Для оценки ткани конкретных взносов сгибательная контрактура коленного сустава в крысах с использованием колена Arthrometer

Резюме

Целью протокола является измерить расширение диапазона движения колена крыса. Эффекты различных заболеваний, которые увеличивают жесткость коленного сустава и эффективности лечения могут быть количественно.

Аннотация

Нормальный колена диапазон движения (ROM) имеет решающее значение для благополучия и позволяет выполнять основные операции, например ходить, подниматься по лестнице и сидя. Потерянные ROM называется совместной контрактуры и приводит к увеличению заболеваемости. Из-за сложности реверсивный установленного коленного контрактуры, Ранняя диагностика имеет важное значение, и следовательно, важно знать факторы риска для их развития. Крыса представляет собой хорошую модель, с которой можно изучить эффект вмешательства из-за схожести Анатомия колена крыса, людей, способность крыс терпеть длинные длительности иммобилизации коленного сустава при сгибании, и потому, что механические данные могут быть коррелирует с гистологических и биохимический анализ ткани колена.

С помощью автоматизированных arthrometer, мы демонстрируем проверенных, точные, воспроизводимость, пользователей независимый метод измерения модуля ROM крыса коленного сустава в конкретные моменты. Этот arthrometer может использоваться для определения воздействия мероприятий на колено совместные ROM в крысу.

Введение

Имея полный диапазон движения (ROM) суставов имеет решающее значение для здоровья и благополучия¹. Потери в совместных пассивной ПЗУ называется Дюпюитрена². Совместная контрактуры могут возникать из многочисленных условий, включая длительном постельном режиме, паралич, совместные артропластика, ожоги, инфекции и неврологических условий^1,3,4,5. Контрактура коленного сустава может отключение как ускоряет совместных дегенерации, увеличивает риск падений и пагубно влияет на способность человека выполнять основные функциональные задачи, включая ходьбе, сидя и восхождение лестнице^{6, 7}.

После того, как установлено, контрактур коленного сустава трудно лечить, и поэтому определить, какие пациенты находятся на высокий риск развития этого состояния имеет важное значение для предотвращения и недопущения контрактуры связанные заболеваемости⁸. Эксперименты предназначены для оценки 1 условий, вызывающих или влияющие на совместных контрактуры колена, 2) тяжести контрактуры, 3) их временной прогрессии, 4 тканей, участвующих в контрактуры, 5) их обратимость, а также 6) полезность из различных профилактических и лечебных мероприятий на колено совместные ROM. Для всех этих экспериментов действительный, объективной, точной и воспроизводимый метод для измерения ROM является критическим. Другие вспомогательные меры (расходование энергии, histomorphometry, ген выражение и белков содержание) являются полезным маркеры, чтобы понимать патофизиологию совместного контрактуры, но механическим ограничением является то, что ограничивает пациента и приводит к инвалидности. Некоторые из проблем в этой области исследований включает в себя гетерогенных методы, посредством которых колена ROM может испытываться экспериментально, а также отсутствие количественных данных⁹. Использование целого ряда различных экспериментальных методов приводит к результатам, которые не являются сопоставимыми Лаборатория лаборатория. Это привело к споры относительно условий (например, иммобилизации или совместных эндопротезирование) вызывают совместных контрактуры¹⁰. Поэтому необходима автоматизированный метод экспериментально измерения совместных ПЗУ после вмешательства.

Здесь мы описываем пользователя независимые, действительно, точные и воспроизводимые протокол для оценки крыса колена ROM с помощью заказных arthrometer, связанных с цифровой камеры точно измерить колена ROM в расширение. Мы протестировали эффект различных периодов иммобилизации на колено ROM. Затем мы опишем методы для измерения ROM на предварительно определенных моментов в результате цифровых изображений, используя фиксированный костлявые достопримечательностей. В целом эти методы надежно измерить крыса колена ROM и представить количественные данные.

протокол

Модель крыса иммобилизации коленного был одобрен университета Оттавы животное уход и ветеринарной службы и местных Этический Комитет.

1. животных подготовка

1. В конце периода заранее иммобилизации усыпить крысы администрацией углекислого газа.
   Примечание: Здесь мы использовали модель иммобилизации с тарелкой и 2 винта (один вставляются в проксимального отдела бедренной кости и другой в дистальной части голени), которая избегает нарушение любого колена совместных структур и поддерживает согнутом колене позиция 135°, как описано ранее⁶ . Течение определенного периода времени это производит контрактуры колена в сгибании¹¹.
2. Обложка области как на, так и вокруг поверхности, что arthrometer будет делаться на с прокладки абсорбирующие, вода доказательства защиты. Надевайте перчатки, лабораторный халат и защиты глаз, при заполнении эксперимент.
3. С помощью скальпеля, разделите кожи подвергать пластины и винты (см. Примечание после шага 1.1); вставить более проксимальном винт в проксимального отдела бедренной кости и вставить более дистальных винт в дистальной части голени. Ощупывайте найти винты. После того, как головки винтов являются доступными, удалите винт с помощью отвертки.
   Примечание: В период иммобилизации, головки винтов может стать покрыта мягких тканей. Если это происходит, используйте скальпель осторожно удалить ткани и выявить головки винтов.
4. После удаления винтов, удалить пластину вручную или с помощью щипцов из комплекта рассечение.
5. С помощью ножниц и щипцы, deglove нижней конечности, чтобы удалить кожу от базовой фасции.

2. животное, позиционирование на мотор приводом Arthrometer

Примечание: Все испытания должны быть выполнены при комнатной температуре. Здесь arthrometer питается от стандартного Северной Америки 120 V вход. Выходной адаптер, 12 В, 500 мА.

1. Поместите животное, чтобы быть проверена на своей стороне с экспериментальной ноги (ноги, чтобы быть проверены) вверх (рис. 2).
   1. Закрепите бедренной кости в рифленый металлический зажим, который интегрирован в стадии монтажа arthrometer. Пробейте отверстия через мышцы с помощью отвертки прецизионные Поместите зажим дистальнее большей вертела и обеспечить бедренной кости. Настройка боковой бедренной мыщелка через центр вращения arthrometer (рис. 1, 2).
   2. Положение подвижных руку с две вертикально должности за ногу, просто превосходит пяточной кости, чтобы подтолкнуть колена в пассивной расширение раз электродвигатель активируется.
   3. Затяните зажим бедренной кости на своей базе, с использованием шестигранный ключ до тех пор, пока она закреплена.
2. Убедитесь камера правильно установлен на arthrometer, с помощью отвертки и на Ручной фокус. Сфокусировать камеру на мыщелка бедренной кости.
3. Выберите направление на arthrometer (по часовой стрелке или против часовой стрелки) в зависимости от направления колена ROM тестируется и положение крысы.
4. Активируйте arthrometer мотор, одновременно нажав на кнопку питания и начать .
   Примечание: Необходимость нажатия кнопки питания и начать одновременно является функцией безопасности устройства, которое предотвращает случайной активации.
   1. Отмечают, что arthrometer мотор будет двигаться со скоростью до 6,6 RPM и затем остановить для 2.1 s по достижении первого заданные крутящий момент.
   2. Примечание: соответствующий ВОДИТЬ по достижении первого крутящий момент будет загораться и цифровой фотоаппарат автоматически примет снимок коленного сустава.
      Примечание: После того как снимок сделан, arthrometer будет продолжать к следующему, высокий крутящий момент пресет. После того, как были применены четыре крутящих моментов, остановит arthrometer. После того, как крыса располагается на arthrometer и тестирования инициируется, общее время тестирование одно колено является приблизительно 18,8 s. раз могут незначительно отличаться в зависимости от состояния совместного контрактуры. Снимки, сделанные используются для измерения расширение при каждой крутящий момент.

3. захват угол колена расширение с помощью механического Arthrometer

Примечание: Когда мотор остановился на каждой прикладной крутящий момент, цифровой фотоаппарат запускается, чтобы сделать снимок. Камера позиционируется на раме, таким образом, что это непосредственно выше коленного сустава испытания и уделяется мыщелка бедренной кости.

1. Продолжать испытания с же колено от же животных, но в другой ситуации, например, после myotomy заднего transarticular мышц выполняется изолировать компонент (не мышечной) arthrogenic контрактуры, или колено от другим животным.
   1. При заполнении myotomy, рассечь мышцы достаточно проксимальнее коленного сустава обеспечить, что капсула не вырезать.
      Примечание: Это легче завершить myotomy, когда нога находится в расширение, после применения крутящий момент 4 (17.53 N-см). Затем повторите шаги 2.1 через 3.1.
2. После того, как обе ноги были протестированы в любых условиях (например, до и после myotomy), распоряжаться туш животных и все зараженные материалы, институциональных протоколом и чистой arthrometer.

4. колено ROM анализ измерений

1. Анализ с помощью ImageJ ROM.
   Примечание: Здесь использовалась версия 1.45s.
2. Откройте файл, содержащий цифровое изображение, полученное с камеры, установленной на arthrometer крыса.
   Примечание: Лицо, выполняющее анализ следует ослепил экспериментальной группы животного (например, иммобилизованных против управления).
3. Выберите инструмент Угол на главной панели инструментов и отслеживать угол femorotibial, бедренной кости линии от середины бедра зажим к боковой мыщелка (соответствие с перелом диафиза, рис. 2) и большеберцовой кости линии от боковых мыщелка бедренной кости к латеральной (рис. 2).
   Примечание: Бедренно большеберцового угол соответствует максимальный угол колена расширения достигнутых на каждый пресет крутящий момент.
4. Используйте измерительный инструмент, нажав анализ | Мера Показать расчетный угол, производимые 2 линий, нарисованных выше. Используйте Конвенции 0° означает полное расширение.

Результаты

Количество колена расширения определяется за различные периоды неподвижности обобщаются для увеличения длительности неподвижности и показать, что более тяжелые контрактуры были произведены после увеличения длины иммобилизации. Представитель результаты, использу?...

Обсуждение

Колено arthrometer крыса была разработана для герметизации и надежно определить максимальное расширение крыса колена после вмешательства. Преимущества этого устройства включают в себя последовательное поколения крутящий момент через коленного сустава с постоянной руку длина и расширени...

Материалы

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