هنا نقدم بروتوكول جراحي في الأرانب بهدف تقييم مواد استبدال العظام من حيث قدرات تجديد العظام. باستخدام اسطوانات نظرة خاطفة ثابتة على جماجم الأرانب، والتوصيل العظمي، وosteoinduction، وتكوّن العظام والتكوين الأوعية الدموية الناجمة عن المواد يمكن تقييمها إما على الحيوانات الحية أو القتل الرحيم.
المبدأ الأساسي لنموذج كالفاريال الأرنب هو أن تنمو أنسجة العظام الجديدة عموديا على رأس الجزء القشري من الجمجمة. يسمح هذا النموذج بتقييم مواد استبدال العظام لتجديد العظام عن طريق الفم والوجه القحفي من حيث نمو العظام ودعم الأوعية الدموية الجديدة. مرة واحدة يتم التخدير الحيوانات والتهوية (التنبيب داخل الرغامى)، يتم مشدود أربع اسطوانات مصنوعة من كيتون الأثير متعدد الأثير (PEEK) على الجمجمة، على جانبي الغرز المتوسطة والإكليلية. يتم حفر خمسة ثقوب داخل النخاع داخل منطقة العظام المحددة من قبل كل اسطوانة، مما يسمح بتدفق خلايا نخاع العظام. يتم وضع عينات المواد في الاسطوانات التي يتم إغلاقها بعد ذلك. وأخيرا، يتم خياطة الموقع الجراحي، والحيوانات تستيقظ. يمكن تقييم نمو العظام على الحيوانات الحية باستخدام التصوير الميكروتومي. وبمجرد قتل الحيوانات، يمكن تقييم نمو العظام والأوعية الدموية الجديدة باستخدام التصوير المجهري، وعلم الأنسجة المناعية، والفلورة المناعية. وبما أن تقييم المادة يتطلب أقصى قدر من التوحيد القياسي والمعايرة، فإن النموذج الكالفاري يبدو مثالياً. والوصول سهل جدا، ويسهل المعايرة والتوحيد باستخدام اسطوانات محددة، ويمكن تقييم أربع عينات في وقت واحد. وعلاوة على ذلك، يمكن استخدام التصوير المقطعي الحي، وفي نهاية المطاف يمكن توقع حدوث انخفاض كبير في الحيوانات التي سيتم قتلها الرحيم.
تم تطوير نموذج كالفاريل لتكبير العظام في التسعينات بهدف تحسين مفهوم تجديد العظام الموجه (GBR) في المجال الجراحي عن طريق الفم والوجه القحفي. المبدأ الأساسي لهذا النموذج هو زراعة أنسجة العظام الجديدة عموديا على رأس الجزء القشري من الجمجمة. وللقيام بذلك، يتم تثبيت مفاعل (مثل قبة التيتانيوم أو الاسطوانة أو القفص) على الجمجمة لحماية تجديد العظام الذي يتم بواسطة الكسب غير المشروع (على سبيل المثال، هيدروجيل، بديل العظام، وما إلى ذلك). مع المعونة من هذا النموذج،التيتانيوم أو أقفاص السيراميك 1،2،3،4،5،6،GBR الأغشية7،8،9 ،10، العوامل العظمية11،12،13،14،15،16،17، العظام الجديدة البدائل12و16و17و18و19و20و21و22و23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 أو تم تقييم آلية الأوعية الدموية الجديدة خلال عملية تجديد العظام30.
من وجهة نظر الترجمة، يمثل نموذج calvarial عيب جدار واحد التي يمكن مقارنتها بعيب الفئة الرابعة في الفك31. والهدف من ذلك هو زراعة عظام جديدة فوق منطقة القشرية، دون أي دعم جانبي من جدران العظام الذاتية. وبالتالي فإن النموذج صارم للغاية ويقيّم الإمكانات الحقيقية للموصل الرأسي للعظام فوق الجزء القشري من العظام. إذا كان النموذج الموضح هنا مخصص في المقام الأول لتقييم التوصيل العظمي في بدائل العظام، يمكن أيضا تقييم تكوين العظام و / أو الأوستيو، فضلا عن تكوين الأوعية الدموية1،2،3، 4,5,6,7,8,9,10,11,12,13 ،14،15،16،17،18،19،20،21،22 ،23،24،25،26،27،28،29،30.
أساسا لأسباب أخلاقية وعملية واقتصادية، تم تطوير نموذج calvarial في الأرنب الذي التمثيل الغذائي للعظام والهيكل هي ذات الصلة تماما بالمقارنة مع الإنسان32. من بين 30 مرجعاالمذكورة أعلاه، 80٪تستخدم نموذج كالفاريال الأرنب 1،2،3،4،5،6،7،8 ,9,10,11,12,13,14,15,17,22, 23،26،27،28،29،30،33،مما يدل على أهمية هذا النموذج الحيواني. في 2008, [بوسّنلشنر] نقل المجموعة النموذج [كلفريل] إلى الخنزير, أن يسمح المقارنة من ثمانية عظمة بدائل في وقت واحد20 (يقارن إلى اثنان عظم ة بديلة مع الأرنبة). من ناحية أخرى، نقلت مجموعتنا نموذج الأرنب كالفاريال إلى الأغنام. وباختصار، تم وضع قباب التيتانيوم على جماجم الأغنام لتوصيف التوصيل العظمي لبديل عظام جديد مطبوع ثلاثي الأبعاد. هذه الدراسات سمحت لنا بتطوير وإتقان نموذج الكالفارية وتحليلها16،21.
وذكرت الدراسات الثلاث الأخيرة16،20،21، جنبا إلى جنب مع العديد من التحقيقات الأخرى12،17،18،19،22، 23،24،26،27،28،29،وأكد الإمكانات الكبيرة لنموذج كالفاريال كفحص وتوصيف نموذج. ومع ذلك، على الرغم من أن النتائج التي تم الحصول عليها كانت مرضية جدا، وأشاروا أيضا إلى بعض القيود: (1) استخدام قباب التيتانيوم، التي منعت انتشار الأشعة السينية وبالتالي العيش استخدام الأشعة المقطعية الدقيقة. لا يمكن إزالة هذه قبل المعالجة النسيجية، مما اضطر الباحثين إلى تضمين العينات في بولي (ميثيل ميثاكريلات) الراتنج (PMMA). ولذلك اقتصرت التحليلات الناتجة إلى حد كبير على الطوبوغرافيا. (2) ارتفاع التكاليف المالية خاصة بسبب تكلفة الحيوانات، والتكاليف المتعلقة باللوجستيات والصيانة والجراحة للالحيوانات. (3) صعوبات الحصول على الموافقات الأخلاقية للالحيوانات الكبيرة.
دراسة حديثة من قبل بولو، وآخرون26 تحسنت إلى حد كبير النموذج على الأرنب. تم استبدال القباب التيتانيوم باسطوانات closable التي يمكن ملؤها مع حجم ثابت من المواد. وقد وضعت أربع من هذه الاسطوانات على جماجم الأرانب. وعند الانتهاء، يمكن إزالة الاسطوانات بحيث تكون الخزعات خالية من المعادن، مما يوفر مرونة أكبر بكثير فيما يتعلق بمعالجة العينات. أصبح نموذج كالفاريال الأرنب جذابة للاختبار في وقت واحد مع انخفاض التكاليف، وسهولة التعامل مع الحيوانات وتسهيل معالجة العينات. وبالاستفادة من هذه التطورات الأخيرة، قمنا بزيادة تحسين النموذج عن طريق استبدال التيتانيوم بـ PEEK لإنتاج اسطوانات، مما يسمح بنشر الأشعة السينية واستخدام التصوير المقطعي المجهري على الحيوانات الحية.
في هذه المقالة، سوف نقوم بوصف عمليات التخدير والجراحة وعرض أمثلة على المخرجات التي يمكن الحصول عليها باستخدام هذا البروتوكول، أي علم الأنسجة (المناعية)، ودراسة الأنسجة، والتصوير المجهري الحي والجسم الحي من الخارج لتقييم آليات العظام تجديد وتحديد كمية تخليق العظام الجديدة التي تدعمها المواد البديلة للعظام.
النموذج الموضح هنا بسيط وينبغي تطويره بسهولة تامة طالما يتم اتباع جميع الخطوات والمعدات المناسبة. كما وصف البروتوكول هو طريقة جراحية، جميع الخطوات تبدو حاسمة ويجب اتباعها بشكل صحيح. من المهم أن يتم تدريبنا على التجارب الحيوانية، وخاصة في التعامل مع الأرانب والتخدير. لا تتردد في طلب التخد…
The authors have nothing to disclose.
والمؤلفون مدينون لشركة Geistlich AG (Wolhusen, CH) ومؤسسة علم العظام (لوسيرن, CH) (منحة رقم 18-049) لدعمهم, فضلا عن D العالمية (Brignais, FR) لتوفير مسامير. شكر خاص للدكتور ب. شايفر من جيستليش. كما أننا ممتنون لإليان دوبوا وكلير هيرمان على معالجتهما النسيجية الممتازة ونصائحهما الثمينة. وأخيراً، نعترف بحرارة بكزافييه بيلين، سيلفي روليه وفريق كامل من بير وليد حبري، “الجراحة التجريبية Dpt”، لمساعدتهم التقنية الرائعة.
Drugs | |||
Enrofloxacine Baytril 10% | Bayer | Antibiotic | |
Fentanyl | Bischel | For analgesia | |
Ketalar 50mg/ml | Pfizer | Ketamine for anesthesia | |
Lidohex | Bichsel | Lubricating gel for the eyes | |
Opsite | Smith and Nephew | 66004978 | Sprayable dressing |
Povidone iodine 10%, Betadine | Mundipharma | anti-infective agent | |
Propofol 2% | Braun | 3538710 | For anesthesia |
Rapidocain 2% | sintetica | Local anesthesia | |
Ringer-acetate | Fresenius Kabi | Volume compensation | |
Rompun 2% | Bayer | Xylazin for anesthesia | |
Sevoflurane 5% | Abbvie | For anesthesia | |
Sterile saline | Sintetica | ||
Temgesic | Reckitt Benckiser | Buprenorphine hydrochloride, analgesia | |
Thiopental Inresa | Ospediala | For anesthesia | |
Xylocaine 10% spray | Astra Zeneca | For intubation | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equipment | |||
Fresenius Vial pilot C | Imexmed | Infusion pump | |
Heated pad | Harvard Apparatus | ||
Suction dominant 50 | Medela | ||
Suction tubing Optimus | Promedical | 80342.2 | |
Surgical motor | Schick dental | Qube | Drilling of intramedullary holes |
Ventilation | Maquet Servo1 | ||
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Material | |||
Cylinders and caps | Boutyplast | Customized | composition: PEEK (poly ether ether ketone) |
Manual self-retaining shaft | GlobalD | ACT1K | |
Mobile handle for self-retaining shaft | GlobalD | MTM | |
Self- drilling screws | GlobalD | VA1.2KL4 | cross-drive screws composed by Titanium grade5, ISO 5832-3 |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Surgical tray | |||
Endotracheal tube Shiley diameter 2,5mm | Covidien | 86233 | For intubation |
Endotracheal tube Shiley diameter 4,9mm | Covidien | 107-35G | For intubation |
Ethicon prolene 4-0 | Ehticon | 8581H | Non-resorbable suture |
Forceps | Marcel Blanc | BD027R | 145 mm |
Intubation catheter | Cook medical | Guide for intubation | |
Needlle holder | Marcel Blanc | BM008R | |
Needles BD Microlance3 | Becton Dickinson | 300300/304622 | 26G; 18G |
Periosteal | HU-Friedy | P9X | |
Round surgical burs | Patterson | 78000 | 0.8 mm in diameter, Drilling of intramedullary holes |
Scalpel | Swann-Morton | n°10 and n°15 | |
Scissors | Marcel Blanc | 00657 | 180 mm |
Syringes Omnifix | Braun | 4616057V | 5ml, 10ml and 50ml |
Venflon G22 | Braun | 42690985-01 | Vasofix safety for the ear iv line |