在犬体内的肌肉功能测定

Childers, M. K., Grange, R. W., Kornegay, J. N. In Vivo Canine Muscle Function Assay. J. Vis. Exp. (50), e2623, doi:10.3791/2623 (2011).

我们描述了一种微创和可重复性的方法来衡量犬骨盆四肢肌力和反复离心收缩的肌肉反应。麻醉狗的骨盆四肢被固定在一个立体的框架对准直角股骨胫骨。胶粘剂包装词缀的爪子上安装测量扭矩伺服电机轴踏板。经皮神经刺激激活的爪子骨盆四肢肌肉或者推（延长）或拉（FLEX）对踏板生成等距扭矩。经皮胫神经刺激激活tibiotarsa​​l伸肌。 tibiotarsa​​l屈肌肌肉经皮腓总神经刺激诱导重复偏心（延长）收缩。偏心的协议包括由伺服电机施加的强制拉伸的初始等距收缩。旋转，有效地延长了肌肉，而它的合同， 例如，一个离心收缩。在刺激屈肌肌肉受到一个800毫秒的等距和200毫秒离心收缩。重复此过程每5秒。为了避免疲劳，休息4分钟以下，共30个执行收缩每10收缩。

1。设置实验

1. 负载动态肌肉控制（DMC）软件。
2. 上电生理钻机制造商的指示。
3. 运行的DMC软件：

这是假设，硬件连接到计算机，运行DMC软件，以及系统校准。软件可能会不时修订，因此，说明当前的软件版本，我们使用下面有关。软件打开时，它已在运行。

用户可以先写在DMC的协议（例如，在50赫兹为1.5秒，以刺激产生等距破伤风）的协议，然后可以保存供日后使用。我们使用两种标准协议：（1） 等长收缩协议 （例如，抽搐或破伤风）;（2） 偏心拉伸损伤协议 。我们开始为抽搐等长收缩协议 。为了优化抽搐，监视器输出的画面是用来在抽搐产生的扭矩可以观察到的电极移动。取得最大的抽搐反应时，收集的数据返回到主屏幕选择继续， 选择开始和完成。 作为弹出窗口保存的文件都保存。保持在同一位置上的电极，破伤风（50赫兹），然后收集和保存。当完成所有等距收缩，偏心拉伸损伤的协议，可以加载和运行。因为有一个一系列收缩在本协议执行（10收缩），在主屏幕上运行一个按钮被选中来揭示运行的所有状态。现在，当开始被选中， 执行所有协议弹出窗口出现，询问到其中的文件要保存的根文件名 ​​和目录。然后， 开始议定书“系列测试和做的事是选择启动偏心协议。这些文件会自动保存到选定的目录。

2。定位于动物的生理钻机

1. 动物护理和使用委员会（ACUC）的指导方针，必须遵守所有涉及动物的程序。
2. 麻醉犬使用吸入麻醉（如异氟醚）按照批准的协议。检查眨眼反射，以确保该动物是深深麻醉。在整个过程中的_CO 2监测，脉搏血氧饱和度和温度，应密切监测。我们通常使用为七氟醚吸入麻醉诱导异丙酚。
3. 剃周围头发的横向扼杀（膝盖），将刺激电极放置（即在2-3厘米，大粗隆远端腓骨头的侧面，肢体开始。
4. 狗背斜卧，股骨和胫骨，做出正确的角度定位，使盆腔的肢体，和胫骨的生理表上的位置是在桌面平行。无论是左边或右边的肢体可能进行测试。
5. 之前附加狗爪子力踏板，检查，以确保该部队踏板是明确的和安全的旋转。按照开机过程的生理钻机和激活踏板。注：力踏板应该是“硬”，当用户尝试以手动方式移动它。
6. 轻轻地，其余的狗的爪子在脚踏板;测量和记录狗的爪子的长度从旋转中心轴的横向数字结束。
7. 安全在脚下的踏板采用弹性坚持自我包装的爪子。

3。等距抽搐扭矩（tibiotarsa​​l屈曲）

1. 经过安全检查，无菌屏蔽单极连接24轨刺激电极刺激隔离单元（SIU）。
2. 设置的刺激：连续脉冲输出，1赫兹（每秒1个脉冲）
3. 软件设置：负荷等长收缩的协议 （主屏幕上选择Load协议） 。 运行一个按钮应该是可见的“ 开始 ”按钮的旁边。这确保该协议是只运行一次。
4. 戴手套的手，用酒精清洁皮肤，和触诊腓总神经近端外侧腓骨远端。一个标记的神经方面的手指，小心地插入皮肤下的阴极（黑色）电极和公正的外部至骨膜。电极应平行放置，深度约2cm的​​皮肤表面，足以防止电极移动时手被删除。
5. 阳极（红色）电极放置在皮肤下，并行和阴极电极略有远端。现在应该是内部腓总神经远端腓骨头的两个电极。
6. 激活的stimula猛龙在1赫兹。观察显示器上的抽搐反应。在电极位置的小的调整，以尽可能获得最大的抽动幅度。电极应完全去除，并取代在三至四年半厘米的增量平行于胫骨，找到最大的抽搐反应。这是一个过程的重要组成部分，必须十分小心发现的最大的响应。
7. 记录抽搐反应退出监视器输出的屏幕（ 选择继续），然后选择开始和完成收集数据。 作为弹出窗口保存所需的文件名 ​​保存文件。关闭的刺激。

4。等距强直扭矩（tibiotarsa​​l屈曲）

1. 无需移动电极，改变刺激设置为1.5秒到50赫兹，使外部触发功能。这使得通过软件激活的刺激。
2. 软件设置：同样的等长收缩协议是用于收集到的抽搐，强直响应。假设刺激电极没有被感动了， 开始和完成选择产生破伤风。在等距的协议产生了破伤风，刺激是引发软件，以保持正确的时序。保存在保存为弹出窗口强直响应。

5。偏心协议

1. 而不移动电极，更改的刺激设置：1秒（100V）的50赫兹，使外部触发功能。这使得通过软件激活的刺激。
2. 软件设置：负载的偏心牵拉伤的协议 ，命令伺服电机，旋转29度（30度是最高的）。选择运行所有 。选择“开始”;输入偏心系列文件的根文件名 ​​，他们是要保存到的文件夹。选择“ 开始”议定书“的系列测试 ，然后完成启动协议。
3. 在这个协议中的刺激是一套软件，以保持正确的时序触发。由于每个离心收缩的反应出现在屏幕上，它会自动保存。
4. 4分钟的休息时间如下每十个离心收缩。
5. 共收集了30离心收缩（三套十个收缩;四分钟的休息时间分隔每套）。

6。等距抽搐扭矩（tibiotarsa​​l扩展）

1. 重复上述抽搐协议，但放置电极垂直于皮肤和近端屈曲协议的原始电极放置。胫骨神经刺激gastrocnemious肌肉肚子尾端和远端课程内。配对刺激和参比电极放置在肌肉尾鳍深近端膝关节。近似​​的安置点是沿直线平分的膝关节（膝盖）形成90度角。由于胫神经腓总神经在于更深层次和尾鳍，电极应放置在几个方面引出的最佳抽搐潜力。这是一个过程的关键组成部分。注：tibiotarsa​​l抽搐和手足抽搐扭矩描会出现倒相tibiotarsa​​l屈曲描。

7。等距强直扭矩（tibiotarsa​​l扩展）

1. 无需移动电极，改变刺激设置为1.5秒到50赫兹，使外部触发功能。这使得通过软件激活的刺激。
2. 软件设置：50赫兹为1.5秒，使外部触发功能。这使得通过软件激活的刺激。
3. 软件设置： 相同的等长收缩协议是用于破伤风的抽搐。假设刺激电极没有被感动了， 开始和完成选择产生破伤风。
4. 在等距的协议产生了破伤风，刺激是引发软件，以保持正确的时序。保存强直响应，在弹出的保存文件窗口。

8。数据分析

1. 动态肌肉分析（DMA）方案（极光科学）是用来获取的扭矩和抽搐，强直和离心收缩收集的时间信息。
2. 运行DMA程序：软件可能会不时修订，因此，说明当前的软件版本，我们使用下面有关。当DMA软件打开它没有运行。激活该程序，选择左上角的白色箭头按钮。 DMA软件具有多项功能，但我们的目的S，只有一些相关的功能进行说明。
   载入档案来分析： 重载最近的数据文件或新的数据文件的弹出窗口时出现的DMA程序启动。选择“ 新建”，在接下来的窗口中选择Labview的 ;在接下来的窗口中，选择相应的文件夹和文件，然后选择“ 打开”。选择删除过滤器删除此窗口的阴谋。在截止频率中输入滤波器的频率。最佳滤波器的频率将有具体的数据进行评估的基础上加以确定。作为一个例子，我们用我们等距反应和10赫兹的偏心响应，30赫兹。选择使用过滤后的数据按钮。在选择地块数据 ，选择筛选队 。使用底部的两个滑杆，扩大显示器和移动文件。
3. 抽搐分析（ 图1）：假设文件加载完成上述步骤，设置游标的位置：有3游标：（1）蓝色（2）黄色（3）白色。对于等距抽搐，破伤风或其他等距收缩，蓝色的地步，从静止扭矩扭矩上升，黄色的是放置扭矩返回休息扭矩（即放宽后阶段）;放置白色黄色光标的权利（不需要）。郁闷鼠标拖动选定的光标移动到其所需位置左边的按钮轻松移动光标。
   执行分析：当光标定位，选择做肌肉的分析 ，然后显示出结果 。在肌肉的数据分析结果弹出窗口，显示一些变数，如最大的力量 ; 基线队 ; 半弛豫时间等数据在于游标1（蓝色）和2（黄之间的转矩响应，提出）。所有这些变量或特定变量可以被记录到一个数据文件，但是，这一过程不是本文所述。如果数据记录是不成立的，数据都必须由专人记录。选择关闭窗口 ，返回到主屏幕。选择退出计划关闭DMA，然后选择白色箭头开始分析一个新的文件。
4. 手足搐搦分析（ 图2）：上面所描述的抽搐的相同的步骤。
5. 偏心分析（ 图3）：偏心分析需要更多的步骤来设置和使用所有3个游标。销售如果偏心力矩的反应是负面的（例如，扭矩描出现向下的方向），它可以倒进入-1参考面积（平方厘米）箱（扭矩值不变），并选择不要正常化;。按钮反转指示数据已归（在这种情况下，倒）。输入截止频率所需的切割 （例如，10赫兹）， 并选择使用未经过滤的数据反向按钮来使用过滤后的数据，现在筛选的数据将被用于分析。位置等距扭矩开始上升，从休息扭矩的地步蓝色光标位置的地步偏心拉伸扭矩开始上升等距高原（见下图）黄色光标位置的白色光标的地方扭矩返回到休息扭矩。选择做肌肉的分析 ，然后显示结果 。在所分析的肌肉弹出窗口中的数据结果，您可以选择游标1（蓝色）和2（黄）之间的等距的扭矩数据数据，或游标2（黄色）和3（白色）之间的偏心力矩数据。所有这些变量或特定变量可以被记录到一个数据文件，但是，这一过程不是本文所述。如果数据记录是不成立的，数据都必须由专人记录。选择关闭窗口 ，返回到主屏幕。选择退出计划关闭DMA，然后选择白色箭头开始分析一个新的文件。

9。代表性的成果

1. 抽搐扭矩：胫神经刺激（1赫兹）激活单tibiotarsal伸肌的肌肉抽搐（ 图1） 。请注意，Y轴表示“武力”;扭矩（力和距离的产品）是由用户计算。我们衡量的爪子的长度（从旋转轴外侧的数字结束）。这个长度的距离（力臂），用于确定扭矩（Nm）。
2. 等距强直扭矩（tibiotarsa​​l扩展名）：胫神经刺激tetanized tibiotarsa​​l伸肌（1.5秒50HZ脉冲列车）。我们用动态的肌肉控制计算机软件（DMC，震旦科学公司），控制刺激的时间，并捕捉扭矩反应（ 图 2 ）。
3. 偏心协议：在tibiotarsa​​l屈肌离心收缩进行。经皮腓总神经stimulATION激活一个初步的联合旋转等长收缩引起的激活屈肌肉（离心收缩;图 3）延长。

图1：蓝色（＃1），黄色（＃2）和白色（＃3）游标的位置分析抽搐。一个代表的DMA软件屏幕截图显示在一个健康的13公斤的狗tibiotarsa​​l扩展抽搐。请注意，由软件进行后续分析，数据导出到电子表格，和动力输出（如图所示队（G）可转换为扭矩（Nm）扭矩计算力的产品和力臂的距离（这个距离=长度从旋转轴的测量横向爪子位）。

图2：蓝色（＃1），黄色（＃2）和白色（＃3）游标的位置来分析破伤风。 tibiotarsal扩展手足抽搐，同样的动物，如在图 1所示为代表的DMA软件拍摄的画面显示。

图3：蓝色（＃1），黄色（＃2）和白色（＃3）游标的位置分析偏心拉伸损伤收缩。一个代表的DMA软件屏幕截图所示为一个单一的偏心拉伸损伤收缩在一个健康的13公斤的狗。最初的高原（绿线），说明等距的收缩阶段。等距偏心（拉伸）所示的阶段，在绿线的快速高峰阶段之后。重复离心收缩通常在等距扭矩的稳步下降的结果。

此协议是用来评估在大型动物体内的肌肉功能来分析，文件，并确定治疗干预的疗效，或文件疾病进展^的生物特性。1-6动物定位，肢体的位置和电极放置的关键变量显着影响的结果。在初步研究中，平均肺泡浓度（MAC）的异氟醚并没有显着影响力测量（Schueler反渗透，科赫H，Kornegay JN，未公布的数据，1993年）的值。硬件和软件市售和行之有效的方法。 ^{1,2,8,4,9-11,6,12}建议用户获得和使用本议定书时，上面所述的软件和设备。

修改：当前伺服电机的限制，包括体质量约23公斤和爪的长度为20cm。注意，转矩限制〜8米的扭矩传感器（模型310LR）的N -，这里描述的。这个值可能会超出正常犬在6个月或以上。目前的协议可能修改包括更新软件和增加对传感器的扭矩范围。极光科学制造一个大型动物的肢体定位装置，在目前的协议中使用的立体框架，可用于取代。此方法已成功地被应用到其他的动物模型，包括非人类灵长类动物。

生产这种视频文章极光科学，公司赞助

美国国立卫生研究院（NIH），约书亚Frase基金会，肌肉萎缩协会（MDA）。

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