نظام اختبار انثناء ظهر الكاحل السلبي لنموذج في الجسم الحي لاعتلال الأوتار الناجم عن الإفراط في الاستخدام

Summary

يقدم هذا البروتوكول نظام اختبار يستخدم للحث على إصابات التعب القابلة للقياس الكمي والخاضعة للرقابة في وتر أخيل الفئران لنموذج في الجسم الحي لاعتلال الأوتار الناجم عن الإفراط في الاستخدام. يتكون الإجراء من تثبيت كاحل الجرذ بمشغل مفصل يقوم بثني ظهر الكاحل السلبي باستخدام برنامج MATLAB مكتوب خصيصا.

Abstract

اعتلال الأوتار هو حالة وترية مزمنة تؤدي إلى الألم وفقدان الوظيفة وتنتج عن الحمل الزائد المتكرر للوتر ووقت الشفاء المحدود. يصف هذا البروتوكول نظام اختبار يطبق دوريا الأحمال الميكانيكية عبر الانثناء الظهري السلبي على وتر أخيل الفئران. يتكون الكود المكتوب خصيصا من قياسات التحميل قبل وبعد التحميل الدوري لتقييم تأثيرات بروتوكول التحميل جنبا إلى جنب مع نظام تحميل التعب الدوري القائم على التحكم في التغذية المرتدة.

استخدمنا 25 فأرا من Sprague-Dawley لهذه الدراسة ، مع 5 فئران لكل مجموعة تتلقى إما 500 أو 1,000 أو 2,000 أو 3,600 أو 7,200 دورة من أحمال التعب. تم حساب النسبة المئوية للفروق بين قياسات التحميل قبل وبعد الدورة الدورية للتباطؤ ، وإجهاد الذروة ، ووحدات التحميل والتفريغ. توضح النتائج أن النظام يمكن أن يحدث درجات متفاوتة من الضرر لوتر العرقوب بناء على عدد الأحمال المطبقة. يقدم هذا النظام نهجا مبتكرا لتطبيق درجات متفاوتة من الأحمال الدورية الكمية والفسيولوجية على وتر العرقوب للحصول على نموذج في الجسم الحي لإصابة وتر الإفراط في الاستخدام الناجم عن التعب.

Introduction

نظرا لأن الأوتار تربط العضلات بالعظام وتعاني من حركات متكررة يومية طوال حياتها ، فهي معرضة بشدة لإصابات الإفراط في الاستخدام المؤلمة والمحدودة وتؤدي إلى ضعف الوظيفة الميكانيكية ، مما يؤثر على 30-50٪ من السكان¹. اعتلال الأوتار هي حالات مزمنة تعتبر إصابات الإفراط في الاستخدام بسبب حركات التعب المتكررة وعدم كفاية الشفاء لمستويات ما قبل الإصابة. يتأثر كل من الأطراف العلوية والسفلية بشكل شائع ، بما في ذلك الكفة المدورة والكوع ووتر العرقوب والوتر الرضفي^2،3،4،5. اعتلال وتر العرقوب شائع في الأنشطة التي تنطوي على الجري والقفز ....

Protocol

أجريت هذه الدراسة وفقا لموافقة اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدام (IACUC) في مركز بيث إسرائيل ديكونيس الطبي. تم تخدير باستخدام 5٪ إيزوفلوران للتحريض و 2.5٪ للصيانة ، وتم توخي الحذر لتجنب انخفاض حرارة الجسم.

1. إعداد نظام الاختبار

1. تحكم في دوران الكاحل السلبي بواسطة محرك متدرج لتطبيق دوران وعزم دوران متسقين. السيطرة على محرك السائر مع متحكم دقيق. استخدم المدخلات من موضع 3D ونظام التوجيه لتحديد درجات الدوران. استخدم المخرجات من مستشعر عزم الدوران لتوفير التحكم في التغذية المرتدة لزيادة زاوية الانثناء الظهري إذا لم يتم الوصول إلى الحد الأقصى للعتبة.
2. للبدء ، قم بتوصيل المتحكم الدقيق ، ومستشعر عزم الدوران ، وتحدي....

النتائج

مع زيادة عدد الدورات المطبقة ، كان هناك انخفاض أكبر في الخواص الميكانيكية للوتر في الجسم الحي . كان هناك انخفاض أقل بكثير في التباطؤ ووحدات التحميل والتفريغ لمجموعة 500 دورة مقارنة بمجموعات الدورة 3600 و 7200 (p < 0.05) (الشكل 2). في حين كان هناك انخفاض كبير في ذروة الإجهاد لكل دو?.......

Discussion

تقدم هذه الدراسة طريقة لتحميل وتر أخيل الفئران دوريا بنظام انثناء ظهر الكاحل السلبي لنموذج اعتلال الأوتار الناجم عن الإفراط في الاستخدام في الجسم الحي . تكمن أهمية النظام في قدرته على عزل وتر العرقوب ، وتطبيق أحمال قابلة للقياس الكمي دون الوصول جراحيا إلى الوتر ، وقياس خصائص الوتر .......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
1/32'' Aluminum beads
2.5% isoflurane
3D digitizing pen	Polhemus, Vermont, NH, USA
3D electromagnetic positioning and orientation sensor	Polhemus, Vermont, NH, USA
5% isoflurane
Customized device: 1) Assembly, sensors, 3D printed animal bed and ankle mount actuator			Assembled as described in manuscript
MATLAB code	MATLAB, Natick, MA, USA
Microcontroller	Ivrea, Italy	Arduino UNO, Rev3
Nose cone
Scalpel and scalpel holder			No. 11 scalpel
Sprague-Dawley rats	Charles River Laboratories, Wilmington, MA, USA		11-13 weeks old
Stepper driver	SparkFun Electronics, Niwot, CO 80503	DM542T
Stepper motor	SparkFun Electronics, Niwot, CO 80503	23HE30-2804S
Straight forceps
Torque sensor assembly	Futek Inc., Irvine, CA, USA	FSH03985, FSH04473, FSH03927
Water heating pad