JoVE Logo
АВТОРЫ
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Протокол описывает эффективные и воспроизводимые методы биомеханического тестирования на сухожилия мурин с помощью специально подходят 3D печатные светильники.

Аннотация

Тендон расстройства являются общими, влияют на людей всех возрастов, и часто изнурительных. Стандартные методы лечения, такие как противовоспалительные препараты, реабилитация и хирургический ремонт, часто терпят неудачу. Для того, чтобы определить функцию сухожилия и продемонстрировать эффективность новых методов лечения, механические свойства сухожилий из животных моделей должны быть точно определены. Модели животных Murine в настоящее время широко используются для изучения заболеваний сухожилий и оценки новых методов лечения тендинопатий; однако, определение механических свойств сухожилий мыши было сложной задачей. В этом исследовании, новая система была разработана для сухожилий механического тестирования, которая включает в себя 3D-печатные светильники, которые точно соответствуют анатомии плечевой кости и кальканеуса для механически испытания сухожилий супраспината и ахиллова сухожилия, соответственно. Эти светильники были разработаны с использованием 3D-реконструкций родной костной анатомии, твердого моделирования и аддитивного производства. Новый подход устранял сбои в работе артефактных захватов (например, сбой при сбое пластины роста, а не в сухожилии), сократил общее время тестирования и повысил воспроизводимость. Кроме того, этот новый метод легко адаптируется для тестирования других сухожилий и сухожилий морина от других животных.

Введение

Тендон расстройства являются общими и весьма распространены среди старения, спортивные, и активные группы населения1,2,3. В Соединенных Штатах, 16,4 миллиона травм соединительной ткани сообщается каждый год4 и составляют 30% всех травм, связанных с врачом офис посещает3,5,6,7, 8. Наиболее часто затронутые участки включают вращающую манжету, ахиллово сухожилие и сухожилие9. Хотя различные неоперативные и оперативные методы лечения были изучены, в том числе противовоспалительные препараты, реабилитация, и хирургический ремонт, результаты остаются плохими, с ограниченным возвращением к функции и высоким и высоким уровнем отказа5, 6. Эти плохие клинические исходы побудили основные и трансляционные исследования, стремясь понять тендинопатию и разработать новые подходы к лечению.

Тензильные биомеханические свойства являются первичными количественными исходами, определяющими функцию сухожилия. Таким образом, лабораторная характеристика тендинопатии и эффективности лечения должны включать в себя тщательное тестирование сухожилий растяжить свойства. Многочисленные исследования описали методы, чтобы определить биомеханические свойства сухожилий из животных моделей, таких как крысы, овцы, собаки и кролики10,11,12. Тем не менее, несколько исследований были протестированы биомеханические свойства сухожилий мурин, в первую очередь из-за трудностей в захвате небольших тканей для растяжения. Поскольку моделя мрины имеет многочисленные преимущества для механистического изучения тендинопатии, включая генетические манипуляции, обширные варианты реагента и низкую стоимость, необходима разработка точных и эффективных методов биомеханического тестирования мурин.

Для того, чтобы правильно проверить механические свойства сухожилий, ткань должна быть сжата эффективно, без скольжения или артефактного разрыва на интерфейс ехании или разрыв роста пластины. Во многих случаях, особенно для коротких сухожилий, кость сжат на одном конце, и сухожилие сжато на другом конце. Кости, как правило, обеспечены путем встраивания их в такие материалы, как эпоксидная смола13 и полиметилметакрилат14,15. Тендоны часто помещаются между двумя слоями наждачной бумаги, приклеены цианоакрилатом и закреплены с помощью сжатия зажимы (если поперечное сечение плоское) или в замороженную среду (если поперечный сечение большое)15,16,17 . Эти методы были применены к биомеханически испытания мурин сухожилий, но проблемы возникают из-за небольшого размера образцов и соответствия роста пластины, которая никогда не окостенеет18. Например, диаметр плечевой головки мунина составляет всего несколько миллиметров, что затрудняет захват кости. В частности, растяжение тестирования морин супраспинат сухожилие к кости образцов часто приводит к отказу на рост пластины, а не в сухожилия или на сухожилия энтеза. Аналогичным образом, биомеханическое тестирование ахиллова сухожилия является сложной задачей. Хотя ахиллово сухожилие больше, чем другие сухожилия мурин, calcaneus является небольшим, что делает захват этой кости трудно. Кость может быть удалена, а затем захвата двух концы сухожилий; однако, это исключает тестирование сухожилия к кости вложения. Другие группы сообщают захвата calcaneus кости с помощью пользовательских светильников19,20, якорь зажимы21, фиксация в самостоятельной лечения пластикового цемента22 или с помощью конической формы слот22, но эти предыдущие методы по-прежнему ограничены низкой воспроизводимостью, высокой скоростью сбоев и утомительными требованиями к подготовке.

Целью нынешнего исследования было разработать точный и эффективный метод для растяжения биомеханического тестирования сухожилий мурин, уделяя особое внимание супраспинату и ахиллову сухожилиям в качестве примеров. Используя комбинацию 3D-реконструкций из родной костной анатомии, твердого моделирования и аддитивного производства, был разработан новый метод для захвата костей. Эти приспособления эффективно закрепили кости, предотвратили отказ пластины роста, уменьшили время подготовки образца, и увеличили воспроизводимость испытания. Новый метод легко адаптируется для тестирования других сухожилий мурин, а также сухожилий у крыс и других животных.

протокол

Исследования на животных были одобрены Комитетом по институциональному уходу и использованию животных Колумбийского университета. Мыши, используемые в этом исследовании, были фоном C57BL/6J и были приобретены в лаборатории Джексона (Bar Harbor, ME, США). Они были размещены в условиях, свободных от патогенов, и им предоставлялись продукты питания и вода.

1. Разработка пользовательских подходят 3D печатных светильников для захвата кости

  1. Приобретение изображения кости и построение 3D-модели кости
    1. Вскрыть кости интерес в подготовке к созданию 3D-модели и 3D печать костного сцепления; плечевой кости и кальканея используются в качестве примеров в текущем протоколе.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Подробные инструкции по вскрытию образцов костно-тендона-мышечной мышцы для механического тестирования предоставляются в шаге 2.1.1. Следующие шаги должны следовать, чтобы изолировать кости с целью создания 3D-печати костной ручки.
      1. Рассечение плечевой кости: Эвтаназия мыши в процедуре, одобренной IACUC. Удалить верхнюю конечность кожи, удалить все мышцы над плечевой кости, раздронять локоть и геногумеральные суставы, и тщательно удалить все соединительные ткани, прикрепленные к плечевой кости.
      2. Рассечение кальканеуса: Эвтанизация мыши в процедуре, одобренной IACUC. Удалить нижнюю кожу конечности, разрозненные ахиллова сухожилия-calcaneus сустава и суставов между calcaneus и других костей ног, и тщательно удалить все соединительные ткани, прикрепленные к calcaneus.
    2. Выполните микрокомпьютерную томографию всей кости, например, сканировать образцы плечевой кости и калькана.
      ПРИМЕЧАНИЕ: В зависимости от используемого сканера настройки будут отличаться. Для сканера, используемого в текущем исследовании(Таблица материалов),рекомендуемые настройки: сканирование на энергию 55 кВП, Al 0.25 фильтр, с разрешением 6 мкм.
      1. Смешайте агарозный порошок в ультрачистой воде и микроволновой печи в течение 1-3 мин до полного растворения агарозы. Полезно микроволновой печи для 30-45 с, остановить и вихрь, а затем продолжить к кипению. Заполните криотубемы до трех четвертей с агарозой. Пусть агароуз остынет в течение 5-10 мин.
      2. Вставьте кость в гель агарозы (это предотвратит движение артефактов во время сканирования). Вставьте криотубеб с костью в сканер.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Для сканера, используемого в текущем исследовании, для всех сканирований использовался автоматический сменщик образца 16 позиций. Этот сканер может автоматически выбирать увеличение в зависимости от размера и формы образца.
    3. Реконструкция микрокомпьютерной томографии сканирования проекционных изображений в поперечное сечение изображений. Используйте рекомендуемые параметры для комбинации сканера/программного обеспечения экспериментатора.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Для программы, используемой в текущем исследовании(Таблица материалов), рекомендуется использовать следующие параметры реконструкции: Сглаживание: 0-2, Коррекция затвердевания пучка: 45, Уменьшение артефактов кольца: 4-9 и реконструировать ломтики в 16-битных TIFF Формат.
    4. Создайте 3D-модель и сохраните в стандартном формате STL, совместимом с большинством 3D-принтеров и быстрым прототипированием. Для программы, используемой в текущемисследовании (Таблица материалов),сделать следующее:
      1. Выберите файл команды (Ru) открыть для открытия набора данных файлов. Откройте диалогОвый файл (Ru) и выберите вкладку Advanced.
      2. Используйте алгоритм адаптивного рендеринга для построения 3D-моделей. Этот алгоритм сводит к минимуму количество граненых треугольников и обеспечивает более плавную деталь поверхности. Используйте 10 в качестве параметра местности; этот параметр определяет расстояние в пикселях до соседней точки, используемой для поиска границы объекта. Свести к минимуму допуск к 0,1 для уменьшения размера файла.
        ПРИМЕЧАНИЕ: После открытия набора данных изображения отображаются на странице "Raw Images".
      3. Чтобы указать объем интереса (VOI), вручную выберите два изображения для установки в качестве верхней и нижней части выбранного диапазона VOI.
      4. Перейдите на вторую страницу, Регион интересов. Вручную выберите интересуемый регион на одном изображении поперечного сечения.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Выбранный регион будет выделен красным цветом (т.е. поперечная область плечевой кости).
      5. Повторите предыдущий шаг каждые 10-15 поперечных изображений.
      6. Перейдите на третью страницу Двоичного отбора. В меню гистограммы нажмите из набора данных. Будет показано распределение яркости гистограммы со всех изображений набора данных. Также в меню гистограммы щелкните меню файла «Создать 3D-модель».
    5. Сохранить 3D-модель кости в формате файла STL.
    6. Уточните сетку: Манипулируйте сеткой, чтобы уменьшить размер файла STL и сделать ее совместимой с любой твердой программой проектирования с помощью компьютера. Для программы, используемой в текущемисследовании (Таблица материалов),следуйте ниже следующим шагам:
      1. Импортная сетка и выберите все для отображима. Выберите Уменьшить из набора инструментов Edit. Затем выберите бюджет треугольника из набора инструментов Reduce Target. Уменьшите три графа и примите изменения. Reсохранить недавно уменьшенный файл в формате STL, выбрав Экспорт как...
  2. Дизайн специально подходят костные светильники
    1. Супраспинат сухожилий плечевой кости
      1. Используйте твердое моделирование компьютерной программы дизайна для создания настраиваемой модели плечевой захвата приспособление (Рисунок 1, Дополнительные файлы).
        ПРИМЕЧАНИЕ: Программа, используемая в текущем исследовании,указана в таблице материалов .
      2. Откройте файл формата STL кости плечевой кости в твердой программе моделирования и сохранить как часть файла.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Для программного обеспечения, используемого в текущем исследовании(Таблица материалов), 3D кости объект был сохранен в формате SLDPRT.
      3. Откройте файл детали и вручную создайте три анатомически значимых плоскости (т.е. сагиттал, корональный, поперечный).
        1. Вручную определить сагиттальной плоскости, чтобы прорезать supraspinatus сухожилия вложения на большую туберозность. Убедитесь, что 3D блок содержит сагитальную плоскость в виде плоскости симметрии. Для достижения этой цели, добавить или вырезать материал из блока, если это необходимо.
          ПРИМЕЧАНИЕ: Эта плоскость симметрии гарантирует, что при вставке образца в светильники крепление сухожилий и сухожилия расположены в центральной оси прибора.
      4. Измерьте размеры кости вдоль каждого из трех плоскостей (т.е. высота, ширина, длина).
      5. Измерьте размеры механических испытательных захватов, где будет прикреплен 3D печатный прибор.
      6. Начните с проектирования сплошной части блока (например, твердого цилиндра).
        1. Убедитесь, что каждое измерение блока, по крайней мере 5 мм больше, чем размеры плечевой кости.
        2. Учитывайте ограничения конструкции от механических захватов испытания (т.е., обеспечить что приспособление напечатанной 3D можно собрать и разобрать свободно в механически ручках испытания).
      7. Создайте модель сборки с двумя компонентами: сплошной блок и либо правую, либо левую плечевую кость. Определите ориентацию кости внутри блока (т.е. угол между сухожилием и костью). Убедитесь, что весь объем кости помещается внутри блока.
      8. Создайте полость в блоке, используя кость плечевой кости в качестве плесени. При использовании программного обеспечения, указанного в таблице материалов,выполните следующие действия:
        1. Вставьте конструкторскую часть (плечевой кости) и основу формы (блок цилиндра) в промежуточную сборку. В окне сборки выберите блок и нажмите «Компонент отсечения» из панели инструментов сборки.
        2. Нажмите Вставка (ru) и особенности и полости. Выберите единую масштабирование и введите 0% в качестве значения для масштабирования во всех направлениях.
      9. Подавите костную часть и сохраните сборку как часть.
      10. Открытая часть (цилиндр с полостью). Вырезать часть вдоль sagittal плоскости, чтобы создать два симметричных компонентов, которые соответствуют кости передней и задней (например, две половины цилиндров, как видно на рисунке 1).
        ПРИМЕЧАНИЕ: Два компонента разработаны, которые соответствуют кости передней и задней. Передний компонент включает в себя половину сферической формы полости, простиранной от передней стороны плечевой головки до крепления сухожилий надспината. Полость заднего компонента имеет форму задней части плечевой кости (т.е. задняя сторона плечевой головы, дельтовидная туберозность, медиальная и боковая эпепондиэль).
      11. Сохранить каждый компонент в виде отдельной части файла.
      12. Для переднего компонента убедитесь, что плечевая головка встроена в полость детали, определив соответствующие допуски.
        ПРИМЕЧАНИЕ: В текущем исследовании, используя программное обеспечение, указанное в таблице материалов,предлагается выполнить шаги ниже:
        1. Создайте вращающийся разрез, чтобы сгладить геометрию сетки полости. Создайте эскиз для разреза, имитируя геометрию полости и добавляя клиренс.
          ПРИМЕЧАНИЕ: Зазор позволяет свободно сборки и разборки между костью и передней компонента.
      13. Измените задний компонент, чтобы имитировать геометрию полости, чтобы создать разрез, который добавляет клиренс, как описано выше для переднего компонента.
      14. Сделайте разрез в поперечной плоскости, начиная с верхней части заднего компонента до гребня большей / меньшей клубен.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Как видно на рисунке 1 и рисунке 2, задний компонент включает в себя разрез, который создает отверстие на сухожилия вложения.
      15. Создайте уютное соответствие между двумя компонентами, чтобы обеспечить свободную сборку и разборку.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Отверстие-вал подходит с свободной работает клиренс был создан для светильников в текущем исследовании.
      16. Создание 3D зеркальных моделей для каждого компонента прибора для противоположной конечности (т.е. левой или правой).
      17. Добавить etch на нижней части светильников, чтобы различать левую и правую стороны.
      18. Сохранить все детали арматуры в стандартном формате файла STL в рамках подготовки к 3D-печати.
    2. Ахиллово сухожилие-кальканеус кости
      1. Следуйте тем же шагам, как описано выше для supraspinatus-плечевой головной арматуры.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Только один комплект приспособлений необходим для Achilles-calcaneal, в виду того что анатомия косточек левой и правой calcaneus почти симметрична.

2. Биомеханическое тестирование сухожилий мурин

  1. Подготовка образцов и измерение поперечной области
    1. Вскрыть мышцу-тендон-косточки интерес в подготовке к растяжить механическое тестирование. В текущем исследовании, мышцы супраспината - сухожилия - образцы костей плечевой кости (N 10, 5 мужчин, 5 женщин) и гастрокнемия мышцы - Ахиллесова сухожилия-calcaneus костных образцов (N 12, 6 мужчин, 6 женщин) были изолированы от 8 недель ных склерин/6J мышей.
      1. Рассечение мышцы супраспината - сухожилия - образца кости плечевой кости
        1. Эвтаназия мыши в процедуре, одобренной IACUC. Расположите мышь в положении склонного. Сделайте разрез в коже сверху локтем передних лап к плечу.
        2. Аккуратно удалите кожу тупым вскрытием, чтобы мускулатура плеча была видна. Удалите ткани, окружающие плечевой кости, пока кость не подвергается воздействию и может быть проведена надежно с щипками.
        3. Держите плечевой кости с щипками и тщательно удалить дельтоидные и трапеции мышцы подвергать коракоакромиальной арки. Определите акромиоклавикулярный сустав и тщательно отделите ключицу от акромиона скальпелем.
        4. Заботясь о том, чтобы не повредить сухожилие супраспината и его костлявое крепление, снимите мышцу с лопатки с помощью скальпеля. Заботясь о том, чтобы не повредить сухожилие супраспината и его костлявое привязанность, отсоедините плечевую голову от гленоида; с помощью скальпеля лезвие, рваные совместные капсулы и инфраспината, subscapularis, и teres незначительные сухожилия.
        5. Разделите локтевого сустава, чтобы отделить плечевую кику от локотевой кости и радиуса. Изолировать плечевой кости - сухожилие супраспината - образец мышцы и очистить от лишних мягких тканей на плечевой и плечевой головке.
      2. Рассечение ахиллова сухожилия - образец кости calcaneus
        1. Эвтаназия мыши в процедуре, одобренной IACUC. Расположите мышь в положении склонного. Заботясь о том, чтобы не повредить ахиллово сухожилие и его костлявое крепление, удалите кожу тупым вскрытием так, чтобы мускулатура вокруг голеностопного и коленного суставов подвергалась воздействию.
        2. Используя скальпельное лезвие, начиная с ахиллова сухожилия - качканевого крепления, тщательно отсоединяйте мышцу гастрокнемии от ее проксимальных вложений.
        3. Тщательно разнядите кальканюс от различных смежных костей. Изолировать ахиллово сухожилие - образец кальканея и очистить лишние мягкие ткани.
    2. Определите поперечную область сухожилия с помощью микрокомпьютерной томографии.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Для сканера, используемого в текущем исследовании(Таблица материалов), рекомендуемые настройки: сканирование на энергию 55 кВП, Al 0.25 фильтр, с разрешением 5 мкм.
      1. Смешайте агарозный порошок в ультрачистой воде и микроволновой печи в течение 1-3 мин до полного растворения агарозы. Полезно микроволновой печи для 30-45 с, остановить и вихрь, а затем продолжить к кипению. Заполните криотубемы до трех четвертей с агарозой. Пусть агароуз остынет в течение 5-10 мин.
      2. Приостановить образец в криотубе, вставив кости вверх дном.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Только кость должна быть в геле агарозы. Сухожилие и мышцы должны быть приостановлены снаружи.
    3. После сканирования аккуратно снимите мышцы с сухожилия с помощью скальпеля. Вставьте образец в 3D-печатном светильнике.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Ручки многоразовые для каждого теста. Не используйте клей или эпоксидную кислоту в приборе; кость удерживается в пресс-припадке.
    4. Вставьте и склейте сухожилие между сложенной тонкой салфеткой (2 см х 1 см) и зажмите конструкцию с помощью тонких пленочных сцеплений. Прикрепите 3D-печатный светильник с образцом в испытательные ручки.
    5. Вставьте образец и ручки в тестовую ванну фосфата буферного сольника (PBS) при температуре 37 градусов по Цельсию (т.е. температура тела мыши23).
  2. Тестирование на напряжении
    1. Выполните растяжевые механические испытания на раме испытания материала.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Для тест-рамки, используемой в текущем исследовании(Таблица материалов),рекомендуемый протокол:
      1. Определите длину колеи как расстояние от сухожилия крепления к верхней сцепление.
      2. Предварительное условие с 5 циклами между 0,05 N и 0.2 N.
      3. Подержите 120 с.
      4. Используйте напряжение до отказа 0,2%/s.
    2. Сбор данных о деформации нагрузки.
    3. Рассчитайте напряжение как смещение относительно первоначальной длины датчика сухожилия.
    4. Рассчитайте стресс как силу, разделенную на начальную поперечную область сухожилий (измеренную из микроКТ).
    5. Если вас интересует в вязкоуластичном поведении, выполните стресс релаксации до напряжения тест на провал и использовать данные для расчета параметров, таких как A, B, C, tau1, и tau2 от квазилининерной viscoelastic модели24.
    6. Из кривой деформации нагрузки вычислите жесткость (наклон линейной части кривой), максимальную силу и работу, чтобы уступить (область под кривой до силы выхода).
      1. Определите линейную часть, выбрав окно точек в кривой деформации нагрузки, которая максимизирует значение R2 для линейной регрессии наименьших квадратов25.
      2. Определите жесткость как наклон линейной части кривой смещения нагрузки25,26.
    7. Из кривой напряжения, вычислить модул (наклон линейной части кривой), прочность (максимальный стресс), и устойчивость (область под кривой до выхода стресса).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Используя алгоритм RANSAC, деформация доходности (x-значение) определяется как первая точка, когда y-fit отклонился более чем на 0,5% от ожидаемого значения стресса (y-value). Давление доходности является соответствующим y-значением деформации урожайности.
      ПРИМЕЧАНИЕ: В дополнение к монотоновой нагрузки растяжек на провал, описанный в текущем исследовании, циклическая нагрузка может обеспечить важную информацию об усталости сухожилия и / или вискоэляровые свойства. Например, Фридман и др. сообщили об усталостных свойствах муринах ахиллова сухожилия27.
    8. После завершения тестирования на напряжении проводите микрокомпьютерную томографию всей кости, например, сканирует образцы плечевой кости и калькана.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Для сканера, используемого в текущем исследовании(Таблица материалов), рекомендуемые настройки: сканирование на энергию 55 кВП, Al 0.25 фильтр, с разрешением 6 мкм.
      1. Повторите шаги 1.1.1.1.1.1.2.2.
    9. Повторите шаг 1.1.3.
    10. Используйте программу 3D визуализации, совместимую со сканером, для создания трех-предоставленной объемной 3D-модели отсканированного объекта.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Программа, используемая в текущем исследовании,указана в таблице материалов .
    11. Определите режим сбоя и область участка сбоя путем проверки 3D-объекта.
  3. Статистический анализ: Отображение всех результатов выборки как среднее - стандартное отклонение (SD). Сопроводить группы, использующие т-тесты студента (двуххвостые и неспаренные). Установить значение, как р Злт; 0,05.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Статистическое программное обеспечение, используемое в текущем исследовании,перечислено в таблице материалов .

Результаты

3D-печатные светильники были использованы для тестирования 8-недельного морин супраспината и ахиллова сухожилия. Все механически испытанные образцы не сработали при энтезисе, что характерно для сканирования микрокт, визуального осмотра и видеоанализа после проведения напряженных тес...

Обсуждение

Модели животных Murine обычно используются для изучения заболеваний сухожилий, но характеристика их механических свойств является сложной и редкой в литературе. Целью этого протокола является описание эффективного и воспроизводимого метода растяжения сухожилий мурин. Новые методы сок?...

Раскрытие информации

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

Исследование было поддержано NIH / NIAMS (R01 AR055580, R01 AR057836).

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
AgaroseFisher ScientificBP160-100Dissovle 1g in 100 ml ultrapure water to make 1% agarose 
Bruker microCT Bruker BioSpin CorpSkyscan 1272 Used by authors
ElectroForce TA Instruments3200Testing platform
Ethanol 200 ProofFisher ScientificA4094Dilute to 70% and use as suggested in protocol
Fixture to attach gripsCustom madeUsed by authors
KimwipesKimberly-Clark S-8115As suggested in protocol
MicroCT CT-Analyser (Ctan)Bruker BioSpin CorpUsed by authors for visualizing and analyzing micro-CT scans 
MilliQ water (Ultrapure water)Millipore SigmaQGARD00R1 (or related purifier)100 ml 
MeshmixerAutodeskhttp://www.meshmixer.com/Free engineering software used by authors to refine mesh
Objet EDEN 260VS Stratasys LTDPrecision Prototyping
Objet StudioStratasys LTDUsed by authors with 3D printer
PBS - Phosphate-Buffered SalineThermoFisher Scientific100100312.5 L of 10% PBS 
S&T ForcepsFine Science Tools00108-11Used by authors
Scalpel Blade - #11Fine Science Tools10011-00Used by authors
Scalpel Handle - #3Fine Science Tools10003-12Used by authors
SkyScan 1272Bruker BioSpin CorpUsed by authors for visualizing and analyzing micro-CT scans 
Skyscan CT-VoxBruker BioSpin CorpUsed by authors for visualizing and analyzing micro-CT scans 
SkyScan NReconBruker BioSpin CorpUsed by authors for visualizing and analyzing micro-CT scans 
SolidWorks CADDassault SystèmesSolidWorks Research SubsriptionSolid modeling computer-aided design used by authors
SuperGlueLoctite234790As suggested in protocol
Testing bathCustom madeUsed by authors
Thin film grips Custom madeUsed by authors
VeroWhitePlusStratasys LTDNA3D printing material used by authors
WinTest WinTest SoftwareUsed by authors to collect data

Ссылки

  1. Girish, N., Ramachandra, K., Arun, G. M., Asha, K. Prevalence of Musculoskeletal Disorders Among Cashew Factory Workers. Archives of Environmental & Occupational Health. 67, 37-42 (2012).
  2. Thomopoulos, S., Parks, W. C., Rifkin, D. B., Derwin, K. A. Mechanisms of tendon injury and repair. Journal of Orthopaedic Research. 33, 832-839 (2016).
  3. Scott, A., Ashe, M. C. Common Tendinopathies in the Upper and Lower Extremities. Current Sports Medicine Reports. 5, 233-241 (2006).
  4. Praemer, A., Furner, S., Rice, D. P. Musculoskeletal Conditions in the United States. American Academy of Orthopaedic Surgeons. , (1992).
  5. Nourissat, G., Berenbaum, F., Duprez, D. Tendon injury: From biology to tendon repair. Nature Reviews Rheumatology. 11, 223-233 (2015).
  6. Galatz, L. M., Ball, C. M., Teefey, S. A., Middleton, W. D., Yamaguchi, K. The outcome and repair integrity of completely arthroscopically repaired large and massive rotator cuff tears. The Journal of Bone and Joint Surgery. 86, 219-224 (2004).
  7. Sher, J. S., Uribe, J. W., Posada, A., Murphy, B. J., Zlatkin, M. B. Abnormal findings on magnetic resonance images of asymptomatic shoulders. The Journal of Bone and Joint Surgery. 77, 10-15 (1995).
  8. Ker, R. F., Wang, X. T., Pike, A. V. Fatigue quality of mammalian tendons. The Journal of Experimental Biology. 203, 1317-1327 (2000).
  9. Wilson, J. J., Best, T. M. Common overuse tendon problems: A review and recommendations for treatment. American Family Physician. 72, 811-818 (2005).
  10. Fleischer, J., et al. Biomechanical strength and failure mechanism of different tubercula refixation methods within the framework of an arthroplasty for shoulder fracture. Orthopaedics & Traumatology: Surgery & Research. 103, 165-169 (2017).
  11. West, J. R., Juncosa, N., Galloway, M. T., Boivin, G. P., Butler, D. L. Characterization of in vivo Achilles tendon forces in rabbits during treadmill locomotion at varying speeds and inclinations. Journal of Biomechanics. 37, 1647-1653 (2004).
  12. Cavinatto, L., et al. Early versus late repair of rotator cuff tears in rats. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 27, 606-613 (2018).
  13. Potter, R., Havlioglu, N., Thomopoulos, S. The developing shoulder has a limited capacity to recover after a short duration of neonatal paralysis. Journal of Biomechanics. 47, 2314-2320 (2014).
  14. Connizzo, B. K., Sarver, J. J., Iozzo, R. V., Birk, D. E., Soslowsky, L. J. Effect of Age and Proteoglycan Deficiency on Collagen Fiber Re-Alignment and Mechanical Properties in Mouse Supraspinatus Tendon. Journal of Biomechanical Engineering. 135, 021019 (2013).
  15. Beason, D. P., et al. Hypercholesterolemia increases supraspinatus tendon stiffness and elastic modulus across multiple species. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 22, 681-686 (2013).
  16. Miller, K. S., Connizzo, B. K., Soslowsky, L. J. Collagen fiber re-alignment in a neonatal developmental mouse supraspinatus tendon model. Annals of Biomedical Engineering. 40, 1102-1110 (2012).
  17. Cong, G. T., et al. Evaluating the role of subacromial impingement in rotator cuff tendinopathy: Development and analysis of a novel murine model. Journal of Orthopaedic Research. 36, 2780-2788 (2018).
  18. Thomopoulos, S., Birman, V., Genin, G. M. Structural Interfaces and Attachments in Biology. Infection and Immunity. 35, (2013).
  19. Boivin, G. P., et al. Biomechanical properties and histology of db/db diabetic mouse Achilles tendon. Muscles, Ligaments and Tendons Journal. 4, 280-284 (2014).
  20. Ansorge, H. L., Adams, S., Birk, D. E., Soslowsky, L. J. Mechanical, Compositional, and Structural Properties of the Post-natal Mouse Achilles Tendon. Annals of Biomedical Engineering. 39, 1904-1913 (2011).
  21. Shu, C. C., Smith, M. M., Appleyard, R. C., Little, C. B., Melrose, J. Achilles and tail tendons of perlecan exon 3 null heparan sulphate deficient mice display surprising improvement in tendon tensile properties and altered collagen fibril organisation compared to C57BL/6 wild type mice. PeerJ. 6, 5120 (2018).
  22. Probst, A., et al. A new clamping technique for biomechanical testing of tendons in small animals. Journal of Investigative Surgery. 13, 313-318 (2000).
  23. Talan, M. Body temperature of C57BL/6J mice with age. Experimental Gerontology. 19, 25-29 (1984).
  24. Newton, M. D., et al. The influence of testing angle on the biomechanical properties of the rat supraspinatus tendon. Journal of Biomechanics. 49, 4159-4163 (2016).
  25. Schwartz, A. G., Lipner, J. H., Pasteris, J. D., Genin, G. M., Thomopoulos, S. Muscle loading is necessary for the formation of a functional tendon enthesis. Bone. 55, 44-51 (2014).
  26. Gimbel, J. A., Van Kleunen, J. P., Williams, G. R., Thomopoulos, S., Soslowsky, L. J. Long durations of immobilization in the rat result in enhanced mechanical properties of the healing supraspinatus tendon. Journal of Biomechanical Engineering. 129, 400-404 (2006).
  27. Freedman, B. R., Sarver, J. J., Buckley, M. R., Voleti, P. B., Soslowsky, L. J. Biomechanical and structural response of healing Achilles tendon to fatigue loading following acute injury. Journal of Biomechanics. 47, 2028-2034 (2014).
  28. Deymier, A. C., et al. The multiscale structural and mechanical effects of mouse supraspinatus muscle unloading on the mature enthesis. Acta Biomaterialia. 83, 302-313 (2019).
  29. Killian, M. L., Thomopoulos, S. Scleraxis is required for the development of a functional tendon enthesis. FASEB Journal. 30, 301-311 (2016).
  30. Schwartz, A. G., Long, F., Thomopoulos, S. Enthesis fibrocartilage cells originate from a population of Hedgehog-responsive cells modulated by the loading environment. Development. 142, 196-206 (2015).
  31. Bell, R., Taub, P., Cagle, P., Flatow, E. L., Andarawis-Puri, N. Development of a mouse model of supraspinatus tendon insertion site healing. Journal of Orthopaedic Research. 33, 25-32 (2014).
  32. Connizzo, B. K., Bhatt, P. R., Liechty, K. W., Soslowsky, L. J. Diabetes Alters Mechanical Properties and Collagen Fiber Re-Alignment in Multiple Mouse Tendons. Annals of Biomedical Engineering. 42, 1880-1888 (2014).
  33. Eekhoff, J. D., et al. Functionally Distinct Tendons From Elastin Haploinsufficient Mice Exhibit Mild Stiffening and Tendon-Specific Structural Alteration. Journal of Biomechanical Engineering. 139, 111003 (2017).
  34. Mikic, B., Bierwert, L., Tsou, D. Achilles tendon characterization in GDF-7 deficient mice. Journal of Orthopaedic Research. 24, 831-841 (2006).
  35. Sikes, K. J., et al. Knockout of hyaluronan synthase 1, but not 3, impairs formation of the retrocalcaneal bursa. Journal of Orthopaedic Research. 36, 2622-2632 (2018).
  36. Wang, V. M., Banack, T. M., Tsai, C. W., Flatow, E. L., Jepsen, K. J. Variability in tendon and knee joint biomechanics among inbred mouse strains. Journal of Orthopaedic Research. 24, 1200-1207 (2006).
  37. Wang, V. M., et al. Murine tendon function is adversely affected by aggrecan accumulation due to the knockout of ADAMTS5. Journal of Orthopaedic Research. 30, 620-626 (2011).
  38. Zhang, K., et al. Tendon mineralization is progressive and associated with deterioration of tendon biomechanical properties, and requires BMP-Smad signaling in the mouse Achilles tendon injury model. Matrix Biology. 52-54, 315-324 (2016).
  39. Rooney, S. I., et al. Ibuprofen differentially affects supraspinatus muscle and tendon adaptations to exercise in a rat model. American Journal of Sports Medicine. 44, 2237-2245 (2016).
  40. Galasso, O., et al. Quality of Life and Functional Results of Arthroscopic Partial Repair of Irreparable Rotator Cuff Tears. Arthroscopy - Journal of Arthroscopic and Related Surgery. 33, 261-268 (2017).
  41. Sarver, D. C., et al. Sex differences in tendon structure and function. Journal of Orthopaedic Research. 35, 2117-2126 (2017).
  42. Razmjou, H., et al. Disability and satisfaction after Rotator Cuff decompression or repair: A sex and gender analysis. BMC Musculoskeletal Disorders. 12, 66 (2011).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

1523D

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены