Verwenden ein Knie Arthrometer auszuwertende gewebespezifischen Beiträge zum Knie Beugung Kontraktur in der Ratte

Zusammenfassung

Das Ziel des Protokolls ist die Erweiterung Strecke der Bewegung des Knies Ratte zu messen. Die Auswirkungen von verschiedenen Krankheiten, die die Steifigkeit des Kniegelenks und die Wirksamkeit der Behandlungen erhöhen können quantifiziert werden.

Zusammenfassung

Normalen Knie Bewegungsumfang (ROM) ist entscheidend für Wohlbefinden und ermöglicht es, grundlegende Aktivitäten wie laufen, Treppensteigen und sitzen durchführen. Verlorene ROM wird eine gemeinsame Kontraktur genannt und führt zu erhöhter Morbidität. Aufgrund der Schwierigkeiten der Umkehr etablierten Knie Kontrakturen, Früherkennung ist wichtig, und daher wissen, Risikofaktoren für ihre Entwicklung ist wichtig. Die Ratte ist ein gutes Modell, mit denen die Wirkung einer Intervention werden, wegen der Ähnlichkeit der Ratte Knie Anatomie derjenigen Menschen, die Ratte Fähigkeit studiert kann, lange Laufzeiten der Knie Immobilisierung in Flexion, zu tolerieren, und weil mechanische Daten können sein mit histologischen und biochemischen Analyse der Knie Gewebe korreliert.

Mit Hilfe einer automatisierten Arthrometer, zeigen wir eine validierte, präzise, reproduzierbare, benutzerunabhängige Methode zur Messung der Extension ROM des Kniegelenks Ratte bei bestimmten Drehmomenten. Diese Arthrometer kann verwendet werden, um festzustellen, die Auswirkungen von Interventionen auf Knie gemeinsame ROM bei der Ratte.

Einleitung

Vollständige Palette von Bewegung (ROM) der Gelenke ist entscheidend für Gesundheit und Wohlbefinden,¹. Ein Verlust in gemeinsamen passive ROM ist eine Kontraktur²genannt. Gemeinsame Kontrakturen können aus zahlreichen Bedingungen, einschließlich längerer Bettruhe, Lähmung, gemeinsame Endoprothetik, Verbrennungen, Infektionen und neurologische Bedingungen^1,3,4,5ergeben. Eine Kontraktur des Knies kann deaktivieren werden, da es Gelenkverschleiß beschleunigt, das Risiko von stürzen erhöht und wirkt sich nachteilig auf die Fähigkeit einer Person zu grundlegenden funktionalen einschließlich gehen, sitzen und klettern Treppen^6, Aufgaben ⁷.

Sobald hergestellt, Kontrakturen des Knies sind schwer zu behandeln, und somit bestimmen, welche Patienten auf dem höchsten Risiko für die Entwicklung dieser Bedingung sind ist wichtig zur Vorbeugung und Vermeidung von Kontraktur-assoziierten Morbidität⁸. Experimente sind entworfen, um (1) die Bedingungen verursacht oder beeinflusst Knie gemeinsame Kontrakturen, 2) das Ausmaß der Kontrakturen, (3) ihre zeitlichen Verlauf (4) das Gewebe beteiligt die Kontraktur sowie (5) ihrer Reversibilität und (6) die Nützlichkeit bewerten von verschiedenen präventiven und kurativen Eingriffe am Knie gemeinsame Rom. Für all diese Experimente ist eine gültige, Objektive, präzise und reproduzierbare Methode zur Messung der ROM entscheidend. Andere ergänzenden Maßnahmen (Energieaufwand, Histomorphometrie, gen-Ausdruck und Protein-Inhalt) sind nützliche Marker, die Pathophysiologie der gemeinsame Kontrakturen zu verstehen, aber die mechanische Begrenzung ist was schränkt den Patienten und führt zu Behinderungen. Einige der Herausforderungen in diesem Bereich der Forschung umfasst der heterogene Methoden mit dem Knie ROM experimentell, sowie einen Mangel an quantitativen Daten⁹getestet werden kann. Die Verwendung einer Vielzahl von verschiedenen experimentellen Methoden führt zu Ergebnissen, die nicht von Labor zu Labor vergleichbar sind. Dies führte zu einer Kontroverse über die Bedingungen (z. B. Immobilisierung oder Gelenk-Endoprothetik), die gemeinsame Kontrakturen¹⁰verursachen. Daher ist eine automatisierte Methode zur Messung der experimentell gemeinsame ROM nach einem Eingriff erforderlich.

Hier beschreiben wir ein benutzerunabhängige, gültig, präzise und reproduzierbare Protokoll für die Bewertung der Ratte Knie ROM mit einer speziell angefertigten Arthrometer verbunden mit einer digitalen Kamera um das Knie ROM in Verlängerung genau zu messen. Wir testeten die Wirkung der verschiedenen Perioden der Immobilisierung auf Knie Rom. Wir beschreiben die Methoden zur Messung von ROM am vorgegebenen Drehmomente auf die daraus resultierenden Digitalbilder mit festen knöchernen Landmarken. Insgesamt diese Methoden zuverlässig messen Ratte Knie ROM und quantitative Daten bereitstellen.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protokoll

Die Knie Immobilisierung Rattenmodell verwendet wurde von der University of Ottawa Animal Care und Veterinärdienst und der lokalen Ethikkommission genehmigt.

(1) tierische Vorbereitung

1. Am Ende der vorgegebenen Immobilisierung Zeit einschläfern Sie die Ratten durch die Gabe von Kohlendioxid.
   Hinweis: Hier Modell verwendet, eine Ruhigstellung mit einer Platte und 2 Schrauben (eine eingefügt in den proximalen Femur und andererseits in der distalen Tibia), die Verletzung von jedem Knie vermeidet gemeinsame Strukturen und hält eine Knie gebeugt Position von 135° wie zuvor beschrieben⁶ . Über einen Zeitraum von Zeit ergibt sich ein Knie Beugung Kontraktur¹¹.
2. Decken Sie den Bereich auf und um die Oberfläche, die mit saugfähigen, wasserdichten Schutz-Pads auf dem Arthrometer gestellt werden. Tragen Sie Handschuhe, Kittel und Augenschutz beim Abschließen des Experiments.
3. Mit einem Skalpell, teilen Sie die Haut um die Platte und Schrauben (siehe Hinweis nach Schritt 1.1) verfügbar zu machen; mehr proximalen Schraube im proximalen Femur und mehr distale Schraube in der distalen Tibia. Palpieren Sie, um die Schrauben zu finden. Sobald die Schraubenköpfe zugegriffen werden kann, entfernen Sie die Schraube mit einem Schraubendreher.
   Hinweis: Während der Zeit der Ruhigstellung, die Köpfe der Schrauben können mit weichem Gewebe abgedeckt werden. In diesem Fall verwenden Sie das Skalpell, um sanft das Gewebe zu entfernen und entdecken Sie die Schraubenköpfe.
4. Nachdem die Schrauben entfernt sind, entfernen Sie die Platte manuell oder mittels Pinzette aus einem Bausatz Dissektion.
5. Mit Schere und Pinzette, deglove der unteren Extremität von zugrunde liegenden Faszie Haut entfernen.

(2) Tier Positionierung auf die motorische Arthrometer

Hinweis: Alle Tests sollte bei Raumtemperatur durchgeführt werden. Hier ist die Arthrometer powered by ein standard North American 120 V-Eingang. Der Adapter-Ausgang ist 12 V und 500 mA.

1. Positionieren Sie das Tier auf die Seite mit dem experimentellen Bein (das Bein zu prüfenden) getestet werden nach oben zeigt (Abbildung 2).
   1. Sichern Sie den Oberschenkelknochen in die gerillten Metallklemme, die in der Montage-Bühne von dem Arthrometer integriert ist. Lochen Sie durch den Muskel mit einem Präzisions-Schraubendreher die Klemme distal der Trochanter Major und sichern den Oberschenkelknochen. Die lateralen Femur-Kondylus über das Zentrum der Drehung des Arthrometer (Abbildung 1, 2) einstellen.
   2. Position der beweglichen arm mit zwei senkrechten Pfosten hinter dem Bein, das Fersenbein, das Knie in passive Erweiterung zu schieben nur überlegen einmal der Elektromotor wird aktiviert.
   3. Ziehen Sie die Femur-Klemme an der Basis mit einem Inbusschlüssel, bis es gesichert ist.
2. Sicherzustellen, dass die Kamera auf dem Arthrometer mit einem Schraubendreher richtig montiert ist und auf Manuelle Fokussierung. Fokussieren Sie die Kamera auf die femorale Kondylus.
3. Wählen Sie die Richtung auf dem Arthrometer (im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn) je nach der Richtung des Knies ROM getestet und die Position der Ratte.
4. Den Arthrometer Motor bei gleichzeitigem Drücken der macht und Start -Taste zu aktivieren.
   Hinweis: Die Notwendigkeit, die Macht und Start-Taste gleichzeitig drücken ist ein Sicherheits-Feature des Gerätes, die versehentliche Aktivierung verhindert.
   1. Beachten Sie, dass der Arthrometer Motor mit einer Geschwindigkeit von 6,6 u/min bewegen und dann für 2.1 stoppen s nach erreichen der ersten eingestellten Drehmoments.
   2. Hinweis:, wenn das erste Drehmoment erreicht ist, die entsprechende LED leuchtet auf und die Digitalkamera bringt automatisch ein Bild des Knies.
      Hinweis: Nachdem das Bild aufgenommen wird, die Arthrometer wird weiter zum nächsten, höheren voreingestellten Drehmoment. Sobald die vier Drehmomente angewendet wurde, stoppt die Arthrometer. Sobald die Ratte sich auf dem Arthrometer befindet und Tests initiiert wird, ist die Gesamtzeit zum Testen ein Knie ca. 18,8 S. Mal etwas variieren je nach Zustand des gemeinsamen Kontraktur. Die Aufnahmen werden verwendet, um die Erweiterung bei jedem Drehmoment messen.

3. erfassen den Winkel der Kniestreckung mit motorbetriebenen Arthrometer

Hinweis: Wenn der Motor bei jeder angewandte Drehmoment aufgehört hat, wird eine digitale Kamera ausgelöst, um ein Bild aufzunehmen. Die Kamera ist auf dem Rahmen positioniert, so dass es direkt über das Kniegelenk getestet und konzentrierte sich auf die femorale Kondylus.

1. Testen Sie mit dem gleichen Knie vom gleichen Tier, sondern in einer anderen Situation, z. B. nach einer Myotomie der hinteren Transarticular Muskeln durchgeführt wird, um die arthrogen (nicht muskulös) Bestandteil einer Kontraktur zu isolieren oder mit einem Knie aus ein anderes Tier.
   1. Abschluss der Myotomie Sezieren des Muskels proximalen genug, um das Kniegelenk um sicherzustellen, dass die Kapsel nicht geschnitten wird.
      Hinweis: Es empfiehlt sich, die Myotomie auszufüllen, wenn das Bein in Verlängerung, nach dem Auftragen der Drehmomenteinstellung 4 (17.53 N-cm) ist. Wiederholen Sie Schritte 2.1 bis 3.1.
2. Sobald beide Beine unter allen Bedingungen getestet wurden (z. B. vor und nach Myotomie), der Tierkadaver und alle biogefährliches Material nach institutionellen Protokoll entsorgen und reinigen Sie die Arthrometer.

4. Knie ROM Messung Analyse

1. Analysieren Sie ROM mit ImageJ.
   Hinweis: Hier wurde Version 1.45s verwendet.
2. Öffnen Sie die Datei mit dem digitalen Bild genommen von der Kamera auf die Ratte Arthrometer montiert.
   Hinweis: Die Person, die Durchführung der Analyse sollte die experimentelle Gruppierung des Tieres (z. B. immobilisiert versus Kontrolle) blenden lassen.
3. Wählen Sie den Winkel-Tool aus der Hauptsymbolleiste und verfolgen Sie die Femorotibial Winkel durch Ziehen einer femoralen Linie aus der Mitte des Femur-Klemme an der lateralen Kondylus (ausgerichtet mit der femoralen Diaphyse, Abbildung 2) und eine tibiale Linie aus der seitlichen femoral Kondylus auf den lateralen Malleolus (Abbildung 2).
   Hinweis: Der Femoro tibiale Winkel entspricht dem maximalen Winkel Kniestreckung bei jeder voreingestellte Drehmoment erreicht.
4. Verwenden Sie das Messwerkzeug, indem analysieren | Maßnahme , produzierten von 2 Linien oben berechneten Winkel zu zeigen. Verwenden Sie die Konvention von 0° Vollauszug bedeuten.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Ergebnisse

Die Höhe der Kniestreckung bestimmt für verschiedene Perioden der Unbeweglichkeit werden zur Erhöhung der Dauer der Unbeweglichkeit zusammengefasst und zeigen, dass die schwere Kontrakturen nach zunehmenden Längen der Immobilisierung hergestellt wurden. Repräsentative Ergebnisse mit ImageJ sind in Abbildung 3dargestellt.

Die Möglichkeit, die maximale Ausdehnung der Ratte Knie in gewissem Sinne...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Diskussion

Die Ratte Knie Arthrometer wurde entwickelt, um die maximale Ausdehnung des Ratte Knies nach einer Intervention reproduzierbar und zuverlässig zu bestimmen. Vorteile dieses Gerätes beinhalten die konsequente Generation des Drehmoments über das Kniegelenk mit einer konstanten Arm Länge und Erweiterung Kraft. Ein weiterer Vorteil bietet die Möglichkeit, das Drehmoment auf eine Ebene festgelegt, die wiederholte Tests auf dem gleichen Gelenk, den Einfluss unterschiedlicher artikuläre Strukturen auf Knie ROM, wie Muskel...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Arthrometer	The Ottawa Hospital Rehabilitation Centre - Rehabilitation Engineering	N/A
Camera	Canon	EOS-500D	Commonly known as EOS Rebel T1i
ImageJ	National Institutes of Health	Version 1.45s
Absotbent Underpads	VWR	820202-845
Dissection Kit	Fisher	08-855	Kit Includes:  Forceps: medium points, nickel-plated  Scissors: 1.5 in. (40 mm) blades, stainless steel  Dissecting knife handle: nickel-plated  Knife blades: stainless steel, pack of 3  Dropping pipet: glass  Bent dissecting needle: stainless steel with plastic handle  Straight dissecting needle: stainless steel with plastic handle Vinylite Ruler 6 in. (15 cm)
Precision Screw Driver	Mastercraft	057-3505-8
Scalpel Blades - #10	Fine Science Tools	10010-00
Screwdriver	Stanley	057-3558-2
Hex Keys	Mastercraft	058-9684-2
Universal AC to DC powder adapter	RCA	108004951