Evaluación de la viabilidad de la inyección de grasa humana en ratones desnudos con micro-tomografía computarizada

Summary

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.

Abstract

Trasplante de grasa es una herramienta vital en el arsenal del cirujano para el tratamiento de los déficits de los tejidos blandos de todo el cuerpo. La grasa es el relleno de tejido blando ideales, ya que es fácilmente disponible, fácil de obtener, de bajo costo, e inherentemente biocompatible. ¹ Sin embargo, a pesar de su creciente popularidad, el injerto de grasa se ​​ve obstaculizada por resultados impredecibles y la supervivencia variable de injerto, con tasas de retención publicados que van desde 10 -80%. ^1-3

Para facilitar las investigaciones sobre el injerto de grasa, por lo tanto, hemos desarrollado un modelo animal que permite el análisis en tiempo real de la retención de volumen de grasa inyectada. Brevemente, una pequeña incisión en el cuero cabelludo de un CD-1 de ratón desnudo y 200-400 l de lipoaspirado procesado se coloca sobre el cráneo. El cuero cabelludo es elegido como el sitio receptor debido a su ausencia de grasa subcutánea nativo, y debido a la excelente contraste de fondo proporcionada por la bóveda craneal, que ayuda enel proceso de análisis. La tomografía computarizada de Micro (micro-CT) se utiliza para explorar el injerto al inicio del estudio y cada dos semanas a partir de entonces. Las imágenes de TC se reconstruyen, y un software de imagen se utiliza para cuantificar los volúmenes de injerto.

Tradicionalmente, las técnicas para evaluar el volumen de grasa injerto han necesitado la eutanasia del animal estudio para proporcionar una sola evaluación del peso del injerto y el volumen de medición física ex vivo. Comparaciones bioquímicos e histológicos han requerido igualmente el animal estudio que ser sacrificados. Esta técnica de imagen descrito ofrece la ventaja de visualizar y cuantificar objetivamente el volumen en múltiples momentos después del injerto inicial sin tener que sacrificar el animal estudio. La técnica está limitada por el tamaño del injerto capaz de ser inyectado como la piel injertos más grandes riesgos y necrosis grasa. Este método tiene utilidad para todos los estudios que evalúan la viabilidad del injerto de grasa y retención de volumen. Es particularmente bien adaptado a providing de una representación visual de los injertos de grasa y después de los cambios de volumen en el tiempo.

Introduction

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.

Protocol

NOTA: Los protocolos experimentales y formularios de consentimiento de los pacientes para la obtención de grasa fueron revisados ​​y aprobados por la Junta de Revisión Institucional de la Universidad de Stanford (Protocolo # 2188). Todos los animales procedimientos fueron aprobados por el grupo administrativo de Stanford en Laboratorio Animal Care (APLAC) en virtud del protocolo # 9999. Todos los experimentos se llevaron a cabo con estricto apego a la seguridad de los animales y las directrices cuidado humano. </p…

Representative Results

Injertos de grasa disminuyeron progresivamente en volumen durante el curso de estudio, resultando en 62.2% de supervivencia media en la Semana 8. (Figura 4A) 24 A la finalización de la exploración Semana 8, cada injerto de grasa se ​​extrajo en una sola pieza. Se utilizó una prueba Wilcoxan suma de rangos para comparar la diferencia entre las mediciones de volumen de los injertos de grasa obtenidos por cualquiera de las micro-CT o calculados a partir de la masa física. No se encontrar…

Discussion

Hasta este punto, la mayoría de los investigadores se han basado en modalidades no de imagen para cuantificar la supervivencia a largo plazo de los injertos de grasa, pero estos métodos requieren el sacrificio del animal estudio y producir una sola medición. ^3,10-12 Nuestro estudio representa un método de análisis mejorado que permite objetivo, la cuantificación en tiempo real de grasa supervivencia del injerto en un modelo de ratón.

Crítico en este proceso es garantizar q…

Materials

Reagents and Materials	Manufacturer
SAL lipoaspirate	N/A
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