Un sistema di test di flessione dorsale passiva della caviglia per un modello in vivo di tendinopatia indotta da uso eccessivo

Riepilogo

Questo protocollo presenta un sistema di test utilizzato per indurre lesioni da fatica quantificabili e controllate in un tendine d'Achille di ratto per un modello in vivo di tendinopatia indotta da uso eccessivo. La procedura consiste nel fissare la caviglia del ratto a un attuatore articolare che esegue la flessione dorsale passiva della caviglia con uno script MATLAB scritto su misura.

Abstract

La tendinopatia è una condizione tendinea cronica che provoca dolore e perdita di funzionalità ed è causata da un sovraccarico ripetuto del tendine e da tempi di recupero limitati. Questo protocollo descrive un sistema di test che applica ciclicamente carichi meccanici tramite flessione dorsale passiva al tendine d'Achille del ratto. Il codice personalizzato consiste in misurazioni di carico pre e post-ciclico per valutare gli effetti del protocollo di carico insieme al regime di carico di fatica ciclico basato sul controllo di retroazione.

Per questo studio sono stati utilizzati 25 ratti Sprague-Dawley, con 5 ratti per gruppo che hanno ricevuto 500, 1.000, 2.000, 3.600 o 7.200 cicli di carichi di fatica. Sono state calcolate le differenze percentuali tra le misure di carico pre e post-ciclico dell'isteresi, della sollecitazione di picco e dei moduli di carico e scarico. I risultati dimostrano che il sistema può indurre vari gradi di danno al tendine d'Achille in base al numero di carichi applicati. Questo sistema offre un approccio innovativo per applicare diversi gradi quantificati e fisiologici di carichi ciclici al tendine d'Achille per un modello in vivo di lesione tendinea da uso eccessivo indotta dalla fatica.

Introduzione

Poiché i tendini collegano il muscolo all'osso e subiscono movimenti ripetitivi quotidiani per tutta la loro vita, sono altamente inclini a lesioni da uso eccessivo che sono dolorose e limitanti e provocano una compromissione della funzione meccanica, colpendo il 30-50% della popolazione¹. Le tendinopatie sono condizioni croniche considerate lesioni da uso eccessivo a causa di movimenti di affaticamento ripetitivi e guarigione inadeguata ai livelli pre-lesione. Sia gli arti superiori che quelli inferiori sono comunemente colpiti, tra cui la cuffia dei rotatori, il gomito, il tendine d'Achille e il tendine rotuleo

Protocollo

Questo studio è stato condotto in base all'approvazione dell'Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) presso il Beth Israel Deaconess Medical Center. Gli animali sono stati anestetizzati utilizzando isoflurano al 5% per l'induzione e al 2,5% per il mantenimento, ed è stata prestata attenzione per evitare l'ipotermia.

1. Impostazione del sistema di test

1. Controlla la rotazione passiva della caviglia tramite un motore passo-passo per applicare una rotazione e una coppia costanti. Controlla il motore passo-passo con un microcontrollore. Utilizzare gli input del sistema di posizione e orientamento 3D per con....

Discussione

Questo studio presenta un metodo per caricare ciclicamente il tendine d'Achille del ratto con un sistema di flessione dorsale passiva della caviglia per un modello di tendinopatia indotta da uso eccessivo in vivo . L'importanza del sistema risiede nella sua capacità di isolare il tendine d'Achille, applicare carichi quantificabili senza accedere chirurgicamente al tendine e misurare le proprietà del tendine in vivo .

Nel 2010, Fung et al. hanno presentato un modello di fat.......

Materiali

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