تصميم جهاز الكسر وبروتوكول الأمثل لكسور مغلقة-استقرت في القوارض

Summary

وهدف البروتوكول تحسين معلمات جيل كسر تؤتي يتسق الكسور. ويمثل هذا البروتوكول للتغيرات في حجم العظام ومورفولوجيا التي قد تكون موجودة بين الحيوانات. بالإضافة إلى ذلك، يتم وصف جهاز كسر، فعالة من حيث التكلفة وقابلة للتعديل.

Abstract

جيل موثوق بها من كسور استقرت متسقة في نماذج حيوانية ضروري لفهم بيولوجيا التجدد العظام وتطوير العلاجات والأجهزة. ومع ذلك، إصابة تتوفر نماذج تعاني من التناقض مما أدى إلى إهدار الحيوانات والموارد والبيانات ناقصة. لمعالجة هذه المشكلة من عدم تجانس الكسر، هو غرض الأسلوب الموصوفة هنا لتعظيم كسر جيل معلمات محددة لكل الحيوانات وتسفر عن مكان الكسر يتفق ونمط. ويمثل هذا البروتوكول الاختلافات في حجم العظام ومورفولوجيا التي قد توجد بين سلالات الماوس ويمكن تكييفها لتوليد كسور متسقة في الأنواع الأخرى، مثل الفئران. بالإضافة إلى ذلك، يتم وصف جهاز كسر، فعالة من حيث التكلفة وقابلة للتعديل. بالمقارنة مع التقنيات الحالية التي استقرت الكسر، البروتوكول الأمثل وكسر الجهاز الجديد تثبت زيادة الاتساق في أنماط الكسر استقرت والمواقع. استخدام الأمثل المعلمات المحددة لنوع العينة، الزيادات بروتوكول وصف دقة صدمات المستحث، التقليل من عدم تجانس الكسر عادة ما يلاحظ في جيل كسر إقفال الإجراءات.

Introduction

البحث في شفاء الكسر ضروري لمعالجة مشكلة سريرية واقتصادية كبيرة. كل سنة يتم التعامل مع كسور ما يزيد على 12 مليون في الولايات المتحدة¹، التكاليف مبلغ 80 بیلیون كل سنة². احتمال الذكور أو الإناث يعاني من كسر في حياتهم هو 25 في المائة و 44 في المائة، على التوالي³. المشاكل المرتبطة بشفاء الكسر يتوقع أن تزداد مع زيادة كانوا كتقدم السكان في العمر. لدراسة ومعالجة هذه المشكلة، نماذج قوية لتوليد الكسر وتحقيق الاستقرار المطلوب. نماذج القوارض هي مناسبة بشكل مثالي لهذا الغرض. أنها توفر أهميتها السريرية، ويمكن تعديلها لمعالجة ظروف محددة (أي، عدة إصابات، الكسور المفتوحة والمغلقة والدماغية والمصابة). بالإضافة إلى تكرار السيناريوهات السريرية، نماذج الكسر الحيوان هامة لفهم البيولوجيا العظام والنامية المداواة والأجهزة. بيد قد تعقدت المحاولات الرامية إلى دراسة الفروق بين التدخلات تقلب عرضته جيل كسر غير متناسقة. وهكذا، توليد كسور مغلقة دائماً واستنساخه في نماذج حيوانية ضروري في مجال أبحاث أمراض العضلات والعظام.

وعلى الرغم من السيطرة بشكل صحيح لعدم تجانس الموضوع المحتمل بضمان ملائمة الخلفية الوراثية، الجنس والعمر، والظروف البيئية، إنتاج إصابات العظام متسقة ذات الصلة سريرياً متغيراً هاما يؤثر على إمكانية تكرار نتائج التي يجب السيطرة عليها. تعاني مقارنات إحصائية باستخدام الكسور غير متناسقة مع الضوضاء التجريبية و تقلب عالية⁴؛ وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي تقلب الكسر في وفاة الحيوان لا لزوم لها بسبب الحاجة إلى زيادة حجم العينة أو ضرورة euthanize الحيوانات مع كسور المسحوقة أو مالبوسيتيونيد. وغرض الأسلوب الموصوفة هنا هو تحسين المعلمات الجيل الكسر التي محددة لنوع العينة وتسفر عن مكان الكسر يتفق ونمط.

النماذج الحالية لتوليد كسر تندرج في فئتين عريضتين، كل منها نقاط القوة والضعف الخاصة بها. نماذج فتح-كسر (العظم) الخضوع لعملية جراحية لفضح العظام، وبعد ذلك يتم كسر الناجمة عن قطع العظم أو إضعافها، وثم يدوياً كسرها^5،6،،من⁷⁸. فوائد هذا الأسلوب هي التصور مباشرة من موقع الكسر ومكان الكسر أكثر اتساقا ونمط. أهمية النهج السريرية والفيزيولوجية وآلية الإصابة غير محدودة. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب أساليب فتح جيل كسر النهج الجراحية والإغلاق مع فترات طويلة خلالها القوارض معرضون لزيادة خطر التلوث.

تقنيات مغلقة تتناول العديد من القيود التقنية التي فتح. إنتاج تقنيات مغلقة صدمة قوة فظة تطبيق خارجياً مما يؤدي إلى إصابة العظام والأنسجة المحيطة بها، وأكثر مماثلة لتلك التي ظهرت في الإصابات السريرية البشرية باستخدام الكسور. ووصف بونارينس واينهورن الأسلوب الأكثر شيوعاً في 1984⁹. ووصفوا مقصلة مرجح المستخدمة لنقل صدمة حادة لكسر العظام دون أن تسبب أي إصابات الجلد الخارجية. هذا الأسلوب قد اعتمدت على نطاق واسع لدراسة أثر الوراثة^10،11، العلاج دوائية^12،13،،من¹⁴¹⁵، ميكانيكا^{16، 17}، وفسيولوجيا^18،،من¹⁹²⁰ على العظام شفاء في الفئران والجرذان. بينما الاستفادة الطرق المغلقة كسور فسيولوجيا ذات الصلة، إمكانية تكرار نتائج تجريبية والصرامة مقيدة بعدم تجانس كسر. جيل كسر تتعارض النتائج في تفريق بين مجموعة محدودة، والعينات المفقودة، وزيادة في الحيوانات اللازمة لتحقيق دلالة إحصائية.

مراقبة التغير في توليد الكسر والاستقرار ضروري لتحقيق نتائج ذات مغزى. من أجل دراسة البيولوجيا لإصلاح الكسر بشكل صحيح، هناك حاجة إلى نموذج كسر بسيطة لكنها قوية. النموذج الذي يجب أن يكون قابل للترجمة إلى أنواع القوارض، أنواع العظام (عظم الفخذ أو تايبي، على سبيل المثال)، وعبر الماوس متغير الخلفيات الوراثية والناجم عن الطفرات. وعلاوة على ذلك، الإجراء المثالي الذي ينبغي بسيطة من الناحية التقنية وتحقيق نتائج متسقة. إلى عنوان كسر التغايرية، الأسلوب الموصوفة هنا هو بناء جهاز الكسر التي تسيطر عليها جيدا ثم يمكن استخدامها لتحسين المعلمات وتوليد كسور مغلقة دائماً بغض النظر عن العمر أو الجنس أو التركيب الوراثي.

Protocol

تم تطوير هذا البروتوكول لضمان أن الحيوانات لا تستخدم دون داع، وتجنيب جميع لا لزوم لها الألم والضيق؛ أنها تلتزم بكافة القوانين الاتحادية والولائية، والمحلية، والمؤسسات والمبادئ التوجيهية التي تحكم البحوث الحيوانية. وقد وضعت البروتوكول تحت إشراف مختبر على مستوى الجامعة برنامج الطب الحيو…

Representative Results

مقصلة المستخدمة سابقا في المختبر ووضعت في عام 2004، وتستند إلى النماذج التي نشرتها اينهورن21. التصميم لم تسمح بتعديلات لمراعاة أي اختلافات في مورفولوجيا العظام على نحو كاف ولم تسمح بالمواقع استنساخه من الطرف المصاب. وعلاوة على ذلك، يتطلب الجهاز السابق اثنين م?…

Discussion

يوفر هذا البروتوكول الأمثل وجيل كسر الباحثين بطريقة فعالة اشتقاق في كسر المعلمات وتنفيذ إجراء مينيملي، التي تنتج كسور دقيقة وقابلة للتكرار وعرضية. بالإضافة إلى ذلك، ينص هذا البروتوكول مجموعة مشتركة من كسر جيل المعلمات، التي تروج لأسلوب الاتساق بين الباحثين. وستمكن هذه المعلمات إنشاء قا?…

Materials

Support Subassembly			Supplementary Figure 1
Beam, Support–Jaw Section	80/20	1003 x 9.00	w/ #7042 at A, C, in Left End
Beam, Support–Horizontal Section	80/20	1002 x 14.00
Beam, Support–Vertical 1	80/20	1050 x 10.50	w/ #7042 at A in Left End and at A in Right End
Beam, Support–Vertical 2	80/20	1010 x 10.50	w/ #7042 at D, B in Left End and at A in Right End
Beam, Support–Plate Mount	80/20	1030 x 8.00	w/ #7036 at Left End
Beam, Support–Magnet	80/20	1010 x 13.50	w/ #7042 at A, C, in Right End
Anchors (3)	80/20	3392
Double Anchor (3)	80/20	3091
Bolt Assembly (6)	80/20	3386	1/4-20 x 3/8"
Button Head Socket Cap Screw (6)	80/20	3604	1/4-20 x 3/4"
Ram Subassembly			Supplementary Figure 2
Block, Stop	Custom		Supplementary Figure 3
Block, Guide	Custom		Supplementary Figure 3
Rod, Ram	Custom		Supplementary Figure 4
Alignment Screw	Custom		Supplementary Figure 5
Plate, Mounting	Custom		Supplementary Figure 6
Linear Sleeve Bearing (2)	McMaster-Carr	8649T2
Hex Nut (3)	McMaster-Carr	92673A125	3/8-16 UNC
Socket Cap Screw (8)	McMaster-Carr	92196A108	4/40 x 3/8"
Socket Cap Screw (6)	McMaster-Carr	92196A032	4/40 x 1 1/8"
Socket Cap Screw (1)	McMaster-Carr	92196A267	10/32 3/8"
Magnet Subassembly			Supplementary Figure 7
Mount, Magnet	Custom		Supplementary Figure 8
Power Supply	McMaster-Carr	70235K23
Foot Switch	McMaster-Carr	7376k2
Electromagnet	McMaster-Carr	5698k111
Wire – 10 feet	McMaster-Carr	9936k12
Rod, Magnet	McMaster-Carr	95412A566	1/4" Threaded Rod x 7"
Corner Bracket (6)	80/20	4108
Socket Cap Screw (1)	McMaster-Carr	92196A705	10/32 1 1/4"
Hex Nut (4)	McMaster-Carr	92673A113	1/4-20 UNC
Complete Assembly			Supplementary Figure 9
Bracket, Leg Jaw (2)	Custom		Supplementary Figure 10
Platform, Fracture	Custom		Supplementary Figure 11
Jig, Positioning-Fracture	Custom		Supplementary Figure 12
Other
Pin Cutter	Medical Supplies and Equipment	150S
Needles	Sigma	Z192430, Z192376	23g x 1.5" – mouse femur, 27g x 1.25" – mouse tibia