Con una rodilla Arthrometer para evaluar las contribuciones específicas de tejido a contractura de flexión de rodilla en la rata

Resumen

El objetivo del protocolo es medir la amplitud de extensión de movimiento de la rodilla de la rata. Los efectos de varias enfermedades que aumentan la rigidez de la articulación de la rodilla y la efectividad de los tratamientos pueden ser cuantificados.

Resumen

Rango normal de la rodilla de movimiento (ROM) es fundamental para el bienestar y permite llevar a cabo actividades básicas como caminar, subir escaleras y sentarse. Perdidos ROM se llama una contractura articular y produce aumento de la morbilidad. Debido a la dificultad de inversión establecida rodilla contracturas, la detección temprana es importante, y por lo tanto, es esencial conocer los factores de riesgo para su desarrollo. La rata representa un buen modelo con el cual se puede estudiar el efecto de una intervención debido a la semejanza de la anatomía de la rodilla de rata a la de los seres humanos, capacidad de la rata para tolerar largos períodos de inmovilización de la rodilla en flexión, y porque pueden ser datos mecánicos correlación con análisis histológico y bioquímico del tejido de la rodilla.

Usando un arthrometer automatizado, demostramos un método validado, preciso, reproducible, independiente del usuario de la extensión ROM la rata del empalme de rodilla en pares específicos de medición. Este arthrometer puede utilizarse para determinar los efectos de las intervenciones sobre rodilla articulación ROM en la rata.

Introducción

Rango completo de movimiento (ROM) de las articulaciones es fundamental para la salud y bienestar¹. Una pérdida en conjunto ROM pasivo se llama una contracción de². Contracturas de las articulaciones pueden surgir de las condiciones numerosas, incluyendo reposo en cama prolongado, parálisis, artroplastia común, quemaduras, infección y condiciones neurológicas^1,3,4,5. Una contracción de la rodilla se puede desactivar ya que acelera la degeneración de la articulación, aumenta el riesgo de caídas y afecta negativamente la capacidad de una persona para realizar tareas funcionales básicas como caminar, sentarse y subir escaleras^{6, 7}.

Una vez establecidas, las contracturas de la rodilla son difíciles de tratar, y por lo tanto determinar qué pacientes están en mayor riesgo de desarrollar esta condición es esencial para la prevención y evitar la morbilidad asociada a la contracción de⁸. Los experimentos están diseñados para evaluar 1) las condiciones que causan o que influyen en las contracturas de las articulaciones de la rodilla, 2) la severidad de las contracciones, 3) su progresión temporal, 4) los tejidos involucrados en la contracción, 5) su reversibilidad, así como 6) la utilidad de diferentes intervenciones preventivas y curativas en rodilla articulación ROM. Para todos estos experimentos, un método válido, objetivo, preciso y reproducible para medir la ROM es crítico. Otras medidas auxiliares (gasto de energía, histomorfometría, contenido de proteína y expresión de gene) son marcadores útiles para entender la patofisiología de contracturas de las articulaciones, pero la limitación mecánica es lo que limita al paciente y conduce a la discapacidad. Algunos de los desafíos en esta área de investigación incluye los métodos heterogéneos que rodilla ROM puede probarse experimentalmente, así como la falta de datos cuantitativos⁹. El uso de una variedad de diferentes métodos experimentales conduce a resultados que no son comparables de laboratorio a laboratorio. Esto ha conducido a la controversia con respecto a las condiciones (por ejemplo, artroplastia de la inmovilización o la articulación) que causan Contracturas articulares¹⁰. Por lo tanto es necesario un método automatizado para medir experimentalmente ROM conjunta después de una intervención.

Aquí, describimos un protocolo independiente del usuario, válido, precisa y reproducible para evaluar la rodilla rata ROM usando una medida arthrometer vinculada a una cámara digital para medir con precisión la ROM de la rodilla en extensión. Probamos el efecto de varios períodos de inmovilización de rodilla ROM. A continuación describimos los métodos para la medición de ROM en pares previamente especificado de las imágenes digitales utilizando puntos de referencia óseas fijadas. En general, estos métodos confiablemente medida rodilla rata ROM y proporcionan datos cuantitativos.

Protocolo

El modelo de inmovilización de rodilla rata utilizado ha sido aprobado por la Universidad de Ottawa animales cuidados y servicio veterinario y el Comité de ética local.

1. animal preparación

1. Al final del período de inmovilización determinado, eutanasia a las ratas por administración de dióxido de carbono.
   Nota: Aquí se utilizó un modelo de inmovilización con una placa y 2 tornillos (uno en el fémur proximal y el otro en la tibia distal), que evita la violación de cualquier rodilla articulación de estructuras y mantiene una posición de flexión de rodilla de 135° tal como se describe anteriormente⁶ . Durante un período de tiempo, esto produce una rodilla flexión contractura¹¹.
2. Cubra el área en y alrededor de la superficie que se colocará el arthrometer sobre con almohadillas de protección absorbente, resistente al agua. Usar guantes, bata y gafas de protección, al finalizar el experimento.
3. Con un bisturí, dividir la piel para dejar al descubierto la placa y los tornillos (ver la nota siguiente paso 1.1); Inserte el tornillo más proximal en el fémur proximal e Inserte el tornillo más distal en la tibia distal. Palpar para localizar los tornillos. Una vez que las cabezas de los tornillos son accesibles, quite el tornillo con un destornillador.
   Nota: Durante el período de inmovilización, las cabezas de los tornillos pueden ser cubiertas por tejido blando. Si esto ocurre, utilizar el bisturí para extirpar el tejido suavemente y descubrir la cabeza del tornillo.
4. Una vez que se quitan los tornillos, retire la placa manualmente o utilizando pinzas de un kit de disección.
5. Usando tijeras y pinzas, deglove la extremidad inferior para quitar la piel de la fascia subyacente.

2. posicionamiento en el Arthrometer impulsado por Motor de animal

Nota: Todas las pruebas deben realizarse a temperatura ambiente. Aquí el arthrometer es alimentado por un estándar norteamericano 120 V de entrada. El adaptador de salida es de 12 V y 500 mA.

1. El animal a su lado con la pierna experimental (la pierna a probar) probar la posición hacia arriba (figura 2).
   1. Fijar el fémur en la abrazadera metálica acanalada que se integra en la etapa de montaje del arthrometer. Perfore agujeros a través del músculo con un destornillador de precisión para colocar la pinza distal en el trocánter mayor y asegurar el fémur. Ajuste del cóndilo femoral lateral sobre el centro de la rotación de la arthrometer (figura 1, 2).
   2. Posición del móvil del brazo con dos postes verticales detrás de la pierna, sólo superior a la del calcaneus, empujar la rodilla en extensión pasiva una vez el motor eléctrico está activado.
   3. Apriete la abrazadera del fémur en su base con una llave hexagonal hasta que esté asegurado.
2. Asegúrese de que la cámara está correctamente montada en el arthrometer con un destornillador y en Enfoque Manual. Enfoque la cámara en el cóndilo femoral.
3. Seleccione la configuración de la dirección en el arthrometer (derecha o izquierda) dependiendo de la dirección de la rodilla ROM ensayada y la posición de la rata.
4. Activar el motor arthrometer pulsando simultáneamente el botón de Power y empezar .
   Nota: La necesidad de presionar el botón power y arranque simultáneamente es una característica de seguridad del dispositivo, que evita la activación accidental.
   1. Observe que el motor arthrometer moverse a una velocidad de 6,6 RPM y luego se detiene para 2.1 s al llegar a la primera torsión preestablecida.
   2. Nota: que cuando se alcanza el primer par, el correspondiente LED se enciende y la cámara digital tomará automáticamente una foto de la rodilla.
      Nota: Una vez que se toma la fotografía, el arthrometer continuará a la siguiente, mayor esfuerzo de torsión preestablecido. Una vez que los cuatro pares se han aplicado, se detendrá el arthrometer. Una vez que la rata se coloca en el arthrometer y pruebas se iniciaron, el tiempo total para la prueba una rodilla es aproximadamente 18,8 veces s. pueden variar ligeramente dependiendo de la condición de la contractura articular. Las imágenes se utilizan para medir la extensión en cada par.

3. captar al ángulo de extensión de la rodilla usando el Arthrometer impulsado por Motor

Nota: Una vez que el motor se haya detenido en cada esfuerzo de torsión aplicado, una cámara digital se activa para tomar una fotografía. La cámara se coloca en el marco de tal forma que es directamente sobre la articulación de la rodilla está probado y se centró en el cóndilo femoral.

1. Continuar con la misma rodilla del mismo animal, pero en una situación diferente, por ejemplo, después de una miotomía de los músculos transarticular posterior se realiza para aislar el componente (no muscular) arthrogenic de una contractura, o con una rodilla de la prueba otro animal.
   1. Al realizar la miotomía, disecar el músculo proximal de la articulación para que no se corta la cápsula.
      Nota: Es más fácil completar el myotomy cuando la pierna está en extensión, después de la aplicación de torque ajuste 4 (17.53 N-cm). A continuación, repita los pasos 2.1 a 3.1.
2. Una vez que ambas piernas se han probado en todas las condiciones (por ejemplo, antes y después de la miotomía), disponer de los restos animales y todos los materiales biopeligrosos siguiendo el protocolo institucional y limpiar el arthrometer.

4. rodilla ROM medición análisis

1. Analizar el ROM con ImageJ.
   Nota: Aquí se utilizó versión 1.45s.
2. Abra el archivo que contiene la imagen digital tomada con la cámara, montada en el arthrometer rata.
   Nota: La persona que realiza el análisis debe ser ciego a la agrupación experimental del animal (por ejemplo, inmovilizado versus control).
3. Seleccione la herramienta de ángulo de la barra de herramientas principal y trazar el ángulo femorotibial dibujando una línea femoral desde el centro de la pinza de fémur cóndilo lateral (alineado con la diáfisis femoral, figura 2), y una línea tibial desde el lateral cóndilo femoral para el maléolo lateral (figura 2).
   Nota: El ángulo femoro-tibial corresponde al ángulo máximo de extensión de la rodilla en cada esfuerzo de torsión preestablecido.
4. Utilizar la herramienta de medición haciendo clic analizar | Medida para mostrar el ángulo calculado producido por las 2 líneas por encima. Utilice la Convención de 0° en el sentido de extensión completa.

Resultados

La cantidad de extensión de la rodilla para varios períodos de inmovilidad se resumen para aumentar la duración de la inmovilidad y mostrar que las contracciones más severas se produjeron siguiendo cada vez más largos de inmovilización. Resultados representativos con ImageJ se muestran en la figura 3.

La capacidad de medir la extensión máxima de rodillas de rata de una manera válida, precis...

Discusión

La rata rodilla arthrometer fue desarrollado para reproducible y confiable determinar la extensión máxima de la rodilla de rata tras una intervención. Ventajas de este dispositivo incluyen la generación constante de esfuerzo de torsión a través de la articulación con una fuerza constante brazo longitud y extensión. Otra de las ventajas incluye la posibilidad de fijar el par torsor a un nivel que permite repetitivo pruebas sobre la articulación del mismo para evaluar la influencia de diferentes estructuras articu...

Materiales

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