Name: using a knee arthrometer to evaluate tissue-specific contributions to knee flexion contracture in the rat
Uploaded: 2018-11-09T13:00:00
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Les auteurs tiens à remercier Joao Tomas pour son assistance technique avec l’appareil et Khaoula Louati d’assistance dans l’élaboration de méthodes d’analyse de l’image.

Le modèle d’immobilisation de genou rat utilisé a été approuvé par l’Université du Comité d’éthique local et le Service vétérinaire et animalier de Ottawa.
1. la préparation animaux
<ol><li>À la fin de la période d’immobilisation prédéterminé, euthanasier les rats par administration de dioxyde de carbone. NOTE : Ici nous avons utilisé un modèle d’immobilisation avec une plaque et 2 vis (un inséré dans le fémur proximal et l’autre dans le tibia dis...

<ol>
	<li>Clavet, H., H&#233;bert, P. C., Fergusson, D., Doucette, S., Trudel, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Joint+contracture+following+prolonged+stay+in+the+intensive+care+unit.">Joint contracture following prolonged stay in the intensive care unit.</a> Canadian Medical Association Journal. 178 (6), 691-697 (2008).</li><li>Campbell, T. M., Dudek, N., Trudel, G., Silver, J. K., Frontera, W. R., Rizzo, T. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Essentials of Physical Medicine and Rehabilitation: musculoskeletal disorders, pain, and rehabilitation. , (2015).</li><li>Dehail, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acquired+deforming+hypertonia+and+contractures+in+elderly+subjects:+definition+and+prevalence+in+geriatric+institutions+(ADH+survey).">Acquired deforming hypertonia and contractures in elderly subjects: definition and prevalence in geriatric institutions (ADH survey).</a> Annals of Physical and Rehabilitation Medicine. 57 (3), 11-23 (2014).</li><li>Korp, K., Richard, R., Hawkins, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Refining+the+idiom+&amp;#34;functional+range+of+motion&amp;#34;+related+to+burn+recovery.">Refining the idiom &amp;#34;functional range of motion&amp;#34; related to burn recovery.</a> Journal of Burn Care and Research. 36 (3), 136-145 (2015).</li><li>Elliott, L., Walker, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rehabilitation+interventions+for+vegetative+and+minimally+conscious+patients.">Rehabilitation interventions for vegetative and minimally conscious patients.</a> Neuropsychological Rehabilitation. 15 (3-4), 480-493 (2005).</li><li>Campbell, T. M., Reilly, K., Laneuville, O., Uhthoff, H., Trudel, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bone+replaces+articular+cartilage+in+the+rat+knee+joint+after+prolonged+immobilization.">Bone replaces articular cartilage in the rat knee joint after prolonged immobilization.</a> Bone. 106, 42-51 (2017).</li><li>Trudel, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+alterations+of+rabbit+Achilles'+tendon+after+immobilization+correlate+with+bone+mineral+density+but+not+with+magnetic+resonance+or+ultrasound+imaging.">Mechanical alterations of rabbit Achilles' tendon after immobilization correlate with bone mineral density but not with magnetic resonance or ultrasound imaging.</a> Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 88 (12), 1720-1726 (2007).</li><li>Harvey, L. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stretch+for+the+treatment+and+prevention+of+contractures.">Stretch for the treatment and prevention of contractures.</a> Cochrane Database of Systematic Reviews. 1, Cd007455 (2017).</li><li>Trudel, G., Himori, K., Uhthoff, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contrasting+alterations+of+apposed+and+unapposed+articular+cartilage+during+joint+contracture+formation.">Contrasting alterations of apposed and unapposed articular cartilage during joint contracture formation.</a> Archives of Physical Medicine Rehabilitation. 86 (1), 90-97 (2005).</li><li>Trudel, G., Uhthoff, H. K., Goudreau, L., Laneuville, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+analysis+of+the+reversibility+of+knee+flexion+contractures+with+time:+an+experimental+study+using+the+rat+model.">Quantitative analysis of the reversibility of knee flexion contractures with time: an experimental study using the rat model.</a> BMC Musculoskeletal Disorders. 15, 338 (2014).</li><li>Trudel, G., Uhthoff, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contractures+secondary+to+immobility:+is+the+restriction+articular+or+muscular?+An+experimental+longitudinal+study+in+the+rat+knee.">Contractures secondary to immobility: is the restriction articular or muscular? An experimental longitudinal study in the rat knee.</a> Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 81 (1), 6-13 (2000).</li><li>Chimoto, E., Hagiwara, Y., Ando, A., Itoi, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progression+of+an+arthrogenic+motion+restriction+after+immobilization+in+a+rat+experimental+knee+model.">Progression of an arthrogenic motion restriction after immobilization in a rat experimental knee model.</a> Upsala Journal of Medical Sciences. 112 (3), 347-355 (2007).</li><li>Ando, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remobilization+does+not+restore+immobilization-induced+adhesion+of+capsule+and+restricted+joint+motion+in+rat+knee+joints.">Remobilization does not restore immobilization-induced adhesion of capsule and restricted joint motion in rat knee joints.</a> Tohoku Journal of Experimental Medicine. 227 (1), 13-22 (2012).</li><li>Abdel, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+joint+contracture+on+the+contralateral+unoperated+limb+in+a+rabbit+knee+contracture+model:+a+biomechanical+and+genetic+study.">Effects of joint contracture on the contralateral unoperated limb in a rabbit knee contracture model: a biomechanical and genetic study.</a> Journal of Orthopaedic Research. 30 (10), 1581-1585 (2012).</li><li>Hildebrand, K. A., Sutherland, C., Zhang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rabbit+knee+model+of+post-traumatic+joint+contractures:+the+long-term+natural+history+of+motion+loss+and+myofibroblasts.">Rabbit knee model of post-traumatic joint contractures: the long-term natural history of motion loss and myofibroblasts.</a> Journal of Orthopaedic Research . 22 (2), 313-320 (2004).</li><li>Klein, L., Player, J. S., Heiple, K. G., Bahniuk, E., Goldberg, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isotopic+evidence+for+resorption+of+soft+tissues+and+bone+in+immobilized+dogs.">Isotopic evidence for resorption of soft tissues and bone in immobilized dogs.</a> Journal of Bone and Joint Surgery. American Volume. 64 (2), 225-230 (1982).</li></ol>

Le rat du genou arthrometer a été développé afin de façon reproductible et fiable de déterminer l’extension maximale du genou rat suite à une intervention. Avantages de ce dispositif incluent la génération cohérente du couple à travers l’articulation avec une force constante bras de longueur et extension du genou. Un autre avantage inclut la possibilité de réglage du couple à un niveau permettant répétitif des tests sur la même articulation afin d’évaluer l’influence des différentes structures ...

Avoir une gamme complète de mouvement (ROM) des articulations est critique pour la santé et le bien-être1. Une perte dans la ROM passif commun est appelée une contracture2. Contractures articulaires peuvent résulter de nombreuses conditions, y compris l’alitement prolongé, la paralysie, l’arthroplastie, brûlures, infections et troubles neurologiques1,3,4,5. Une contracture du genou peut être invalidante car elle accélère la dégénérescence mixte, augmente le risque de chutes et négativement affecte la capacité d’une personne à effectuer des tâches de base fonctionnels y compris marchant, assis ou monter des escaliers6, 7.
Une fois établies, les contractures du genou sont difficiles à traiter, et donc de déterminer quels patients sont les plus susceptibles de développer cette condition est essentielle pour la prévention et la prévention de la morbidité associée à une contracture8. Les expériences sont conçues pour évaluer 1) les conditions provoquant ou d’influencer des contractures articulaires du genou, 2) la gravité des contractures, 3) leur progression temporelle, 4) les tissus impliqués dans la contracture, 5) leur réversibilité ainsi que 6) l’utilité de diverses interventions préventives et curatives sur genou conjointe ROM. Pour toutes ces expériences, une méthode valable, objective, précise et reproductible pour mesurer la ROM est essentielle. Autres mesures d’accompagnement nécessaires (dépense d’énergie, histomorphométrie, contenu de protéines et de l’expression génique) sont des marqueurs utiles pour comprendre la physiopathologie des contractures articulaires, mais la limitation mécanique est ce qui limite le patient et conduit à l’invalidité. Certains des défis dans ce domaine de recherche inclut les méthodes hétérogènes par lequel genou ROM peut être testé expérimentalement, ainsi qu’un manque de données quantitatives9. L’utilisation d’une variété de méthodes expérimentales différentes conduit à des résultats qui ne sont pas comparables d’un laboratoire. Cela a conduit à la controverse au sujet des conditions (par exemple arthroplastie immobilisation ou articulaires) qui provoquent des contractures articulaires10. Il faut donc une méthode automatisée de mesurer expérimentalement ROM commun suite à une intervention.
Nous décrivons ici un protocole utilisateur indépendant, valide, précis et reproductible pour évaluer le genou de rat ROM à l’aide d’un arthrometer sur mesure liée à un appareil photo numérique de mesurer avec précision le genou ROM en extension. Nous avons testé l’effet des diverses périodes d’immobilisation genou ROM. Nous décrivons ensuite les méthodes de mesure des ROM à des couples spécifiés au préalable sur les images numériques qui en résulte, à l’aide de repères osseux fixes. Dans l’ensemble, ces méthodes mesurent rat du genou ROM fiable et fournissent des données quantitatives.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:741px;" width="741">
	<tbody>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:251px;">Arthrometer</td>
			<td style="width:205px;">The Ottawa Hospital Rehabilitation Centre - Rehabilitation Engineering&#160;</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:251px;">Camera</td>
			<td style="width:205px;">Canon</td>
			<td style="width:119px;">EOS-500D</td>
			<td style="width:167px;">Commonly known as EOS Rebel T1i</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:251px;">ImageJ</td>
			<td style="width:205px;">National Institutes of Health</td>
			<td style="width:119px;">Version 1.45s</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:251px;">Absotbent Underpads</td>
			<td style="width:205px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">820202-845</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="421">
			<td height="421" style="height:421px;width:251px;">Dissection Kit</td>
			<td style="width:205px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;">08-855</td>
			<td style="width:167px;">Kit Includes:&#160; Forceps: medium points, nickel-plated 
			&#160;Scissors: 1.5 in. (40mm) blades, stainless steel 
			&#160;Dissecting knife handle: nickel-plated 
			&#160;Knife blades: stainless steel, pack of 3 
			&#160;Dropping pipet: glass 
			&#160;Bent dissecting needle: stainless steel with plastic handle 
			&#160;Straight dissecting needle: stainless steel with plastic handle 
			Vinylite Ruler 6 in. (15cm)</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:251px;">Precision Screw Driver</td>
			<td style="width:205px;">Mastercraft</td>
			<td style="width:119px;">057-3505-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:251px;">Scalpel Blades - #10</td>
			<td style="width:205px;">Fine Science Tools</td>
			<td style="width:119px;">10010-00</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:251px;">Screwdriver</td>
			<td style="width:205px;">Stanley</td>
			<td style="width:119px;">057-3558-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:251px;">Hex Keys</td>
			<td style="width:205px;">Mastercraft</td>
			<td style="width:119px;">058-9684-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="18">
			<td height="18" style="height:18px;">Universal AC to DC powder adapter</td>
			<td>RCA</td>
			<td>108004951</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using a knee arthrometer to evaluate tissue-specific contributions to knee flexion contracture in the rat

Gamme de genou normal de mouvement (ROM) est essentielle au bien-être et permet d’effectuer des activités de base comme la marche, monter les escaliers et assis. ROM perdue est appelée une contracture mixte et entraîne une morbidité accrue. En raison des difficultés de marche arrière genou établi contractures, dépistage précoce est important, et connaissant les facteurs de risque pour leur développement est donc essentielle. Le rat représente un bon modèle avec laquelle l’effet d’une intervention peut être étudié en raison de la similitude de l’anatomie du genou rat à celui des humains, la capacité du rat à tolérer de longues périodes d’immobilisation du genou en flexion, et parce que les caractéristiques mécaniques peuvent être en corrélation avec l’analyse histologique et biochimique du tissu du genou.
À l’aide d’un arthrometer automatique, nous démontrons une méthode validée, précise, reproductible, utilisateur indépendant de la ROM d’extension de l’articulation de rat à couples spécifiques de mesure. Cette arthrometer peut être utilisé pour déterminer les effets des interventions sur le genou ROM en collaboration chez le rat.

Le montant de l’extension du genou déterminé pour diverses périodes d’immobilité sont résumées à l’augmentation des durées d’immobilité et montrent que les contractures plus sévères ont été produites suivant les longueurs croissantes d’immobilisation. Résultats représentatifs avec ImageJ sont indiquées à la Figure 3.
La capacité de mesurer l’extension maximale des genou...

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Using a Knee Arthrometer to Evaluate Tissue-specific Contributions to Knee Flexion Contracture in the Rat

À l’aide d’un Arthrometer de genou pour évaluer les Contributions spécifiques des tissus à la Contracture de Flexion du genou chez le Rat

L’objectif du protocole est de mesurer l’amplitude de l’extension du mouvement du genou rat. Les effets de diverses maladies qui augmentent la raideur de l’articulation du genou et de l’efficacité des traitements peuvent être quantifiés.

Normal knee range of motion (ROM) is critical to well-being and allows one to perform basic activities such as walking, climbing stairs and sitting. Lost ...

Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine musculo-squelettique, comme l’effet d’une intervention sur la gamme de mouvement des articulations du genou à l’aide d’un modèle de rat. Le principal avantage de cette technique est qu’elle fournit une méthode précise, reproductible et indépendante de l’utilisateur pour mesurer l’extension de l’articulation du genou du rat. Commencez par utiliser des ciseaux et des forceps pour démêler l’extrémité inférieure du rat euthanasié et enlever la peau de la facia sous-jacente.Ensuite, placez le corps sur le côté avec la jambe expérimentale orientée vers le haut. Placez le fémur dans la pince métallique rainurée qui est intégrée dans la scène de montage de l’arthromètre. Sécurisez le fémur en perforant les trous à travers le muscle avec le tournevis de précision pour placer le distal clamp au trochanter plus grand.Ensuite, ajustez le condyle fémoral latéral au-dessus du centre de rotation de l’arthromètre. Placez le bras mobile avec deux poteaux droits derrière la jambe, juste proximal au calcanée pour pousser le genou dans l’extension passive une fois que le moteur électrique est activé. Utilisez une clé hex pour serrer la pince du fémur à sa base jusqu’à ce qu’elle soit fixée.Assurez-vous que la caméra est correctement montée sur l’arthomètre à l’aide d’un tournevis. Vérifiez que la caméra est sur mise au point manuelle, et de concentrer la caméra sur le condyle femora. Réglez la direction de l’arthromètre dans le sens des aiguilles d’une montre ou dans le sens inverse des aiguilles d’une montre en fonction de la direction de la plage de mouvement du genou testée et de la position du rat.Activez le moteur arthromètre en appuyant simultanément sur les boutons de puissance et de démarrage. Le moteur arthromètre se déplacera à une vitesse de 6,6 rpm, puis s’arrêtera pendant 2,1 secondes après avoir atteint le premier couple prédéfinit. Lorsque le premier couple est atteint, la LED correspondante s’allume et l’appareil photo numérique prend automatiquement une photo du genou.Une fois la photo prise, l’arthromètre continuera jusqu’au couple prédéfini supérieur suivant. Une fois que les quatre tuques ont été appliqués, l’arthromètre s’arrêtera. Une fois que le rat est positionné sur l’arthromètre et que des essais sont effectués, le temps total pour tester un genou est d’environ 18,8 secondes.Pour isoler la composante arthrogénique ou non musculaire d’une contracture, réinitialisez la séquence de couple pour libérer la force appliquée sur la jambe, puis effectuez une myotomie des muscles transarticulaires postérieures. Disséquer le muscle assez proximal à l’articulation du genou pour s’assurer que la capsule n’est pas coupée. Après avoir testé les deux jambes avant et après la myotomie, et disséqué les tissus nécessaires, disposer de la carcasse animale et de tous les matériaux biodangereux suivant le protocole institutionnel et nettoyer l’arthromètre.Ouvrez le fichier contenant l’image numérique prise par l’appareil photo monté sur l’arthromètre de l’image J.La personne effectuant l’analyse doit être aveuglée par le regroupement expérimental de l’animal. Sélectionnez l’outil d’angle à partir de la barre d’outils principale et tracez l’angle fémoral-tibial en dessinant une ligne fémorale du milieu de la pince du fémur au condyle latéral, et la ligne tibiale du condyle fémoral latéral au malleolus latéral. Utilisez l’outil de mesure en cliquant sur Analyser puis Mesurer pour afficher l’angle calculé produit par les deux lignes dessinées ci-dessus.Utilisez la convention de zéro degré pour signifier l’extension complète. Ce chiffre montre l’extension maximale du genou après 16 semaines d’immobilisation pour sept rats par rapport au membre contralatéral non immobilisé. Pour le genou immobilisé, la capacité d’extension maximale a été réduite par rapport à la contralatérale.Après la myotomie, la capacité maximale d’extension pour le genou expérimental et contralatéral a augmenté, cependant, le genou expérimental continuent à démontrer une contracture de flexion. Tout en essayant cette procédure, il est important de s’assurer que la pince fémorale est bien sécurisée afin d’éviter le mouvement du genou pendant l’essai. Après cette procédure, d’autres méthodes comme l’analyse histologique du genou, la structure articulaire peut être effectuée pour répondre à des questions supplémentaires concernant les changements tissulaires et cellulaires qui se produisent dans l’articulation du genou pour affecter sa portée en mouvement.

Research

JoVE Journal

Medicine

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Clinical trials suggest that Tuina manipulation is effective in treating knee osteoarthritis (KOA), while further studies are required to discover its ...

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