE component requires checking of image alignment along the anterior and posterior commissure (ACPC) plane, and identification of several anatomical landmarks required for regional parcellation. Finally, the Lesion-Seg component involves manual checking of the automatic lesion segmentation of subcortical hyperintensities (SH) for false positive errors.
While on-site training of the LE pipeline is preferable, readily available visual teaching tools with interactive training images are a viable alternative. Developed to ensure a high degree of accuracy and reliability, the following is a step-by-step, video-guided, standardized protocol for LE's manual procedures.

Lesion Explorer (LE) is a semi-automatic, image-processing pipeline developed to obtain regional brain tissue and subcortical hyperintensity lesion volumetrics from structural MRI of Alzheimer's disease and normal elderly. To ensure a high level of accuracy and reliability, the following is a video-guided, standardized protocol for LE's manual procedures.

Läsion Explorer: Ein Video-geführt, standardisiertes Protokoll für genaue und zuverlässige MRI-abgeleiteten Volumetrics in der Alzheimer-Krankheit und Normale Ältere

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

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 has been great clinical interest in improving bone healing by altering the mechanical environment through the fixation stability around the lesion. One constraint of preclinical animal research in this area is the lack of experimental control over the local mechanical environment within a large segmental defect as well as osteotomies as they heal. In this paper we report on the design and use of an external fixator to study the healing of large segmental bone defects or osteotomies. This device not only allows for controlled axial stiffness on the bone lesion as it heals, but it also enables the change of stiffness during the healing process in vivo. The conducted experiments have shown that the fixators were able to maintain a 5 mm femoral defect gap in rats in vivo during unrestricted cage activity for at least 8 weeks. Likewise, we observed no distortion or infections, including pin infections during the entire healing period. These results demonstrate that our newly developed external fixator was able to achieve reproducible and standardized stabilization, and the alteration of the mechanical environment of in vivo rat large bone defects and various size osteotomies. This confirms that the external fixation device is well suited for preclinical research investigations using a rat model in the field of bone regeneration and repair.

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.

Einstellbare Steifheit, Fixateur externe für die Ratte Femurosteotomie und segmentale Knochendefekt Modelle

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

Multimodality imaging has emerged as a common technological approach used in both preclinical and clinical research. Advanced techniques that combine in vivo optical and &#956;CT imaging allow the visualization of biological phenomena in an anatomical context. These imaging modalities may be especially useful to study conditions that impact bone. In particular, orthopaedic implant infections are an important problem in clinical orthopaedic surgery. These infections are difficult to treat because bacterial biofilms form on the foreign surgically implanted materials, leading to persistent inflammation, osteomyelitis and eventual osteolysis of the bone surrounding the implant, which ultimately results in implant loosening and failure. Here, a mouse model of an infected orthopaedic prosthetic implant was used that involved the surgical placement of a Kirschner-wire implant into an intramedullary canal in the femur in such a way that the end of the implant extended into the knee joint. In this model, LysEGFP mice, a mouse strain that has EGFP-fluorescent neutrophils, were employed in conjunction with a bioluminescent Staphylococcus aureus strain, which naturally emits light. The bacteria were inoculated into the knee joints of the mice prior to closing the surgical site. In vivo bioluminescent and fluorescent imaging was used to quantify the bacterial burden and neutrophil inflammatory response, respectively. In addition, &#956;CT imaging was performed on the same mice so that the 3D location of the bioluminescent and fluorescent optical signals could be co-registered with the anatomical &#956;CT images. To quantify the changes in the bone over time, the outer bone volume of the distal femurs were measured at specific time points using a semi-automated contour based segmentation process. Taken together, the combination of in vivo bioluminescent/fluorescent imaging with &#956;CT imaging may be especially useful for the noninvasive monitoring of the infection, inflammatory response and anatomical changes in bone over time.

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

Combined optical and &#956;CT imaging in a mouse model of orthopaedic implant infection, utilizing a bioluminescent engineered strain of Staphylococcus aureus, provided the capability to noninvasively and longitudinally monitor the dynamics of the bacterial infection, as well as the corresponding inflammatory response and anatomical changes in the bone.

Kombiniert<em&gt; In-vivo-</em&gt; Optische und μCT Imaging-Infektion, Entzündung und Knochenanatomie in einem Orthopädie Implantat-Infektion in Mäuse Monitor

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

Serial sampling of the cellular composition of bone marrow (BM) is a routine procedure critical to clinical hematology. This protocol describes a detailed step-by-step technical procedure for an analogous procedure in live mice which allows for serial characterization of cells present in the BM. This procedure facilitates studies aimed to detect the presence of exogenously administered cells within the BM of mice as would be done in xenograft studies for instance. Moreover, this procedure allows for the retrieval and characterization of cells enriched in the BM such as hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) without sacrifice of mice. Given that the cellular composition of peripheral blood is not necessarily reflective of proportions and types of stem and progenitor cells present in the marrow, procedures which provide access to this compartment without requiring termination of the mice are very helpful. The use of femoral bone marrow aspiration is illustrated here for cytological analysis of marrow cells, flow cytometric characterization of the hematopoietic stem/progenitor compartment, and culture of sorted HSPCs obtained by femoral BM aspiration compared with conventional marrow harvest.

This protocol describes a procedure for serial sampling of femoral bone marrow (BM) without requiring the sacrifice of mice. This procedure facilitates longitudinal studies of the BM composition of mice over time and provides serial access to cells within the BM for ex vivo and transplantation studies.

Oberschenkelknochenmark-Aspiration im Live-Mäuse

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

Despite some anatomical and physiological differences, mouse models continue to be an essential tool for studying human lung disease. Bleomycin toxicity is a commonly used model to study both acute lung injury and fibrosis, and multiple methods have been developed for administering bleomycin (and other toxic agents) into the lungs. However, many of these approaches, such as transtracheal instillation, have inherent drawbacks, including the need for strong anesthetics and survival surgery. This paper reports a quick, reproducible method of intratracheal intubation that involves mild inhaled anesthesia, visualization of the trachea, and the use of a surrogate spirometer to confirm exposure. As a proof of concept, 8-12 week old C57BL/6 mice were administered either 2.0 U/kg of bleomycin or an equivalent volume of PBS, and both damage and fibrotic endpoints were measured post-exposure. This procedure allows researchers to treat a large cohort of mice in a relatively short period with little expense and minimal post-procedure care.

This article presents a rapid and simple method for administering bleomycin directly into the mouse trachea via intubation. Key advantages of this method are that it is highly reproducible, easy to master, and does not require specialized equipment or lengthy recovery times.

Ein verbessertes Verfahren zur schnellen Intubation der Luftröhre in Mice

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

A modified silicone injection procedure was used for visualization of the hepatic vascular tree. This procedure consisted of in-vivo injection of the silicone compound, via a 26 G catheter, into the portal or hepatic vein. After silicone injection, organs were explanted and prepared for ex-vivo micro-CT (&#181;CT) scanning. The silicone injection procedure is technically challenging. Achieving a successful outcome requires extensive microsurgical experience from the surgeon. One of the challenges of this procedure involves determining the adequate perfusion rate for the silicone compound. The perfusion rate for the silicone compound needs to be defined based on the hemodynamic of the vascular system of interest. Inappropriate perfusion rate can lead to an incomplete perfusion, artificial dilation and rupturing of vascular trees.
The 3D reconstruction of the vascular system was based on CT scans and was achieved using preclinical software such as HepaVision. The quality of the reconstructed vascular tree was directly related to the quality of silicone perfusion. Subsequently computed vascular parameters indicative of vascular growth, such as total vascular volume, were calculated based on the vascular reconstructions. Contrasting the vascular tree with silicone allowed for subsequent histological work-up of the specimen after &#181;CT scanning. The specimen can be subjected to serial sectioning, histological analysis and whole slide scanning, and thereafter to 3D reconstruction of the vascular trees based on histological images. This is the prerequisite for the detection of molecular events and their distribution with respect to the vascular tree. This modified silicone injection procedure can also be used to visualize and reconstruct the vascular systems of other organs. This technique has the potential to be extensively applied to studies concerning vascular anatomy and growth in various animal and disease models.

Tools used for visualizing vascular regeneration require methods for contrasting the vascular trees. This film demonstrated a delicate injection technique used to achieve optimal contrasting of the vascular trees and illustrate the potential benefits resulting from a detailed analysis of the resulting specimen using &#181;CT and histological serial sections.

Visualisierung von Gefäß- und Parenchymregeneration nach 70% Teilhepatektomie in normalen Mäusen

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

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

Endochondral fracture healing is a complex process involving the development of fibrous, cartilaginous, and osseous tissue in the fracture callus. The amount of the different tissues in the callus provides important information on the fracture healing progress. Available in vivo techniques to longitudinally monitor the callus tissue development in preclinical fracture-healing studies using small animals include digital radiography and &#181;CT imaging. However, both techniques are only able to distinguish between mineralized and non-mineralized tissue. Consequently, it is impossible to discriminate cartilage from fibrous tissue. In contrast, magnetic resonance imaging (MRI) visualizes anatomical structures based on their water content and might therefore be able to noninvasively identify soft tissue and cartilage in the fracture callus. Here, we report the use of an MRI-compatible external fixator for the mouse femur to allow MRI scans during bone regeneration in mice. The experiments demonstrated that the fixator and a custom-made mounting device allow repetitive MRI scans, thus enabling longitudinal analysis of fracture-callus tissue development.

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

The evaluation of tissue development in the fracture callus during endochondral bone healing is essential to monitor the healing process. Here, we report the use of a magnetic resonance imaging (MRI)-compatible external fixator for the mouse femur to allow MRI scans during bone regeneration in mice.

In Vivo Bewertung der Fraktur Kallus Entwicklung während der Knochenheilung bei Mäusen mit einem MRI-kompatiblen Osteosynthese Gerät für Maus Femur

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

Bone healing models are necessary to analyze the complex mechanisms of fracture healing to improve clinical fracture treatment. During the last decade, an increased use of mouse models in orthopedic research was noted, most probably because mouse models offer a large number of genetically-modified strains and special antibodies for the analysis of molecular mechanisms of fracture healing. To control the biomechanical conditions, well-characterized osteosynthesis techniques are mandatory, also in mice. Here, we report on the design and use of a closed bone healing model to stabilize femur fractures in mice. The intramedullary screw, made of medical-grade stainless steel, provides through fracture compression an axial and rotational stability compared to the mostly used simple intramedullary pins, which show a complete lack of axial and rotational stability. The stability achieved by the intramedullary screw allows the analysis of endochondral healing. A large amount of callus tissue, received after stabilization with the screw, offers ideal conditions to harvest tissue for biochemical and molecular analyses. A further advantage of the use of the screw is the fact that the screw can be inserted into the femur with a minimally invasive technique without inducing damage to the soft tissue. In conclusion, the screw is a unique implant that can ideally be used in closed fracture healing models offering standardized biomechanical conditions.

This protocol describes a minimally invasive osteosynthesis technique using an intramedullary screw for standardized stabilization of femur fractures, which can be used to analyze endochondral bone healing in mice.

Eine Minimal-Invasive Modell Endochondral Frakturheilung bei Mäusen unter standardisierten Bedingungen biomechanische Analyse

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

Corneal Epithelial Abrasion with Ocular Burr As a Model for Cornea Wound Healing

The murine cornea provides an excellent model to study wound healing. The cornea is the outermost layer of the eye, and thus is the first defense to injury. In fact, the most common type of eye injury found in clinic is a corneal abrasion. Here, we utilize an ocular burr to induce an abrasion resulting in removal of the corneal epithelium in vivo on anesthetized mice. This method allows for targeted and reproducible epithelial disruption, leaving other areas intact. In addition, we describe the visualization of the abraded epithelium with fluorescein staining and provide concrete advice on how to visualize the abraded cornea. Then, we follow the timeline of wound healing 0, 18, and 72 h after abrasion, until the wound is re-epithelialized. The epithelial abrasion model of corneal injury is ideal for studies on epithelial cell proliferation, migration and re-epithelialization of the corneal layers. However, this method is not optimal to study stromal activation during wound healing, because the ocular burr does not penetrate to the stromal cell layers. This method is also suitable for clinical applications, for example, pre-clinical test of drug effectiveness.

This protocol describes a method to inflict an abrasion to the ocular surface of the mouse, and to follow the wound healing process thereafter. The protocol takes advantage of an ocular burr to partially remove the surface epithelium of the eye in anaesthetized mice.

Epitheliale Korneaabnutzung mit okulärer Burr als Modell für die Hornhaut Wundheilung

The murine cornea provides an excellent model to study wound healing. The cornea is the outermost layer of the eye, and thus is the first defense to ...