膝关节增强是临床研究中评估的常见功能结果。然而，在啮齿动物研究中，反复评估膝盖外力，特别是四头肌力量的方法相对有限。这种非侵入性协议可用于测量小鼠膝盖外显子的等轴测峰值破伤风扭矩，并可纵向重复。
我们的方法支持临床前模型的发展，以改善受伤后或骨关节炎患者的恢复。鉴于为研究膝伤或骨关节炎后肌肉骨骼结果而开发的啮齿动物模型的广度，有必要对四头肌强度进行非侵入性评估。视觉演示对于数据完整性至关重要，因为我们将演示如何优化电极以最大限度地刺激膝盖扩展器。
在开始实验之前，请检查所有机器是否都按照制造商的规格连接。将带膝部伸展装置的双负荷肌肉杠杆电机连接到动物平台，在 37 摄氏度下打开水泵，然后打开计算机、大功率双相刺激器和 2 通道双模杆系统，并将异黄素添加到蒸发器的最大填充线中。为了优化探头位置，在仪器软件中，选择准备实验和配置即时感应，并将脉冲频率设置为 125 赫兹，脉冲宽度设置为 0.2 米/秒，脉冲数为 1，列车频率为 0.5 赫兹，运行时间设置为 120 秒。
接下来，选择文件并打开实时数据监视器。要执行抽搐和扭矩频率实验，请选择之前的程序研究，其中包括适当的抽搐和膝关节延伸扭矩频率实验。选择合适的实验鼠标或添加新动物，并提供相应的鼠标信息，以存储与扭矩数据。
然后，选择下一个实验或以前的实验，从抽搐协议过渡到力频率序列。麻醉后，确认对踏板反射缺乏反应而消沉，并将鼠标放在加热平台上的上部位置，头部和鼻锥。使用电动剪子从右后肢剃头发。
从鼠标和平台上清洁头发后，紧紧地将上后肢夹在膝盖上。夹紧后，将下后肢放入膝部延伸装置中，前肢轻轻接触可调塑料片，将手术胶带包裹在可调塑料片的底部，将腿部固定在器械上，然后调整平台上的旋钮，直到膝盖以 60 度角弯曲， 并在鼠标躯干上放置一块胶带，以防止以最大膝盖伸展的补偿性运动。将电极皮下皮处的两到四毫米接近膝盖，直接放在四头肌上方，膝盖将肌肉相距约一到两毫米。
要确定最佳电极位置，请在软件中选择即时刺激和实时数据监视器，并将电流设置为 50 毫安，用于重复抽搐，以确认负抽搐曲线所示的扩展。要实现最大的膝关节延长抽搐扭矩，在查看实时数据监视器窗口中的反应时调整探头。在通过即时刺激进行反复抽搐时，用食指触觉小鼠膝盖屈肌，以确认对抗性肌肉没有激活。
为了最大限度地刺激膝盖，根据需要重新定位探头。当确定最佳探针位置时，将电流设置为 50 毫安，并选择运行实验以产生单个抽搐。选择分析结果以显示扭矩输出，并记录在最大力下显示的抽搐扭矩，并减去基线。
重复实验已经证明，直到抽搐扭矩要么稳定或开始减少。将电流增加到 10 到 20 毫安佩，并记录每个实验的抽搐扭矩。记录实现最高抽搐扭矩的最低电流。
此电流将用于力频率实验。要确定峰值等轴测破伤风扭矩效应，请选择预编程扭矩频率实验进行膝部伸展，并将刺激持续时间设置为 0.35 秒，频率序列设置为 10、40、120、150、180 和 200 Hertz，以及脉冲和收缩之间的其余时间段至 120 秒。然后，单击"运行实验"和"分析结果"，并手动记录每个频率的扭矩，确保原力通道倒置，因为膝盖扩展器收缩会产生负扭矩。
请注意，最高最大力值为峰值等轴测量破伤风扭矩。在扭矩频率实验结束时，执行后续抽搐，并将后续抽搐与同一电流的初始峰值抽搐进行比较，以评估损伤或疲劳。当获得所有的扭矩测量时，轻轻地从膝盖上取下电极探头和夹子，将鼠标放入热垫上的回收笼中，进行监测，直到完全恢复。
在这个具有代表性的分析中，在最初10赫兹的电流刺激中引入了三个孤立的抽搐。在40赫兹观察到局部抽搐融合，在120至180赫兹达到破伤风扭矩输出峰值。在这项实验中，在最初评估后两周内，为三只小鼠获得了膝盖延伸扭矩频率曲线。
如观察到的，原始扭矩值和与小鼠体重正常化的原始扭矩值在统计学上相似，这两个时间点都证实了分析的可重复性。正如在曲线分析下使用体重规范化等轴测扭矩数据对四只独立小鼠进行完整扭矩频率实验所示，在与同一动物反复分析后，获得了类似的总扭矩。峰值破伤风扭矩输出也显示了每种动物的微小变异性。
膝关节扩展器峰值破伤风扭矩协议是检测多个小鼠模型强度差异的有用工具。例如，在这项分析中，可以观察到膝盖扩张力与非受伤的野生型小鼠和超生理肥大的转基因小鼠模型之间的鲜明对比。此外，在前十字韧带手术转体7天后，在野生动物中观察到峰值扭矩下降近50%。
最佳电极放置是实现有意义和可重复的结果不可或缺的一部分。膝盖拉长肌肉疲劳是身体机能的重要指标，包括反复的亚轴收缩，未来的评估将增加进一步的转化相关性，这种方法在临床前的模型。研究肌肉适应的机制，往往利用小鼠模型由于基因改造的简单性。
该技术为这些临床前模型中反复测量体内膝盖扩展功能提供了一种非侵入性方法。
