מערכת בדיקת דורסיפלקסיה פסיבית בקרסול למודל In Vivo של טנדינופתיה הנגרמת על ידי שימוש יתר
1 במרץ 2024
פרוטוקול זה מציג מערכת בדיקה המשמשת לגרימת פציעות עייפות ניתנות לכימות ומבוקרות בגיד אכילס של חולדה עבור מודל in-vivo של טנדינופתיה הנגרמת על ידי שימוש יתר. ההליך מורכב מהצמדת קרסול החולדה למפעיל מפרק המבצע דורסיפלקסיה פסיבית של הקרסול עם סקריפט MATLAB בהתאמה אישית.
עבודתנו עוסקת בגורמים הביולוגיים המכנולוגיים המעורבים בייזום ובהתקדמות של שימוש יתר בגידים המושרים על ידי שימוש יתר. השאלות שאנו מנסים לענות עליהן כוללות אילו גורמים של פעילות גופנית, כגון תדירות, גודל ומשך העומס משפיעים על תגובת הגיד לפציעה. הכלים הנוכחיים כגון אמצעים מכניים, היסטולוגיה ובדיקות ביולוגיות להערכת מדדי תוצאה מרוכזים ומוגבלים לקצירת רקמות בשלב הסופי.
בעזרת מודל זה ניתן לחקור מדידות רציפות in vivo בעזרת כלים כגון אולטרסאונד ו-MRI בשטח, מודלים in vivo מעמיסים על הגיד ואופנים רלוונטיים מבחינה פיזיולוגית, בעוד שמודלים של ex vivo מאפשרים מדידה של תגובות ביולוגיות לפציעות. הפרוטוקול שלנו משלב את שני המדדים הללו למדידה ישירה של לחצים ומתחים בגידים במהלך פציעות והשינויים הביולוגיים הנלווים. הקמנו מערכת אדפטיבית לגרימת פציעות גידים, המאפשרת חקירה בו זמנית של גורמים מכניים וביולוגיים.
לאחר ביסוס מודל זה, כיוונים עתידיים כוללים הערכת פרמטרים שונים, דרכים טיפוליות ואמצעי שיקום.
סקירה כללית
פרוטוקול זה מציג מערכת בדיקה המשמשת להשראת פגיעות עייפות כמותיות ומבוקרות בגיד אכילס של חולדה, עבור מודל in-vivo של טנדינופתיה הנגרמת משימוש יתר. המודל מאפשר מדידה רציפה של מאמצים ומתיחות בגיד במהלך הפגיעות ושל השינויים הביולוגיים הנלווים להן.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדע
- מדעי העצב
- ביולוגיה
- מחקר טנדינופתיה
רקע
- טנדנופתיה הנגרמת משימוש יתר היא פגיעה נפוצה באוכלוסיות שונות.
- כלי ההערכה הנוכחיים מוגבלים לדגימת רקמות בסוף השלב.
- מודלים in vivo מספקים העמסה פיזיולוגית רלוונטית של גידים.
- מודלים ex vivo מאפשרים מדידה של תגובות ביולוגיות לפגיעות.
מטרת המחקר
- לבחון גורמים מכאנו-ביולוגיים המשפיעים על התגובה לפגיעה בגיד.
- להעריך את ההשפעה של תדירות הפעילות הגופנית, עוצמתה ומשךה על גידים.
- לשלב מדדים in vivo ומדדים ex vivo לצורך ניתוח מקיף.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- קיבוע קרסול של חולדה למפעיל מפרקים עבור דורסיפלקסיה (כפיפה גבית) פסיבית.
- שימוש בסקריפט MATLAB מותאם אישית לצורך בדיקה מבוקרת.
- שימוש באולטרסאונד וב-MRI למדידה רציפה.
- שילוב של מדדים מכניים, היסטולוגיה ובדיקות ביולוגיות.
תוצאות עיקריות
- מדידה ישירה של מאמצים ומעוותים בגיד במהלך פציעות.
- תובנות לגבי שינויים ביולוגיים הקשורים לפציעות עקב שימוש יתר.
- הבנה משופרת של הגורמים המשפיעים על התגובה לפציעת גיד.
- פוטנציאל לשיפור בהערכת טיפולים בטינדנופתיה.
מסקנות
- המודל שפותח מאפשר הערכה בזמן אמת של פגיעות בגיד.
- שילוב של גישות in vivo ו-ex vivo מספק תמונה מקיפה.
- הממצאים עשויים להנחות מחקרים עתידיים ופרקטיקות קליניות בטיפול בטינדופתיה.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
מידול כמותי in vivo של טנדנופתיה הנגרמת משימוש יתר מאפשר הפחתת סיכונים מכניסטית וביטחון ניבוי בתהליכי תיקוף מוקדם של מטרות במערכת השריר-שלד. מערכת זו מספקת מדידה ישירה ורלוונטית פיזיולוגית של תגובת הגיד לעומס מחזורי מבוקר, ובכך תומכת ברצף טרנסלציוני משלב הגילוי ועד למחקר פרה-קליני. גישה זו מספקת מידע לקבלת החלטות מותאמות-סיכון לגבי קידום אסטרטגיות טיפוליות המכוונות לפגיעה בגידים ולשיקומהם.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביו-פרמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר בחינה של מנגנוני פגיעה בגיד תחת תנאים מוגדרים של מאמץ מכני.
- תומך בתיקוף תפקודי של מטרות באמצעות כימות תגובות ביולוגיות ומכניות לעומס יתר.
- מסייע בביטחון תחזיתי בבחירת מועמדים להתערבויות לתיקון גידים.
סריקה ופיתוח בדיקות
- מספק פלטפורמה מאומתת in vivo לעמיסה מכנית ומדידה סטנדרטיות.
- מייצר תוצרי כמות שניתן לשחזר, כגון היסטרזיס, מאמץ שיא ושינויים במודולוס.
- מאפשר מוכנות להערכה של תרכובות בשלבים הבאים המכוונות לפתולוגיה של הגיד.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתואם עם מודלים רלוונטיים למחלה של טנדונופתיה לצורך פיתוח ביומרקרים תרגומיים.
- תומך ברצף מהגילוי המכניסטי להערכת יעילות פרה-קלינית.
- מסייע בקביעת התקדמות מותאמת סיכונים של מועמדים טיפוליים המיועדים לפגיעות כתוצאה משימוש יתר בגיד.
שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד
מערכת בדיקת הדורסיפלקסיה הפסיבית זו משתלבת ברצף מהגילוי ועד לשלב הפרה-קליני במחקר של מערכת השלד והשרירים, ומגשרת בין מחקרים מכניסטיים לבין תיקוף תרגומי.
- ביולוגיה של הגילוי: מכמת את תגובת הגיד לעומס מכני מוגדר, ובכך מבהיר את נתיבי הפגיעה.
- סריקה: מספק מדדים מכניים וביולוגיים סטנדרטיים וניתנים לשחזור לצורך פיתוח בדיקות.
- אנליטיקה: מאפשר מדידה ישירה של יחסי מאמץ-מתיחה (stress-strain) ושינויים היסטולוגיים לצורך ניתוח השוואתי.
- מחקר תרגומי: מדמה פגיעות עקב שימוש יתר בעלות רלוונטיות קלינית, ובכך תומך בהתאמה של סמנים ביולוגיים וטיפולים.
- שימוש חוזר ארגוני: מציע פלטפורמה ניתנת לשימוש חוזר in vivo, הניתנת להתאמה לצרכי מחקר מגוונים של פגיעות בגידים.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: משפר את הביטחון החזוי ומפחית עמימות מכניסטית במחקר של פגיעות גידים.
- ערך תפעולי: סטנדרטיזציה של פרוטוקולי העמסה in vivo ותפקודי מדידה לצורך הדירות.
- ערך אסטרטגי: משפר את קבלת ההחלטות מסוג go/no-go ואת יעילות ההון בתיקי השקעות של מערכת השלד והשרירים.
- השפעה על תיק ההשקעות: תומך בתעדוף מותאם סיכונים של תוכניות טיפוליות המכוונות לגידים.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות במידול של מערכת השלד והשרירים in vivo ובבדיקות מכניות.
- נדרשת סרטיית מכשירים הכוללת מפעילים של מפרקים (actuators), חיישני מומנט ותוכנה אנליטית.
- נדרש סטנדרטיזציה בין-צוותית של פרוטוקולי העמסה ונקודות קצה של מדידה.
- ניתן להתאימו למודלים שונים של גידים באמצעות שינויים בפרוטוקול לפי הצורך.
- המגבלות כוללות תגובות התלויות במין האורגניזם ומורכבות טכנית של מדידות in vivo.
