אין ויוו הערכה של שבר פיתוח קסם במהלך עצם הריפוי בעכברים שימוש בהתקן התואם ל- MRI Osteosynthesis את העכבר אתי
Summary
הערכת התפתחות רקמת ב קסם שבר במהלך הריפוי עצם endochondral חיוני לעקוב אחר תהליך הריפוי. כאן, אנחנו מדווחים על השימוש תהודה מגנטית הדמיה (MRI)-fixator חיצוני תואם את אתי העכבר כדי לאפשר MRI סריקות במהלך התחדשות העצם בעכברים.
Abstract
Endochondral ריפוי השבר הוא תהליך מורכב מעורבים בפיתוח של רקמה סיבית, הסחוס ואת osseous בקסם שבר. הכמות ברקמות שונות, קסם מספק מידע חשוב על השבר ריפוי התקדמות. זמין ויוו טכניקות כדי longitudinally לעקוב אחר התפתחות רקמת קסם מחקרים פרה שבר-הילינג, באמצעות חיות קטנות כוללים רדיוגרפיה דיגיטליות µCT הדמיה. עם זאת, בשתי הטכניקות הם רק מסוגלים להבחין בין רקמות על בסיס מינרלים מן, הלא-על בסיס מינרלים מן. כתוצאה מכך, זה בלתי אפשרי להפלות את הסחוס של סיבי רקמת. לעומת זאת, דימות תהודה מגנטית (MRI) מדמיין מבנים אנטומיים בהתאם לתוכן מים שלהן, ולכן עשוי להיות מסוגל לזהות noninvasively רקמות רכות והסחוס בנשיכה קסם שבר. . הנה, מדווחים על השימוש התואמים ל- MRI חיצוני fixator את אתי העכבר כדי לאפשר סריקות MRI במהלך התחדשות העצם בעכברים. הניסויים הראו כי את fixator ואת התקן הרכבה מחוייט לאפשר סריקות MRI חוזרות, ובכך מאפשר ניתוח האורך של התפתחות רקמת שבר-קסם.
Introduction
שבר משני ריפוי הוא הצורה הנפוצה ביותר של עצם ריפוי. זה תהליך מורכב מחקה היבטים ספציפיים של endochondral אונטוגנית התאבנות1,2,3. שטף דם מוקדם שבר מורכב ברובו תאים חיסוניים, פרור, סיבי רקמת. חמצן נמוך מתח גבוהה זנים biomechanical ה”בלתי אוסטאובלסט בידול בפירצה שבר, אך לקדם את הבידול של ובתאים לתוך chondrocytes4,5,6. תאים אלה להתחיל להתרבות באתר של פציעה כדי ליצור מטריצה הסחוס לספק יציבות ראשונית של עצם שבורה. במהלך ההבשלה קסם, chondrocytes הופכים היפרטרופית, עוברים אפופטוזיס, או טרנס-להבדיל לתוך תאי העצם. כורוידאלית באיזור סחוס-עד-עצם המעבר מספק רמות החמצן מוגברות, המאפשר את היווצרות הגרמית7. לאחר גרמית גישור על הפער שבר, יציבות biomechanical מתגברת, שיפוץ osteoclastic של קסם חיצוני שבר מתרחשת כדי לזכות מתאר ומבנה העצם פיזיולוגיים3. לכן, הכמויות של רקמה סיבית, הסחוס, העצם בקסם שבר לספק מידע חשוב על עצם תהליך הריפוי. מוטרד או מתעכבות ריפוי הופך גלוי על ידי שינויים של התפתחות רקמת קסם הן בני אדם והן עכברים8,9,10,11. טכניקות זמינים ויוו לפקח longitudinally קסם התפתחות רקמת ב שבר פרה ריפוי מחקרים באמצעות חיות קטנות כוללים רדיוגרפיה דיגיטליות µCT הדמיה12,13. עם זאת, בשתי הטכניקות מסוגלים רק מתלבטים על בסיס מינרלים מן, הלא-על בסיס מינרלים מן הרקמות. לעומת זאת, MRI מספקת ניגודיות מעולה רקמה רכה, ולכן עשוי להיות מסוגל לזהות רקמות רכות והסחוס בנשיכה קסם שבר.
העבודות הקודמות הראה תוצאות מבטיחות עבור פוסט מורטם MRI בעכברים עם שברים במפרק14 וויוו MRI בעכברים במהלך ריפוי פגם עצם intramembranous15. עם זאת, שני המחקרים הצהיר גם מוגבל מרחבית החדות ברזולוציה ורקמות. בעבר להדגים את הכדאיות של MRI ברזולוציה גבוהה ויוו להערכת האורך היווצרות קסם רך במהלך שבר endochondral מאתר הריפוי16. כאן, אנו מדווחים על הפרוטוקול עבור שימוש fixator חיצוניים התואמים ל- MRI של עצם הירך osteotomy בעכברים כדי לעקוב אחר התפתחות רקמת קסם longitudinally במהלך השבר endochondral תהליך הריפוי. העיצוב של התקן הרכבה בהזמנה אישית עבור החדרת fixator חיצוני הבטיחו עמדה סטנדרטית במהלך סריקות חוזרות ונשנות.
Protocol
Representative Results
Discussion
שינויים, פתרון בעיות:
המטרה העיקרית של מחקר זה היה לתאר את פרוטוקול לשימוש של fixator חיצוני MRI תואם עבור עצם הירך osteotomy העכבר עם היכולת לעקוב אחר התפתחות רקמת קסם longitudinally במהלך תהליך ריפוי השבר endochondral. העיצוב של התקן הרכבה בהזמנה אישית עבור החדרת fixator חיצוני הבטיחו עמד?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים Sevil Essig, סטפני Schroth, Verena פישר, Katja Prystaz, איבון Hägele ו- Subgang אן על תמיכה טכנית מצוינת. אנו מודים גם קרן מחקר גרמני (CRC1149, INST40/499-1) וגרמניה AO לטראומה קרן למימון מחקר זה.
Materials
| Anaesthesia tube | FMI, Seeheim, Germany | ZUA-82-ANA-TUB-Mouse | |
| Anaesthetic machine | FMI, Seeheim, Germany | ZUA-82-GME-MA | |
| Artery forceps | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BH104R | |
| Autoclave | Systec, Wettenberg, Germany | DX-150 | |
| Autoclaving packaging | Stericlin, Feuchtwangen, Germany | 2301-04/06/10/12/16 | |
| Avizo software | FEI, Burlington, USA | – | Version 8.0.1 |
| BioSpec 117/16 magnetic resonance imaging system | Bruker Biospin, Ettlingen, Germany | 117/16 | |
| Bulldog clamp | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BH 021R | |
| Carbon steel scalpel no. 11/15 | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BA211/215 | |
| Ceramic mounting pin 0.45 mm | RISystem, Davos, Switzerland | HS691490 | |
| Clindamycin (300 mg / 2ml) | Ratiopharm, Ulm, Germany | – | |
| Dressing forceps 115 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BD210R | |
| Dressing forceps 130 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BD025R | |
| Drill bit coated 0.45 mm | RISystem, Davos, Switzerland | HS820420 | |
| Durogrip needle holder 125 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BM024R | |
| Foliodrape | Hartmann, Heidenheim, Germany | 2513026 | |
| Frekaderm | Fresenius, Bad Homburg, Germany | 4928211 | |
| Gigli saw 0.44 mm | RISystem, Davos, Switzerland | RIS.590.110.25 | |
| Hand drill | RISystem, Davos, Switzerland | RIS.390.130-01 | |
| Heating plate | FMI, Seeheim, Germany | IOW-3704 | |
| Hygonorm gloves | Hygi, Telgte, Germany | 2706 | |
| Isoflurane | Abbot, London, UK | Forene | |
| Micro forceps 155 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BD343R | |
| Micro scissors 120 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | FD013R | |
| Mouse FixEx L 0.7 mm | RISystem, Davos, Switzerland | RIS.611.300-10 | |
| Needle case for drills | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BL911R | |
| Needle holder | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BB078R | |
| Octenisept | Schülke, Norderstedt, Germany | 121403 | |
| Osirix software | Pixmeo SARL, Bernex, Switzerland | – | Version 4.0 |
| Oxygen, medical grade | MTI, Ulm, Germany | – | |
| Resolon 5/0 | Resorba, Nürnberg, Germany | 88143 | |
| Saline 0.9% | Braun, Melsungen, Germany | 3570350 | |
| Scalpel handle 125 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BB073R | |
| Scissors 150 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BC006R | |
| Sealer for autoclave packaging | Hawo GmbH, Obrigheim, Germany | HM500 | |
| Sterican 27 G | Braun, Melsungen, Germany | 4657705 | |
| Sterile surgical blades no. 11/15 | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BB511/515 | |
| Surgical gloves | Hartmann, Heidenheim, Germany | Peha-micron 9425712 | |
| Surgical light | Maquet SA, Ardon, France | Blue line 80 | |
| Syringes 5 ml | Braun, Melsungen, Germany | Injekt 4606051V | |
| Tissue forceps 80 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | OC091R | |
| Tramadol 25 mg/l | Grünenthal, Aachen, Germany | 100mg/ml | |
| Vasofix Safety | Braun, Melsungen, Germany | 4268113S-01 | |
| Vicryl 5-0 | Ethicon, Norderstedt, Germany | V30371 | |
| Visdisic eye ointment | Bausch & Lomb, Berlin, Germany | 3099559 |
References
- Claes, L., Recknagel, S., Ignatius, A. Fracture healing under healthy and inflammatory conditions. Nat Rev Rheumatol. 8 (3), 133-143 (2012).
- Einhorn, T. A. The cell and molecular biology of fracture healing. Clin Orthop Relat Res. (355), S7-S21 (1998).
- Einhorn, T. A., Gerstenfeld, L. C. Fracture healing: mechanisms and interventions. Nat Rev Rheumatol. 11 (1), 45-54 (2015).
- Augat, P., et al. Local tissue properties in bone healing: influence of size and stability of the osteotomy gap. J Orthop Res. 16 (4), 475-481 (1998).
- Claes, L. E., Heigele, C. A. Magnitudes of local stress and strain along bony surfaces predict the course and type of fracture healing. J Biomech. 32 (3), 255-266 (1999).
- Claes, L. E., et al. Effects of mechanical factors on the fracture healing process. Clin Orthop Relat Res. (355), 132-147 (1998).
- Hu, D. P., et al. Cartilage to bone transformation during fracture healing is coordinated by the invading vasculature and induction of the core pluripotency genes. Development. 144 (2), 221-234 (2017).
- Hankenson, K. D., Zimmerman, G., Marcucio, R. Biological perspectives of delayed fracture healing. Injury. 45, 8-15 (2014).
- Meyer, R. A., et al. Age and ovariectomy impair both the normalization of mechanical properties and the accretion of mineral by the fracture callus in rats. J Orthop Res. 19 (3), 428-435 (2001).
- Nikolaou, V. S., Efstathopoulos, N., Kontakis, G., Kanakaris, N. K., Giannoudis, P. V. The influence of osteoporosis in femoral fracture healing time. Injury. 40 (6), 663-668 (2009).
- Haffner-Luntzer, M., Kovtun, A., Rapp, A. E., Ignatius, A. Mouse Models in Bone Fracture Healing Research. Current Molecular Biology Reports. 2 (2), 101-111 (2016).
- Garcia, P., et al. Rodent animal models of delayed bone healing and non-union formation: a comprehensive review. Eur Cell Mater. 26, 1-14 (2013).
- Histing, T., et al. Small animal bone healing models: standards, tips, and pitfalls results of a consensus meeting. Bone. 49 (4), 591-599 (2011).
- Zachos, T. A., Bertone, A. L., Wassenaar, P. A., Weisbrode, S. E. Rodent models for the study of articular fracture healing. J Invest Surg. 20 (2), 87-95 (2007).
- Taha, M. A., et al. Assessment of the efficacy of MRI for detection of changes in bone morphology in a mouse model of bone injury. J Magn Reson Imaging. 38 (1), 231-237 (2013).
- Haffner-Luntzer, M., et al. Evaluation of high-resolution In Vivo MRI for longitudinal analysis of endochondral fracture healing in mice. PLoS One. 12 (3), 0174283 (2017).
- Beckmann, N., Falk, R., Zurbrugg, S., Dawson, J., Engelhardt, P. Macrophage infiltration into the rat knee detected by MRI in a model of antigen-induced arthritis. Magn Reson Med. 49 (6), 1047-1055 (2003).
- Al Faraj, ., Shaik A, S. u. l. t. a. n. a., Pureza, A., A, M., Alnafea, M., Halwani, R. Preferential macrophage recruitment and polarization in LPS-induced animal model for COPD: noninvasive tracking using MRI. PLoS One. 9 (3), 90829 (2014).
- Rolle, A. M., et al. ImmunoPET/MR imaging allows specific detection of Aspergillus fumigatus lung infection in vivo. Proc Natl Acad Sci U S A. 113 (8), 1026-1033 (2016).
- Niemeyer, M., et al. Non-invasive tracking of human haemopoietic CD34(+) stem cells in vivo in immunodeficient mice by using magnetic resonance imaging. Eur Radiol. 20 (9), 2184-2193 (2010).
