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Visualisation de la dégénérescence de l'articulation du genou après une blessure non invasive du LCA chez le rat

Overview

Source: Lindsey K. Lepley1,2, Steven M. Davi1, Timothy A. Butterfield3,4 et Sina Shahbazmohamadi5,

1 Fois Département de kinésiologie, Université du Connecticut, Storrs, CT; 2 (en) Department of Orthopaedic Surgery, University of Connecticut Health Center, Farmington, CT; 3 (en) Department of Rehabilitation Sciences, University of Kentucky, Lexington, KY; 4 ( en plus) Center for Muscle Biology, Department of Physiology, University of Kentucky, Lexington, KY; 5 Annonces Département de génie biomédical, Université du Connecticut, Storrs, CT

Les lésions du ligament croisé antérieur (LCA) au genou augmentent considérablement le risque d'arthrose post-traumatique (PTOA), car environ un tiers des personnes démontreront une PTOA radiographique au cours de la première décennie suivant une lésion cérébrale. Bien que la reconstruction d'ACL (ACLR) redonne avec succès la stabilité d'articulation de genou, ACLR et les techniques actuelles de réadaptation n'empêchent pas le début de PTOA. Par conséquent, la blessure d'ACL représente le modèle idéal pour étudier le développement de PTOA après des dommages articulaires traumatiques.

Les modèles de rat ont été largement utilisés pour étudier l'encours et l'effet des dommages d'ACL sur PTOA. Le modèle le plus largement utilisé des dommages d'ACL est transection d'ACL, qui est un modèle aigu qui déstabilise chirurgicalement l'articulation. Bien que pratique, ce modèle n'imite pas fidèlement les blessures humaines de LCA dues aux procédures envahissantes et non physiologiques de dommages qui masquent la réponse biologique indigène aux dommages. Pour améliorer la traduction clinique de nos résultats, nous avons récemment développé un nouveau modèle non-invasif des dommages d'ACL où l'ACL est rompu par une charge simple de compression tibial. Cette blessure reproduit étroitement les conditions de blessure pertinentes pour l'homme et est fortement reproductible.

La visualisation de la dégénérescence articulaire par la tomographie micro-calculée (CT) fournit plusieurs avancées majeures par rapport aux techniques traditionnelles de coloration de l'arthrose, y compris l'imagerie 3D rapide, à haute résolution et non destructive de la dégénérescence articulaire entière. L'objectif de cette démonstration est d'introduire l'état de l'art des lésions non invasives ACL dans un modèle de rongeur et d'utiliser cT pour quantifier la dégénérescence des articulations du genou.

Procedure

Blessures non invasives au LCA

  1. Portez un équipement de protection personnelle approprié. Vous pouvez utiliser un masque respiratoire, mais il n'est pas obligatoire pour ce protocole.
  2. Anesthésiez les rats à l'aide d'une chambre à induction avec 5% d'isoflurane et 1 L/min d'oxygène. Maintenir le flux d'anesthésie à l'aide d'un cône nasal avec 1 - 3% isoflurane et 500 ml/min d'oxygène. Si l'appareil n'est pas installé sur une table à courant arrière ou à contre-courant, assurez-vous que les...

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Results

Un nombre trabeculaire plus petit, une épaisseur trabéculaire réduite et un espacement trabeculaire plus grand, toutes caractéristiques caractéristiques de l'entrée en PTOA, étaient évidents 4 semaines après la déchirure non invasive de l'ACL(tableau 1 et figure 3). Une image d'un ACL disséqué de membre sain par rapport à un membre blessé aigu est montrée dans la figure 5. Le nouveau modèle non-in...

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Application and Summary

Cette vidéo montre comment un actionneur linéaire peut être utilisé pour produire une rupture non invasive isolée de LCA chez les rats. Cette blessure reproduit étroitement les conditions de blessure pertinentes pour l'homme et est fortement reproductible. Pour surmonter plusieurs des principales limitations des techniques traditionnelles de coloration de l'arthrose, cette méthode utilise le CT pour quantifier la dégénérescence articulaire entière et la structure trabeculaire.

Les i...

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References
  1. Maerz T, Kurdziel MD, Davidson AA, Baker KC, Anderson K, Matthew HW. Biomechanical Characterization of a Model of Noninvasive, Traumatic Anterior Cruciate Ligament Injury in the Rat. Ann Biomed Eng. 2015;43(10):2467-2476.
  2. Christiansen BA, Anderson MJ, Lee CA, Williams JC, Yik JH, Haudenschild DR. Musculoskeletal changes following non-invasive knee injury using a novel mouse model of post-traumatic osteoarthritis. Osteoarthritis Cartilage. 2012;20(7):773-782.
  3. Lockwood KA, Chu BT, Anderson MJ, Haudenschild DR, Christiansen BA. Comparison of loading rate-dependent injury modes in a murine model of post-traumatic osteoarthritis. J Orthop Res. 2014;32(1):79-88.
  4. Blair-Levy JM, Watts CE, Fiorentino NM, Dimitriadis EK, Marini JC, Lipsky PE. A type I collagen defect leads to rapidly progressive osteoarthritis in a mouse model. Arthritis Rheum. 2008;58(4):1096-1106.
  5. Mohan G, Perilli E, Kuliwaba JS, Humphries JM, Parkinson IH, Fazzalari NL. Application of in vivo micro-computed tomography in the temporal characterisation of subchondral bone architecture in a rat model of low-dose monosodium iodoacetate-induced osteoarthritis. Arthritis Res Ther. 2011;13(6):R210.
  6. Jones MD, Tran CW, Li G, Maksymowych WP, Zernicke RF, Doschak MR. In vivo microfocal computed tomography and micro-magnetic resonance imaging evaluation of antiresorptive and antiinflammatory drugs as preventive treatments of osteoarthritis in the rat. Arthritis Rheum. 2010;62(9):2726-2735.
Tags
Knee Joint DegenerationNon invasive ACL InjuryRatsAnterior Cruciate LigamentACL TearPost traumatic OsteoarthritisPTOARat ModelsACL TransectionLigament RepairBiomedical EngineeringFemurPatellaTibiaConnective TissueLigamentsKnee Stability

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0:07

Overview

1:10

Principles of ACL Joint Injury

3:26

Novel Non-invasive ACL Injury

5:29

Micro-CT Imaging of Joint Degeneration

8:13

Results

9:08

Applications

10:45

Summary

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