À l’aide d’un Arthrometer de genou pour évaluer les Contributions spécifiques des tissus à la Contracture de Flexion du genou chez le Rat

Résumé

L’objectif du protocole est de mesurer l’amplitude de l’extension du mouvement du genou rat. Les effets de diverses maladies qui augmentent la raideur de l’articulation du genou et de l’efficacité des traitements peuvent être quantifiés.

Résumé

Gamme de genou normal de mouvement (ROM) est essentielle au bien-être et permet d’effectuer des activités de base comme la marche, monter les escaliers et assis. ROM perdue est appelée une contracture mixte et entraîne une morbidité accrue. En raison des difficultés de marche arrière genou établi contractures, dépistage précoce est important, et connaissant les facteurs de risque pour leur développement est donc essentielle. Le rat représente un bon modèle avec laquelle l’effet d’une intervention peut être étudié en raison de la similitude de l’anatomie du genou rat à celui des humains, la capacité du rat à tolérer de longues périodes d’immobilisation du genou en flexion, et parce que les caractéristiques mécaniques peuvent être en corrélation avec l’analyse histologique et biochimique du tissu du genou.

À l’aide d’un arthrometer automatique, nous démontrons une méthode validée, précise, reproductible, utilisateur indépendant de la ROM d’extension de l’articulation de rat à couples spécifiques de mesure. Cette arthrometer peut être utilisé pour déterminer les effets des interventions sur le genou ROM en collaboration chez le rat.

Introduction

Avoir une gamme complète de mouvement (ROM) des articulations est critique pour la santé et le bien-être¹. Une perte dans la ROM passif commun est appelée une contracture². Contractures articulaires peuvent résulter de nombreuses conditions, y compris l’alitement prolongé, la paralysie, l’arthroplastie, brûlures, infections et troubles neurologiques^1,3,4,5. Une contracture du genou peut être invalidante car elle accélère la dégénérescence mixte, augmente le risque de chutes et négativement affecte la capacité d’une personne à effectuer des tâches de base fonctionnels y compris marchant, assis ou monter des escaliers^{6, 7}.

Une fois établies, les contractures du genou sont difficiles à traiter, et donc de déterminer quels patients sont les plus susceptibles de développer cette condition est essentielle pour la prévention et la prévention de la morbidité associée à une contracture⁸. Les expériences sont conçues pour évaluer 1) les conditions provoquant ou d’influencer des contractures articulaires du genou, 2) la gravité des contractures, 3) leur progression temporelle, 4) les tissus impliqués dans la contracture, 5) leur réversibilité ainsi que 6) l’utilité de diverses interventions préventives et curatives sur genou conjointe ROM. Pour toutes ces expériences, une méthode valable, objective, précise et reproductible pour mesurer la ROM est essentielle. Autres mesures d’accompagnement nécessaires (dépense d’énergie, histomorphométrie, contenu de protéines et de l’expression génique) sont des marqueurs utiles pour comprendre la physiopathologie des contractures articulaires, mais la limitation mécanique est ce qui limite le patient et conduit à l’invalidité. Certains des défis dans ce domaine de recherche inclut les méthodes hétérogènes par lequel genou ROM peut être testé expérimentalement, ainsi qu’un manque de données quantitatives⁹. L’utilisation d’une variété de méthodes expérimentales différentes conduit à des résultats qui ne sont pas comparables d’un laboratoire. Cela a conduit à la controverse au sujet des conditions (par exemple arthroplastie immobilisation ou articulaires) qui provoquent des contractures articulaires¹⁰. Il faut donc une méthode automatisée de mesurer expérimentalement ROM commun suite à une intervention.

Nous décrivons ici un protocole utilisateur indépendant, valide, précis et reproductible pour évaluer le genou de rat ROM à l’aide d’un arthrometer sur mesure liée à un appareil photo numérique de mesurer avec précision le genou ROM en extension. Nous avons testé l’effet des diverses périodes d’immobilisation genou ROM. Nous décrivons ensuite les méthodes de mesure des ROM à des couples spécifiés au préalable sur les images numériques qui en résulte, à l’aide de repères osseux fixes. Dans l’ensemble, ces méthodes mesurent rat du genou ROM fiable et fournissent des données quantitatives.

Protocole

Le modèle d’immobilisation de genou rat utilisé a été approuvé par l’Université du Comité d’éthique local et le Service vétérinaire et animalier de Ottawa.

1. la préparation animaux

1. À la fin de la période d’immobilisation prédéterminé, euthanasier les rats par administration de dioxyde de carbone.
   NOTE : Ici nous avons utilisé un modèle d’immobilisation avec une plaque et 2 vis (un inséré dans le fémur proximal et l’autre dans le tibia distal), ce qui évite la violation de n’importe quel genou des structures et maintient une position fléchie au genou de 135° comme précédemment décrit⁶ . Sur une période de temps, ce qui produit un genou flexion contracture¹¹.
2. Couvrir la zone sur et autour de la surface qui l’arthrometer sera mis sur avec des tampons de protection absorbant, imperméable à l’eau. Porter des gants, blouse et lunettes de protection, tout en complétant l’expérience.
3. À l’aide d’un scalpel, diviser la peau afin d’exposer la plaque et des vis (voir la note qui suit étape 1.1) ; Insérer la vis plus proximale du fémur proximal et insérer la vis plus distale du tibia distal. Palper pour localiser les vis. Une fois que les têtes de vis sont accessibles, enlever la vis avec un tournevis.
   Remarque : Au cours de la période d’immobilisation, les têtes de vis peuvent se recouvrent de tissus mous. Dans ce cas, utilisez le scalpel pour enlever le tissu doucement et de découvrir les têtes de vis.
4. Une fois les vis enlevées, retirer la plaque manuellement ou à l’aide de pinces à partir d’une trousse de dissection.
5. À l’aide de ciseaux et pinces, deglove l’extrémité inférieure pour retirer la peau du fascia sous-jacent.

2. animal de positionnement sur le moteur Arthrometer

Remarque : Tous les essais doivent être effectuée à la température ambiante. Ici l’arthrometer est propulsé par un V de 120 North American standard d’entrée. La sortie de l’adaptateur est 12 V 500 mA.

1. La position de l’animal à être testé sur le côté avec la jambe expérimental (la jambe à tester) vers le haut (Figure 2).
   1. Fixez le fémur dans le collier métallique rainuré qui est intégré dans la phase de montage de l’arthrometer. Percer des trous à travers le muscle à l’aide d’un tournevis de précision pour placer la pince distale au grand trochanter et de sécuriser le fémur. Ajuster le condyle fémoral latéral au-dessus du centre de rotation de l’arthrometer (Figure 1, 2).
   2. Position du movable armer avec deux poteaux derrière la jambe, juste supérieure au calcanéum, pour pousser le genou en extension passive une fois le moteur électrique est activée.
   3. Serrer le collier du fémur à sa base à l’aide d’une clé six pans jusqu'à ce qu’elle est fixée.
2. S’assurer que la caméra est correctement montée sur l’arthrometer à l’aide d’un tournevis et est sur la Mise au point manuelle. Concentrer la caméra sur le condyle fémoral.
3. Sélectionnez le paramètre d’orientation sur l’arthrometer (dans le sens horaire ou antihoraire) selon la direction du genou ROM testée et la position du rat.
4. Activer le moteur d’arthrometer en poussant simultanément le bouton Power et Démarrer .
   Remarque : La nécessité de pousser le bouton power et démarrer simultanément est un dispositif de sécurité de l’appareil, ce qui empêche toute activation accidentelle.
   1. Observer que le moteur arthrometer se déplace à une vitesse de 6,6 t/mn et puis arrêt pour 2,1 s en arrivant le premier couple prédéterminé.
   2. NOTE : que lorsque le premier couple est atteint, la LED correspondante s’allume et l’appareil photo numérique prendra une photo du genou automatiquement.
      Remarque : Une fois que la photo est prise, l’arthrometer se poursuivra à l’autre, un couple préréglé plus élevé. Une fois les quatre couples ont été appliquées, l’arthrometer s’arrête. Une fois que le rat est positionné sur l’arthrometer et tests est lancée, le temps total pour tester un genou est environ 18,8 fois s. peuvent varier légèrement selon la condition de la contracture mixte. Les images prises sont utilisés pour mesurer l’extension à chaque couple.

3. saisir l’Angle du genou Extension à l’aide de la Arthrometer à moteur

Remarque : Une fois que le moteur s’arrête à chaque couple, un appareil photo numérique est déclenché pour prendre une photo. La caméra est positionnée sur l’image telle qu’elle est directement au-dessus de l’articulation du genou étant testé et axé sur le condyle fémoral.

1. Poursuivre ses essais avec le même genou depuis le même animal, mais dans une situation différente, par exemple, après avoir effectué une myotomie des muscles postérieurs transarticular pour isoler le composant (non musculaire) arthrogenic d’une contraction, ou avec un genou de un autre animal.
   1. Lorsque vous remplissez la myotomie, disséquer le muscle proximal assez à l’articulation de genou pour s’assurer que la capsule n’est pas coupée.
      Remarque : Il est plus facile de compléter la myotomie lorsque la jambe est en extension, après l’application du couple 4 (17,53 N-cm). Ensuite, répétez les étapes 2.1 à 3.1.
2. Une fois que les deux jambes ont été testés dans toutes les conditions (par exemple, avant et après la myotomie), disposer de la carcasse d’animal et toutes les matières suivant le protocole institutionnel et nettoyer l’arthrometer.

4. genou ROM mesure analyse

1. Analyser ROM à l’aide de ImageJ.
   Remarque : Ici la version 1. 45 s a été utilisée.
2. Ouvrez le fichier contenant l’image numérique, prise par la caméra embarquée sur l’arthrometer de rat.
   Remarque : La personne qui effectue l’analyse devrait être aveuglée pour le groupe expérimental de l’animal (p. ex., immobilisée par opposition à contrôle).
3. Sélectionnez l' outil de l’Angle de la barre d’outils principale et tracer l’angle femorotibial en traçant une ligne fémorale au milieu de la pince du fémur du condyle latéral (aligné sur la diaphyse fémorale, Figure 2), et une ligne tibiale de la latérale condyle fémoral à la malléole externe (Figure 2).
   Remarque : L’angle fémoro-tibiale correspond à l’angle maximal d’extension du genou atteinte à chaque couple prédéfinie.
4. Utilisez l’outil de mesure en cliquant sur Analyze | Mesure pour montrer l’angle calculé, produite par les 2 lignes tracées ci-dessus. Utilisent la convention de 0° pour désigner l’extension complète.

Résultats

Le montant de l’extension du genou déterminé pour diverses périodes d’immobilité sont résumées à l’augmentation des durées d’immobilité et montrent que les contractures plus sévères ont été produites suivant les longueurs croissantes d’immobilisation. Résultats représentatifs avec ImageJ sont indiquées à la Figure 3.

La capacité de mesurer l’extension maximale des genou...

Discussion

Le rat du genou arthrometer a été développé afin de façon reproductible et fiable de déterminer l’extension maximale du genou rat suite à une intervention. Avantages de ce dispositif incluent la génération cohérente du couple à travers l’articulation avec une force constante bras de longueur et extension du genou. Un autre avantage inclut la possibilité de réglage du couple à un niveau permettant répétitif des tests sur la même articulation afin d’évaluer l’influence des différentes structures ...

matériels

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