Summary
En este protocolo, se elaboró un modelo de artrosis de rodilla utilizando el método de Videman modificado, y se detallan los procedimientos de operación y precauciones de la acupotomía. La eficacia de la acupotomía se ha demostrado mediante la prueba de las propiedades mecánicas del cuádriceps femoral y el tendón y las propiedades mecánicas y morfológicas del cartílago.
Abstract
La artrosis de rodilla (KOA) es una de las enfermedades más frecuentes en el departamento de ortopedia, que reduce seriamente la calidad de vida de las personas con KOA. Entre varios factores patogénicos, el desequilibrio biomecánico de la articulación de la rodilla es una de las principales causas de KOA. La acupotomología cree que restaurar el equilibrio mecánico de la articulación de la rodilla es la clave para tratar el KOA. Los estudios clínicos han demostrado que la acupotomía puede reducir eficazmente el dolor y mejorar la movilidad de la rodilla al reducir la adherencia, la contractura de los tejidos blandos y los puntos de concentración de estrés en los músculos y tendones alrededor de la articulación de la rodilla.
En este protocolo, utilizamos el método de Videman modificado para establecer un modelo KOA mediante la inmovilización de la extremidad posterior izquierda en posición recta. Hemos esbozado el método de operación y las precauciones relacionadas con la acupotomía en detalle y evaluado la eficacia de la acupotomía junto con la teoría de "Modulación de músculos y tendones para tratar trastornos óseos" a través de la detección de las propiedades mecánicas del cuádriceps femoral y el tendón, así como la mecánica y morfología del cartílago. Los resultados muestran que la acupotomía tiene un efecto protector sobre el cartílago al ajustar las propiedades mecánicas de los tejidos blandos alrededor de la articulación de la rodilla, mejorar el entorno de estrés del cartílago y retrasar la degeneración del cartílago.
Introduction
La artrosis de rodilla (KOA) es la forma más frecuente de artrosis, a menudo reconocida como una enfermedad de toda la articulación caracterizada por la degeneración del cartílago articular, que se manifiesta clínicamente como dolor, hinchazón y limitación del movimiento de las articulaciones afectadas1. Según estadísticas epidemiológicas recientes, en 2020 el KOA habría afectado a 654,1 millones de personas de 40 años o más en todo el mundo. La prevalencia e incidencia de KOA aumenta con la edad, son más altas en adultos de mediana edad y mayores, y afectan más a las mujeres que a los hombres2. Es probable que la prevalencia del KOA aumente debido al envejecimiento de la población y a la epidemia de obesidad en todo el mundo, lo que supone una amenaza creciente para la salud pública mundial. La edad, el sexo, la obesidad, los traumatismos y otros factores de riesgo complicados asociados con el KOA tienen un impacto directo en la inestabilidad de la rodilla, lo que hace que un desequilibrio biomecánico en las articulaciones de la rodilla sea una de las principales causas del KOA3.
En condiciones fisiológicas normales, la articulación de la rodilla se encuentra en un estado de equilibrio mecánico, lo que garantiza que las cargas mecánicas en la articulación se distribuyan uniformemente sobre el cartílago. Cualquier desequilibrio mecánico en la articulación de la rodilla puede provocar una tensión anormal en el cartílago, lo que provoca la degeneración del cartílago y la aparición de KOA4. El sistema músculo-tendinoso es el principal sistema dinámico que mantiene el equilibrio mecánico de la articulación de la rodilla. El movimiento coordinado del sistema músculo-tendón extensor y flexor puede distribuir uniformemente la carga generada por el movimiento sobre la superficie del cartílago, evitando el desequilibrio metabólico de las tensiones locales del cartílago más allá de su carga fisiológica que resulta en la pérdida de cartílago5. La disminución de la fuerza muscular es la principal causa del trastorno del movimiento intramuscular y del daño del cartílago, que puede ocurrir antes del KOA sintomático.
El KOA también puede inducir inhibición muscular artrógena (IAM), que se manifiesta como debilidad muscular y disminución de la fuerza muscular alrededor de la rodilla6. Entre estos músculos, el grupo del cuádriceps femoral funciona como el único extensor de la rodilla, una estructura importante para mantener la estabilidad de la articulación de la rodilla. Los estudios han demostrado que una disminución en el área de la sección transversal del cuádriceps y la fuerza muscular se correlaciona significativa y positivamente con la progresión del KOA7. La disminución de la fuerza del cuádriceps afecta el patrón de marcha, la estabilidad de la rodilla, los patrones de movimiento y muchas otras funciones. Además, la disminución de la fuerza muscular perjudica la función tendinosa, manifestándose como una disminución de la rigidez del tendón, del módulo elástico y de otras propiedades biomecánicas8. En la reparación de la tensión a largo plazo, pueden producirse cambios como la adherencia y la contractura en los músculos y tendones de la articulación de la rodilla, dañando sus propiedades mecánicas, causando inestabilidad articular y, en última instancia, formando un círculo vicioso de cambios patológicos de KOA. Por lo tanto, es crucial que el tratamiento con KOA mejore las propiedades mecánicas del sistema músculo-tendinoso y restablezca el equilibrio mecánico de las articulaciones.
Entre las causas del KOA, el desequilibrio biomecánico es el principal factor inductor de dolor de rodilla, disfunción, lesiones inflamatorias y degeneración del cartílago9. Por lo tanto, la clave para tratar el KOA es restaurar el equilibrio biomecánico de la articulación de la rodilla. La acupotomología cree que la etiología y la patogénesis del KOA son un "desequilibrio mecánico". Cuando las características mecánicas de los tejidos blandos alrededor de la rodilla cambian de manera anormal, la articulación de la rodilla pierde su equilibrio mecánico y el entorno de estrés mecánico anormal de la articulación acelera la degeneración, lo que provoca una estimulación inflamatoria que agrava aún más las adherencias de los tejidos blandos, las contracturas y una mayor disminución de la estabilidad articular. Este círculo vicioso eventualmente se convierte en KOA. Al aflojar las adherencias y contracturas de los tejidos blandos, así como al reducir la concentración de estrés en los músculos y tendones, la acupotomía junto con la teoría de "Modulación de músculos y tendones para tratar trastornos óseos" mejora la mecánica de los tejidos blandos y "modula los músculos y tendones", lo que equilibra el estrés mecánico de la articulación, aliviando eficazmente la degeneración del cartílago y "tratando los trastornos óseos"10. En cuanto a la selección del modelo animal, con base en el propósito de este estudio, se preparó el modelo KOA mediante el método de Videman modificado de inmovilización por extensión de la extremidad posterior izquierda.
En este trabajo se detalla el establecimiento del modelo KOA utilizando el método de Videman modificado de inmovilización por extensión de la extremidad posterior izquierda y el método de operación y precauciones de la acupotomía. Demostramos la eficacia de la acupotomía mediante la prueba de las propiedades mecánicas del cuádriceps femoral y el tendón y la detección de cambios en el estrés y la morfología del cartílago articular.
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Protocol
Todos los experimentos con animales fueron revisados y aprobados por el Comité de Ética Animal de la Universidad de Medicina China de Beijing (No. BUCM-4-2022010101-1097). En este protocolo, 24 conejos machos neozelandeses de 6 semanas de edad se alojaron en una condición específica, a saber, 20-25 °C, 50-60% de humedad y un ciclo circadiano de 12 h de luz/12 h de oscuridad, con libre acceso a una dieta regular de comida. Los conejos fueron anestesiados y sacrificados mediante la combinación de anestesia profunda y embolización de aire. El dolor es una de las características patológicas típicas del KOA y también es uno de los indicadores clave utilizados para evaluar los modelos animales de KOA y los métodos de intervención, por lo que no se utilizan analgésicos durante la preparación del modelo.
1. El modelo de conejo KOA
- Anestesiar conejos con pentobarbital sódico al 3% (30 mg/kg) por vía intravenosa en el borde de la oreja. Para confirmar el nivel adecuado de anestesia, busque un reflejo corneal significativamente debilitado o ausente y la ausencia de dolor al pinzar la piel con pinzas hemostáticas. Durante la anestesia, agregue 2-3 gotas de lubricante a los ojos de los conejos cada 15 minutos para evitar que los ojos de los conejos se sequen.
- Después de la anestesia, fije a cada conejo en posición supina, tirando de la extremidad trasera izquierda en una posición completamente extendida.
- Fija la extremidad trasera izquierda de cada conejo en la posición extendida.
- Como primera capa, usa cinta médica para cubrir la piel del conejo desde la ingle hasta la articulación del tobillo.
- Como segunda capa, envuelva la cinta adhesiva de espuma de doble cara de 36 mm de ancho sobre la cinta médica y luego envuelva un vendaje de polímero desde la ingle hasta la articulación del tobillo. Asegúrese de que la articulación de la rodilla esté recta 180° y que la articulación del tobillo esté flexionada dorsal 60°.
- Como tercera capa, inmovilice las articulaciones con pequeñas férulas en la parte delantera y trasera de las articulaciones de la rodilla y el tobillo, y envuelva la capa más externa con una malla de acero para protegerla contra las mordeduras. Exponga los dedos de los pies de los conejos para observar si la circulación sanguínea es normal.
- Inmovilizar a los animales durante 6 semanas para establecer el modelo KOA (Figura 1).
NOTA: 1) Durante la preparación del modelo, inspeccione los moldes cada dos días. Si algún moho está suelto o desprendido, anestesia a los conejos y vuelve a inmovilizar las extremidades traseras izquierdas en una posición extendida. 2) Coloque esteras protectoras en el fondo de las jaulas para evitar que las extremidades de los conejos se atasquen y causen lesiones.
2. Intervención de acupotomía
NOTA: Antes del inicio de la intervención de acupotomía, anestesiar a los conejos con pentobarbital sódico al 3% (30 mg/kg) mediante inyección intravenosa en el margen del oído.
- Determinar los puntos de tratamiento.
- Afeita el pelaje de la articulación de la rodilla de la extremidad trasera izquierda del conejo.
- Palpar la articulación de la rodilla de conejo, la inserción del tendón del músculo femoral medial, la inserción del tendón recto femoral, la inserción del tendón del bíceps femoral y la bursa de pata de ganso. Marque las induraciones patológicas de los músculos locales con un marcador cutáneo estéril. Desinfecte la articulación de la rodilla tres veces con rondas alternas de yodóforo medicinal y alcohol medicinal al 75%.
- Operación de acupotomía
- Mantenga la cuchilla de acupotomía paralela a la dirección de desplazamiento paralela al tendón y al eje longitudinal de la extremidad.
- Use el pulgar de la mano izquierda para presionar hacia abajo la piel que ingresa al punto marcador y muévase lateralmente para que los vasos sanguíneos y los nervios se separen en el lado ventral del pulgar.
- Con el mango de acupotomía en la mano derecha, presione rápidamente hacia abajo con una pequeña fuerza para que la cuchilla de acupotomía pase instantáneamente a través de la piel. Avance lentamente la cuchilla de acupotomía hasta las induraciones musculares locales y realice cortes longitudinales y balanceos laterales.
- Una vez finalizada la operación de acupotomía, vuelva a desinfectar la articulación de la rodilla y aplique una curita.
- Realice esta operación una vez a la semana durante 4 semanas (Figura 2).
NOTA: 1) Si no hay induración o tejido similar a un cordón en contacto con la inserción del tendón del vasto medial, el vasto lateral, el recto femoral, el bíceps femoral o la bursa anserina, se debe usar la aguja de acupotomía para liberar las inserciones del tendón directamente. 2) Durante la intervención de acupotomía, no inmovilizar las extremidades traseras izquierdas de los conejos del grupo de acupotomía y del grupo modelo en posición de extensión.
3. Módulo elástico del cuádriceps femoral
NOTA: 1) Este experimento utilizó el instrumento de diagnóstico por ultrasonido de elastografía de ondas de corte (SWE) en tiempo real para medir el módulo elástico del cuádriceps femoral in vivo en cada grupo de conejos. 2) El probador debe ser un ecografista experimentado en la detección de ultrasonidos. Al medir, la sonda de ultrasonido debe colocarse suavemente sobre la superficie de la piel del cuádriceps para evitar la tensión muscular local. Las mediciones deben tomarse cuando el animal se encuentra en un estado tranquilo, sin lucha ni actividad. Si el animal está activo, espere hasta que esté tranquilo antes de realizar la prueba.
- Afeita el pelaje para exponer la piel en la región del cuádriceps de la extremidad posterior izquierda.
- Utilice la ecografía bidimensional convencional para localizar el cuádriceps musculo-abdomen y determinar la región de interés (ROI), ajustada a una profundidad de 1-2 cm.
- Inicie el modo SWE para la inspección.
- Establezca el área de interés uniformemente en un área circular con un diámetro de 2 mm y el área de interés a ~0,5-1 cm de profundidad desde la superficie de la piel.
- Utilice el instrumento de diagnóstico ultrasónico para generar un impulso de fuerza de radiación acústica para estimular el tejido muscular y obtener la elastografía tisular.
- Espere 2-3 segundos para que la imagen se estabilice y luego congele la imagen. Active la función Q-BOX del instrumento para medir el módulo de Young del músculo cuádriceps.
- Espere a que el sistema calcule automáticamente los valores máximo, mínimo y promedio (unidad: KPa) del módulo de Young del ROI. Seleccione tres ROI a la misma profundidad para tres mediciones y tome el valor promedio para el análisis estadístico.
NOTA: El evaluador debe ser un ecografista con experiencia en la detección de ultrasonidos. Al medir, la sonda de ultrasonido debe colocarse suavemente sobre la superficie de la piel del cuádriceps para evitar la tensión muscular local. Las mediciones deben tomarse cuando el animal se encuentra en un estado tranquilo, sin lucha ni actividad. Si el animal está activo, espere hasta que esté tranquilo antes de realizar la prueba.
4. Medición de la fuerza de contracción del cuádriceps femoral
NOTA: Después de la medición de la fuerza de contracción del cuádriceps femoral, los conejos fueron sacrificados por embolia gaseosa bajo anestesia.
- Anestesiar a los conejos con pentobarbital sódico al 3% (30 mg/kg) por vía intravenosa en el margen de la oreja. Para confirmar que se ha alcanzado el nivel adecuado de anestesia, busque un reflejo corneal significativamente debilitado o ausente y la ausencia de dolor al pinzar la piel con pinzas hemostáticas. Durante la anestesia, agregue 2-3 gotas de lubricante a los ojos de los conejos cada 15 minutos para evitar que los ojos de los conejos se sequen.
- Exponga los músculos cuádriceps y coloque el transductor de tensión.
- Corta la piel por debajo de la rótula, a lo largo del eje longitudinal de la extremidad hacia arriba hasta la base del muslo, y continúa cortando la piel hacia arriba 3-4 cm. Retire con cuidado la piel y la fascia, y exponga el músculo. Cortar el ligamento rotuliano y separar cuidadosamente los cuádriceps de la unión ilíaca, manteniendo los cuádriceps en conexión con el ilíaco.
- Ligar las suturas quirúrgicas en la unión tendinosa entre la rótula y el músculo cuádriceps. Estire el músculo en toda su longitud en su estado natural y luego conéctelo al transductor de tensión. Mantenga la línea de ligadura en el músculo en línea recta con la línea de ligadura en el transductor de fuerza.
- Fije el transductor de tensión al soporte. Conecte la línea de adquisición de señales en el transductor de tensión al procesador del sistema de adquisición de bioseñales.
- Mide el rendimiento contráctil del músculo cuádriceps.
- Inserte los electrodos paralelos al abdomen del cuádriceps y evite cualquier contacto entre los electrodos.
- Presione el botón del osciloscopio. Ajuste la posición del transductor de fuerza en el soporte para mantener la línea de base en cero. Seleccione los parámetros de estimulación del estimulador con un ancho de onda de 5 ms y un retardo de 10 ms.
- Utilice primero un solo estímulo y ajuste gradualmente la intensidad del estímulo desde cero con un incremento de 0,1 V cada vez. Observar los cambios en la curva de contracción muscular y la amplitud de contracción hasta determinar la amplitud máxima de contracción única (Pt) del cuádriceps. Regístrelo para estadísticas posteriores.
- Use un estímulo de grupo y use la amplitud del estímulo que induce la amplitud máxima de contracción única como línea de base para estimular continuamente el músculo y aumentar gradualmente la frecuencia del estímulo. Observar los cambios en la curva de contracción muscular hasta determinar la amplitud máxima de contracción (Pt) del cuádriceps. Regístrelo para estadísticas posteriores.
NOTA: 1) Después de cada contracción muscular, se le debe dar al músculo 30 segundos para que se relaje con la solución tampón muscular goteando continuamente sobre el músculo. 2) Durante la operación, juzgue el estado de la anestesia monitoreando el reflejo palpebral, el ritmo respiratorio, la relajación muscular y la respuesta de pellizco de la piel de los conejos.
5. El rendimiento mecánico del tendón del cuádriceps
- Preprocesamiento: El día de la prueba, mida la longitud, el ancho y el grosor del tendón del cuádriceps con un calibrador vernier e instale una abrazadera antideslizante especial en la máquina de prueba de fatiga. Repita la carga y descarga 15 veces para el preprocesamiento.
- Prueba de relajación de esfuerzo: Utilice el sensor que va de 0 N a 100 N, estírelo a una velocidad de 5 mm/min hasta que alcance la longitud requerida y luego comience a recopilar datos. Ajuste el tiempo de adquisición de datos de la computadora desde t (0), recopilando datos cada 0,1 s, con una duración de 1.800 s. Después de alcanzar el tiempo establecido, registre los datos y las curvas.
- Ensayo de tracción: Utilice el sensor que va de 0 N a 100 N y estírelo a una velocidad de 5 mm/min hasta la carga máxima hasta separar la probeta. Después de la prueba, calcule el desplazamiento máximo, la carga final y la rigidez de la muestra.
6. Presión de la superficie de contacto de la articulación y presión por unidad de área del cartílago
- Fije las muestras de fémur y tibia en ambos lados en una posición recta en el accesorio y realice una prueba de precarga. Mida el rango aproximado de la articulación de la rodilla, corte el papel sensible a la presión en la misma forma y séllelo con una envoltura de plástico.
- Coloque el papel sensible a la presión sellado entre las articulaciones de la tibia y el fémur, y realice una prueba de presión en la articulación de la rodilla con una presión de 5 mm/min y una presión máxima de 50 N. Mantenga la presión durante 2 minutos hasta que alcance los 50 N , cuando el papel sensible a la presión tenga un color estable.
- Después de 2 minutos, retire el papel sensible a la presión, fije la superficie coloreada en una hoja de papel de tamaño A4 y adquiera imágenes con la escala reservada.
- Sube la imagen a la computadora. Utilice el software de referencia para la medición de área y la medición de varios segmentos para figuras irregulares. Mida la presión en el interior y el exterior de las articulaciones del fémur y la tibia y registre los resultados.
7. Safranina O/Fast Green tinción del cartílago de la articulación de la rodilla
- Una vez finalizada la intervención de acupotomía, tome los tejidos del complejo óseo cartílago-subcondral e insértelos en parafina. Corta los bloques de cera de tejido preparados y prepara portaobjetos. Desparafinar los portaobjetos de tejido preparados con una solución desparafinante ambiental (I) y una solución desparafinante ambiental (II) durante 15 minutos cada una; luego, sumérjalos sucesivamente en xileno y etanol anhidro (1:1), etanol anhidro (I), etanol al 95%, etanol al 85% y etanol al 75%, 2-5 min en cada paso; y por último, remojarlos en agua destilada durante 15 min.
- Realice la tinción.
- Tiñe los portaobjetos con la solución Fast Green durante 1 min. Durante este proceso, saque los portaobjetos de la solución y obsérvelos bajo el microscopio hasta que el tejido se tiña de verde oscuro.
- Separación de colores: Enjuague el exceso de solución Fast Green con agua ultrapura. Remoje los portaobjetos rápidamente en una solución de ácido acético al 1% durante 5 a 10 segundos. Nuevamente, enjuague el portaobjetos con agua ultrapura.
- Tiñe los portaobjetos con la solución de Safranine O durante 10-15 minutos hasta que el cartílago se tiña de rojo.
- Deshidrata y clarifica el tejido, sella los portaobjetos de vidrio y obsérvalos bajo el microscopio.
- Remoje los portaobjetos en etanol al 75%, etanol al 85%, etanol al 95% y etanol al 100% durante 3 a 5 segundos sucesivamente.
- Sumerja los portaobjetos en la solución desparafinadora ambiental (I) y la solución desparafinadora ambiental (II) durante 10 minutos sucesivamente. Saque los portaobjetos y deje caer el medio resinoso neutro en la parte delantera de los portaobjetos, evitando el tejido. Coloque el borde del cubreobjetos en el portaobjetos y luego, colóquelo lentamente para cubrir el bálsamo neutro. Retire el aire y evite las burbujas de aire. Limpie el exceso de xileno y el bálsamo neutro y déjelo reposar durante la noche a temperatura ambiente.
- Observe los portaobjetos bajo el microscopio y adquiera imágenes. Para cada grupo, seleccione seis muestras de cartílago de rodilla de conejo y seleccione al azar cuatro campos de visualización diferentes para cada muestra para su evaluación. Puntuar la histología del cartílago de cada grupo según el método de Mankin (Tabla 1).
8. Análisis estadístico
- Exprese los datos como media ± desviación estándar (
± s). - Realizar el análisis de varianza de un factor (ANOVA) y la prueba de LSD para determinar la significación estadística de las comparaciones de múltiples grupos.
- Considere que las diferencias son estadísticamente significativas cuando P < 0,05.
± s).Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Resultados experimentales de las propiedades mecánicas del cuádriceps femoral y del tendón
Para evaluar el efecto de la acupotomología sobre las propiedades mecánicas del cuádriceps femoral en conejos con KOA, utilizamos imágenes de ultrasonido elástico de onda de corte en tiempo real y un transductor de tensión muscular, respectivamente. En comparación con el grupo control, el módulo de Young del cuádriceps femoral en el grupo KOA disminuyó (p < 0,05). En comparación con el grupo KOA, el módulo de Young del grupo de acupotomía se incrementó (P < 0,05, Figura 3A). En cuanto a la capacidad de contracción del cuádriceps femoral, en comparación con el grupo control, la amplitud de contracción única y la amplitud de contracción tetánica del cuádriceps femoral disminuyeron significativamente en el grupo KOA (P < 0,05, P < 0,01). En comparación con el grupo KOA, la amplitud de contracción única y la amplitud de contracción tetánica del cuádriceps femoral en el grupo de acupotomía aumentaron significativamente (P < 0,05, P < 0,01, Figura 3B,C). Estos resultados muestran que la acupotomía podría mejorar el módulo de Young y la contractilidad muscular del cuádriceps femoral en conejos con KOA.
Para evaluar el efecto de la acupotomía sobre las propiedades mecánicas del tendón del cuádriceps en conejos con KOA, realizamos una prueba de tracción y una prueba de relajación de estrés en el tendón del cuádriceps. En cuanto a las características de tracción del tendón del cuádriceps, en comparación con el grupo control, la carga última y el desplazamiento máximo del tendón del cuádriceps en el grupo KOA disminuyeron significativamente (P < 0,01, P < 0,01), mientras que la rigidez del tendón del cuádriceps en el grupo KOA mostró una tendencia a la baja (P > 0,05). En comparación con el grupo KOA, la carga final y el desplazamiento máximo del tendón del cuádriceps en el grupo de acupotomía disminuyeron significativamente (P < 0,01, P < 0,01), y la rigidez del tendón del cuádriceps en el grupo de acupotomía mostró una tendencia al alza (P > 0,05, Figura 4A-C). En cuanto a la tasa de relajación del estrés, en comparación con el grupo control, la tasa de relajación del tendón del cuádriceps en el grupo KOA disminuyó (P < 0,05). En comparación con el grupo KOA, la tasa de relajación por estrés del tendón del cuádriceps en el grupo de acupotomía aumentó (P < 0,05, Figura 4D). Estos resultados muestran que la acupotomía podría mejorar las características de tracción y relajación del estrés del tendón del cuádriceps en conejos con KOA.
Resultados experimentales de la presión y la presión por unidad de área en la superficie de contacto del cartílago y la morfología del cartílago
En cuanto a la presión máxima sobre la superficie de contacto del cartílago, en comparación con el grupo control, no hubo diferencia significativa en la presión máxima sobre la superficie de contacto del cartílago en el grupo KOA (P > 0,05), pero sí hubo una tendencia a la baja. En comparación con el grupo KOA, no hubo diferencia significativa en la presión máxima sobre la superficie de contacto del cartílago en el grupo de acupotomía (P > 0,05), pero hubo una tendencia al alza (Figura 5A). En cuanto a la presión por unidad de área de la superficie de contacto del cartílago, en comparación con el grupo control, no hubo diferencia significativa en la presión máxima por unidad de área en el grupo KOA (P > 0,05), pero hubo una tendencia a la baja. En comparación con el grupo control, no hubo diferencia significativa en la presión máxima por unidad de área en el grupo de acupotomía (P > 0,05), pero hubo una tendencia ascendente (Figura 5B). Estos resultados muestran que la intervención de acupotomía tuvo una tendencia a aumentar la presión máxima y la presión por unidad de área de la superficie de contacto del cartílago, lo que indica efectos positivos en el ambiente de estrés del cartílago.
Para evaluar el efecto de la acupotomía sobre la morfología del cartílago, se utilizó la tinción con Safranin O-Fast Green. En el grupo control, la superficie del cartílago era lisa; los condrocitos en todas las capas estaban dispuestos de forma ordenada y ordenada; los condrocitos superficiales estaban dispuestos en forma de huso; las capas media y profunda de los condrocitos estaban dispuestas en una disposición columnar; la línea de marea era clara y completa; y no hubo formación de pannus (Figura 6A). En el grupo KOA, la superficie del cartílago era rugosa o había defectos de descamación; se redujo el número de condrocitos superficiales; la jerarquía y la disposición de los condrocitos estaban desordenadas; los condrocitos de la capa media mostraron signos de deshidratación, contracción y necrosis; se observó agrupamiento de condrocitos; las líneas de marea estaban borrosas o se observaba una fractura distorsionada; En algunas zonas se podían ver repetidas líneas de marea; los vasos sanguíneos pueden haber pasado a través de la línea de marea hacia el cartílago de la capa no calcificada; o hubo formación de pannus (Figura 6B). En el grupo de acupotomía, la capa superficial de cartílago era relativamente lisa; la estructura de los condrocitos era normal; La disposición de los condrocitos en todas las capas era relativamente ordenada; la línea de marea estaba despejada o, en ocasiones, había líneas de marea repetidas; no hubo formación de pannus (Figura 6C). En cuanto a las puntuaciones morfológicas del cartílago, en comparación con el grupo control, la puntuación Markin del cartílago del grupo KOA aumentó significativamente (P < 0,01). En comparación con el grupo KOA, la puntuación de Markin del cartílago del grupo de acupotomía se redujo significativamente (P < 0,01, Figura 6D). Estos resultados muestran que la integridad del cartílago de los conejos con KOA estaba dañada, y que la intervención de acupotomía podría retrasar la degeneración del cartílago y tener un efecto protector sobre el cartílago.
Figura 1: Método de Videman modificado para establecer un modelo de artrosis de rodilla. (A) Materiales requeridos para el establecimiento del modelo KOA. (B) Use cinta médica sensible a la presión para cubrir la extremidad trasera izquierda de los conejos. (C) Envuelva vendajes de polímero alrededor de la extremidad trasera izquierda de los conejos. (D,E) Usa férulas para inmovilizar las articulaciones de la rodilla y el tobillo del conejo. (F) Envuelva la malla de alambre para evitar que los conejos roigan. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: Método de operación de intervención de acupotomía. (A) Preparación de la piel en la articulación de la rodilla de la extremidad trasera izquierda de un conejo. (B) Seleccione los puntos de inserción y utilice un marcador cutáneo quirúrgico para marcar las posiciones. (C) Usar yodóforo médico para desinfectar. (D) Presurizar y separar para evitar nervios y vasos sanguíneos. (E) Perforar la acupotomía y operar. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: Propiedades mecánicas del cuádriceps femoral. (A) Análisis del módulo de Young del cuádriceps femoral; (B) análisis de la amplitud de contracción simple del cuádriceps femoral; (C) análisis de la amplitud de la contracción tetánica del cuádriceps femoral. Los valores son medias ± DE. N = 6 por grupo. En comparación con el grupo control correspondiente: *P < 0,05 y **P < 0,01; en comparación con el grupo de modelos correspondiente: #P < 0,05 y ##P < 0,01. Abreviatura: KOA = artrosis de rodilla. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4: Propiedades mecánicas del tendón del cuádriceps. (A) Análisis de la carga última del tendón del cuádriceps; (B) análisis del desplazamiento máximo del tendón del cuádriceps; (C) análisis de la rigidez del tendón del cuádriceps; (D) relajación por tensión del tendón del cuádriceps. Los valores son medias ± DE. N = 6 por grupo. En comparación con el grupo control correspondiente: *P < 0,05 y **P < 0,01; en comparación con el grupo de modelos correspondiente: #P < 0,05 y ##P < 0,01. Abreviatura: KOA = artrosis de rodilla. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5: Presión sobre la superficie de contacto del cartílago. (A) Análisis de la presión máxima sobre la superficie de contacto del cartílago; (B) análisis de la presión por unidad de área de la superficie de contacto del cartílago. Los valores son medias ± DE. N = 6 por grupo. Abreviatura: KOA = artrosis de rodilla. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 6: Tinción del cartílago con Safranina O-Fast verde y marcaje del cartílago. (A) grupo de control, (B) grupo modelo, (C) grupo de acupotomía, (D) análisis de la puntuación de markin del cartílago. Los valores son medias ± DE. N = 6 por grupo. En comparación con el grupo control correspondiente: **P < 0,01; en comparación con el grupo de modelos correspondiente: ##P < 0,01. Barras de escala = 50 μm (A-C). Abreviatura: KOA = artrosis de rodilla. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| I. Estructura | III. Tinción | ||
| un. Normal | 0 | un. Normal | 0 |
| b. Irregularidades superficiales | 1 | b. Ligera reducción | 1 |
| c. Pannus e irregularidades superficiales | 2 | c. Reducción moderada | 2 |
| d. Fisuras a la zona de transición | 3 | d. Reducción severa | 3 |
| e. Fisuras en la zona radial | 4 | e. No se nota tinte | 4 |
| f. Fisuras en la zona calcificada | 5 | ||
| g. Desorganización completa | 6 | ||
| II. Células | IV. Integridad de la marca de marea | ||
| un. Normal | 0 | un. Intacto | 0 |
| b. Hipercelularidad difusa | 1 | b. Atravesado por vasos sanguíneos | 1 |
| c.Clonación | 2 | ||
| d. Hipocelularidad | 3 | ||
Tabla 1: Puntuación de Mankin modificada.
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Discussion
Un modelo animal adecuado es uno de los factores clave para alcanzar los objetivos experimentales y aclarar una cuestión científica concreta. Este estudio se basó en las teorías de "Zongjin controlando los huesos y lubricando las articulaciones" y el "desequilibrio mecánico" en acupotomología, con el objetivo de explicar la connotación científica detrás del tratamiento del KOA mediante la "modulación de músculos y tendones para tratar trastornos óseos" en la terapia de acupotomía. En otras palabras, la acupotomía mejora el entorno mecánico anormal del cartílago al regular las características mecánicas de los tejidos blandos alrededor de la rodilla para retrasar la degeneración y proteger el cartílago. Los modelos animales KOA generalmente se clasifican en dos categorías: modelos espontáneos e inducidos. Los modelos KOA espontáneos se utilizan menos debido a la duración relativamente larga del modelado y a las mayores limitaciones. Los modelos de KOA inducidos se pueden establecer mediante abordajes quirúrgicos (p. ej., método de Hulth modificado, meniscectomía, ruptura del ligamento cruzado anterior, inyección intraarticular e inmovilización articular). Los métodos quirúrgicos, que incluyen el corte del ligamento colateral medial, el ligamento cruzado anterior, la extirpación del menisco medial y otras estructuras, se utilizan para desestabilizar la articulación de la rodilla, lo que conducirá a un desequilibrio mecánico interno y a la fricción directa entre las superficies articulares, induciendo así KOA11. Este tipo de modelo es más adecuado para el estudio de la artritis traumática. La inyección intraarticular administra medicamentos en la cavidad articular de la rodilla para inducir inflamación, trastornos metabólicos de los condrocitos y reacciones tóxicas de los condrocitos en la cavidad articular, desarrollando así KOA y teniendo poco efecto sobre el estrés articular12. La inmovilización articular desarrolla y exacerba la degeneración del cartílago articular al limitar el movimiento de la articulación de la rodilla causando atrofia de los músculos y ligamentos alrededor de la rodilla, lo que resulta en cambios en el estrés articular, estableciendo así un modelo KOA12.
El método Videman modificado es un método de inmovilización articular, que está más en línea con el proceso patológico del KOA causado por la debilidad de los músculos de la rodilla humana, como se ve en la atrofia por desuso de los músculos y ligamentos de la rodilla al inmovilizar la rodilla en una posición sobreextendida, lo que resulta en cambios en el estrés articular y degeneración del cartílago. En comparación con los métodos quirúrgicos que causan inestabilidad articular que resulta en KOA, el método Videman modificado está más en línea con la patogénesis natural de KOA en la que la lesión tendinosa es la primera fase, seguida de la enfermedad tendinosa y ósea; Por lo tanto, es más adecuado para este estudio13. Como el efecto de la acupotomía en el tratamiento de la KOA en etapa temprana o intermedia es más obvio, el tiempo de moldeo es de 6 semanas, lo que es consistente con los cambios patológicos de la KOA en etapa media. En el proceso de inducción del modelo, el frenado prolongado por sobreextensión puede provocar la atrofia por desuso de los músculos alrededor de la articulación de la rodilla, y la incomodidad en la extremidad trasera izquierda a menudo hace que los conejos roan los aparatos del modelo. Como los electrodomésticos modelo pueden estar sueltos, es necesario verificar regularmente la estanqueidad del dispositivo tipo conejo y reforzarlos a tiempo. Además, es necesario prestar siempre atención al suministro de sangre de las extremidades del conejo, la hinchazón, las lesiones cutáneas y los síntomas del tracto digestivo, y retirar los aparatos modelo si es necesario. Dado que los conejos están en un estado de anestesia durante este proceso, es necesario mantener a los conejos calientes y prestar atención al estado de los conejos en tiempo real hasta que los conejos se despierten.
La acupotomía implica una función de bisturí además de la aguja de acupuntura existente, utilizando el concepto de acupuntura para penetrar en el cuerpo, con efectos de corte y separación superiores a los de una aguja de acupuntura, al tiempo que provoca mucho menos trauma en el cuerpo humano que un bisturí14. La acupotomología cree que la causa principal del KOA es el desequilibrio mecánico debido al daño de los tejidos blandos alrededor de la articulación de la rodilla. Por lo tanto, la clave para tratar el KOA con acupotomía es restaurar el equilibrio mecánico de la articulación de la rodilla. En cuanto a la selección de los puntos de tratamiento, por un lado, la acupotomía se basa en la teoría de los meridianos y tendones y toma como punto de acupuntura la localidad dolorosa. Por otro lado, la acupotomía se guía por la anatomía y la biomecánica modernas y cree que el daño de los tejidos blandos alrededor de la articulación de la rodilla causa adhesión y contracción, lo que destruye el equilibrio mecánico de la articulación de la rodilla y produce puntos de alta tensión en la articulación. Por lo tanto, la adhesión tisular, la contracción y los puntos de alta tensión a menudo se toman como puntos de tratamiento15,16.
El análisis biomecánico de los tejidos blandos muestra que los puntos de unión de los tendones y los huesos son en su mayoría donde se concentran las tensiones de los tejidos blandos, también llamadas concentración de tensiones, y donde se producen fácilmente productos patológicos como adherencias, contracturas y nódulos en forma de cordón17. Además, la práctica clínica ha demostrado que los puntos sensibles encontrados por la palpación a menudo se superponen con los puntos de unión de los tendones y los huesos. Por lo tanto, este estudio optó por la inserción tendinosa del vasto medial, el vasto lateral, el recto femoral, el bíceps femoral y la bolsa anserina. Aunque la acupotomía causa menos trauma a los tejidos, sigue siendo un método de intervención invasiva. Durante la intervención, es necesario seguir estrictamente el procedimiento de acupotomía de cuatro pasos: localización, dirección, presión-liberación y punción. Además, los usuarios deben tener cuidado con el grado de relajación y la frecuencia de tratamiento de cada intervención. Es recomendable liberar cada punto de tratamiento 2-3 veces una vez por semana para evitar daños excesivos en los tejidos. Una vez finalizada la intervención de acupotomía, se desinfecta de nuevo la articulación de la rodilla de la extremidad trasera izquierda del conejo y se aplican tiritas en el punto de entrada de la acupotomía.
La estabilidad de las articulaciones de la rodilla es un requisito previo para mantener el equilibrio mecánico y realizar movimientos fisiológicos normales18. Los músculos y tendones, factores importantes para mantener la estabilidad de la articulación de la rodilla, son estructuras viscoelásticas del tejido que determinan las diferentes propiedades mecánicas de los músculos en contracción y tracción pasiva, que son componentes importantes de las propiedades mecánicas de los músculos y aseguran la función motora normal de los músculos. El módulo de elasticidad, un indicador de las propiedades mecánicas de los tejidos blandos, se correlaciona positivamente con los cambios en la función mecánica del cuádriceps femoral19. Fisiológicamente, la contracción del músculo esquelético incluye dos formas: contracción simple y contracción tetánica. El primero es la unidad básica de la actividad muscular, mientras que el segundo produce principalmente el movimiento suave de los músculos esqueléticos. Por lo tanto, la amplitud máxima de la contracción simple y tetánica se usa comúnmente para evaluar la función contráctil muscular.
La atrofia del músculo esquelético en desuso conduce a una reducción de la contracción tetánica y a una contracción voluntaria máxima, lo que indica una disminución de la capacidad contráctil muscular20. La disminución de la fuerza muscular puede dañar la función de los tendones, manifestándose como una disminución de la viscoelasticidad de los tendones y una disminución de la capacidad de los tendones para resistir la deformación8. En condiciones patológicas, la relajación del estrés y las propiedades de tracción de los tendones pueden disminuir, lo que hace que la articulación de la rodilla pierda el equilibrio y acelere el desarrollo de KOA. Por lo tanto, en este estudio, se seleccionaron el módulo elástico, la amplitud de la contracción simple, la amplitud de la contracción tetánica del cuádriceps, las características de tracción del tendón del cuádriceps como la carga última, el desplazamiento máximo, la rigidez, así como la relajación de la tensión del tendón del cuádriceps para evaluar el efecto de la acupotomía sobre las propiedades mecánicas del cuádriceps. Se utilizó la prueba de esfuerzo y presión del área de apoyo del cartílago y la tinción con Safranina O/Fast Green del cartílago de la articulación de la rodilla para evaluar si la terapia de acupotomía mejoraba las propiedades mecánicas del cuádriceps femoral y ejercía un efecto protector sobre el cartílago. Los resultados experimentales muestran que la acupotomía combinada con la teoría de la "modulación de músculos y tendones para tratar trastornos óseos" puede mejorar el entorno de estrés del cartílago, retrasar la degeneración del cartílago y tener un efecto protector sobre el cartílago al modular las propiedades mecánicas de los músculos y tendones del cuádriceps.
Hay ciertas limitaciones en este experimento. Por un lado, no evaluamos la desalineación de la rodilla y su efecto sobre los desequilibrios biomecánicos de la rodilla. Por otro lado, este estudio eligió el método de Videman modificado de inmovilización por extensión de la extremidad posterior izquierda para el modelado KOA para dilucidar el papel de la acupotomía en el retraso de la degeneración del cartílago mediante la modulación de las propiedades mecánicas de los tejidos blandos alrededor de la rodilla. Sin embargo, no se ha investigado el papel de la acupotomía en la artrosis de rodilla causada por factores traumáticos, como las roturas de ligamentos y meniscos. Además, la intervención de acupotomía es un tipo de cirugía cerrada y mínimamente invasiva. En este estudio, tanto las intervenciones de palpación como las de acupotomía se realizaron sin exponer el tejido enfermo en condiciones de visión no directa. Para reducir el impacto de factores subjetivos en los resultados experimentales, tanto la palpación como la acupotomía fueron realizadas por el mismo personal. Por lo tanto, aunque existen ciertas limitaciones, no afectan a la fiabilidad de las conclusiones de este estudio.
En resumen, en este trabajo se describe en detalle la inducción del modelo KOA con el método de Videman modificado (inmovilización por extensión de extremidad posterior izquierda) y la intervención de acupotomía. También muestra el análisis del mecanismo del tratamiento de acupotomía para KOA a través de experimentos sobre el módulo elástico y la función contráctil del cuádriceps, las características mecánicas del tendón del cuádriceps, la fuerza y la presión del área de apoyo del cartílago articular, y la tinción de Safranina O/Fast Green del cartílago de la articulación de la rodilla. El estudio del mecanismo de la acupotomía para mejorar las propiedades biomecánicas de los tejidos blandos puede proporcionar nuevos conocimientos sobre el tratamiento de la KOA y otras lesiones sistémicas relacionadas con el deporte.
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Disclosures
Los autores no tienen conflictos de intereses que revelar.
Acknowledgments
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (No.82074523,82104996).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Acupotomy | Beijing Zhuoyue Huayou Medical Devices Co., Ltd. | 0.4 x 40 mm | |
| Connect Cast Orthopedic Casting Tape | Suzhou Connect Medical Technology Co.,Ltd. | KCP06 | 15.0 cm x 360 cm |
| Double-sided Foam Tape | Deli Group Co.,Ltd. | NO.30416 | 36 mm x 5 yard x 2.5 mm |
| Environmental Dewaxing Solution | Wuhan Servicebio Technology Co.,Ltd. | G1128 | |
| Ethanol absolute | Beijing Hengkangda Medicine Co., Ltd. | ||
| Fast Green solution | Wuhan Servicebio Technology Co.,Ltd. | G1031 | |
| Fast grenn FCF | Sigma,America | 2353-45-9 | |
| Fatigue testing machine | BOSE, America | Bose Electro Force 3300 | |
| Four-channel physiological recorder | Chengdu Instrumeny Frctory | RM-6420 | |
| FPD-305E | Fuji, Japan | ||
| FPD-306E | Fuji, Japan | ||
| Hematoxylin solution | Wuhan Servicebio Technology Co.,Ltd. | G1005 | |
| Medical iodophor disinfectant | Shan Dong Lircon Medical Technology Co., Ltd. | ||
| Medical Tape | Shandong Rongjian Sanitary Products Co., Ltd. | 200402 | 1.5 x 500 cm |
| Muscle tension transducer | Chengdu Instrumeny Frctory | JH-2204005, 50 g | |
| Prescale | Fuji, Japan | ||
| Real-time SWE ultrasound diagnostic instrument | SuperSonic Imagine SA,France | SuperSonic Imagine AixPlorer | |
| Rhamsan gum | Wuhan Servicebio Technology Co.,Ltd. | WG10004160 | |
| Safranine O | Sigma,America | 477-73-6 | |
| Safranine O solution | Wuhan Servicebio Technology Co.,Ltd. | G1015 | |
| Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) | IBM, America |
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