Summary
Qui, presentiamo un protocollo per descrivere una tecnica minimamente invasiva per l'immobilizzazione dell'articolazione del ginocchio in un modello di ratto. Questo protocollo riproducibile, basato sul modus di separazione muscolo-gap e sull'abilità mini-incisione, è adatto per studiare il meccanismo molecolare sottostante della contrattura articolare acquisita.
Abstract
La contrattura congiunta, risultante da una prolungata immobilizzazione articolare, è una complicazione comune nell'ortopedia. Attualmente, l'utilizzo di una fissazione interna per limitare la mobilità delle articolazioni del ginocchio è un modello ampiamente accettato per generare contrattura sperimentale. Tuttavia, l'applicazione di impianto causerà inevitabilmente traumi chirurgici per gli animali. Con l'obiettivo di sviluppare un approccio meno invasivo, abbiamo combinato un modus di separazione muscolo-gap con una mini-incisione segnalata in precedenza durante la procedura chirurgica: due mini incisioni cutanee sono state fatte sulla coscia laterale e sulla gamba, seguite dall'esecuzione di muscolo-gap separazione per esporre la superficie ossea. L'articolazione del ginocchio del ratto è stata gradualmente immobilizzata da una fissazione interna precostruita a circa 135 gradi di flessione del ginocchio senza interferire i nervi essenziali o i vasi sanguigni. Come previsto, questa semplice tecnica consente una rapida riabilitazione postoperatoria negli animali. La corretta posizione della fissazione interna è stata confermata da un'analisi di scansione a raggi X o micro-CT. La gamma di movimento è stata significativamente limitata nell'articolazione del ginocchio immobilizzata rispetto a quella osservata nell'articolazione del ginocchio contralaterale che dimostra l'efficacia di questo modello. Inoltre, l'analisi istologica ha rivelato lo sviluppo della deposizione fibrosa e dell'adesione nella capsula dell'articolazione del ginocchio superiore posteriore nel tempo. Così, questo modello mini-invasivo può essere adatto per imitare lo sviluppo di contrattura articolazione ginocchiina immobilizzata.
Introduction
Le contratture congiunte sono definite come una restrizione nella gamma passiva di movimento (ROM) di un giunto diartrodiale1,2. Le attuali terapie volte a prevenire e trattare lacontrattura congiunta hanno ottenuto un certo successo 3,4. Tuttavia, il meccanismo molecolare sottostante della contrattura congiunta acquisita rimane in gran parte sconosciuto5. L'eziologia delle contratture congiunte in diverse comunità sociali è molto diversificata e comprende fattori genetici, stati post-traumatici, malattie croniche e immobilità prolungata6. È ampiamente accettato che l'immobilità è una questione critica nello sviluppo della contrattura congiunta acquisita7. Le persone che soffrono di importanti contratture congiunte possono in ultima analisi causare disabilità fisiche8. Pertanto, è necessario un modello animale stabile e riproducibile per studiare i potenziali meccanismi patofisiologici della contrattura congiunta acquisita.
I modelli di contrattura articolare dell'articolazione del ginocchio attualmente costruiti sono per lo più realizzati utilizzando calchi in gesso non invasivi, fissazioni esterne e fissazioni interne. Watanabe et al. ha riferito la possibilità di utilizzare l'immobilizzazione del gesso sulle articolazioni del ginocchio del ratto9. Indossando una giacca speciale, un lato dell'articolazione dell'arto inferiore del ratto è immobilizzato da un calco. L'articolazione del ginocchio del ratto può rimanere completamente flesso senza alcun trauma chirurgico10,11. Tuttavia, entrambi i movimenti dell'articolazione dell'anca e della caviglia sono anche influenzati da questa forma di immobilizzazione, che può aumentare il grado di atrofia muscolare in quadricipiti femoris o gastrocnemius12. Inoltre, l'edema e la congestione degli arti posteriori devono essere evitati sostituendo il cast in punti temporali prestabiliti, che possono influenzare la continuità dell'immobilità. Un altro metodo accettato per la creazione di un modello di contrattura articolare del ginocchio è l'utilizzo di fissazione chirurgica esterna. Il filo di Kirschner e il filo d'acciaio combinavano il filo Kirschner in un fissatore esterno, che immobilizzava l'articolazione del ginocchio a circa 140 gradi di flessione13. In questo metodo, una resina viene utilizzata per coprire la superficie per evitare graffi cutanei. Anche se l'immobilizzazione della fissazione esterna è robusta e affidabile14,15,tracce percutanee del filo Kirschner possono aumentare il rischio di infezione16. Nella nostra esperienza, utilizzando la tecnica di fissazione esterna può ridurre l'attività quotidiana dei ratti a causa di un aumento del comportamento leccare condizionato.
In alternativa, Trudel e altri hanno descritto un modello ben accettato di contrattura articolare nell'articolazione del ginocchio del ratto basato su una fissazione interna chirurgica17 (questo metodo è stato modificato rispetto a quello utilizzato da Evans e colleghi18). In particolare, questo metodo sottolinea l'importanza di utilizzare una tecnica di mini-incisione per ridurre al minimo le ferite chirurgiche. L'efficiente sviluppo della contrattura congiunta è stato dimostrato nel modello19. Tuttavia, il protocollo su come eseguire una dissezione minima per esporre la superficie ossea non è ancora chiaro20. Inoltre, la posizione precisa in cui la vite è foratura non è completamente compresa. L'impianto della fissazione interna attraverso un modo sottocutaneo o submuscolare è ancora controverso21. Per risolvere questi problemi, abbiamo modificato questo metodo includendo un appropriato modus di separazione muscolo-gap, che consente un'esposizione mini-invasiva della superficie ossea e il posizionamento dell'impianto attraverso un canale submuscolare. Questo protocollo ha portato a una rapida riabilitazione postoperatoria nei ratti dopo l'intervento chirurgico. Gli animali hanno sviluppato una gamma limitata di movimento articolare dopo l'immobilizzazione articolare, che era coerente con i cambiamenti morfologici dell'adesione capsulare ottenuti dall'analisi istologica. Descriviamo anche un'esatta possibile posizione delle viti trapanate come confermato dall'analisi a raggi X o dall'analisi micro-CT. Così, questo studio mirava a descrivere in dettaglio una tecnica minima-invasiva in un modello di contrattura articolare del ginocchio che è stato stabilito da un modus di separazione muscolo-gap combinato con un metodo mini-incisione. Crediamo che le tecniche minimamente invasive possano ridurre il trauma animale e imitare efficacemente il processo patologico della contrattura di flessione articolare.
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Protocol
Tutte le procedure sono state eseguite in conformità con la Guida per la cura e l'uso degli animali da laboratorio e sono state approvate dal Terzo Ospedale Affiliato di Sun Yat-sen University institutional animali care and use committee (numero di autorizzazione: 02-165-01). Tutti gli esperimenti sugli animali sono stati effettuati secondo le linee guida DI ARRIVE.
1. Preparazione preoperatoria
NOTA: La figura 1 mostra la progettazione della procedura chirurgica.
- Immobilizzarigidamente l'articolazione del ginocchio con una piastra di plastica e due viti metalliche a circa 135 gradi di flessione.
NOTA: Eseguire l'intervento chirurgico al femore prossimale e la tibia distale senza violare il componente articolare. - Preparare materiali e strumenti per la fissazione interna.
- Costruire una placche di plastica in polipropilene di grado medico tagliando una siringa da 5 mL (Figura 2a) utilizzando una forbice chirurgica per adattarsi alle seguenti dimensioni: lunghezza, 25 mm; larghezza, 10 mm; spessore, 1 mm (Figura 2b). Ammorbidire il perimetro della piastra con un bisturi verticalmente. Sciacquare la piastra con salina sterile per lavare via i detriti di tre volte.
- Sterilizzare con 75% etanolo per 4 h seguito da irradiazione con luce ultravioletta per 3 h.
- Pre-fori nella piastra di plastica: Preparare un trapano elettrico a bassa velocità portatile con una velocità di circa 0-4000 rpm (Figura 2c). Foratura due fori a entrambe le estremità della piastra, diametri sono 1 mm e 0,9 mm, rispettivamente (Figura 2d). Abbinare entrambe le estremità della piastra con viti in acciaio M 1,4 mm x 8 mm e M 1,2 mm x 6 mm, rispettivamente (Figura 2e).
- Pulire con 75% etanolo e sterilizzare con luce UV per 3 h prima dell'uso.
- Costruire una placche di plastica in polipropilene di grado medico tagliando una siringa da 5 mL (Figura 2a) utilizzando una forbice chirurgica per adattarsi alle seguenti dimensioni: lunghezza, 25 mm; larghezza, 10 mm; spessore, 1 mm (Figura 2b). Ammorbidire il perimetro della piastra con un bisturi verticalmente. Sciacquare la piastra con salina sterile per lavare via i detriti di tre volte.
- Preparare strumenti chirurgici: 1 morsetto emostatico dritto tipo mosquito, 1 pinza curva liscia, 1 retrattore palpebrale, 1 portaa ago,1 pinza tissutale, 1 forbice di sutura, 1 forbice micro tessuto e 1 bisturi (Figura2f). Sterilizzare gli strumenti chirurgici autoclaving a 121.3 S per 20 min e l'essiccazione.
- Animali sperimentali
- Utilizzare specifici ratti Sprague-Dawley (o Wistar) maschi secchi (o Wistar), del peso compreso tra 250 e 350 g nell'esperimento.
NOTA: scegliere ratti maschi o femmine per l'esperimento. - Mettere i ratti in gabbia e conservarli in una sala da laboratorio controllata dal ciclo scuro da 12 h. Fornire cibo e acqua adeguati.
- Utilizzare specifici ratti Sprague-Dawley (o Wistar) maschi secchi (o Wistar), del peso compreso tra 250 e 350 g nell'esperimento.
2. Chirurgia
- Regolare la temperatura. Posizionare una piastra di riscaldamento su una piattaforma chirurgica in una sala operatoria termostatica.
- Anestesia e preparazione della pelle
- Pesare il ratto con una bilancia elettronica e registrare.
- Restringere il ratto ed eseguire un'iniezione intraperitale di pentobarbital di sodio (30 mg/kg) per l'anestesia indotta. Valutazione che l'animale è sufficientemente anestesizzato utilizzando il pizzico di dita22. Somministrare gli occhi con lubrificante per proteggere la cornea dall'essiccazione durante l'intervento chirurgico.
- Rasare il corpo inferiore del ratto, compresi i due arti posteriori con un clipper elettrico e disinfettare con una tintura di iodio povidone due volte e 75% etanolo tre volte.
- Posizionare il ratto lateralmente, e coprire con il drappo chirurgico esponendo una gamba posteriore laterale e l'anca.
- Disinfettare nuovamente l'area chirurgica con iodio povidone.
- Immobilizzare l'articolazione del ginocchio con fissazione interna utilizzando una tecnica mini-invasiva.
NOTA: Mantenere l'incisione correttamente umida con salina sterile durante l'operazione. L'intervento chirurgico di solito richiede due chirurghi.- Contrassegnare la direzione di incisione cutanea. All'estremità distale del femore maggiore trochanter, tracciare una linea lungo la proiezione della superficie del corpo del divario muscolare tra il vasto lateralis e bicipiti femoris (Figura 3a). Incitare la pelle dell'epidermide lungo la linea di disegno approssimativamente 1,5 cm (Figura 3b).
- Alta sezionata il divario muscolare tra vastus lateralis e bicipiti femoris con una forzati tissutale fino a quando l'albero femorale non viene esposto di circa 1 cm di lunghezza (Figura 3c). Utilizzare il retrattore per facilitare la separazione continua del gap muscolare.
- Incise la pelle dell'epidermide approssimativa di 1 cm lungo la proiezione della superficie del corpo del divario muscolare tra il tibialis anteriore e fibularis longus sull'estremità inferiore distale (Figura 3d). Contunta mente sezionare il divario muscolare fino a quando la tibia è esposta circa 1 cm di lunghezza (Figura 3e).
- Separare i tessuti molli dal retrattore e le pinze lisce, mantenere perpendicolare e praticare un foro di 1,0 mm di diametro nell'albero femorale ad una velocità di 1.500 rpm utilizzando un trapano elettrico (Figura 3f). La posizione di perforazione corretta è approssimativamente 8 mm sotto il bordo inferiore del trochanter maggiore. Premi rapidamente la ferita per smettere di sanguinare.
NOTA: Un diametro corretto della perforazione può evitare fratture intraoperatorie. - Forare un foro di 0,9 mm di diametro nella tibia approssimativamente 4 mm sotto il bordo della fusione tibiofibular (Figura 4a). Eseguire la perforazione con attenzione per evitare la frantumazione di muscoli o tendini.
- Utilizzare la pinza emostatica dritto Mosquito-Type per formare un corso submuscolare dal foro tibia al foro del femore. Il tunnel submuscolare passa sotto il gastrocnemio nell'estremità della tibia e sopra il gluteo medius, sotto i bicipiti femori nella fine del femore.
- Utilizzare una vite di acciaio M 1,4 mm x 8 mm per fissare un'estremità della piastra di plastica (con il foro di diametro 1,0 mm) nel femore prossimale (Figura 4b). Utilizzare una vite di acciaio M 1,2 mm x 6 mm per fissare un'altra estremità della piastra di plastica (con il foro di diametro 0,9 mm) nella tibia distale (Figura 4c). Assicurarsi l'articolazione del ginocchio senza deformità varus.
- Chiudere la ferita: Suturare la miofascia, la fasciatura profonda e il tessuto sottocutaneo utilizzando suture assorbibili 4-0 (Figura 4d). Chiudere la pelle con suture polyamide (Figura 4f).
3. Gestione postoperatoria
- Applicare l'analgesia postoperatoria attraverso l'iniezione sottocutanea di Buprenorphine (0,03 mg/mL) a 0,05 mg/kg . Aggiungere 5 mg/mL di neomicina in acqua potabile per 5 giorni dopo l'intervento chirurgico.
- Iniettare la miscela di analgesia (Buprenorphine e Carprofen) rispettivamente a 0,05mg/kg e 5 mg/kg sottocutaneamente due volte al giorno per almeno 72 ore dopo l'operazione.
- Controllare se l'arto posteriore aveva un esema in caso di lesioni vascolari. Fatto in modo che i ratti possono camminare normalmente in caso di lesioni nervose durante l'intervento chirurgico.
4. Esame postoperatorio
- Osservare la guarigione dell'incisione chirurgica ed esaminare fisicamente l'articolazione del ginocchio per valutare i primi segni di infezione a giorni alterativi. Controllare il grado di gonfiore della caviglia e dell'articolazione metacarpophalangeale in caso di edema continuo.
NOTA: L'infezione postoperatoria precoce può causare l'essuting della ferita, il gonfiore delle gambe e un ritardo nella guarigione delle ferite. - Eseguire l'imaging a raggi X dell'arto posteriore per assicurarsi che le viti siano posizionate correttamente il primo giorno postoperatorio.
NOTA: Un'analisi di scansione Micro-CT è un'altra opzione alternativa per visualizzare la posizione corretta e la direzione delle viti in acciaio. - Misurare l'intervallo passivo di movimento (ROM) per valutare lo sviluppo della contrattura. Eseguire una misurazione della ROM articolare del ginocchio in tempi diversi postoperatori come descritto in precedenza20.
- In breve, eutanasia i ratti e la pelle degli arti posteriori. Rimuovere l'immobilizzatore e misurare l'angolo dell'articolazione del ginocchio utilizzando un artrometro meccanico a due coppia (667 o 1.060 g/cm)23.
- Calcolare separatamente la ROM in seguito alla contrattura totale, alla contrattura miogenica e alla contrattura artrogenica in base agli obiettivi dell'indagine24.
NOTA: Impostare coorti di tempo diverse (cioè 1, 2, 4, 8, 16 e 32 settimane) in base agli obiettivi della ricerca. L'articolazione del ginocchio contralaterale (non operativa o operata da finzione) può fungere da controllo2.
- Analisi istologica delle capsule dell'articolazione del ginocchio posteriore.
- Preparare i tessuti articolari. Dissezionare il tessuto articolare del ginocchio e fissarlo con 4% paraformaldeide. Decalcizzarlo e incorporarlo in paraffina come riportato in precedenza25. Tagliare le sezioni (5 m) al livello mediale del midcondylar nel piano sagittale.
NOTA: Scegliere di eseguire diverse caratteristiche di valutazione tra cui HE, aldehyde-fuchsin-Masson Goldner (AFMG), Elastica-Masson, o immunohistochimica colorazione per lo studio istologico nella capsula congiunta in base agli obiettivi dello studio15, 26. - Osservare i cambiamenti istomorfatrici nelle capsule dell'articolazione posteriore del ginocchio. Fotografare la regione posteriore dell'articolazione del ginocchio. Osservare la deposizione fibrosa e i cambiamenti di adesione tra la giunzione diafisi-sinovic e il menisco6.
NOTA: I cambiamenti patologici della capsula articolare sono considerati un fattore patogeno per la contrattura articolare del ginocchio. Misurare la lunghezza, lo spessore e le aree capsulari della capsula posteriore come descritto in precedenza in base al contenuto di ricerca27.
- Preparare i tessuti articolari. Dissezionare il tessuto articolare del ginocchio e fissarlo con 4% paraformaldeide. Decalcizzarlo e incorporarlo in paraffina come riportato in precedenza25. Tagliare le sezioni (5 m) al livello mediale del midcondylar nel piano sagittale.
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Representative Results
Abbiamo osservato che i ratti hanno ricevuto un intervento chirurgico minimamente invasivo possono tornare alla dieta normale solo un giorno postoperatorio. In particolare, l'incisione chirurgica ha segnato senza esordare (Figura 5a). Il gonfiore della caviglia e delle articolazioni metacarpophalangeal nell'arto posteriore operativo è quasi del tutto scomparso due giorni postoperatori (Figura 5b) rispetto al lato contralaterale (Figura 5c). Nessuno dei segni di infezione precoce sono stati trovati nei ratti. I ratti possono stare in piedi ed esercitare regolarmente (Figura 5d). Le ferite chirurgiche erano guarite interamente il giorno dodici postoperatorie (Figura 5).
Visivamente, l'articolazione del ginocchio immobilizzata è stata contratta dopo quattro settimane di immobilizzazione, mentre la chirurgia mini-invasiva non ha avuto alcun effetto visibile sull'arto contralaterale (Figura 6a). L'immagine a raggi X mostra il corretto posizionamento delle viti in acciaio nel femore o nella tibia (Figura 6b), anche se non mostra la posizione della piastra di plastica. Abbiamo anche impiegato uno scanner micro-CT ad alta risoluzione per immaginare l'arto inferiore immobilizzato. L'analisi della ricostruzione 3D ha dimostrato che le viti sono state perforate lateralmente (Figura 6c). La posizione di perforazione è approssimativamente 8 mm sotto il bordo inferiore del trochanter maggiore al femore prossimale e appena (circa 4 mm) sotto il bordo della fusione tibiofibular al tibia distale (Figura 6c).
Abbiamo misurato sei ratti alla fine di due volte (28 giorni e 56 giorni), rispettivamente, per confrontare i deficit artrogenici rom sull'articolazione del ginocchio immobilizzato e il lato contralaterale dopo le miotomie dei muscoli transarticolari20. L'articolazione del ginocchio contralaterale (non-operatoria) funge da controllo. Dopo 28 giorni di immobilizzazione, i deficit artrogeni medi nella ROM di estensione sono stati del 29,4 x 3,3 per l'articolazione del ginocchio immobilizzata, significativamente superiore a quella di controllo (4,8 x 2,8 gradi, P< 0,05). I deficit artrogenici nella ROM sono aumentati durante l'immobilizzazione in modo dipendente dal tempo, dimostrato dai disavanzi artrogenici medi di 40,7 x 4,3 gradi per l'articolazione del ginocchio immobilizzata, significativamente superiore a quella in controllo, 11,2 x 3,8 gradi nei 56 giorni immobilizzazione (p < 0.05) (Figura 7).
Utilizzando elastica-Masson-Staining, abbiamo analizzato la capsula dell'articolazione del ginocchio superiore posteriore a tre punti temporali. Il giorno un'immobilizzazione, non è stata osservata alcuna adesione nello spazio articolare tra la capsula articolare postero-superiore e il femore nell'articolazione del ginocchio immobilizzata o contralaterale (Figura 8a,d). Tuttavia, abbiamo osservato che c'era tessuto fibro-adiposo depositato e l'adesione si era sviluppata nello spazio articolare dopo 28 giorni di immobilizzazione (Figura 8e). I tessuti fibrosi hanno anche parzialmente sostituito questa deposizione dopo 56 giorni di immobilizzazione (Figura 8f) mentre questo tipo di adesione non è stato osservato nel lato contralaterale in punti di tempo diversi (Figura 8 a,b,c).
Figura 1: Illustrazione grafica di una vista laterale dell'articolazione del ginocchio immobilizzata con una fissazione interna a 135 gradi di flessione. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2: Progettare la piastra di plastica in polipropilene in una fissazione interna. (a-b) Una piastra di plastica in polipropilene è stata scissa dalla siringa. Le linee tratteggiate rappresentano l'intervallo approssimativo della piastra. La piastra ha le seguenti dimensioni: lunghezza, 25 mm; larghezza, 10 mm; spessore, 1 mm. (c) Fotografia del trapano elettrico portatile. (d) Foranti con il diametro di 0,9 e 1,0 mm ad ogni estremità della piastra. La specifica della vite è rispettivamente 1,4 x 8 mm e 1,2 x 6 mm. (e) La forma finale di una fissazione interna precostruita. (f) Gli strumenti chirurgici. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3: Macrografi di esposizione chirurgica il femore medio e la tibia distale utilizzando la tecnica mini-invasiva. (a) Una linea nera indica l'incisione cutanea tra il vastus lateralis (area superiore marcata) e i bicipiti femoris (area contrassegnata più bassa). Le linee tratteggiate rappresentano l'intervallo muscolare approssimativo. (b) L'incisione chirurgica tra i muscoli è illustrata. L'incisione è lontana dal nervo sciatico. La linea nera rappresenta l'orientamento del nervo sciatico. (c) L'esposizione dell'albero medio femorale mediante separazione muscolo-gap con le vertebre vaste lateralis e capput indicate. (d-e) L'esposizione della tibia è mostrata in relazione al fibularis longus. (f) Il foro di perforazione nell'albero femorale è illustrato con il vastus lateralis e i vertebrali di capput indicati. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 4: Impianto della fissazione interna. (a) Il foro fatto nella tibia è illustrato con il fibularis longus, e il flessore digitorum profundis indicato. (b-c) La piastra di plastica avvitata nel foro di perforazione è illustrata in relazione alla caput vertebrale (b) e alla fibularis longus (c). (d-e) Chiusura della ferita con sutura in viclsiglia. La linea tratteggiata (e) rappresenta la gamma approssimativa di lastre di plastica. (f) Vista generale postoperatoria della mini-incisione. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 5: Osservazione della guarigione chirurgica dell'incisione. (a) L'incisione chirurgica ha segnato due giorni postoperatori. (b-c) Il gonfiore della caviglia e delle articolazioni metacarpophalangeal nell'arto postchirurgico (b) è quasi completamente scomparso due giorni postoperatori. Le punte delle frecce indicano le articolazioni della caviglia. (d) Un ratto può stare normalmente. (e-f) La ferita è completamente guarita dodici giorni postoperatori. Le frecce nere indicano l'incisione chirurgica di guarigione. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 6: Valutazione dell'immobilizzazione dell'articolazione del ginocchio. (a) L'immagine macroscopica illustra una contrazione dell'articolazione del ginocchio sinistro dopo quattro settimane di immobilizzazione. (b) L'immagine a raggi-X complessiva mostra il posizionamento delle viti. (c) Analisi tomografia microcalcolata dell'articolazione del ginocchio immobilizzata. Le frecce bianche rappresentano le viti fisse. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 7: Analisi dei disavanzi artrogeni nella gamma congiunta di estensione del movimento (ROM). I dati sono presentati come media (n - 6 per gruppo). I deficit artrogeni nella ROM di estensione delle articolazioni del ginocchio immobilizzate sono significativamente superiori a quelli del lato contralaterale e non operativo (servono come gruppo di controllo). Limitazione nella ROM rappresenta l'immobilizzazione articolare indotta una tipica contrattura di flessione del ginocchio. Analisi statistica: L'uguaglianza delle varianze è stata eseguita utilizzando il test di Levene, le differenze ROM tra i gruppi contralaterali e immobilizzati sono state confrontate in due punti (28 e 56 giorni) da due code del test di apprendimento di Student. La differenza di significatività è stata determinata da ,P < 0,05 dal controllo. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 8: Cambiamenti istologici nella capsula dell'articolazione del ginocchio superiore posteriore analizzata da Elastica-Masson-Staining in diversi momenti temporali. Immagini rappresentative della capsula articolare superiore posteriore nell'articolazione del ginocchio contralaterale (non-operatoria, pannelli superiori) e dell'articolazione del ginocchio immobilizzata (pannelli operativi, inferiori) il giorno 1, 28 e 56 durante l'immobilizzazione articolare. Dopo un giorno di immobilizzazione, il sinovio era spesso e non è stata osservata alcuna adesione nello spazio articolare tra la capsula articolare postero-superiore e il femore (indicato da asterischi in una riga sinistra). Dopo 28 giorni di immobilizzazione, c'era tessuto fibro-adiposo depositato nello spazio articolare e l'adesione si era sviluppata tra la capsula articolare postero-superiore e il femore (indicato dalla punta della freccia). Nei giorni 56 di immobilizzazione, i depositi esistevano ancora, e c'era tessuto fibroso sempre più apparso (indicato dalla freccia). Il bordo nero nell'angolo in basso a sinistra rappresenta l'immagine ingrandita dello spazio articolare tra la capsula articolare postero-superiore e il femore. F: femore; T: tibia; M: menisco, il corno posteriore; JS: spazio comune. Barra della scala: 50 m. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
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Discussion
Questo studio mirava a chiarire un metodo di immobilizzazione dell'articolazione del ginocchio passo-passo utilizzando una tecnica mini-invasiva che consente una riabilitazione postoperatoria rapida negli animali dopo l'intervento chirurgico. Convenzionalmente, l'approccio di separazione muscolo-gap è pensato per essere una tecnica minimamente invasiva nella chirurgia ortopedica. Come previsto, abbiamo scoperto che i ratti possono tornare a una dieta normale e attività solo un giorno postoperatorio, che era coerente con lo studio precedente. Inoltre, nessuna arteria o lesione nervosa si è verificata dopo l'intervento chirurgico, la prova che il modus di separazione muscolo-gap assicurato un metodo di esposizione ossea adeguato e sicuro. Anche se gli effetti chirurgici invasivi possono essere ridotti utilizzando calchi in gesso, la possibilità di insorgere di edema negli arti posteriori può influenzare la continuità dell'immobilità. In questo studio, il gonfiore della caviglia o del dito causato da procedure chirurgiche è scomparso completamente dopo due giorni postoperatori. Questi risultati evidenziano un modello di immobilizzazione articolare affidabile e stabile creato da una tecnica mini-invasiva allineata al principio del recupero rapido. Clinicamente, la contrattura di flessione causata dall'immobilizzazione è più vicina a un decorso non infiammatorio6. L'edema può portare al rilascio di mediatori infiammatori4. Pertanto, l'utilizzo di calchi in gesso per la contrattura articolare indotta non può essere innocuo. Nel presente studio, due piccole incisioni separate (di 1-1,5 cm) sono state eseguite sui lati femorale e tibiale, rispettivamente. Le lunghezze dell'incisione erano simili alle dimensioni dell'incisione necessaria per la foratura K-wire. Pertanto, l'effetto mini-invasivo di questo metodo è più favorevole a ridurre il trauma a quello della fissazione esterna. Inoltre, un precedente studio controllato randomizzato ha dimostrato una possibile correlazione tra l'applicazione della fissazione esterna (percutanea) e l'aumento del rischio di infezione nell'arto16. Considerando che non c'erano ratti avevano un segno di infezione precoce nella ricerca, abbiamo supposto che la tecnica di separazione del divario muscolare è la chiave di questo modello perché può ridurre il sanguinamento e il taglio inutile. Inoltre, il fissatore interno è stato tagliato dalla siringa, è a basso costo e, soprattutto, non tossico per gli animali. Sebbene sia gli approcci chirurgici laterali che quelli mediali possano stabilire un modello efficace di contragliazione di flessione del ginocchio28, questa piccola tecnica invasiva, tuttavia, può essere implementata solo utilizzando l'approccio laterale anziché l'approccio mediale avvicinarsi.
Per la nostra migliore conoscenza, la posizione precisa di perforazione della vite al femore prossimale o alla tibia distale non è completamente compresa. La scelta di praticare un foro nella sezione centrale della tibia può influenzare l'afflusso di sangue nella tibia. I risultati ottenuti dall'analisi micro-CT hanno indicato che la posizione di perforazione corretta è approssimativamente 8 mm sotto il bordo inferiore del trochanter maggiore e circa 4 mm sotto il bordo della fusione tibiofibuare. La posizione di perforazione corretta può aiutare a evitare effetti sul componente articolare o sull'afflusso di sangue. Tuttavia, l'impianto della fissazione interna attraverso un modo sottocutaneo o submuscolare è ancora controverso. È interessante notare che, eseguire la tecnica di separazione muscolo-gap è conveniente per posizionare l'impianto attraverso un canale submuscolare in una certa misura.
I risultati della misurazione dell'angolo articolare sono stati coerenti con l'analisi istologica, dimostrando che la contrattura dell'articolazione del ginocchio è stata indotta con successo nell'arto posteriore immobilizzato. I deficit artrogeni medi nella ROM di estensione sono stati rispettivamente di 29,4 x 3,3 gradi, 40,7 x 4,3 gradi sull'articolazione del ginocchio immobilizzata alla fine di 28 giorni e 56 giorni di immobilizzazione, che erano significativamente superiori a quelli in controllo (P < 0,05). Abbiamo anche scoperto che l'adesione tipica si era sviluppata tra nello spazio articolare tra la capsula articolare postero-superiore e il femore nell'articolazione del ginocchio laterale immobilizzata (Figura 8e,f), che indica che l'utilizzo della tecnica mini-invasiva non interferisce con il verificarsi di contratture congiunte. Nel loro insieme, la ricerca indica che questo modello mini-invasivo produce risultati stabili ed è efficace nell'indurre la contrattura di flessione articolare acquisita.
Questo modello mini-invasivo ha ancora alcune limitazioni. In primo luogo, la vite laterale della tibia inevitabilmente irritare i tendini vicini, tra cui il fibulularis longus. In secondo luogo, la perforazione nell'osso corticale può causare fratture. In terzo luogo, c'è ancora una possibilità di fallimento della fissazione. Crediamo che l'uso di stecche personalizzate costruite in 3D sia una possibile opzione per costruire un modello di contrattura dell'articolazione del ginocchio non invasivo in futuro29.
In conclusione, il presente studio descrive un modello mini-invasivo di contrattura articolare del ginocchio che si basa su una combinazione del modus di separazione del divario muscolare e del metodo di mini-incisione. Dato che le fissazioni chirurgiche interne possono produrre un modello ben accettato di contrattura articolare, questa tecnica mini-invasiva può essere utile nello studio della contrattura di flessione del ginocchio indotta dall'immobilizzazione.
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Disclosures
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Acknowledgments
Questo lavoro è stato sostenuto da sovvenzioni della National Natural Science Foundation of China (n. 81772368), della Natural Science Foundation of Guangdong Province (N. 2017A030313496) e del Guangdong Provincial Science and Technology Plan Project (No. 2016A0215225; N. 2017B090912007). Gli autori ringraziano il Dr. Fei, M.D. del Dipartimento di Chirurgia Ortopedica, L'Ottavo Ospedale Affiliato dell'Università Sun Yat-sen per la sua assistenza tecnica durante la modifica.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Anerdian | Shanghai Likang Ltd. | 310173 | antibacterial |
| Buprenorphine | Shanghai Shyndec Pharmaceutical Ltd. | / | analgesia |
| Carprofen | MCE | HY-B1227 | analgesia |
| Cross screwdriver | STANLEY | PH0*125mm | tighten the screws |
| Electric drill | WEGO | 185 | drill hole(with stainless steel drill 0.9mm;1.0mm) |
| Microsurgical instruments | RWD | / | Orthopaedic surgical instruments for animals |
| Neomycin | Sigma | N6386 | antibacterial |
| Sodium pentobarbital | Sigma | P3761 | anaesthetize |
| Stainless Steel screws | WEGO | m1.4*8; m1.2*6 | screw(part of internal fixation) |
| Syringe | WEGO | 3151474 | use for plastic plate(part of internal fixation) |
| μ-CT | ALOKA | Latheta LCT-200 | in vivo CT scan |
References
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