Un système de test passif de dorsiflexion de la cheville pour un modèle in vivo de tendinopathie induite par le surmenage

Résumé

Ce protocole présente un système de test utilisé pour induire des lésions de fatigue quantifiables et contrôlées dans un tendon d’Achille de rat pour un modèle in vivo de tendinopathie induite par le surmenage. La procédure consiste à fixer la cheville du rat à un actionneur articulaire qui effectue une dorsiflexion passive de la cheville à l’aide d’un script MATLAB écrit sur mesure.

Résumé

La tendinopathie est une affection chronique du tendon qui entraîne des douleurs et une perte de fonction et qui est causée par une surcharge répétée du tendon et un temps de récupération limité. Ce protocole décrit un système d’essai qui applique cycliquement des charges mécaniques via une dorsiflexion passive au tendon d’Achille du rat. Le code écrit sur mesure se compose de mesures de chargement pré et post-cyclique pour évaluer les effets du protocole de chargement ainsi que du régime de chargement de fatigue cyclique basé sur le contrôle de rétroaction.

Nous avons utilisé 25 rats Sprague-Dawley pour cette étude, avec 5 rats par groupe recevant 500, 1 000, 2 000, 3 600 ou 7 200 cycles de charges de fatigue. Les différences en pourcentage entre les mesures de charge pré- et post-cycliques de l’hystérésis, de la contrainte de crête et des modules de charge et de décharge ont été calculées. Les résultats démontrent que le système peut induire différents degrés de dommages au tendon d’Achille en fonction du nombre de charges appliquées. Ce système offre une approche innovante pour appliquer des charges cycliques quantifiées et physiologiques à différents degrés sur le tendon d’Achille pour un modèle in vivo de lésion tendineuse induite par la fatigue.

Introduction

Comme les tendons relient les muscles aux os et subissent des mouvements répétitifs quotidiens tout au long de leur vie, ils sont très sujets aux blessures de surutilisation qui sont douloureuses et limitantes et entraînent une altération de la fonction mécanique, affectant 30 à 50 % de la population¹. Les tendinopathies sont des affections chroniques considérées comme des blessures de surutilisation dues à des mouvements de fatigue répétitifs et à une cicatrisation inadéquate aux niveaux d’avant la blessure. Les membres supérieurs et inférieurs sont souvent touchés, notamment la coiffe des rotateurs, le coude, le tendon d’Achille et le

Protocole

Cette étude a été menée avec l’approbation du Comité institutionnel de protection et d’utilisation des animaux (IACUC) au Beth Israel Deaconess Medical Center. Les animaux ont été anesthésiés à l’aide d’isoflurane à 5 % pour l’induction et à 2,5 % pour l’entretien, et des précautions ont été prises pour éviter l’hypothermie.

1. Mise en place du système de test

1. Contrôlez la rotation passive de la cheville à l’aide d’un moteur pas à pas pour appliquer une rotation et un couple constants. Contrôlez le moteur pas à pas à l’aide d’un microcontrôleur. Utilisez les entrées du système de position et d’orientation 3D pour ....

Discussion

Cette étude présente une méthode de charge cyclique du tendon d’Achille du rat avec un système passif de dorsiflexion de la cheville pour un modèle de tendinopathie induite par le surmenage in vivo . L’importance du système réside dans sa capacité à isoler le tendon d’Achille, à appliquer des charges quantifiables sans accès chirurgical au tendon et à mesurer les propriétés du tendon in vivo .

En 2010, Fung et al. ont présenté un modèle de fatigue du t.......

matériels

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