Пассивная система тестирования тыльного сгибания голеностопного сустава для модели in vivo тендинопатии, вызванной чрезмерным использованием

Summary

Этот протокол представляет собой систему тестирования, используемую для индуцирования количественно измеримых и контролируемых усталостных повреждений в ахилловом сухожилии крысы для модели тендинопатии, индуцированной чрезмерным использованием, in vivo . Процедура заключается в креплении лодыжки крысы к суставному актуатору, который выполняет пассивное тыльное сгибание голеностопного сустава с помощью специально написанного сценария MATLAB.

Abstract

Тендинопатия - это хроническое заболевание сухожилия, которое приводит к боли и потере функции и вызвано повторяющейся перегрузкой сухожилия и ограниченным временем восстановления. Этот протокол описывает испытательную систему, которая циклически прикладывает механические нагрузки через пассивное тыльное сгибание к ахиллову сухожилию крысы. Специально написанный код состоит из измерений до и после циклической нагрузки для оценки эффектов протокола нагружения, а также режима циклического усталостного нагружения на основе управления обратной связью.

Для этого исследования мы использовали 25 крыс Спрэга-Доули, по 5 крыс в каждой группе, получивших 500, 1000, 2000, 3600 или 7200 циклов усталостных нагрузок. Рассчитаны процентные различия между измерениями гистерезиса, пикового напряжения и модулей нагружения и разгрузки до и после нагружения. Результаты показывают, что система может вызывать различную степень повреждения ахиллова сухожилия в зависимости от количества приложенных нагрузок. Эта система предлагает инновационный подход к применению количественных и физиологических различных степеней циклических нагрузок на ахиллово сухожилие для модели in vivo вызванного усталостью повреждения сухожилия.

Introduction

Поскольку сухожилия соединяют мышцы с костью и испытывают ежедневные повторяющиеся движения на протяжении всей своей жизни, они очень склонны к травмам, которые являются болезненными и ограничивающими и приводят к нарушению механической функции, затрагивая 30-50^{% населения.} Тендинопатии - это хронические состояния, которые считаются травмами из-за повторяющихся усталостных движений и неадекватного заживления до уровня, существовавшего до травмы. Обычно поражаются как верхние, так и нижние конечности, включая вращательную манжету плеча, локоть, ахиллово сухожилие и сухожилие надколенника 2,3,4,5.

Protocol

Это исследование было проведено с одобрения Комитета по уходу за животными и их использованию (IACUC) в медицинском центре Beth Israel Deaconess. Животных обезболивали с использованием 5% изофлурана для индукции и 2,5% для поддерживающей терапии, а также соблюдали меры предосторожности, чтобы избежа?.......

Discussion

В этом исследовании представлен метод циклической нагрузки на ахиллово сухожилие крысы пассивной системой тыльного сгибания голеностопного сустава для модели тендинопатии, индуцированной чрезмерным напряжением in vivo . Важность системы заключается в ее способности изолировать а.......

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