一种用于过劳诱导肌腱病体内模型的被动踝关节背屈测试系统

我们的研究旨在探讨与过度使用性肌腱病发生及进展相关的力学-生物学因素。我们试图回答的问题包括：运动的哪些因素（如负荷频率、强度和持续时间）会影响肌腱对损伤的反应？目前用于评估结局指标的工具，如力学检测、组织学和生物学检测方法，主要集中于终末阶段的组织取材，存在明显局限性。

利用该模型，我们可以使用超声和磁共振成像（MRI）等工具进行活体连续测量。在研究中，活体模型以符合生理相关性的方式对肌腱施加负荷，而离体模型则可用于测量损伤后的生物学反应。本方案结合了这两种方法，可直接测量损伤过程中肌腱的应力与应变，以及相关的生物学变化。

我们已建立一种可诱导肌腱损伤的自适应系统，可同时探究力学与生物学因素。在建立该模型后，未来的研究方向包括评估不同参数、治疗途径以及康复措施。首先，将微控制器、扭矩传感器、三维电磁定位和定向系统连接至计算机。

打开三维电磁定位与定向系统。然后启动计算机，运行 MATLAB，并加载代码文件。启动 PDIMFC 软件以连接三维电磁定位定向系统和 MATLAB 程序。

单击“连接”选项，然后继续进行连续的P和O操作，接着启动库存导出功能。将水浴加热元件连接并打开，以维持平台温度。为固定左后肢，用胶带将两个夹板固定，使膝关节处于完全伸展状态。

通过轻压脚趾使踝关节轻度背屈，以确保踝关节的旋转仅由肌腱单独引起，而不涉及周围软组织及张力。然后将麻醉后的动物俯卧位固定于全身固定平台。使用鼻罩装置，给予 2.5% 异氟烷以维持麻醉状态。

使用扎带将踝关节固定在关节驱动器上。在脚趾周围再用一根扎带固定。用两根扎带固定膝部分叉处，并调整轴的位置，使踝关节处于完全跖屈状态。

打开电源。要运行系统的代码，需在 MATLAB 中点击每个代码部分的“运行”按钮，这些代码部分对应特定的加载测试。现在使踝关节循环运动50次，施加的载荷相当于基于跟腱体外拉伸至断裂测试所得极限抗拉应力的15%。

通过将肌腱背屈至12度角三次，进行初步校准。逐步增加踝关节背屈角度，直至达到曲线的指数区域或最大40度角。在最终获得的角度下进行五次循环力学测量，以获取预加载基线。

按照所需的循环次数执行循环疲劳加载程序。每50次循环计算一次滞后曲线加载部分的斜率。然后在最初选定的角度下进行五次预加载循环力学测量，以评估循环加载前肌腱的力学性能。

小心地拆除动物身上的扎带和夹板。将动物安全转移回恢复箱中，并持续监测直至其恢复足够的意识。意识清醒后，将动物放回其笼中。

应力-应变曲线显示，随着施加循环次数的增加，体内肌腱的力学性能下降。肌腱样本的苏木精、伊红和马松三色染色图像表明，随着施加循环次数的增加，细胞形态变得更加圆润，细胞密度升高，纤维结构出现破坏和卷曲。