Im lebenden Organismus Messung des isometrischen Drehmoments des Dorsiflexors der Hintergliedmaßen vom Schwein

Diese Technik stellt eine nichtinvasive Methode dar, um den Gewinn oder Verlust der Muskelfunktion in einem physiologischen Umfeld zu beurteilen. Es kann auch verwendet werden, um die Funktion desselben Subjekts während des Fortschreitens der Erkrankung oder vor, während oder nach der Behandlungsstrategie longitudinal zu beurteilen. Diese Methode bietet einen echten Test der maximalen Kraft, da Muskelkontraktionen in einer kontrollierten quantifizierbaren Weise hervorgerufen werden, unabhängig von der Motivation des Subjekts.

Alle Forschungsfragen, die die Skelettmuskulatur bewerten, können durch diese Methodik verstärkt werden, da sie wertvolle Daten über die primäre Funktion des Muskels liefert. Individuen benötigen in der Regel zwei bis 300 Experimente, bevor sie einen ähnlichen Kleintieransatz perfektionieren. Nach unserer Erfahrung benötigt diese Großtiertechnik weniger Zeit.

Die Positionierung des Knies, die Platzierung der Elektroden, das Subjekt auf der Gurney und die Höhe der Fußplatte erfordern Übung. Schalten Sie zunächst den Computer, den Stimulator, das Wandlersystem und die analoge digitale Schnittstelle etwa 30 Minuten vor dem Test ein, um wärmebedingte Materialänderungen zu stabilisieren, die sich auf die elektrischen Eigenschaften auswirken können. Wählen Sie dann das entsprechende und angeschlossene Datenerfassungsgerät aus.

Um die Platzierung der Elektroden zu optimieren, klicken Sie als Nächstes auf Experiment vorbereiten, wenn Sie mit der Studie beginnen möchten. Öffnen Sie den Live-Datenmonitor, um eine Echtzeituntersuchung oder Visualisierung der Kontraktionen zu ermöglichen. Klicke dann auf Instant Sim, um wiederholte Zuckungen zu liefern.

Alternativ können Sie die manuelle Auslösetaste an der Stimulatoreinheit drücken, um manuell ein Zucken zu geben. Klicken Sie auf Experiment ausführen, wenn Sie bereit sind, das Experiment zu starten. Sobald das Schwein vollständig betäubt ist, reinigen Sie sowohl die rechten als auch die linken Hinterbeine mit Wasser und Seife, um Ablagerungen zu entfernen, und rasieren Sie die Haare von der Haut, wobei Sie genau auf den seitlichen Kniebereich achten, der später für die Elektrodenplatzierung verwendet wird.

Transportieren Sie dann das Schwein zu einem Operationstisch und legen Sie es sicher in Rückenlage mit dem Schwein zum Fuß des Tisches und den Gesäßmuskeln am oder leicht über dem Ende des Tisches. Um das isometrische Drehmoment in vivo zu bewerten, legen Sie den Fuß auf die Fußplatte des Kraftaufnehmers und befestigen Sie dann mit einem flexiblen kohäsiven Verband den Fuß an der Fußplatte. Halten Sie den Fuß in Position auf der Fußplatte mit dem Knöchel in der Neutralstellung und sichern Sie dann den Fuß an der Platte, indem Sie den zusammenhängenden Verband im Stil eines geschlossenen Korbwellen-Knöchel-Tapings um den Fuß und die Fußplatte wickeln.

Sobald der Fuß an der Fußplatte befestigt ist, positionieren Sie den Knöchel in einem rechten Winkel, der als Nullgrad oder neutral definiert ist, um sich auf die Grad der Planter- oder Türablenkung zu beziehen. Nachdem Sie das Knie und den Knöchel im rechten Winkel stabilisiert haben, positionieren Sie die Gliedmaßenklemmstangen in der Nähe der benötigten Stellen. Und wenn Sie bereit sind, richten Sie ausgehend vom medialen Aspekt der Extremität die Gliedmaßenklemmstange etwa auf dem Tibiaplateau aus.

Richten Sie dann die seitliche Gliedmaßenklemmstange am distalen Kopf des Femurs aus und stabilisieren Sie die Stangen mit den verriegelnden Rändelschrauben fest. Als nächstes tragen Sie 70% Alkohol auf und reinigen Sie mit sauberem Gauß die Haut um den Fibularkopf in konzentrischen Kreisen, beginnend in der Mitte der beabsichtigten Elektrodenplatzierung und bewegen Sie sich nach außen. Platzieren Sie dann die sterilen perkutanen Nadelelektromyographie-Elektroden über den Dammnerv und implantieren Sie die Elektroden subdermal in einer Tiefe von etwa fünf bis 10 Millimetern.

Optimieren Sie die Platzierung der Elektroden mit steigenden Stromamplituden gemäß Einstellung des Stimulators, beginnend bei 100 Milliampere und bei Bedarf erhöhend. Visualisieren Sie die Größe des Zuckendrehmoments in der Live-Datenansicht und über dem Innenfach des Schweins. Die Hufe können sich spreizen und sich auch nach oben bewegen.

Stellen Sie sicher, dass das hintere Kompartiment über den Nervus tibia während der Stimulation nicht aktiviert wird. Untersuchen und tasten Sie die Kontraktion des hinteren Kompartiments und die Abwärtsbewegung der Hufe während der Stimulation visuell ab. Untersuchen Sie die Plateauregion der tetanischen Kontraktion aus der Live-Drehmomentzeitverfolgung in den folgenden Schritten auf mangelnde Rekrutierung von Antagonistenmuskeln.

Sobald die Elektrodenplatzierung und die Stimulationsamplituden optimiert sind, wird das maximale isometrische tetanische Drehmoment unter Verwendung der im Textmanuskript beschriebenen Stimulationsparameter berechnet. Für die Analyse des Drehmomentgelenkwinkels messen Sie das maximale isometrische tetanische Drehmoment über eine Reihe von Knöchelpositionen, die von neutral bis zu den nahen Endbereichen der Pflanzerflexion oder Null bis 50 Grad der Pflanzerflexion reichen. Beginnen Sie nach der Messung mit dem Lösen der beiden Verriegelungsschrauben der Goniometerstufe, um sich zwischen den Verbindungswinkeln zu bewegen, und stellen Sie sicher, dass beide Verriegelungsschrauben vor der nächsten Kontraktion angezogen werden.

Für die Drehmomentfrequenzanalyse positionieren Sie den Knöchel im gewünschten Gelenkwinkel und messen Sie dann das maximale isometrische Drehmoment über einen Bereich von Stimulationsfrequenzen, die unverschmolzene Zuckungszüge bis hin zu und über diejenigen hinaus induzieren, die vollständig verschmolzene Tetanie induzieren. Um die Daten zu analysieren, öffnen Sie das Analyseprogramm. Berechnen Sie dann mithilfe einer automatisierten Datenplattform die verschiedenen Variablen bei der Analyse einzelner isometrischer Wellenformen.

Während der In-vivo-Bewertung ist eine Visualisierung der Drehmomentwellenform in Echtzeit erforderlich, um eine angemessene Aktivierung des vorderen Kompartiments zu gewährleisten. Die Wellenformen sollten nur die Reflexionsdosis widerspiegeln und ein glattes, abgerundetes Aussehen und ein scheinbares Tetanplateau aufweisen. Inkonsistenzen oder Störungen der Wellenform können auf eine unzureichende Stimulation oder eine unsachgemäße Elektrodenplatzierung hinweisen.

Hier wird das Twitch-Drehmoment und das tetanische Drehmoment mit 50% maximalem Drehmoment gezeigt. Gestrichelte Balken an den aufsteigenden und absteigenden Gliedmaßen der tetanischen Drehmoment-Zeitverfolgung stellen einen Bereich von 30 bis 70% maximalem Drehmoment dar, der die durchschnittliche Kontraktions- oder Entspannungsrate bestimmen kann. Hier werden repräsentative Werte für Drehmomentgelenkwinkel- und Drehmomentfrequenzbeziehungen für nicht versicherte Gliedmaßen dargestellt.

Simultane isometrische Drehmoment- und EMG-Aufnahmen wurden bei Stimulationsfrequenzen von 20, 60 und 100 Hertz gemacht. Die Anzahl der Stimulatorimpulse spiegelt den Quotienten aus Stimulationsdauer und Zeit zwischen den Impulsen wider. Eine Stimulationsfrequenz von 20 Hertz bedeutet einen Puls alle 50 Millisekunden, daher entspricht eine Stimulationsdauer von 400 Millisekunden geteilt durch 50 Millisekunden zwischen den Impulsen acht abgegebenen Impulsen.

Rohe EMG-Aufzeichnungen werden über eine quadratische Wurzelmittelanalyse konvertiert, um die gesamte Muskelaktivität mit zunehmender Stimulationsfrequenz zu visualisieren. Bei der Bewertung des isometrischen Drehmoments sind die richtige anatomische Ausrichtung, die richtige Elektroplatzierung und die Bestätigung, dass die ausgelöste Kontraktion nur zum vorderen Kompartiment führt, der Schlüssel zu einem erfolgreichen Verfahren. Da es sich um ein nicht terminales Verfahren handelt, kann es mit mehreren komplementären Studienergebnissen kombiniert werden.

Im Großtiermodell können beispielsweise die Beurteilung von Gang und Mobilität am selben Tag zusammen mit Daten zur maximalen Stärke getestet werden, um besser zu verstehen, wie die neuromuskuläre Funktion die Gehfähigkeit beeinflusst.