使いすぎ誘発性腱鞘炎の in vivo モデルのための受動的足関節背屈試験システム

要約

このプロトコルは、酷使誘発性腱炎の 生体内 モデルのために、ラットアキレス腱に定量化可能で制御された疲労損傷を誘発するために使用される試験システムを提示します。この手順は、ラットの足首を、カスタム記述のMATLABスクリプトで受動的な足首背屈を実行する関節アクチュエーターに固定することで構成されます。

要約

腱鞘炎は、痛みや機能喪失を引き起こす慢性的な腱の状態であり、腱の繰り返しの過負荷と限られた回復時間によって引き起こされます。このプロトコルは、ラットのアキレス腱に受動背屈を介して機械的負荷を周期的に加える試験システムについて説明しています。カスタム記述のコードは、荷重プロトコルの影響を評価するための繰返し荷重前および繰返し荷重後の測定と、フィードバック制御ベースの繰返し疲労荷重レジメンで構成されています。

この研究では、25匹のSprague-Dawleyラットを使用し、グループあたり5匹のラットに500、1,000、2,000、3,600、または7,200サイクルの疲労荷重を受けました。ヒステリシス、ピーク応力、および載荷および除荷係数の繰返し荷重前および繰返し荷重後の測定値の差の割合を計算しました。この結果は、システムが加えられた荷重の数に基づいてアキレス腱にさまざまな程度の損傷を誘発できることを実証しています。このシステムは、疲労による使いすぎによる腱損傷の in vivo モデルのために、定量的および生理学的にさまざまな程度の周期的な負荷をアキレス腱に適用する革新的なアプローチを提供します。

概要

腱は筋肉と骨をつなぎ、生涯を通じて毎日反復運動を経験するため、痛みを伴い、制限され、機械的機能が損なわれ^、人口の30〜50%に影響を与える過度の怪我をする可能性が高くなっています1。腱鞘炎は、反復的な疲労運動と怪我前のレベルへの不十分な治癒による使いすぎによる怪我と見なされる慢性疾患です。回旋筋腱板、肘、アキレス腱、膝蓋腱など、上肢と下肢の両方が一般的に影響を受けます^2,3,4,5。アキレス腱鞘炎は、ランニングやジャンプを含む活動、特に陸上競技、中長距離走、テニス、その他の球技に関与するアスリートによく見られ、ランナーの7〜9%が罹^{患しています6,7}。ランニングやジャンプによる怪我は、アキレス腱や膝蓋腱炎の危険因子である足首の背屈を制限する可能性もあります^8,9,10。したがって、腱鞘炎のより良い評価と特徴付けが必要であり、この研....

プロトコル

この研究は、ベス・イスラエル・ディーコネス・メディカル・センターの施設動物ケアおよび使用委員会(IACUC)の承認に従って実施されました。動物は、誘導に5%のイソフルラン、維持に2.5%のイソフルランを使用して麻酔され、低体温症にならないように注意が払われました。

1. 試験システムのセットアップ

1. ステッピングモーターで足首のパッシブ回転を制御し、安定した回転とトルクを適用します。ステッピングモーターをマイコンで制御します。3D 位置および方向システムからの入力を使用して、回転角度をマークします。トルクセンサーからの出力を使用して、しきい値の限界に達しない場合に背屈角度を大きくするためのフィードバック制御を提供します。
2. まず、マイクロコントローラ、トルクセンサ、3D電磁測位、および方位システムをコンピュータと電源に接続します。自社開発のMATLABコードを使用してカスタムビルドシステムを制御します(図1)。GitHub から MATLAB コード ファイルをダウンロードし、GitHub ページの手順 (https://github.com/Nazarian-Lab/PassiveAnkleDorsiflexionSystem) からコードの実行に関する具体的な指示に従います。
3. コード ファイルを使用して MATLAB を開き....

ディスカッション

本研究では、ラットのアキレス腱に受動的な足首背屈系を周期的に負荷をかける方法を提示し、生体 内 使いすぎ誘発性腱炎モデルを構築した。このシステムの重要性は、アキレス腱を分離し、腱に外科的にアクセスすることなく定量化可能な負荷をかけ、 生体内の 腱の特性を測定する能力にあります。

2010年、Fungらは、特注の試験システムを用いてラッ?.......

資料

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