Um Sistema de Teste de Dorsiflexão de Tornozelo Passivo para um Modelo In Vivo de Tendinopatia Induzida por Overuse

Summary

Este protocolo apresenta um sistema de teste usado para induzir lesões por fadiga quantificáveis e controladas em um tendão de Aquiles de ratos para um modelo in vivo de tendinopatia induzida por uso excessivo. O procedimento consiste em prender o tornozelo do rato a um atuador articular que realiza a dorsiflexão passiva do tornozelo com um script MATLAB personalizado.

Abstract

A tendinopatia é uma condição crônica do tendão que resulta em dor e perda de função e é causada por sobrecarga repetida do tendão e tempo limitado de recuperação. Este protocolo descreve um sistema de teste que aplica ciclicamente cargas mecânicas via dorsiflexão passiva no tendão de Aquiles de ratos. O código escrito sob medida consiste em medições de carregamento pré e pós-cíclico para avaliar os efeitos do protocolo de carregamento, juntamente com o regime de carregamento de fadiga cíclica baseado em controle de realimentação.

Usamos 25 ratos Sprague-Dawley para este estudo, com 5 ratos por grupo recebendo 500, 1.000, 2.000, 3.600 ou 7.200 ciclos de cargas de fadiga. Foram calculadas as diferenças percentuais entre as medidas de carregamento pré e pós-carga cíclica dos módulos histerese, pico de tensão e carga e descarga. Os resultados demonstram que o sistema pode induzir graus variados de dano ao tendão de Aquiles com base no número de cargas aplicadas. Este sistema oferece uma abordagem inovadora para aplicar graus variáveis quantificados e fisiológicos de cargas cíclicas ao tendão de Aquiles para um modelo in vivo de lesão tendínea por overuse induzida por fadiga.

Introduction

Como os tendões conectam o músculo ao osso e experimentam movimentos repetitivos diários ao longo de sua vida, eles são altamente propensos a lesões por uso excessivo que são dolorosas e limitantes e resultam em função mecânica prejudicada, afetando 30-50% da população¹. As tendinopatias são condições crônicas consideradas lesões por overuse devido a movimentos repetitivos de fadiga e cicatrização inadequada aos níveis pré-lesão. Tanto os membros superiores quanto os inferiores são comumente afetados, incluindo o manguito rotador, cotovelo, tendão de Aquiles e tendão patelar 2,3,4,5.

Protocol

Este estudo foi conduzido de acordo com a aprovação do Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais (IACUC) no Beth Israel Deaconess Medical Center. Os animais foram anestesiados com isoflurano a 5% para indução e 2,5% para manutenção, e cuidados para evitar hipotermia.

1. Configuração do sistema de ensaio

1. Controle a rotação passiva do tornozelo por um motor de passo para aplicar rotação e torque consistentes. Controle o motor de passo com um microc.......

Discussion

Este estudo apresenta um método para carregar ciclicamente o tendão de Aquiles de ratos com um sistema passivo de dorsiflexão do tornozelo para um modelo de tendinopatia induzida por overuse in vivo . A importância do sistema reside em sua capacidade de isolar o tendão de Aquiles, aplicar cargas quantificáveis sem acessar cirurgicamente o tendão e medir as propriedades do tendão in vivo .

Em 2010, Fung e col. apresentaram um modelo de fadiga do tendão patelar de rat.......

Materials

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