Summary

Creación de fracturas rígidamente estabilizados para la evaluación de osificación intramembranosa, la distracción osteogénica, o la curación de los defectos críticos de tamaño

Published: April 11, 2012
doi:

Summary

Este artículo describe un método para estabilizar fracturas de huesos largos que se basa en la aplicación de modificados Ilizarov fijadores externos<sup> 1-3</sup>. Después de la aplicación de los fijadores y la creación de la lesión ósea, la curación puede ser evaluada, la distracción osteogénica se puede realizar, o un defecto de tamaño no sindicalizados o crítica puede ser creado y utilizado para estudiar las intervenciones terapéuticas.

Abstract

La evaluación de los modos de reparación ósea es esencial para el desarrollo de terapias que se utilizan clínicamente para el tratamiento de las fracturas. La estabilidad mecánica juega un papel importante en la curación de las lesiones óseas. En el peor de los casos la inestabilidad mecánica puede llevar a los seres humanos con retraso o la no unión en el. Sin embargo, el movimiento también puede estimular el proceso de curación. En las fracturas que tienen formas de movimiento del cartílago para estabilizar los extremos de los huesos de fracturas, y este cartílago es reemplazado gradualmente por hueso a través de la recapitulación del proceso de desarrollo de la osificación endocondral. En contraste, si una fractura ósea está rígidamente estabilizado hueso se forma directamente a través de osificación intramembranosa. Clínicamente, tanto en la osificación endocondral y intramembranosa ocurren simultáneamente. Para replicar eficazmente este proceso los investigadores insertar una clavija en el canal medular del hueso fracturado como se describe por Bonnarens 4. Este método experimental proporciona una estabilidad lateral excelente permitiendo al mismo tiempo rotational de persistir la inestabilidad. Sin embargo, nuestra comprensión de los mecanismos que regulan estos dos procesos distintos también se puede mejorar de forma experimental aislar cada uno de estos procesos. Hemos desarrollado un protocolo de estabilización que proporciona la estabilización de rotación y lateral. En este modelo, la osificación intramembranosa es el único modo de sanación que se observa y los parámetros de la curación se puede comparar entre diferentes cepas de ratones genéticamente modificados 5-7, después de la aplicación de moléculas bioactivas 8,9, después de la alteración de los parámetros fisiológicos de la cicatrización 10, después de modificar la cantidad o el tiempo de estabilización 11, después de distracción osteogénica 12, después de la creación de una falta de unión 13, o después de la creación de un defecto de tamaño crítico. Aquí, se ilustra la forma de aplicar el fijador de Ilizarov modificados para el estudio de la curación de fracturas de tibia y distracción ósea en ratones.

Protocol

Todos los procedimientos fueron aprobados por el Cuidado de Animales de UCSF Institucional y el empleo Comisión y se ajustan a las directrices nacionales. 1. Preparación de los fijadores antes de la cirugía Antes de crear una fractura estabilizada, es necesario montar el dispositivo de diseño personalizado de la fijación externa. Los marcos de fijación especialmente diseñados externos consta de dos anillos de aluminio estabilizados por tres de acero inoxidable # 0/56 varillas …

Discussion

Los huesos se curan en dos modalidades diferentes en función de la estabilidad mecánica (revisado en 14). Cuando se deja que se forme una gran inestabilidad de la plantilla del cartílago en la línea de fractura que es reemplazado por hueso para cubrir los dos extremos del hueso roto. Proximal y distal a la rotura, el hueso se forma directamente por la osificación intramembranosa en el periostio y endostio. En contraste, en la curación de fracturas estable se produce exclusivamente a través de osificaci…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabajo fue financiado por R01-AR053645 del NIAMS.

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number Comments
0.25mm insect pin Fine Science Tool 26000-25 Blacked Anodized Steel, 0.25mm rod diameter, 4cm length
Stainless Steel Hex Nut Small Parts #2-56 1/8″ length, 56 threads per inch
Stainless Steel Hex Nut Small Parts #0-80 1/8″ length, 80 threads per inch
Stainless Steel Machine Screw Small Parts #0-80 1/8″ length, 80 threads per inch
Stainless Steel Machine Cut Threaded Rod Small Parts #0-80 6″ length, 80 threads per inch
18-8 Stainless Steel Head Machine Screw McMaster-Carr   2-56 Threads, 3/6″ length
External Fixation Device Machine shop Custom-designed  

References

  1. Ilizarov, G. A., Lediaev, V. I., Shitin, V. P. The course of compact bone reparative regeneration in distraction osteosynthesis under different conditions of bone fragment fixation (experimental study). Eksperimentalnaia Khirurgiia i Anesteziologiia. 14, 3-12 (1969).
  2. Ilizarov, G. A., Deviatov, A. A. Surgical elongation of the leg. Ortopediia Travmatologiia i Protezirovanie. 32, (1971).
  3. Thompson, Z., Miclau, T., Hu, D., Helms, J. A. A model for intramembranous ossification during fracture healing. J. Orthop. Res. 20, 1091-1098 (2002).
  4. Bonnarens, F., Einhorn, T. A. Production of a standard closed fracture in laboratory animal. J. Orthop. Res. 2, 97-101 (1984).
  5. Colnot, C., Thompson, Z., Miclau, T., Werb, Z., Helms, J. A. Altered fracture repair in the absence of MMP9. Development. 130, 4123-4133 (2003).
  6. Lange, J. Action of IL-1beta during fracture healing. J. Orthop. Res. 28, 778-784 (2010).
  7. Xing, Z. Multiple roles for CCR2 during fracture healing. Dis. Model Mech. 3, 451-458 (2010).
  8. Lu, C. Recombinant human bone morphogenetic protein-7 enhances fracture healing in an ischemic environment. J. Orthop. Res. , (2009).
  9. Yu, Y. Y., Lieu, S., Lu, C., Colnot, C. Bone morphogenetic protein 2 stimulates endochondral ossification by regulating periosteal cell fate during bone repair. Bone. 47, 65-73 (2010).
  10. Lu, C., Miclau, T., Hu, D., Marcucio, R. S. Ischemia leads to delayed union during fracture healing: a mouse model. J. Orthop. Res. 25, 51-61 (2007).
  11. Miclau, T. Effects of delayed stabilization on fracture healing. J. Orthop. Res. 25, 1552-1558 (2007).
  12. Tay, B. K., Le, A. X., Gould, S. E., Helms, J. A. Histochemical and molecular analyses of distraction osteogenesis in a mouse model. Journal of Orthopaedic Research. 16, 636-642 (1998).
  13. Choi, P., Ogilvie, C., Thompson, Z., Miclau, T., Helms, J. A. Cellular and molecular characterization of a murine non-union model. J. Orthop. Res. 22, 1100-1107 (2004).
  14. Buckwalter, J. A., Marsh, E. T., J, L., Heckman, J. D., Bucholz, R. W. . Rockwood and Green’s fractures in adults. , 245-271 (2001).
  15. Garcia, P. The LockingMouseNail-A New Implant for Standardized Stable Osteosynthesis in Mice. J. Surg. Res. , (2009).

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Cite This Article
Yu, Y., Bahney, C., Hu, D., Marcucio, R. S., Miclau, III, T. Creating Rigidly Stabilized Fractures for Assessing Intramembranous Ossification, Distraction Osteogenesis, or Healing of Critical Sized Defects. J. Vis. Exp. (62), e3552, doi:10.3791/3552 (2012).

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