Un sistema pasivo de prueba de dorsiflexión de tobillo para un modelo in vivo de tendinopatía inducida por uso excesivo

Resumen

Este protocolo presenta un sistema de pruebas utilizado para inducir lesiones por fatiga cuantificables y controladas en el tendón de Aquiles de una rata para un modelo in vivo de tendinopatía inducida por uso excesivo. El procedimiento consiste en asegurar el tobillo de la rata a un actuador articular que realiza la dorsiflexión pasiva del tobillo con un script de MATLAB escrito a medida.

Resumen

La tendinopatía es una afección crónica del tendón que provoca dolor y pérdida de función y es causada por la sobrecarga repetida del tendón y el tiempo de recuperación limitado. Este protocolo describe un sistema de pruebas que aplica cíclicamente cargas mecánicas a través de la dorsiflexión pasiva al tendón de Aquiles de la rata. El código escrito a medida consiste en mediciones de carga pre y postcíclicas para evaluar los efectos del protocolo de carga junto con el régimen de carga de fatiga cíclica basado en el control de retroalimentación.

Utilizamos 25 ratas Sprague-Dawley para este estudio, con 5 ratas por grupo que recibieron 500, 1.000, 2.000, 3.600 o 7.200 ciclos de cargas de fatiga. Se calcularon las diferencias porcentuales entre las medidas de carga pre y postcíclica de la histéresis, el estrés máximo y los módulos de carga y descarga. Los resultados demuestran que el sistema puede inducir diversos grados de daño al tendón de Aquiles en función del número de cargas aplicadas. Este sistema ofrece un enfoque innovador para aplicar diferentes grados cuantificados y fisiológicos de cargas cíclicas al tendón de Aquiles para un modelo in vivo de lesión del tendón por uso excesivo inducida por fatiga.

Introducción

Como los tendones conectan el músculo con el hueso y experimentan movimientos repetitivos diarios a lo largo de su vida, son muy propensos a sufrir lesiones por uso excesivo que son dolorosas y limitantes y dan lugar a un deterioro de la función mecánica, que afecta al 30-50% de^{la población.} Las tendinopatías son afecciones crónicas consideradas lesiones por uso excesivo debido a movimientos repetitivos de fatiga y una cicatrización inadecuada a los niveles previos a la lesión. Tanto las extremidades superiores como las inferiores se ven comúnmente afectadas, incluyendo el manguito rotador, el codo, el tendón de Aquiles y el tendón rotuliano

Protocolo

Este estudio se llevó a cabo según la aprobación del Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC, por sus siglas en inglés) en el Centro Médico Beth Israel Deaconess. Los animales fueron anestesiados con isoflurano al 5% para la inducción y al 2,5% para el mantenimiento, y se tuvo cuidado de evitar la hipotermia.

1. Configuración del sistema de pruebas

1. Controle la rotación pasiva del tobillo mediante un motor paso a paso para aplicar una rotación y un par constantes. Controle el motor paso a paso con un microcontrolador. Utilice las entradas del sistema de posición y orientación 3D para marcar los gra....

Discusión

Este estudio presenta un método para cargar cíclicamente el tendón de Aquiles de la rata con un sistema pasivo de dorsiflexión del tobillo para un modelo de tendinopatía inducida por uso excesivo in vivo . La importancia del sistema radica en su capacidad para aislar el tendón de Aquiles, aplicar cargas cuantificables sin acceder quirúrgicamente al tendón y medir las propiedades del tendón in vivo .

En 2010, Fung et al. presentaron un modelo de fatiga del tendón ro.......

Materiales

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