Ein passives Sprunggelenk-Dorsalflexions-Testsystem für ein In-vivo-Modell der Überlastungsinduzierten Tendinopathie

Zusammenfassung

Dieses Protokoll stellt ein Testsystem vor, das zur Induktion quantifizierbarer und kontrollierter Ermüdungsverletzungen in einer Ratten-Achillessehne für ein In-vivo-Modell der überlastungsinduzierten Tendinopathie verwendet wird. Das Verfahren besteht darin, den Knöchel der Ratte an einem Gelenkaktuator zu befestigen, der mit einem speziell geschriebenen MATLAB-Skript eine passive Knöcheldorsalflexion durchführt.

Zusammenfassung

Die Tendinopathie ist eine chronische Sehnenerkrankung, die zu Schmerzen und Funktionsverlust führt und durch wiederholte Überlastung der Sehne und eine begrenzte Erholungszeit verursacht wird. Dieses Protokoll beschreibt ein Testsystem, das zyklisch mechanische Lasten über passive Dorsalflexion auf die Achillessehne der Ratte aufbringt. Der benutzerdefinierte Code besteht aus prä- und postzyklischen Belastungsmessungen, um die Auswirkungen des Belastungsprotokolls zusammen mit dem auf der Rückkopplungsregelung basierenden zyklischen Ermüdungsbelastungsregime zu bewerten.

Wir verwendeten 25 Sprague-Dawley-Ratten für diese Studie, wobei 5 Ratten pro Gruppe entweder 500, 1.000, 2.000, 3.600 oder 7.200 Zyklen Ermüdungsbelastungen erhielten. Die prozentualen Differenzen zwischen den prä- und postzyklischen Belastungsmessungen der Hysterese, der Spitzenspannung und der Be- und Entlademodule wurden berechnet. Die Ergebnisse zeigen, dass das System je nach Anzahl der aufgebrachten Lasten unterschiedliche Schädigungen der Achillessehne hervorrufen kann. Dieses System bietet einen innovativen Ansatz zur Anwendung quantifizierter und physiologisch unterschiedlicher zyklischer Belastungen auf die Achillessehne für ein in vivo Modell der ermüdungsbedingten Überlastungssehnenverletzung.

Einleitung

Da Sehnen Muskeln mit Knochen verbinden und sich während ihres gesamten Lebens täglich wiederholende Bewegungen durchlaufen, sind sie sehr anfällig für Überlastungsverletzungen, die schmerzhaft und einschränkend sind und zu einer Beeinträchtigung der mechanischen Funktion führen, von der 30-50 % der Bevölkerung betroffen sind¹. Tendinopathien sind chronische Erkrankungen, die aufgrund sich wiederholender Ermüdungsbewegungen und unzureichender Heilung auf das Niveau vor der Verletzung als Überlastungsverletzungen gelten. Sowohl die oberen als auch die unteren Extremitäten sind häufig betroffen, einschließlich der Rotatorenmanschette, des Ellboge....

Protokoll

Diese Studie wurde mit Genehmigung des Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) am Beth Israel Deaconess Medical Center durchgeführt. Die Tiere wurden mit 5 % Isofluran zur Induktion und zu 2,5 % zur Erhaltungstherapie betäubt, wobei darauf geachtet wurde, eine Unterkühlung zu vermeiden.

1. Einrichten des Testsystems

1. Steuern Sie die passive Knöchelrotation durch einen Schrittmotor, um eine gleichmäßige Drehung und ein gleichmäßiges Drehmoment anzuwenden. Steuern Sie den Schrittmotor mit einem Mikrocontroller. Verwenden Sie die Eingaben aus dem 3D-Positions- und Ausrichtungssystem, um die Rotationsgrade ....

Diskussion

In dieser Studie wird eine Methode vorgestellt, um die Achillessehne der Ratte zyklisch mit einem passiven Knöchel-Dorsalflexionssystem für ein in-vivo Überlastungs-induziertes Tendinopathie-Modell zu belasten. Die Bedeutung des Systems liegt in seiner Fähigkeit, die Achillessehne zu isolieren, quantifizierbare Lasten aufzubringen, ohne chirurgisch auf die Sehne zugreifen zu müssen, und In-vivo-Sehneneigenschaften zu messen.

Im Jahr 2010 präsentierten Fung et al. ein R.......

Materialien

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