Method Article
* These authors contributed equally
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.
Lipotransfer הוא כלי חיוני בארסנל של המנתח לטיפול בגירעונות ברקמות רכים של כל הגוף. השומן הוא מילוי רקמות הרך האידיאלי כפי שהוא זמין, להשיג בקלות, זול, ומטבעו ביולוגית. 1 עם זאת, למרות הפופולריות הגואה שלו, השתלת שומן הקשתה על ידי תוצאות בלתי צפויות והישרדות שתל משתנה, עם שיעורי ההחזקה פורסמו נעים בכל מקום בין 10 -80%. 1-3
כדי להקל על חקירות בהשתלת שומן, יש לנו ולכן פיתחתי מודל חיה המאפשר ניתוח של שימור נפח שומן מוזרק בזמן אמת. בקצרה, חתך קטן נעשה בקרקפת של עכבר בעירום CD-1 ו200-400 μl של lipoaspirate מעובד ממוקם מעל הגולגולת. הקרקפת נבחרה כאתר נמען בגלל העדרו של שומן תת עורי המקומי, ובגלל הניגוד המצוין רקע הניתן על ידי calvarium, אשר מסייע בתהליך הניתוח. טומוגרפיה ממוחשבת-מיקרו (מיקרו-CT) משמשת כדי לסרוק את השתל בתחילת מחקר ובכל שבועיים לאחר מכן. תמונות CT משוחזרות, ותוכנת הדמיה משמשת לכמת כרכי שתל.
באופן מסורתי, טכניקות להערכת שומן שתל נפח חייבו הרדמת חסד בבעלי החיים המחקר לספק רק הערכה אחת של משקל ונפח שתל על ידי מדידה פיזית vivo לשעבר. השוואות ביוכימיים והיסטולוגית שכמו כן נדרשו בעלי החיים המחקר להיות מורדמים. טכניקת הדמיה שתוארה זה מציעה את היתרון של הדמיה ואובייקטיבית כימות היקף בנקודות זמן מרובות לאחר השתלה ראשונית מבלי להקריב בעלי החיים המחקר. הטכניקה מוגבלת על ידי הגודל של השתל יכול להיות מוזרקים כמו עור סיכון שתלים גדולים יותר ונימק שומן. לשיטה זו כלי לכל מחקרי הערכת כדאיות שתל שומן ושימור נפח. הוא טוב במיוחד מתאים לproviding ייצוג חזותי של שתלי שומן ובעקבות שינויים בנפח לאורך זמן.
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.
הערה: פרוטוקולי ניסוי וטפסי הסכמת מטופל לקבלת שומן היו נבדקו ואושרו על ידי אוניברסיטת סטנפורד Institutional Review Board (פרוטוקול # 2,188). נהלי כל החיה אושרו על ידי הפנל המנהלי סטנפורד במעבדת טיפול בבעלי חיים (APLAC) לפי הפרוטוקול # 9999. כל הניסויים שנערכו עם הקפדה על בטיחות בבעלי חיים והנחיות טיפול הומניות.
1. שומן קציר
2. שומן הארכת
3. מיקרו-CT
ניתוח 4. מיקרו-CT
5. שומן קציר
שתלי שומן ירדו בהדרגה בנפח במהלך המחקר, וכתוצאה מכך 62.2% הישרדות ממוצעת על ידי 8. (איור 4 א) בשבוע 24 בסיום סריקת השבוע 8, כל שתל שומן הופק בחתיכה אחת. בדיקת סכום דרגת Wilcoxan שימשה להשוות את ההבדל בין מדידות נפח של שתלי שומן מתקבלים על ידי שני מיקרו-CT או מחושבים ממסה פיזית. לא נמצא הבדל משמעותי בין שתי שיטות אלה (עמ '-value דו-צדדי = .9362). (איור 4)
עם 5 centiGy לסריקה וחמש נקודות זמן סריקה, כל עכבר קיבל לא יותר מסך של 25 centiGy במהלך המחקר. עולה בקנה אחד עם זה, אף אחד מהעכברים מוצג כל ראיות גולמית של כוויות קרינת עורית.
איור 1. (א) צינורית 14 G במזרק 1 מיליליטר, ממוקמת בקו האמצע ובמקורי ביותר ההיבט של הכיס לפני תחילת הזרקת שומן. (ב) עכבר עירום על השתלת שומן הושלמה, עם תפר ניילון אחת נהגה להביא פצע קצוות יחד. הכיס כבר מלא, אבל הוא לא מתוח.
איור 2. (א) תמונות משוחזרות בתחילה מוצג בצירי, העטרה, ונוף sagittal. (ב) באמצעות התצוגה הצירית כמדריך כדי לנווט לביותר ההיבט השמאלי של השתל על השקפת sagittal. קביעת סף לעוצמת פיקסל, כך שכל voxels שנבחר בטווח הסף ייצג רקמת שומן, ובכך לאפשר לתיחום של שתל שומן הנפח. (C) מוגדר במבט sagittal מתחיל ברוב ההיבט השמאלי של השתל ושל ROI המשיך אי פעםפרוסת y החמישית שעברה לקצה השני של השתל. (ד) כל voxels שנבחר מ2D ROI של אינטרפולציה ל3D ROI אחת. (E) משטח תלת-ממדי נוצרה באמצעות אינטרפולציה מעוקב-שגם לדמיין את כרכי שתל השומן כללי .
איור 3. שתל () שומן לפני explantation, עם תיקון גב של עור הוסר. (B) שתל שומן לאחר explantation.
ניתוח 4. (א) נפח מיקרו-CT איור הפגין אובדן הדרגתי של שומן שתל נפח במשך שמונה שבועות. (ב) כרכי שתל שומן הסופיים, כפי שהיא נמדדת על ידי מיקרו-CT, תואם באופן הדוק לכרכים מחושבים מהמוני שתל שומן explanteds. הצפיפות הממוצעת של שומן אנושי (מיליליטר / 0.9 g) שימשה כיחס המרה.
טבלת 1. מחושב נפח מיקרו-CT לעומת נפח שומן מדודים בפועל 24
עד לנקודה זו, רוב החוקרים הסתמכו על שיטות הלא הדמיה לכמת את ההישרדות לטווח הארוך של שתלי שומן, אך שיטות אלה דורשים הקרבת בעלי החיים המחקר ולהניב רק מדידה אחת. 3,10-12 המחקר שלנו מייצג שיטת ניתוח השתפרה המאפשרת אובייקטיבי, כימות של הישרדות שתל שומן בזמן אמת במודל של עכברים.
קריטי בתהליך זה הוא להבטיח כי עכברים מספיק חיסון המשמשים למחקר, כמו זה מונע את דחיית השתל שיתרחש אם עכברים בעלי מערכת חיסונית שלמה משמשים. שמירה על שלמות שומן היא קריטית במהלך המסיק, העיבוד, ושלבי מיקום של השתלה. בהתאם לאמות מידה מקובלות באופן מסורתי, יש לקבל שומן להשתלה על ידי שאיבת שומן שאיבה סייעה (SAL). במהלך ההשמה, שומן צריך להיות מוזרק בקצב זרימה יציב לא מהר יותר מאשר 0.5 מיליליטר / sec. צינורית 14 מד עדיפה להשתלת ina עכבר, אבל קנולות קוטר גדולות יותר ניתן להשתמש ללא כל פגיעה בשומן. קנולות וקטנות יותר מחטים-במיוחד אלה צרים יותר 16 מד-מיואשות במהלך ההשמה כפי שהם עלולים לגרום להתמוטטות השומן בשל לחץ גזירה מוגברת. למרות שאנו מתארים הטכניקה המועדפת עלינו לעיבוד לעיל, כל שילוב של שקיעה, צנטריפוגה, ו / או סינון ניתן להשתמש כל עוד שכבות הנפט ודם מופרדות במידה מספקת מהשומן לפני ההשתלה.
שתלי שומן צריכים להיות לפחות 200 μl בגודל למזער שונות בתוצאות בשל האופי הלא העקבי של השתלת שומן. שתלים גדולים יותר עד 400 μl בגודל ניתן להשתמש, אבל מעל לכרך זה, אספקת דם לקויה ומתח עור מוגזם עלולות לגרום לשומן ונימק עור. סופו של דבר, גודל שתל שומן מרבי שייקבע על ידי שטח פנים ונפח של הכיס. כדי להגביר את עוצמת הקול של שתל שיכול להיות מועבר בצורה בטוחה, ת.ד.cket ניתן להרחיב על ידי נתיחה נרחבת יותר. עם זאת, זה עשוי להציב שומן מעבר לגבולות העליונים של הגולגולת, אשר יהפוך את הניגוד בין השתל והרקמה סובב פחות ברורה. לפיכך, בחירת voxel שלאחר מכן תהיה קשה יותר.
אם חתך בעור ראשוני הוא קטן מספיק, תפר לא יהיה צורך עוד שומן נשאר הכיל ולא ראה דולף החוצה מהכיס. אם תפר ממוקם, יש להקפיד שלא לקשור את הקשר הראשון חזק מדי, אחרת התמוטטות עור עלולה להתרחש. תפר monofilament שאינו נספג כמו ניילון הוא מועדף, כפי שהוא מגביל את התגובה הדלקתית ופחות סביר נמל זיהום. -Epithelialization מחדש של החתך יתרחש בתוך 24 עד 48 שעות לאחר ניתוח, והתפר ניתן להסיר בשלב זה. אין להשתמש בתפרים נספגים וקלועים. עור צריך תמיד להיות מטופלים עם הכוח לפחות הכרחי, והמנתח צריך לדאוג שלא למחוץ את העורכשהוא אוחז את קצות פצע.
בהתאם לתוכנת ניתוח ההדמיה של החוקרים, הקשר המדויק בין עוצמת פיקסל והצפיפות של רקמה עשוי להשתנות. חוקרים צריכים לבחור סף עוצמת פיקסל להשיג טווח מרבי ומזערי בצורה מדויקת ביותר שמייחד את שתל השומן מהרקמה הסובבת. יש להשתמש בערכי סף מרבי ומזערי אותה במהלך כל נפח הניתוחים כדי לשמור על עקביות.
ישנן שיטות רבות לבחירת שתל נפח פעם נקבעו ערכי סף עוצמת פיקסל. למרות שאנו מוצאים בציור עם כלי מברשת בתצוגה הטובה ביותר sagittal בידיים שלנו, שיטות בחירת voxel אחרות כדי ליצור את ההחזר על ההשקעה יכולה לשמש כמו ציור עם הכלי שגם ציור או בתצוגה הצירית. עדיף אם אדם אחד מבצע את כל נפח מנתח באופן עקבי ככל האפשר על מנת להקטין את טעות מדידה.
איהטבע פולשנית של שיטה זו ויזואליזציה של אבולוציה שתל בזמן אמת מציע יתרונות משמעותיים על פני טכניקות מסורתיות. עם זאת, טכניקה זו היא מוגבלת ביכולתה לזהות את הכדאיות ובריאותם של שתלי שריד. יתר על כן, זה לא יכול להוכיח revascularization היחסית של שתלים. למרות שינויים במראה ובצפיפות שתל עשויים לרמוז על נמק שומן, זיהום, היווצרות ציסטה, או עיבוי, קשה להסיק מסקנות מדויקות ממייקרו-CT לבד.
אנו מקווים טכניקה זו תשמש כבסיס שעליו ניתן לבצע מחקרים עתידיים כדי להבין טוב יותר את הגורמים סיבתי בהישרדות שתל שומן והפסד. וריאציות על הנושא הזה עשויים להבהיר את התפקיד שתאי גזע, גורמי גדילה, ציטוקינים, גנים, וסמנים פני התא לשחק בשימור האולטימטיבי של שומן שתל נפח. עם כלי משופר זו כדי לבדוק מנוגד השערות, אנו מצפים להבנה טובה יותר של העברת שומן שtransfoRMS טכניקה גחמנית לטיפול בגירעונות רקמות רכים לאחד יותר לחיזוי.
None of the authors have any competing financial interest to report.
מחקר זה נתמך על ידי קרן Oak, המעבדה Hagey לילדי רפואת רגנרטיבית, והמכון הלאומי לבריאות, מענקי NIHR21DE019274, NIHR01DE019434, NIHR01DE021683, וNIHU01HL099776 לMTLDCW נתמכה על ידי ACS פרנקלין H. מרטין הפקולטה למחקר המלגה, Hagey מעבדה לילדי רפואת רגנרטיבית, והפקולטה Scholar פרס אוניברסיטת סטנפורד מכון מחקר לבריאות הילד. מיקרו-CT נערך במרכז סטנפורד לחדשנות בin vivo הדמיה.
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 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved