Summary

Bedömning av livskraft Human Fat Injektion i nakna möss med Micro-datortomografi

Published: January 07, 2015
doi:

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

Lipotransfer är ett viktigt verktyg i kirurgens arsenalen för behandling av mjukdels underskott på hela kroppen. Fett är den idealiska vävnadsfiller som det är lätt tillgänglig, lätt erhållas, billigt, och i sig biokompatibla. 1 Men trots sin spirande popularitet, är fett ympning hämmas av oförutsägbara resultat och rörlig transplantatöverlevnad, med publicerade avdragsprocenten varierar allt från 10 -80%. 1-3

För att underlätta utredningar av fett ympning, har vi därför utvecklat en djurmodell som möjliggör realtidsanalys av injicerat fettvolym retention. I korthet är ett litet snitt gjordes i skalpen av en CD-1 nakna möss och 200-400 pl av bearbetad lipoaspirate placeras över skallen. Hårbotten väljs som mottagare platsen på grund av dess avsaknad av infödda subkutant fett, och på grund av den utmärkta bakgrunds kontrasten tillhandahålls av calvarium, vilket underlättarprocessanalys. Micro-datortomografi (mikro-CT) används för att skanna transplantatet vid baslinjen och varannan vecka därefter. De CT-bilder rekonstrueras, och en avbildning programvara används för att kvantifiera graft volymer.

Traditionellt, till tekniker bedöma fett transplantat volym har nödvändig euthanizing studie djuret att ge bara en enda bedömning av transplantat vikt och volym genom fysisk mätning ex vivo. Biokemiska och histologiska jämförelser har likaså skyldig studien djur som skall avlivas. Detta beskrivs avbildningsteknik erbjuder fördelen av att visualisera och objektivt kvantifiera volymen vid flera tidpunkter efter initial ympning utan att behöva offra studie djuret. Tekniken begränsas av storleken av transplantatet kunna injiceras som större transplantat risk hud och fettnekros. Denna metod är användbar för alla studier som utvärderar fett transplantat livskraft och volym retention. Det är särskilt väl lämpad för att providing en visuell representation av fett transplantat och efter volymförändringar över tid.

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

OBS: Experimentella protokoll och patient samtycke former för att erhålla fett granskades och godkändes av Stanford University Institutional Review Board (Protokoll # 2188). Alla djurförsök godkändes av Stanford Administrativ panel för försöksdjurs Care (APLAC) enligt protokoll # 9999. Alla experiment utfördes med strikt följsamhet till djurs säkerhet och riktlinjer human vård. 1. Fett Skörd Använda Coleman proceduren 17-19, få mänsklig fettvävnad frå…

Representative Results

Fett transplantat minskade successivt i volym under loppet av studien, vilket resulterade i 62,2% genomsnittlig överlevnad vid vecka 8. (Figur 4A) 24 Vid slutförandet av vecka 8 scan, fick varje fett transplantat utvinns i ett enda stycke. En Wilcoxan rangsummetest användes för att jämföra skillnaden mellan volymmätningar av fett transplantat erhållna genom antingen mikro-CT eller beräknade från fysisk massa. Ingen signifikant skillnad mellan dessa två metoder (dubbelsidig p-v?…

Discussion

Fram till denna punkt har de flesta forskare förlitat sig på icke-avbildningsmetoder för att kvantifiera den långsiktiga överlevnaden av fett transplantat, men dessa metoder kräver offret av studie djuret och ger endast en enda mätning. 3,10-12 Vår studie representerar en förbättrad analysmetod som möjliggör objektiv, realtids kvantifiering av fett transplantatöverlevnad i en musmodell.

Kritiskt i denna process är att säkerställa att tillräckligt immunsupprimerade…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Denna studie stöddes av Oak Foundation, Hagey Laboratoriet för Pediatric regenerativ medicin, och National Institute of Health, Grants NIHR21DE019274, NIHR01DE019434, NIHR01DE021683 och NIHU01HL099776 till MTLDCW stöddes av ACS Franklin H. Martin fakulteten Research Fellowship, den Hagey Laboratoriet för Pediatric regenerativ medicin, och Stanford University Child Health Research Institute fakulteten Scholar Award. Micro-CT utfördes vid Stanford Center for Innovation i in vivo Imaging.

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

Riferimenti

  1. Gir, P., et al. Fat grafting: evidence-based review on autologous fat harvesting, processing, reinjection, and storage. Plast Reconstr Surg. 130 (1), 249-258 (2012).
  2. Kaufman, M. R., et al. Autologous fat transfer national consensus survey: trends in techniques for harvest, preparation, and application, and perception of short- and long-term results. Plast Reconstr Surg. 119 (1), 323-331 (2007).
  3. Smith, P., et al. Autologous human fat grafting: effect of harvesting and preparation techniques on adipocyte graft survival. Plast Reconstr Surg. 117 (6), 1836-1844 (2006).
  4. Eppley, B. L., Dadvand, B. Injectable soft-tissue fillers: clinical overview. Plast Reconstr Surg. 118 (4), 98e-106e (2006).
  5. Yarborough, J. M. The treatment of soft tissue defects with injectable collagen. Am J Med Sci. 290 (1), 28-31 (1985).
  6. Baumann, D. P., Butler, C. E. Soft tissue coverage in abdominal wall reconstruction. Surg Clin North Am. 93 (5), 1199-1209 (2013).
  7. Tukiainen, E. Chest wall reconstruction after oncological resections. Scand J Surg. 102 (1), 9-13 (2013).
  8. Zan, T., et al. Surgical treatment of facial soft-tissue deformities in postburn patients: a proposed classification based on a retrospective study. Plast Reconstr Surg. 132 (6), 1001e-1014e (2013).
  9. Bucky, L. P., Percec, I. The science of autologous fat grafting: views on current and future approaches to neoadipogenesis. Aesthet Surg J. 28 (3), 313-321 (2008).
  10. Lee, J. H., et al. The effect of pressure and shear on autologous fat grafting. Plast Reconstr Surg. 131 (5), 1125-1136 (2013).
  11. Kirkham, J. C., et al. The impact of liposuction cannula size on adipocyte viability. Ann Plast Surg. 69 (4), 479-481 (2012).
  12. Medina, M. A., et al. 3rd et al. Polymer therapy: a novel treatment to improve fat graft viability. Plast Reconstr Surg. 127 (6), 2270-2282 (2011).
  13. Horl, H. W., Feller, A. M., Biemer, E. Technique for liposuction fat reimplantation and long-term volume evaluation by magnetic resonance imaging. Ann Plast Surg. 26 (3), 248-258 (1991).
  14. Har-Shai, Y., Lindenbaum, E. S., Gamliel-Lazarovich, A., Beach, D., Hirshowitz, B. An integrated approach for increasing the survival of autologous fat grafts in the treatment of contour defects. Plast Reconstr Surg. 104 (4), 945-954 (1999).
  15. Fontdevila, J., et al. Assessing the long-term viability of facial fat grafts: an objective measure using computed tomography. Aesthet Surg J. 28 (4), 380-386 (2008).
  16. Meier, J. D., Glasgold, R. A., Glasgold, M. J. Autologous fat grafting: long-term evidence of its efficacy in midfacial rejuvenation. Arch Facial Plast Surg. 11 (1), 24-28 (2009).
  17. Coleman, S. R. Structural fat grafts: the ideal filler. Clin Plast Surg. 28 (1), 111-119 (2001).
  18. Coleman, S. R. Structural fat grafting: more than a permanent filler. Plast Reconstr Surg. 118 (3 Suppl), 108S-120S (2006).
  19. Pu, L. L., Coleman, S. R., Cui, X., Ferguson, R. E., Vasconez, H. C. Autologous fat grafts harvested and refined by the Coleman technique: a comparative study. Plast Reconstr Surg. 122 (3), 932-937 (2008).
  20. Matsumoto, D., et al. Cell-assisted lipotransfer: supportive use of human adipose-derived cells for soft tissue augmentation with lipoinjection. Tissue Eng. 12 (12), 3375-3382 (2006).
  21. Yoshimura, K., Suga, H., Eto, H. Adipose-derived stem/progenitor cells: roles in adipose tissue remodeling and potential use for soft tissue augmentation. Regen Med. 4 (2), 265-273 (2009).
  22. Zuk, P. A., et al. Multilineage cells from human adipose tissue: implications for cell-based therapies. Tissue Eng. 7 (2), 211-228 (2001).
  23. Habte, F., et al. Impact of a multiple mice holder on quantitation of high-throughput MicroPET imaging with and without Ct attenuation correction. Mol Imaging Biol. 15 (5), 569-575 (2013).
  24. Chung, M. T., et al. Micro-computed tomography evaluation of human fat grafts in nude mice. Tissue Eng Part C Methods. 19 (3), 227-232 (2013).
  25. Thanik, V. D., et al. A murine model for studying diffusely injected human fat. Plast Reconstr Surg. 124 (1), 74-81 (2009).
check_url/it/52217?article_type=t

Play Video

Citazione di questo articolo
Atashroo, D. A., Paik, K. J., Chung, M. T., McArdle, A., Senarath-Yapa, K., Zielins, E. R., Tevlin, R., Duldulao, C. R., Walmsley, G. G., Wearda, T., Marecic, O., Longaker, M. T., Wan, D. C. Assessment of Viability of Human Fat Injection into Nude Mice with Micro-Computed Tomography. J. Vis. Exp. (95), e52217, doi:10.3791/52217 (2015).

View Video