באמצעות Arthrometer של הברך כדי להעריך את תרומתה רקמות ספציפיות הברך הקופסית כיפוף בחולדה

Summary

המטרה של הפרוטוקול היא למדוד את הרחבת טווח התנועה של הברך חולדה. ניתן לכמת את ההשפעות של מחלות שונות, להגדיל את הנוקשות של הברך משותף ואת האפקטיביות של טיפולים.

Abstract

הברך נורמלי טווח התנועה (ROM) הינה קריטית ורווחה ומאפשר אחד לבצע פעולות בסיסיות כגון הליכה, טיפוס במדרגות, יושב. ROM לאיבוד נקרא של הקופסית משותפת ותוצאות תחלואה מוגברת. בשל הקושי של הברך הוקמה היפוך contractures, גילוי מוקדם הוא חשוב, ומכאן, לדעת גורמי הסיכון להתפתחות שלהם הוא חיוני. העכברוש מייצג מודל שבו ההשפעה של התערבות ניתן יהיה ללמוד בשל הדמיון של עכברוש האנטומיה הברך לזה של בני האדם, היכולת של החולדה לסבול המשכים ארוכים של הברך הנייח של כיפוף, כי הנתונים מכני יכול להיות בקורלציה עם וניתוח היסטולוגית הביוכימי של הברך רקמה.

שימוש arthrometer אוטומטיות, נדגים שיטה מאומתים, מדויק, לשחזור, תלויית משתמש של מדידת הסיומת ROM של הברך עכברוש משותפת-torques ספציפיים. Arthrometer זה יכול לשמש כדי לקבוע את ההשפעות של התערבויות על הברך מפרק ROM בחולדה.

Introduction

יש מגוון רחב של תנועה (ROM) של המפרקים הוא קריטי עבור בריאות ורווחה¹. הפסד ב- ROM פסיבי המשותפת נקראת הקופסית². Contractures משותפת עשויה לנבוע תנאים רבים, כולל bedrest ממושך, שיתוק, שכיחיםהחלפת משותפת, כוויות, זיהום של מצבים נוירולוגיים^1,3,4,5. יכול להיות ביטול הקופסית של הברך כמו מאיץ ניוון מפרקים, מגדיל את הסיכון של מפלי detrimentally משפיעה על יכולתו של אדם לבצע משימות בסיסיות פונקציונלי, כולל הליכה, ישיבה טיפוס מדרגות^{6, 7}.

הוקמה לאחר, contractures של הברך קשה לטיפול, ולכן קביעת חולים אשר נמצאים בסיכון הגבוה ביותר לפתח מצב זה הוא חיוני עבור מניעה והימנעות של תחלואה הקשורות הקופסית⁸. ניסויים נועדו להעריך את התנאים 1) גורם או המשפיעים על הברך contractures משותפת, 2) חומרת contractures, התקדמות טמפורלית 3) שלהם, 4) הרקמות המעורבים את הקופסית, הפיכות 5) שלהם, כמו גם את התועלת 6) של התערבויות מניעה, ריפוי שונים על הברך מפרק ROM. עבור כל הניסויים, חוקי, אובייקטיבית, מדויק לשחזור שיטה למדידת ROM הוא קריטי. אמצעים נלווים אחרים (ההוצאה האנרגטית, histomorphometry, ביטוי גנים ותוכן חלבון) הם סמנים שימושיים להבין הפתופיזיולוגיה של contractures משותפת, אבל המגבלה מכנית היא מה מגביל את המטופל ומובילה אל נכות. כמה מן האתגרים באזור זה של מחקר כולל שיטות הטרוגנית שבו הברך ROM עשוי להיבדק ניסיוניים, כמו גם חוסר נתונים כמותיים⁹. השימוש במגוון של שיטות שונות מובילה לתוצאות שאינן דומות מעבדה מעבדה. זה הוביל מחלוקות לגבי התנאים (כגון שכיחיםהחלפת הנייח או משותף) הגורמות contractures משותפת¹⁰. לכן דרושה שיטה אוטומטית השפעול מדידה ROM משותפת בעקבות התערבות.

כאן, אנו מתארים את פרוטוקול המשתמש-עצמאי, חוקי, מדויק, לשחזור להערכת הברך עכברוש ROM באמצעות arthrometer לפי הזמנה מקושר מצלמה דיגיטלית למדוד במדויק את הברך ROM בהרחבה. . בדקנו את ההשפעה של תקופות שונות של קיבעון על הברך ROM. לאחר מכן נתאר את השיטות למדידת ROM-torques שנקבעו מראש על תמונות דיגיטלי שנוצר באמצעות ציוני דרך גרמית קבוע. בסך הכל, שיטות אלה באופן אמין למדוד עכברוש הברך ROM, מספקים נתונים כמותיים.

Protocol

המודל הנייח הברך עכבר להשתמש אושרה על ידי אוניברסיטת אוטווה חיה אכפת לי ואת השירותים הווטרינריים ועדת האתיקה המקומית.

1. הכנה בעלי חיים

1. בסוף התקופה מראש הנייח, המתת חסד החולדות על ידי הממשל של פחמן דו-חמצני.
   הערה: כאן השתמשנו מודל הנייח עם צלחת ו 2 ברגים (אחד הוכנס עצם הירך הפרוקסימלית ואת האחר על עצם השוקה דיסטלי), אשר ימנע הפרה של כל ברך משותף מבנים, ושומרת על הברך מכופפת עמדה של 135 מעלות כפי שתואר קודם לכן⁶ . על פני תקופה של זמן, זה מייצר כיפוף הברך הקופסית¹¹.
2. לכסות את האזור על וגם סביב השטח, מה arthrometer יוצב על רפידות הגנה סופג, מים הוכחה. ללבוש כפפות, חלוק המעבדה והגנה עין, תוך כדי השלמת הניסוי.
3. באמצעות אזמל, לחלק את העור כדי לחשוף את הצלחת ואת הברגים (ראה ההערה בעקבות צעד 1.1); הכנס את הבורג מקורב יותר עצם הירך proximal ולהוסיף את הבורג דיסטלי יותר בשוקיים דיסטלי. ימשש כדי לאתר את הברגים. לאחר ראשי בורג נגיש, הסר את הבורג באמצעות מברג.
   הערה: במהלך התקופה של הנייח, ראשי הברגים עלול להיות מכוסה על ידי רקמות רכות. במקרה זה, השתמש את האזמל כדי להסיר את הרקמה ולחשוף את ראשי בורג בעדינות.
4. לאחר מוסרים את הברגים, הסר את הלוחית באופן ידני או באמצעות מלקחיים מתוך ערכת לנתיחה.
5. בעזרת מלקחיים ומספריים, להפשיל הקיצוני התחתון להסיר את העור כבסיס fascia.

2. מיקום על Arthrometer מבוססת על מנוע חיה

הערה: כל הבדיקות צריכה להתבצע בטמפרטורת החדר. כאן arthrometer מופעל על ידי צפון אמריקה רגיל 120 V קלט. פלט מתאם הוא 12 V ו- 500 mA.

1. מקם את החיה להיבדק על הצד עם הרגל ניסיוני (את הרגל כדי להיבדק) כלפי מעלה (איור 2).
   1. לאבטח את עצם הירך ב המלחציים מתכת מחורץ זה משולב שלב הרכבה arthrometer. מנקבים חורים דרך השריר באמצעות מברג דיוק למקם את המלחציים דיסטלי הירך, לאבטח את עצם הירך. התאם את בעצם הירך לרוחב של מרכז הסיבוב של arthrometer (איור 1, 2).
   2. מיקום זחיח זרוע עם שני פוסטים זקוף מאחורי הרגל, פשוט נעלה calcaneus, כדי לדחוף את הברך לתוך הרחבה פסיבי פעם המנוע החשמלי מופעל.
   3. להדק את התפס הירך בבסיסו באמצעות מפתח הקסדצימלי עד היא מאובטחת.
2. ודא שהמצלמה מותקן כראוי על arthrometer באמצעות מברג על פוקוס ידני. להתמקד המצלמה בעצם הירך.
3. בחר את ההגדרה כיוון arthrometer (בכיוון השעון או נגד כיוון השעון) בהתאם לכיוון הברך ROM נבדק ואת המיקום של העכברוש.
4. להפעיל את המנוע arthrometer על-ידי בו זמנית ללחוץ על הכפתור כוח , ולהתחיל .
   הערה: ההכרח ללחוץ על הכפתור חשמל ולהתחיל בו זמנית הוא תכונה בטיחות של המכשיר, אשר מונע הפעלה בשוגג.
   1. לצפות כי המנוע arthrometer לנוע במהירות של סל ד 6.6, אז תפסיק עבור 2.1 s בהגיעם את מומנט הראשון שנקבע מראש.
   2. הערה: כאשר מומנט הראשון, המתאימה הוביל יואר, מצלמה דיגיטלית לצלם תמונה של הברך באופן אוטומטי.
      הערה: לאחר צילום התמונה מתבצע, arthrometer ימשיך הבא, מומנט גבוה מראש. ברגע torques ארבע הוחלו, יעצור arthrometer. ברגע העכברוש ממוקם על arthrometer בדיקות מאותחלת, הזמן הכולל בדיקה ברך אחת היא פעמים ס' כ 18.8 עשוי להשתנות מעט תלוי במצבו של הקופסית משותפת. התמונות שצולמו משמשים כדי למדוד את הסיומת-כל מומנט.

3. לכידת הזווית של הברך הרחבה באמצעות Arthrometer את מנוע מונחה

שים לב: לאחר המנוע נעצר כל מומנט יישומית, מצלמה דיגיטלית מופעלת כדי לצלם תמונה. המצלמה ממוקמת על המסגרת כזה כי זה ישירות מעל הברך להיות נבדק, התמקדו את בעצם הירך.

1. המשך בדיקה עם הברך באותה אותה חיה אלא במצב אחר, למשל, לאחר פשוט של השרירים האחוריים transarticular מתבצע כדי לבודד את הרכיב (הלא-שרירים) arthrogenic של הקופסית, או עם ברך מ חיה אחרת.
   1. בעת השלמת את פשוט, לנתח את השריר קרובים מספיק כדי לברך משותפת כדי להבטיח כי הקפסולה לא מתאים.
      הערה: זה הכי קל להשלים את פשוט הרגל נמצאת בתוך הרחבה, בעקבות בקשה של מומנט הגדרת 4 (17.53 N-ס מ). . אז, חזור על שלבים 2.1 עד 3.1.
2. לאחר שתי הרגליים נבדקו בכל התנאים (למשל, לפני ואחרי פשוט), תשליך את הגווייה חיות וחומרים ותברואה כל הפרוטוקול מוסדיים, ולנקות את arthrometer.

4. הברך ROM מדידה ניתוח

1. לנתח את ROM באמצעות ImageJ.
   הערה: כאן גירסה 1.45s שימש.
2. פתח את הקובץ המכיל את התמונה הדיגיטלית נלקח על ידי המצלמה רכוב על arthrometer החולדה.
   הערה: האדם שמבצע את הניתוח צריך להיות עיוור כדי הקיבוץ ניסיוני של החיה (למשל, ללא יכולת תנועה לעומת שליטה).
3. בחר את הזווית הכלי בסרגל הכלים הראשי ולאתר את הזווית femorotibial על ידי ציור קו הירך אמצע התפס הירך את המפרקתי הנמוך לרוחב (מיושר עם diaphysis הירך, איור 2) ולאחר שורה הטיביאלי לרוחב בעצם הירך כדי בוודאי (איור 2).
   הערה: הזווית femoro-tibial מקביל הזווית מקסימלי של הברך סיומת הגיע-כל מומנט קבוע מראש.
4. השתמש בכלי מדידה על ידי לחיצה נתח | מדד להראות הזווית מחושב המיוצר על ידי הקווים 2 נמשך מעל. השתמש האמנה של 0° להביע בשליפה מלאה.

Representative Results

מידת ההרחבה הברך נקבע עבור תקופות שונות של פקקת מסוכמים עבור הגדלת המשכים של פקקת ולהראות כי contractures חמורות יותר יוצרו בעקבות הגדלת אורך הנייח. נציג תוצאות באמצעות ImageJ מוצגים באיור3.

היכולת למדוד את סיומת המרבי של עכברוש הברכיים באופן חוקי, מדויק לשחזור, משתמש שאינו תלוי מפחית הטיה בנתונים. בדוגמה בתנאי, הערכנו הסיומת המרבי בברך לאחר 16 שבועות של קיבעון על חולדות 7, משווים את קיבוע האיבר (ניסיוני) אל האיבר contralateral שאינם מרותק למיטה. האיבר במחירים הנייח לסירוגין מעכבר אחד למשנהו (למשל, עכברוש 1 היה לברך הימנית. מרותק למיטה, עכברוש 2 בצד שמאל). החוקר מדידה הזוויות התעוור אשר צד היה מתאושש במהלך המדידות. התוצאות מוצגות באיור3. קיבוע לברך, יכולת הרחבה מרבית צומצם בהשוואה ל- contralateral. חלוקה של השרירים transarticular מבטל את הרכיב myogenic של הקופסית כיפוף. ביצוע פשוט, יכולת הרחבה מקסימלי עבור הברך ניסיוני, contralateral גדל; עם זאת, הברך ניסיוני המשיך להפגין את הקופסית כיפוף (איור 3).

איור 1 : חולדה arthrometer בברך. (א) כל מכשיר (B) התמונה נציג של חיה בתוך אבזמי arthrometer והצגה של אלקטרוניקה arthrometer (C). (ד) תמונה מוגדל של אלקטרוניקה התצוגה. המספרים מציינים השונים torques מיושמים: מקפיא 1 = 2.53 N-ס"מ, מומנט 2 = 7.53 N-ס"מ, מומנט 3 = 12.53 N-ס"מ, מומנט 4 = 17.53 N-ס מ. (E) תמונה מוגדל של התפס הירך ואת המנגנון לדחוף הטיביאלי. התפס הירך קבוע על הבמה. הזרוע בתנועה הטיביאלי יש 2 הודעות זקוף לתקן הקיצוני התחתון דיסטלי ולעבור הברך לתוך הרחבה. ראש חץ ו שברון מציינים את התפס הירך וזרוע ניד, בהתאמה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 2 : Arthrometer עכברושים ניסיוני להערכה. (א) בברך הרחבה של האיבר האחורי נמדד באמצעות קו הטיביאלי להסיק את בעצם הירך לרוחב את בוודאי, קו הירך להסיק את המפרקתי הנמוך לרוחב לאמצע התפס הירך. ראש חץ ו שברון מציינים את התפס הירך וזרוע ניד, בהתאמה. (B) תמונות בהגדלה של בעצם הירך ו- (ג) בהגדלה של בוודאי.

איור 3 : עכברוש קיבוע ו contralateral הברך טווח התנועה לאחר 16 שבועות הנייח. שתי ברכיים, לאחר בדיקת הברך סיומת במבנים מפרקיות הכל תקין (n = 7), פשוט של השרירים הטרנס-מפרקיות בוצע כדי לקבוע המגבלה arthrogenic ROM. נתונים מוצגים בתארי רשע בשליפה מלאה (באמצעות אמנת 0 ° = בשליפה מלאה) עם קווי שגיאה מייצג סטיית תקן. * מייצג p < 0.01 באמצעות דגימות עצמאית T-המבחן. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Discussion

Arthrometer ברך העכברוש פותחה reproducibly ובאמינות לקבוע את הסיומת המרבי של הברך חולדה בעקבות התערבות. היתרונות של המכשיר הזה כוללים הדור עקבית של מומנט על פני הברך משותפת עם זרוע קבועה אורך וסיומת כוח. יתרון נוסף כולל את היכולת לקבוע את מומנט ברמה המאפשרת חוזרות בדיקות על המפרק אותו כדי להעריך את ההשפעה של מבנים במפרק שונים על הברך ROM, כגון שרירים, כמוסה או רצועה. לדוגמה, בעקבות בדיקה של המפרק באופן מלא ללא פגע, הברך האחורי transarticular השרירים חולקה, arthrometer בדיקות חוזרות ונשנות על מנת לקבוע את התרומה arthrogenic סיומת הגבלה¹¹.

תכונות מכניות ספציפיות של arthrometer הממטבות מדידה ודיוק כוללים את המלחציים מחורץ, אשר נועד למנוע סיבוב של עצם הירך במהלך הבדיקה (איור 1). דיסטלי שתי ההודעות זקוף מתכת לעסוק הרגל posteriorly, דוחפים את הברך לתוך הרחבה בכיוון השעון, ואת למזער את הסיכון של פריקה האחורי של עצם השוקה על עצם הירך במהלך הבדיקה (איור 1). גובה ההצבות ואת הקדמי הסככה זקוף הקישור העליון להבטיח כי עצם השוקה לא יחליק מהעמדות. היכולת של ההודעות זקוף לסובב ולתחזק את עמדתם על עצם השוקה proximal רק כדי calcaneus מבטיחה מומנט קבוע. ארבעה torques נבדקים ברצף: 2.53 N-ס"מ, 7.53 N-ס"מ, 12.53 N-ס"מ, ו- N 17.53-ס"מ. הרמה הגבוהה ביותר של מומנט היה נחוש בדעתו להיות כמות כוח שהובילה לכישלון דרכים במפרקים בברך נורמלי עכברוש (unoperated) (קרי, סיומת מצוין 0 °) לאחר חלוקת כל שריר transarticular. מומנט הנמוך ביותר היה הטעם התנגדות בתנועה זויתית מעל כמויות מדידה על המפרקים בברך עכבר רגיל. האמצעי torques שני נקבעו להיות בערך באמצע הדרך בין torques הגבוהים והנמוכים ביותר.

שיטות אחרות למדידת ROM משותפת-torques ספציפיים המתוארים בשני העכברוש, חיה אחרת מודלים^{12,13,14,15,16}. חלק מהיתרונות של המודל שלנו על מערכות אלה כוללות בגודל נוח המאפשר השמה benchtop של המכשיר ללא צורך מתקנים מיוחדים. דגמים אחרים עשויים גם לדרוש disarticulation של האיבר נחקר בעוד המודל המוצג כאן אינו. באופן מכני, מסלול מאבן־גיר של הפוסט חל על הכוח סיומת הרגל הדיסטלי, בעקבות ההתקדמות זוויתי של הברך, ובכך שמירה על זווית עקבית של יישום כוח. השלב של arthrometer מאפשר את המיקום של העכברוש כולו על הכלי מדידה, המאפשר בדיקה של כל בחיי עיר מפרקיות מבנים עשויים לתרום ROM לאיבוד מבלי להפר את האנטומיה משותפת. בעוד פרוטוקול אתיקה עבור המעבדה שלנו אינה כוללת בדיקות בבעלי חיים, זו תהיה תיאורטית אפשרית עם שיכוך כאבים המתאים, שלאחר הבדיקה להקריב את הפרוטוקולים.

Arthrometer להציג כמה חסרונות. המכשיר היה בגודל ועד לברך עכברים בוגרים כדי להבטיח כי הזרוע ניד היה באורך בהבטחת לזה להחליק את הרגל, הרגל להחליק את היד. עכברים צעירים, או מינים קטן יותר גדול יותר יפיק תועלת רכיבים בגודל כראוי. בנוסף, התכנות של האופטימלית הרגע ואת הכוח (מומנט) יהיה צורך. אם, לדוגמה שימש בעל חיים גדול או קטן יותר, התאמת אורך הרגע הזרוע ו/או כמות של כוח להחיל כדי להגיע מומנט אופטימלית של ייתכן שיהיה צורך. חלקים אחרים של arthrometer ייתכן שתצטרך גם ישונה, בהתאם לגודל החיה. בעוד התנועות של arthrometer המשתמש עצמאית, מידה משותפת באמצעות ImageJ עשויים להיות כפופים טעות אנוש. אנחנו גילינו לעומת זאת, באמצעות השיטות המובאות כאן, שיש intra-מדרג גבוהה ואמינות מדרג בין עם intraclass מקדמי המתאם של 0.987, 0.903, בהתאמה. כי מומנט הגבוה ביותר פוגעת לעיתים קרובות המבנים במפרק במהלך הבדיקה, אמינות מדרג בין חוקי עבור השמה בעלי חיים והפעלת arthrometer הוא קשה לקבוע. כדי להימנע משגיאה מדידה שעשויים להיות מקושרים עם בעל אחד או יותר החוקר לבצע את החלק הזה של הפרוטוקול, אנו ממליצים שיש בו אותו חוקר לאבטח חולדות arthrometer משך זמן מחקר כך כל הטיה עקבית בין ניסיוני ולשלוט על הברכיים. כי מיתרי הברך לחצות את הברך ואת מפרקי הירך, retroversion של האגן עלול להתרחש במהלך בדיקה torques 1 ו- 2 לפני פשוט. זה עשוי לתרום העלאות הברך סיומת עבור שנינו ניסיוני והברכיים שליטה ב torques אלה. בסופו של דבר, התוצאות עשויות להשתנות נכון ויוו ROM כמו הפרוטוקול פותחה כדי לבדוק לאללה במקום בעלי חיים.

בעוד אנחנו תיאר את השימוש מכשיר להערכת ההשפעות של חוסר תנועה על הברך עכברוש משותפת, יכול תנאים אחרים העלולים לסכן ROM משותפת גם להילמד. ישנן דוגמאות רבות, שחלקם כוללים אפקטים של טראומה, הטונוס מוגבר משני עלבון מערכת העצבים המרכזית, או שינויים גנטיים הקשורים מחלה התוקפת. התערבויות המתאימים כגון תאי גזע יישום הברך, צומת עצב-שריר המצור, או טיפולים טיפול גנטי לעזור לגלות אפשרויות טיפול חדשות יכול גם להיות מוערך באמצעות המכשיר.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Arthrometer	The Ottawa Hospital Rehabilitation Centre - Rehabilitation Engineering	N/A
Camera	Canon	EOS-500D	Commonly known as EOS Rebel T1i
ImageJ	National Institutes of Health	Version 1.45s
Absotbent Underpads	VWR	820202-845
Dissection Kit	Fisher	08-855	Kit Includes:  Forceps: medium points, nickel-plated  Scissors: 1.5 in. (40 mm) blades, stainless steel  Dissecting knife handle: nickel-plated  Knife blades: stainless steel, pack of 3  Dropping pipet: glass  Bent dissecting needle: stainless steel with plastic handle  Straight dissecting needle: stainless steel with plastic handle Vinylite Ruler 6 in. (15 cm)
Precision Screw Driver	Mastercraft	057-3505-8
Scalpel Blades - #10	Fine Science Tools	10010-00
Screwdriver	Stanley	057-3558-2
Hex Keys	Mastercraft	058-9684-2
Universal AC to DC powder adapter	RCA	108004951