Method Article
* 이 저자들은 동등하게 기여했습니다
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.
Lipotransfer는 몸 전체의 연부 조직 결손의 치료를 위해 외과 의사의 필수품 전반에 중요한 도구입니다. 지방은, 쉽게 사용할으로 쉽게 구할 수있는 저렴하고, 본질적으로 생체 적합성 그대로 이상적인 부드러운 조직 필러입니다. (1) 그러나, 그 싹 트는 인기에도 불구하고, 지방 이식술을 10에서 어디까지 공개 유지율과, 예측할 수없는 결과가 변수 이식 생존에 의해 방해된다 -80 %. 1-3
지방에 조사 래프팅을 촉진하기 위하여, 우리는 따라서 주입 된 지방 부피 보존 실시간 분석을 허용 동물 모델을 개발 하였다. 간단히, 작은 상처가 CD-1 누드 마우스의 두피에서 만든 가공 리포 애스 퍼 레이트의 200 ~ 400 μL은 두개골 위에 배치됩니다. 두피 때문에 에이즈 두 개관에서 제공하는 훌륭한 배경의 대비로 인해 고유의 피하 지방의 부재로받는 사이트로 선정하고,분석 과정. 마이크로 컴퓨터 단층 촬영 (마이크로 CT)는베이스 라인에서 이식 2 주에 한 번씩 스캔하는 데 사용됩니다. CT 이미지는 재구성 및 이미징 소프트웨어는 그래프트 양을 정량화하는 데 사용된다.
전통적으로, 생체 외 기술은 실제 측정에 의해 그래프트 중량과 체적의 단지 하나의 평가를 제공하기 위해 연구 동물을 안락사 필요로 한 지방 그래프트 량을 평가. 생화학 적 및 조직 학적 비교는 마찬가지로 안락사 할 수있는 연구의 동물이 필요했다. 설명이 영상 법은 연구 동물을 희생하지 않고도 시각화 객관적 초기 그 래프팅 후에 여러 시점에서 볼륨을 정량화 이점을 제공한다. 이식 기술은 더 큰 위험과 지방 피부 괴사로 주입 될 수 이식편의 크기에 의해 제한된다. 이 방법은 지방 이식 가능성 및 볼륨 유지를 평가하는 모든 연구를위한 유틸리티를 가지고있다. 그것은 특히 providi에 적합하다지방 이식의 시각적 표현 겨와 시간에 따른 볼륨의 변화를 다음과 같습니다.
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.
참고 : 실험 프로토콜과 지방 얻기위한 환자 동의서를 검토하고 스탠포드 대학의 임상 시험 심사위원회 (프로토콜 # 2188)에 의해 승인되었다. 모든 동물의 절차는 프로토콜 # 9999에서 실험 동물 관리 (APLAC)의 스탠포드 행정 패널에 의해 승인되었다. 모든 실험은 동물의 안전과 인도적인 치료 가이드 라인을 엄격하게 준수하여 실시 하였다.
1. 지방 수확
2. 지방 이식술
3. 마이크로 CT
4. 마이크로 CT 분석
5. 지방 수확
지방 이식은 점진적으로 8 주 스캔이 완료되면 주 (8) (그림 4A)로 62.2 %의 평균 생존율 (24)의 결과, 연구의 과정을 통해 볼륨 감소, 각 지방 이식은 하나의 조각으로 추출 하였다. Wilcoxan 순위 합 시험 중 마이크로 CT에 의해 얻어진 또는 물리적 질량으로부터 산출 이식 지방의 체적 측정의 차이를 비교하기 위해 사용 하였다. 유의 한 차이는 이러한 두 가지 방법 (양면 페이지 - 값 = 0.9362) 사이에서 발견되지 않았다. (그림 4B)
스캔 당 5 centiGy 다섯 스캔 시점으로, 각 마우스는 연구의 과정을 통해 25 centiGy 총보다는 더 이상 수신되지. 이과 일치, 마우스 중 어느 것도 피부 방사선 화상의 총 증거가 표시되지 않습니다.
도 1 (A) 중간 선에서 전에 지방 주입을 시작하기 포켓의 주동이의 가장 측면에 배치 한 ML의 주사기에 14 G 정맥. (B) 완료 지방 이식시 누드 마우스, 하나의 나일론 봉합사와 상처를 가지고하는 데 사용 함께 가장자리. 주머니 가득하지만 긴장하지되었습니다.
재구성 된 이미지 초기 축, 관상, 시상보기에 표시 그림 2. (A). (B) 시상보기에 이식의 가장 왼쪽 측면으로 이동하는 가이드로 축보기를 사용. 모든 복셀 따라서, 지방 조직을 나타내는 지방 그래프트 볼륨의 경계에 대한 허용 임계 값 범위 내에서 선택되도록 (C). 화소 강도에 대한 임계치를 설정 ROI의 그래프트의 가장 왼쪽 측면에서 시작 시상 뷰 정의 계속 이제까지그래프트의 타 단부로 이동 Y 다섯째 슬라이스. (D) 2D ROI의 단일 3D ROI로 보간에서 선택된 모든 복셀. (E)은 삼차원 표면 전체 지방 그래프트 볼륨을 시각화하는 큐빅 스플라인 보간을 사용하여 생성 된 .
제거 피부 등의 패치를 적출하기 전에 그림 3. (A) 지방 이식,. (B) 적출 후 지방 이식.
그림 4. (A) 마이크로 CT 부피 분석 8 주에 걸쳐 지방 이식 볼륨의 점진적 감소를 보여 주었다. 마이크로 CT로 측정 (B)가 최종 지방 이식 볼륨, 외식 지방 이식의 질량을 계산 볼륨에 밀접하게 대응의. 인간 지방 (0.9 g / ㎖)의 평균 밀도는 전환율을 사용 하였다.
실제 측정 된 지방의 양 (24) 대 표 1. 계산 된 마이크로 CT 볼륨
이 시점까지는 대부분의 연구는 지방 이식의 장기 생존을 정량화하는 비 영상 방식에 의존하지만, 이러한 방법은 연구 동물의 희생을 필요로하고 단 하나의 측정을 얻을 수있다. 3,10-12 우리의 연구가 나타내는 마우스 모델에서 지방 이식편 생존의 대물 실시간 정량을 허용 개선 분석 방법.
이 과정에서 중요한이 그대로 면역 체계가 마우스를 사용하는 경우 발생할 수있는 이식 거부를 방지로 충분히 면역 마우스, 연구에 사용되는 것을 보장한다. 지방 무결성을 보존하는 것은 이식의 수확, 처리 및 배치 단계에서 중요하다. 전통적으로 허용 기준에 따라, 그 래프팅을위한 지방 흡입은 지방 흡입술 (SAL)에 의해 수득한다. 배치하는 동안 지방이 더 빨리 0.5 ㎖ / 초보다 안정된 유량으로 주입해야한다. 게이지 (14)는 캐 뉼러 I 그래프트 바람직하다NA 마우스, 그러나 더 큰 직경의 캐뉼라는 지방에 부상없이 사용될 수있다. 그들은 증가로 인해 전단 응력에 고장 지방의 원인이 될 수 작은 캐 뉼러 및 바늘은 특히 사람들은보다 좁은 16 게이지 아르 배치하는 동안 낙담. 우리는, 상기 침강, 원심 분리 및 / 또는 여과의 임의의 조합을 처리하기위한 우리의 바람직한 기술을 설명했지만만큼 오일과 혈액 층 적절 종래 래프팅에 지방으로부터 분리되어 사용될 수있다.
지방 이식으로 인해 지방 이식의 일관성 특성 결과의 분산을 최소화하기 위해 크기가 최소 200 ㎕를해야합니다. 400 μL 크기까지 확대 이식편 사용될 수 있지만,이 볼륨 위에, 손상된 혈관 공급 과도한 장력은 피부 지방 및 피부 괴사 될 수있다. 궁극적으로, 최대 지방 그래프트 크기는 표면적 및 포켓의 체적에 의해 결정된다. , 포를 안전하게 전달 될 수 이식의 볼륨을 높이려면cket는 더 광범위한 절개로 확장 할 수 있습니다. 그러나, 이는 그라프 덜 명확한 주변 조직 사이의 콘트라스트를 만들 것이다 두개골의 위쪽의 경계를 넘어 지방 배치 할 수있다. 따라서, 후속 복셀 선택은 더 어려워 질 것이다.
초기 피부 절개가 충분히 작 으면, 봉합사 지방 함유 남아 주머니 누출 보지되는 한 필요하지 않을 수있다. 봉합이 배치되어있는 경우,주의, 그렇지 않으면 피부 고장이 발생할 수 있습니다, 너무 꽉 첫 매듭을 묶어하지 않도록주의해야합니다. 이 염증 반응을 제한하고, 감염 잠복하기 어려운 등의 나일론과 같은 비 흡수성 봉합사 모노 필라멘트가 바람직하다. 절개의 재 상피화가 24 시간 내지 48 수술후 내에서 발생되며, 봉합이 시점에서 제거 될 수있다. 흡수성과 꼰 봉합은 사용할 수 없습니다. 피부는 항상 필요한 최소한의 힘으로 처리해야하며, 의사는 피부를 분쇄하지 않도록주의해야상처 가장자리를 들고있다.
연구자 '영상 분석 소프트웨어에 따라, 픽셀 강도 및 조직의 밀도 사이의 정확한 관계는 다를 수 있습니다. 조사자 가장 정확하게 주변 조직으로부터 지방 그래프트 구별 최대 및 최소 범위를 획득하기 위해 픽셀 강도 임계치를 선택한다. 전체 볼륨의 일관성을 유지하기 위해 분석하는 동안 동일한 최대 및 최소 임계 값이 사용되어야한다.
화소 강도 임계 값을 설정 한 후 그래프트 볼륨을 선택하기 위해 여러 방법이있다. 우리는 우리의 손에 가장 시상보기에서 브러시 도구를 사용하여 그림을 찾을 수 있지만, 다른 복셀 선택 방법은 투자 수익 (ROI)이 축보기에서 스플라인 도구 나 그림 그리기 등 사용할 수 있습니다 만들 수 있습니다. 한 사람이 모든 볼륨이 측정 오차를 감소시키기 위해 가능한 한 일관되게 해석 수행하면 바람직하다.
비이 방법과 이식 진화의 실시간 시각화의 침략 본성은 기존의 기술에 비해 많은 이점을 제공한다. 그러나,이 기술은 잔여 이식편 생존 및 건강을 식별 할 수있는 능력이 제한된다. 또한, 이식 혈관 재 형성을 보여 상대적인 수 없다. 모양과 이식 밀도의 변화는 지방 괴사, 감염, 낭종 형성, 또는 액화 암시 수 있지만, 그것은 혼자 마이크로 CT에서 정확한 결론을 도출하기는 어렵다.
우리는이 기술이 향후 연구가 더 나은 지방 이식의 생존과 손실의 원인이되는 요인을 이해하기 위해 실시 될 수있는 기반이 될 것입니다 바랍니다. 이 테마의 변형 세포, 성장 인자, 사이토 카인 유전자가 줄기 역할을 규명 할 수 있고, 세포 표면 마커는 지방 그래프트 볼륨 보전 궁극적에서 재생. 가설을 대조 시험이 개선 된 도구로, 우리는 변압기의 지방 이전에 대한 이해를 기대합니다보다 예측 하나에 연부 조직의 결손을 치료하는 변덕 기술을 실효.
None of the authors have any competing financial interest to report.
본 연구는 ACS 프랭클린 H. 마틴 교수 연구 활동, Hagey에 의해 지원되었다 오크 재단, 소아 재생 의학 Hagey 연구소와 MTLDCW에 국민 건강, 보조금 NIHR21DE019274, NIHR01DE019434, NIHR01DE021683 연구소 및 NIHU01HL099776에 의해 지원되었다 소아 재생 의학 및 스탠포드 대학 아동 건강 연구소 학부 학술 상 실험실. 마이크로 CT는 생체 이미징 혁신 스탠포드 센터에서 실시했다.
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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