Summary
Her presenterer vi en protokoll for å beskrive en minimalt invasiv teknikk for kneleddet immobilisering i en rotte modell. Dette reproduserbar protokoll, basere på muskel-gap separasjon modus og mini-snitt dyktighet, er egnet for å studere den underliggende molekylære mekanisme ervervet felles Contracture.
Abstract
Felles Contracture, som følge av en langvarig felles immobilisering, er en vanlig komplikasjon i ortopedi. For tiden bruker en intern fiksering for å begrense kneleddet mobilitet er en allment akseptert modell for å generere eksperimentelle Contracture. Imidlertid, implanting søknad ville uunngåelig anledning inngrep Trauma å dyrene. Satsing å utvikle en mindre invasiv tilnærming, kombinerte vi en muskel-gap separasjon modus med en tidligere rapportert mini-snitt dyktighet under kirurgiske prosedyren: to mini hud snitt ble gjort på lateral lår og ben, etterfulgt av å utføre muskel-gap separasjon for å avdekke bein overflaten. Den rotte kneleddet ble gradvis immobilisert av en forhåndsbygde intern fiksering på ca 135 ° kne fleksjon uten forstyrrende essensielle nerver eller blodårer. Som forventet, denne enkle teknikken tillater rask postoperativ rehabilitering i dyr. Den riktige plasseringen av den interne fiksering ble bekreftet av en x-ray eller Micro-CT skanning analyse. Omfanget av bevegelsen var betydelig begrenset i immobilisert kneleddet enn det som ble observert i det kontralateral kneleddet som demonstrerer effektiviteten av denne modellen. Foruten, histologiske analyse avslørte utviklingen av fiber avsetning og vedheft i bakre-overlegne kneleddet kapsel over tid. Dermed kan denne mini-invasiv modell være egnet for å etterligne utviklingen av immobilisert kneleddet Contracture.
Introduction
Felles kontrakturer er definert som en restriksjon i det passive bevegelsesområdet (rom) til en diarthrodial skjøt1,2. Den nåværende terapier satsing å forebygge og behandle felles Contracture har oppnådd noen suksess3,4. Men den underliggende molekylære mekanismen av ervervet felles Contracture fortsatt i stor grad ukjent5. Etiologi av felles kontrakturer i ulike sosiale samfunn er svært mangfoldig og omfatter genetiske faktorer, post traumatisk tilstander, kroniske sykdommer og forlenget immobilitet6. Det er allment akseptert at immobilitet er en kritisk sak i utviklingen av ervervet felles Contracture7. Personer som lider av store felles Contracture kan til slutt føre til fysiske funksjonshemming8. Således, en stabile og reproduserbar dyr modell er på krevd for etterforske det muligheter patofysiologiske mekanismer av ervervet skjøt Contracture.
De nå bygde immobilisering-indusert kneleddet Contracture modeller er for det meste oppnås ved å utnytte ikke-invasiv kaster, eksterne fixations, og interne fixations. Watanabe et al. rapporterte muligheten for bruk av støpt immobilisering på rotte kneledd9. Av bruk en spesiell omslaget, ettall side av det lavere lem skjøt av rotta er immobilisert av en kast. Rotte kneleddet kan forbli fullt flexed uten kirurgiske traumer10,11. Men, både hofte og ankel felles bevegelser er også påvirket av denne formen for immobilisering, som kan øke graden av muskel atrofi i quadriceps femoris eller gastrocnemius12. I tillegg må ødem og lunger av bakbena unngås ved å erstatte kastet på angitte tidspunkt, noe som kan påvirke kontinuitet i immobilitet. En annen akseptert metode for etablering av en kneleddet Contracture modell bruker ekstern kirurgisk fiksering. Nagai et al. kombinerte Kirschner wire og ståltråd til en ekstern fiksator, som immobilisert kneleddet til ca. 140 ° fleksjon13. I denne metoden, en harpiks brukes til å dekke overflaten for å hindre riper i huden. Selv om ekstern fiksering immobilisering er robust og pålitelig14,15, perkutan Kirschner wire PIN spor kan øke risikoen for infeksjon16. I vår egen erfaring, ved hjelp av ekstern fiksering teknikken kan redusere den daglige aktiviteten til rotter på grunn av en økning i betinget slikke atferd.
Alternativt, trudel et al. beskrev en godt akseptert modell av felles Contracture i rotte kneet joint basert på en kirurgisk intern fiksering17 (denne metoden ble endret fra den som brukes av Evans og kolleger18). Spesielt, fremhever denne metoden viktigheten av å benytte en mini-snitt teknikk for å minimere kirurgiske sår. Den effektive utviklingen av felles Contracture har blitt bevist i denne modellen19. Men protokollen om hvordan du utfører en minimal disseksjon å utsette bein overflaten er fortsatt uklart20. Også den nøyaktige posisjonen der skruen er boring er ikke fullt ut forstått. Implantation av den interne fiksering gjennom en subkutan eller submuscular måte er fortsatt kontroversielt21. For å løse disse problemene, har vi endret denne metoden ved å inkludere en passende muskel-gap separasjon modus, som tillater en mini-invasiv eksponering av bein overflaten og plassering av implantation gjennom en submuscular kanal. Denne protokollen førte til rask postoperativ rehabilitering i rotter etter operasjonen. Dyrene bebygget en begrenset skjøt omfang av forslag etter skjøt immobilisering, hvilke var forenlig med morfologiske endre av capsular vedheft oppnådd fra histologiske analyse. Vi beskriver også en nøyaktig mulig plassering av boret skruer som bekreftes av røntgen analyse eller Micro-CT analyse. Dermed denne studien hadde som mål å beskrive i detalj en minimal-invasiv teknikk i et kneleddet Contracture modell som ble etablert av en muskel-gap separasjon modus kombinert med en mini-snitt metode. Vi tror at minimalt invasive teknikker kan både redusere dyr traumer og effektivt etterligne den patologiske prosessen med felles fleksjon Contracture.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle prosedyrer ble utført i samsvar med guide for Stell og bruk av Laboratoriedyr og ble godkjent av The Third tilknyttede Hospital of Sun Yat-sen University institusjonelle dyr omsorg og bruk komité (tillatelses nummer: 02-165-01). Alle dyre eksperimenter ble utført i henhold til retningslinjene for ankomst.
1. preoperativ forberedelse
Merk: figur 1 viser utformingen av den kirurgiske prosedyren.
- Stivt nakkens kneleddet med en plast plate og to metall skruer på ca 135 ° fleksjon.
Merk: Utfør operasjonen på proksimale femur og den, den er den som er i den andre Tibia uten å bryte den felles komponent. - Forbered materialer og instrumenter for intern fiksering.
- Konstruere en medisinsk karakter polypropylen plast plater ved å kutte en 5 mL sprøyte (figur 2a) ved hjelp av en kirurgisk saks for å passe til følgende dimensjoner: lengde, 25 mm; bredde, 10 mm; tykkelse, 1 mm (figur 2b). Glatt omkretsen av platen med en skalpell vertikalt. Skyll platen med sterilt saltvann for å vaske av rusk med tre ganger.
- Sterilisere med 75% etanol for 4 h etterfulgt av irradiirujushhaja med ultrafiolett lys for 3 t.
- Før boring av hull i plast platen: Forbered en håndholdt lavhastighets elektrisk drill med en hastighet på ca 0-4000 RPM (figur 2C). Bor to hull i begge ender av platen, diametre er 1 mm og 0,9 mm, henholdsvis (figur 2D). Match begge ender av platen med M 1,4 mm x 8 mm og M 1,2 mm x 6 mm stål skruer, henholdsvis (figur 2e).
- Tørk med 75% etanol og sterilisere med UV-lys i 3 timer før bruk.
- Konstruere en medisinsk karakter polypropylen plast plater ved å kutte en 5 mL sprøyte (figur 2a) ved hjelp av en kirurgisk saks for å passe til følgende dimensjoner: lengde, 25 mm; bredde, 10 mm; tykkelse, 1 mm (figur 2b). Glatt omkretsen av platen med en skalpell vertikalt. Skyll platen med sterilt saltvann for å vaske av rusk med tre ganger.
- Forbered Kirurgiske instrumenter: 1 rett mygg-type hemostatic klemme, 1 glatt buet tang, 2 øyelokk sårhaker, 1 nål-holder, 1 vev tang, 1 Sutur saks, 1 Micro tissue saks og 1 skalpell (figur 2F). Sterilisere Kirurgiske instrumenter ved autoklavering ved 121,3 ° c i 20 min og tørking.
- Eksperimentelle dyr
- Bruk spesifikk patogen ledig (SPF) grade med modne mannlig Sprague-Dawley (eller Wistar) rotter, veiing imellom 250-350 g inne forsøket.
Merk: Velg enten hunn eller hannrotter for eksperimentet. - Sted rottene inne burene og oppbevare inne en 12 h lyset/12 h mørk syklus-kontrollert laboratorium rom. Gi tilstrekkelig mat og vann.
- Bruk spesifikk patogen ledig (SPF) grade med modne mannlig Sprague-Dawley (eller Wistar) rotter, veiing imellom 250-350 g inne forsøket.
2. kirurgi
- Juster temperaturen. Plasser en varmende pute på en kirurgisk plattform i en termostat operasjonsrom.
- Anestesi og hud forberedelse
- Veie rotta med en elektronisk skalaen og fortegnelse.
- Holde rotta og utføre en intraperitoneal injeksjon av natrium pentobarbital (30 mg/kg) til indusert anestesi. Vurdering av at dyret er tilstrekkelig anesthetized hjelp av tå klype22. Administrer øynene med smøremiddel for å beskytte hornhinnen fra tørking under operasjonen.
- Barbere det lavere kropp av rotta inkluderer det to bakben lemmer med en elektrisk avklipt og desinfisere med en anstrøk av povidon jod to ganger og 75% etanol tre ganger.
- Plasser rotte sideveis, og dekk med kirurgisk gardin utsette den ene siden bakben og hofte.
- Desinfisere operasjonsområdet igjen med povidon jod.
- Nakkens kneleddet med innvendig fiksering ved hjelp av en mini-invasiv teknikk.
Merk: Hold snittet riktig fuktig med sterilt saltvann under operasjonen. Operasjonen krever vanligvis to kirurger.- Merk retningen av huden snitt. Ved den flate enden av femur større forhold, tegner en linje langs kroppens overflate projeksjon av muskel gapet mellom Vastus lateralis og biceps femoris (figur 3a). Incise epidermis huden langs tegnings linjen omtrentlig 1,5 cm (figur 3b).
- Rett ut å analysere muskel gapet mellom Vastus lateralis og biceps femoris med en vev tang til lår skaftet er eksponert ca 1 cm i lengde (figur 3c). Bruk retractor for å lette kontinuerlig separasjon av muskel gapet.
- Incise epidermis huden omtrentlig 1 cm langs kroppens overflate projeksjon av muskel gapet mellom tibialispuls fremre og fibularis Longus på den flate Nedre ekstremiteter (figur 3D). Rett ut analysere muskel gapet til Tibia er eksponert ca 1 cm i lengde (figur 3e).
- Skill det myke vevet av retractor og den glatte tang, holde vinkelrett og bore en 1,0 mm diameter hull i lår akselen med en hastighet på 1 500 RPM ved hjelp av en elektrisk drill (figur 3F). Riktig bore posisjon er omtrentlig 8 mm under den nedre kanten av den større forhold. Trykk raskt på såret for å stoppe blødningen.
Merk: riktig bore diameter kan unngå intraoperativ brudd. - Bor en 0,9 mm diameter hull i Tibia omtrentlig 4 mm under kanten av tibiofibular fusjon (figur 4a). Utfør boringen nøye for å hindre knusing av muskler eller sener.
- Bruk rett Mosquito-type hemostatic klemme for å danne en submuscular kurs fra Tibia hullet til femur hullet. Den submuscular tunnelen passerer under gastrocnemius i Tibia slutt og over Gluteus Medius, under biceps-femoris i femur enden.
- Bruk en M 1,4 mm x 8 mm stål skrue for å feste den ene enden av plast platen (med hullet på 1,0 mm i diameter) i det proksimale femur (figur 4b). Bruk en M 1,2 mm x 6 mm stål skrue for å feste en annen ende av plast platen (med et 0,9 mm diameter hull) i den som kan løsne (figur 4c). Sørg for at kneleddet ikke Varus misdannelse.
- Lukk såret: Sutur myofascia, dype fasciae og under Huds vev med 4-0 absorberbare sting (figur 4d). Lukk huden med polyamid sting (figur 4f).
3. postoperativ forvaltning
- Påfør postoperativ analgesi gjennom subkutan injeksjon av buprenorfin (0,03 mg/mL) ved 0,05 mg/kg. Tilsett 5 mg/mL Neomycin i drikkevann i 5 dager etter operasjonen.
- Injiser henholdsvis analgesi blandingen (buprenorfin og Karprofen) på 0,05 mg/kg og 5 mg/kg subkutant to ganger daglig i minst 72 timer etter operasjonen.
- Sjekk om bak benet hadde over-ødem i tilfelle av vaskulær skade. Fremstilt sikker det det rotter kanne gå normalt i tilfellet av nerve skaden i løpet av kirurgi.
4. postoperativ undersøkelse
- Observere helbredelse av kirurgisk snitt og fysisk undersøke kneleddet å evaluere tidlige tegn på infeksjon annenhver dag postoperativt. Sjekk graden av hevelse i ankelen og metacarpophalangeal ledd i tilfelle kontinuerlig ødem.
Merk: tidlig postoperativ infeksjon kan forårsake sår sekresjon, bein hevelse, og forsinket sår helbredelse. - Utfør X-ray Imaging av hindlimb bentap for å sikre at riktig plassert skruene på den første postoperative dagen.
Merk: en Micro-CT scan analyse er et annet alternativ for å vise riktig plassering og retning av stål skruer. - Mål det passive bevegelsesområdet (ROM) for å evaluere utviklingen av Contracture. Ta et kneledd ROM måling på ulike tidspunkt kohorter postoperativt som beskrevet tidligere20.
- Kort sagt, euthanize rottene og huden hindlimbs. Fjern startsperre og mål kneleddet vinkelen ved hjelp av en mekanisk arthrometer på to momenter (667 eller 1 060 g/cm)23.
- Beregn ROM som et resultat av den totale Contracture, myogenic Contracture, og arthrogenic Contracture separat basert på etterforskningen mål24.
Merk: angi forskjellige tids kohorter (dvs. 1, 2, 4, 8, 16 og 32 uker) i henhold til forsknings målene. Den kontralateral kneleddet (ikke-operative eller humbug-opererte) kan tjene som en kontroll2.
- Histologiske analyse av de bakre kneledd kapslene.
- Forbered felles vev. Analysere kneleddet vev og fikse det med 4% paraformaldehyde. Avkalke og legge den i parafin som tidligere rapportert25. Skjær delene (5 μm) på midtre midcondylar nivå i sagittal planet.
Merk: Velg å utføre forskjellige evaluere farging, inkludert HE, aldehyd-fuchsin-Masson Goldner (AFMG), gummitre-Masson eller immunhistokjemi farging for histologiske studier i felles kapselen basert på dine studie mål15, og 26. - Observer histomorphometric endringer i de bakre kneledd kapslene. Fotografere den bakre delen av kneleddet. Observer fiber avsetning og vedheft endringer mellom diafysen-synovium krysset og menisk6.
Merk: patologiske forandringer av felles kapsler anses å være en sykdomsfremkallende faktor for kneleddet Contracture. Mål lengden, tykkelsen, og de capsular områdene av bakre kapsel som tidligere beskrevet i henhold til forskningen innholdet27.
- Forbered felles vev. Analysere kneleddet vev og fikse det med 4% paraformaldehyde. Avkalke og legge den i parafin som tidligere rapportert25. Skjær delene (5 μm) på midtre midcondylar nivå i sagittal planet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Vi observerte at rotter fikk minimalt invasiv kirurgi kan gå tilbake til det vanlige kostholdet bare en dag postoperativt. Spesielt har det kirurgiske snittet arr uten sekresjon (figur 5a). Hevelse i ankelen og metacarpophalangeal leddene i det operative hindlimb bentap har nesten helt forsvunnet to dagers postoperativt (figur 5B) sammenlignet med den kontralateral siden (figur 5c). Ingen av tegnene av tidlig infeksjon var grunnlegge inne rottene. Rotter kanne stå og morsjon regelmessig (skikkelsen 5D). Den kirurgiske sår hadde helbredet helt på dag tolv postoperativt (figur 5).
Visuelt ble immobilisert kneleddet inngått etter fire ukers immobilisering, mens mini-invasiv kirurgi ikke hadde noen synlig effekt på kontralateral lem (figur 6a). The X-ray bildet viser riktig plassering av stål skruer i femur eller Tibia (figur 6b), selv om den ikke viser plasseringen av plast plate. Vi har også ansatt en høy oppløsning Micro-CT Scanner til bildet immobilisert nedre lem. Den 3D rekonstruksjon analysen viste at skruene ble boret sidelengs (figur 6c). Bore posisjonen er omtrentlig 8 mm under den nedre kanten av den større forhold ved proksimale femur og bare (omtrentlig 4 mm) under kanten av tibiofibular fusjon ved den lave Tibia (figur 6c).
Vi målte seks rotter på slutten av to ganger (28 dager og 56 dager), henholdsvis, for å sammenligne arthrogenic ROM underskudd på immobilisert kneleddet og kontralateral side etter myotomies av transarticular musklene20. Den kontralateral kneleddet (ikke-operative) fungerer som en kontroll. Etter 28 dager med immobilisering, gjennomsnittlig arthrogenic underskudd i forlengelsen ROM var 29,4 ± 3,3 ° for immobilisert kneleddet, signifikant høyere enn i kontroll (4,8 ± 2,8 °, P< 0,05). Arthrogenic underskudd i ROM økte under immobilisering på en tidsavhengig måte, demonstrert av gjennomsnittlig arthrogenic underskudd på 40,7 ± 4,3 ° for immobilisert kneleddet, betydelig større enn kontrollen, 11,2 ± 3,8 ° på de 56 dagene av immobilisering (p < 0,05) (figur 7).
Ved hjelp av gummitre-Masson-farging, analyserte vi den bakre-overlegne kneleddet kapsel på tre-tiden poeng. På dag én immobilisering, ingen vedheft ble observert i fellesrommet mellom postero-overlegen felles kapsel og femur i immobilisert eller kontralateral side kneleddet (figur 8a, d). Men, observerte vi at det var fibro-fettvev avsatt og vedheft hadde utviklet seg i fellesrommet etter 28 dager med immobilisering (figur 8E). Den fiber vev selv delvis erstattet denne deponering etter 56 dager immobilisering (figur 8f), mens denne type vedheft ikke ble observert i kontralateral side på ulike tidspunkt poeng (Figur 8 a, b, c).
Figur 1: grafisk illustrasjon av en sideveis visning av kne ledds immobilisert med innvendig fiksering ved 135 ° fleksjon. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2: design polypropylen plast platen inn i en intern fiksering. (a-b) En plast plate i polypropylen ble kløyvde fra sprøyten. De stiplede linjene representerer omtrentlig plate område. Platen har følgende dimensjoner: lengde, 25 mm; bredde, 10 mm; tykkelse, 1 mm. (c) fotografi av håndholdt elektrisk drill. (d) øvelser med 0,9 mm og 1,0 mm diameter i hver ende av platen. Spesifikasjonen av skruen er 1,4 x 8 mm og 1,2 x 6 mm hhv. (e) den endelige formen av en forhåndsbygde intern fiksering. (f) Kirurgiske instrumenter. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 3: Macrographs av kirurgisk eksponering i midten av femur og den andre Tibia ved hjelp av mini-invasiv teknikk. (a) en svart linje indikerer huden snitt mellom Vastus lateralis (øvre merket område) og biceps femoris (nedre markerte området). De stiplede linjene representerer omtrentlig muskel rekkevidde. (b) det kirurgiske snittet mellom musklene illustreres. Snittet er borte fra ischias nerven. Den svarte linjen representerer retningen på ischias nerven. (c) eksponering av femur midshaft av muskel-gap separasjon med Vastus lateralis og capput vertebralis indikert. (d-e) Eksponeringen av Tibia er vist i forhold til fibularis Longus. (f) borehullet i lår skaftet er illustrert med Vastus lateralis, og capput vertebralis indikert. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Bilde 4: implantat for innvendig fiksering. (a) hullet gjort i Tibia er illustrert med fibularis Longus, og flexor senen Profundis indikert. (b-c) Plast platen skrudd inn i borehullet er illustrert i forhold til caput vertebralis (b) og fibularis Longus (c). (d-e) Sår lukking ved hjelp av vicryl Sutur. Den stiplede linjen (e) representerer den omtrentlige plast plate serien. (f) postoperativ helhetssyn på mini-snitt. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 5: observasjon av kirurgisk snitt helbredelse. (a) kirurgisk snitt har arret to dager postoperativt. (b-c) Hevelse i ankelen og metacarpophalangeal leddene i postoperative lem (b) har nesten helt forsvunnet to dager postoperativt. Pilspisser viser ankel leddene. (d) en rotte kan stå normalt. (e-f) Såret har fullstendig helbredet tolv dager postoperativt. Sorte piler indikerer kirurgisk healing snitt. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 6: evaluering av kneleddet immobilisering. (a) makroskopisk bildet illustrerer en sammentrekning av venstre kneleddet etter fire ukers immobilisering. (b) det generelle røntgenbildet viser plasseringen av skruene. (c) Microcomputed tomografi analyse av immobilisert kneleddet. De hvite pilene representerer de faste skruene. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 7: analyse av arthrogenic underskudd i felles Utvidelses område for bevegelse (rom). Data presenteres som gjennomsnittet ± SEM (n = 6 per gruppe). Arthrogenic underskudd i forlengelsen ROM av immobilisert kneet leddene er betydelig høyere enn for kontralateral, nonoperative side (tjene som en kontrollgruppe). Begrensning i ROM representerer felles immobilisering indusert en typisk kne fleksjon Contracture. Statistisk analyse: likestilling av avvik ble utført ved hjelp Alvheim ' s test, ROM forskjeller mellom kontralateral og immobilisert gruppene ble sammenlignet på to-tidspunkt punkt (28 og 56 dager) av to haler student t test. Viktighets forskjellen ble bestemt av *P < 0,05 fra kontrollen. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 8: histologiske endringer i den bakre-overlegne kneleddet kapsel analysert av gummitre-Masson-farging på ulike tidspunkt poeng. Representative bilder av den bakre-overlegne felles kapselen i kontralateral kneleddet (ikke-operative, øvre paneler), og immobilisert kneleddet (operative, nedre paneler) på dag 1, 28, og 56 under felles immobilisering. Etter en dag med immobilisering, synovium var tykk, og ingen vedheft ble observert i fellesrommet mellom postero-overlegen felles kapsel og femur (indikert med stjerner i en venstre rad). Etter 28 dager med immobilisering, var det fibro-fettvev avsatt i felles rom og vedheft hadde utviklet seg mellom postero-overlegen felles kapsel og femur (indikert med pilspissen). På dager 56 av immobilisering, forekomstene fortsatt eksisterte, og det var bindevev stadig dukket opp (indikert av pil). Den svarte kanten i nedre venstre hjørne representerer det forstørrede bildet av fellesrommet mellom den postero felles kapselen og femur. F: femur; T: Tibia; M: menisk, den bakre horn; JS: felles plass. Scale bar = 50 μm. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Denne studien hadde som mål å belyse en steg-for-steg kneleddet immobilisering metode ved hjelp av en mini-invasiv teknikk som tillater rask postoperativ rehabilitering i dyr etter operasjonen. Konvensjonelt, er muskel-gap separasjon tilnærming antas å være en minimal invasiv teknikk i Ortopedisk kirurgi. Som forventet, vi grunnlegge det rotter kanne gjensyn med en normal kosten og aktivitetene rettferdig ettall dag postoperativt, hvilke var forenlig med det foregående studere. Videre, ingen arterie eller nerveskade skjedde etter operasjonen, bevis for at muskel-gap separasjon modus sørget for en tilstrekkelig og trygg bein eksponering metode. Selv om invasiv kirurgiske effekter kan reduseres ved hjelp av kaster, kan muligheten for ødem forekomst i bakbena påvirke kontinuitet av immobilitet. I denne studien, ankelen eller tå hevelse forårsaket av kirurgiske prosedyrer forsvant helt etter to dager postoperativt. Disse resultatene markere en pålitelig og stabil felles immobilisering modell laget av en mini-invasiv teknikk på linje med prinsippet om rask utvinning. Klinisk, fleksjon Contracture som er forårsaket av immobilisering er nærmere en ikke-inflammatorisk kurs6. Ødem kan føre til utgivelsen av inflammatoriske meglere4. Derfor bruker kaster til indusert felles Contracture kan ikke faktisk være ufarlig. I denne studien ble det utført to separate små snitt (på 1-1,5 cm) på henholdsvis lår-og tibial IDene. Snittet lengder var lik størrelsen på snittet som er nødvendig for K-wire boring. Derfor er mini-invasiv effekt av denne metoden er mer bidrar til å redusere traumer til at av ekstern fiksering. Dessuten demonstrerte en tidligere randomisert kontrollert rettssak en mulig korrelasjon mellom anvendelsen av ekstern fiksering (perkutant) og økt risiko for infeksjon i lem16. Betenke der nei rotter fikk en tidlig infeksjon kvittere inne forskningen, vi antatt det muskelen gap atskillelse teknikk er nøkkelen å denne modell fordi den kanne nedskrive blø og unødvendig klipping. Også den interne fiksator ble trimmet ned fra sprøyten, er det lave kostnader og viktigst, ikke-giftig for dyr. Selv om både lateral og midtre kirurgiske tilnærminger kan etablere en effektiv rotte modell av kne fleksjon Contracture28, denne liten-invasiv teknikk, men kan bare implementeres ved hjelp av lateral tilnærming i stedet for å bruke midtre Tilnærming.
Til vår beste kunnskap, er den presise skruen bore posisjon ved proksimale femur eller klart Tibia ikke fullt ut forstått. Velge å bore et hull i den midterste delen av Tibia kan påvirke blodtilførselen i Tibia. Resultatene fra mikro-CT-analysen indikerte at riktig bore posisjon er omtrentlig 8 mm under den nedre kanten av den større forhold og omtrentlig 4 mm under kanten av tibiofibular fusjon. Riktig bore posisjon kan bidra til å unngå effekter på den felles komponenten eller blodtilførselen. Imidlertid er implantation av den interne fiksering gjennom en subkutan eller submuscular måte fortsatt kontroversielt. Interessant, utføre muskel-gap separasjon teknikken er praktisk for å plassere implantation gjennom en submuscular kanal til en viss grad.
Resultatene fra felles vinkel målingen var i samsvar med histologiske analysen, som viste at kneleddet Contracture ble vellykket indusert i immobilisert hindlimb bentap. Den gjennomsnittlige arthrogenic underskudd i forlengelsen ROM var 29,4 ± 3,3 °, 40,7 ± 4,3 ° på immobilisert kneleddet på slutten av 28 dager og 56 dager med immobilisering, henholdsvis, som var betydelig høyere enn i kontroll (P < 0,05). Vi fant også at typiske vedheft hadde utviklet seg mellom i fellesrommet mellom postero-overlegen felles kapsel og femur i immobilisert side kneleddet (figur 8E, f), som indikerer at bruk av mini-invasiv teknikk vil ikke forstyrre forekomsten av felles Contracture. Til sammen viser forskningen at denne mini-invasiv modellen gir stabile resultater og er effektiv i inducing ervervet felles fleksjon Contracture.
Denne mini-invasiv modellen har fortsatt noen begrensninger. Først vil Tibia side skruen uunngåelig irritere nærliggende sener, inkludert fibularis Longus. For det andre, boring i kortikale benet kan føre til brudd. For det tredje er det fortsatt en sjanse for fiksering svikt. Vi tror at bruk av 3D-bygget individualisert Splinter er et mulig alternativ for å bygge en ikke-invasiv kneleddet Contracture modell i fremtiden29.
I konklusjonen, beskriver den nåværende studien en mini-invasiv kneleddet Contracture modell som er basert på en kombinasjon av muskel gap separasjon modus og mini-snitt metoden. Gitt at interne kirurgiske fixations kan produsere en godt akseptert modell av felles Contracture, denne mini-invasiv teknikk kan være nyttig i studiet av immobilisering-indusert kne fleksjon Contracture.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre.
Acknowledgments
Dette arbeidet ble støttet av tilskudd fra National Natural Science Foundation i Kina (nr. 81772368), Natural Science Foundation of Guangdong-provinsen (nr. 2017A030313496), og Guangdong Provincial Science and Technology plan Project (nr. 2016A020215225; 2017B090912007). Forfatterne takker Dr. fei Zhang, MD fra Institutt for Ortopedisk kirurgi, den åttende tilknyttede Hospital of Sun Yat-sen University for sin tekniske assistanse under modifisering.
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
- Akeson, W. H., Amiel, D., Woo, S. L. Immobility effects on synovial joints the pathomechanics of joint contracture. Biorheology. 17 (1-2), 95-110 (1980).
- Trudel, G., Uhthoff, H. K., Brown, M. Extent and direction of joint motion limitation after prolonged immobility: an experimental study in the rat. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 80 (12), 1542-1547 (1999).
- Arsoy, D., et al. Joint contracture is reduced by intra-articular implantation of rosiglitazone-loaded hydrogels in a rabbit model of arthrofibrosis. Journal of Orthopaedic Research. , (2018).
- Glaeser, J. D., et al. Anti-Inflammatory Peptide Attenuates Edema and Promotes BMP-2-Induced Bone Formation in Spine Fusion. Tissue Engineering. Part A. , (2018).
- Fergusson, D., Hutton, B., Drodge, A. The epidemiology of major joint contractures: a systematic review of the literature. Clinical Orthopaedics and Related Research. 456, 22-29 (2007).
- Wong, K., Trudel, G., Laneuville, O. Noninflammatory Joint Contractures Arising from Immobility: Animal Models to Future Treatments. BioMed Research International. 2015, 848290 (2015).
- Clavet, H., Hebert, P. C., Fergusson, D., Doucette, S., Trudel, G. Joint contracture following prolonged stay in the intensive care unit. CMAJ : Canadian Medical Association Journal. 178 (6), 691-697 (2008).
- Dehail, P., et al. Joint contractures and acquired deforming hypertonia in older people: Which determinants? Annals of Physical and Rehabilitation Medicine. , (2018).
- Watanabe, M., Kojima, S., Hoso, M. Effect of low-intensity pulsed ultrasound therapy on a rat knee joint contracture model. Journal of Physical Therapy Science. 29 (9), 1567-1572 (2017).
- Goto, K., et al. Development and progression of immobilization-induced skin fibrosis through overexpression of transforming growth factor-ss1 and hypoxic conditions in a rat knee joint contracture model. Connective Tissue Research. 58 (6), 586-596 (2017).
- Sasabe, R., et al. Effects of joint immobilization on changes in myofibroblasts and collagen in the rat knee contracture model. Journal of Orthopaedic Research. 35 (9), 1998-2006 (2017).
- Sakakima, H., Yoshida, Y., Sakae, K., Morimoto, N. Different frequency treadmill running in immobilization-induced muscle atrophy and ankle joint contracture of rats. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports. 14 (3), 186-192 (2004).
- Nagai, M., et al. Contributions of biarticular myogenic components to the limitation of the range of motion after immobilization of rat knee joint. BMC Musculoskeletal Disorders. 15, 224 (2014).
- Matsuzaki, T., Yoshida, S., Kojima, S., Watanabe, M., Hoso, M. Influence of ROM Exercise on the Joint Components during Immobilization. Journal of Physical Therapy Science. 25 (12), 1547-1551 (2013).
- Kaneguchi, A., Ozawa, J., Kawamata, S., Yamaoka, K. Development of arthrogenic joint contracture as a result of pathological changes in remobilized rat knees. Journal of Orthopaedic Research. 35 (7), 1414-1423 (2017).
- Hargreaves, D. G., Drew, S. J., Eckersley, R. Kirschner wire pin tract infection rates: a randomized controlled trial between percutaneous and buried wires. Journal of Hand Surgery. 29 (4), 374-376 (2004).
- Trudel, G. Differentiating the myogenic and arthrogenic components of joint contractures. An experimental study on the rat knee joint. International Journal of Rehabilitation Research. 20 (4), 397-404 (1997).
- Evans, E. B., Eggers, G. W. N., Butler, J. K., Blumel, J. Experimental Immobilization and Remobilization of Rat Knee Joints. Journal of Bone and Joint Surgery. 42 (5), 737-758 (1960).
- Hagiwara, Y., et al. Expression patterns of collagen types I and III in the capsule of a rat knee contracture model. Journal of Orthopaedic Research. 28 (3), 315-321 (2010).
- Trudel, G., Uhthoff, H. K. Contractures secondary to immobility: is the restriction articular or muscular? An experimental longitudinal study in the rat knee. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 81 (1), 6-13 (2000).
- Hagiwara, Y., et al. Increased elasticity of capsule after immobilization in a rat knee experimental model assessed by scanning acoustic microscopy. Upsala Journal of Medical Sciences. 111 (3), 303-313 (2006).
- Adelsperger, A. R., Bigiarelli-Nogas, K. J., Toore, I., Goergen, C. J. Use of a Low-flow Digital Anesthesia System for Mice and Rats. Journal of Visualized Experiments. (115), (2016).
- Trudel, G., O'Neill, P. A., Goudreau, L. A. A mechanical arthrometer to measure knee joint contracture in rats. IEEE Transactions On Rehabilitation Engineering. 8 (1), 149-155 (2000).
- Campbell, T. M., et al. Using a Knee Arthrometer to Evaluate Tissue-specific Contributions to Knee Flexion Contracture in the Rat. Journal of Visualized Experiments. (141), (2018).
- Moriyama, H., et al. Alteration of knee joint connective tissues during contracture formation in spastic rats after an experimentally induced spinal cord injury. Connective Tissue Research. 48 (4), 180-187 (2007).
- Onoda, Y., et al. Joint haemorrhage partly accelerated immobilization-induced synovial adhesions and capsular shortening in rats. Knee Surgery, Sports Traumatology, & Arthroscopy. 22 (11), 2874-2883 (2014).
- Trudel, G., Jabi, M., Uhthoff, H. K. Localized and adaptive synoviocyte proliferation characteristics in rat knee joint contractures secondary to immobility. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 84 (9), 1350-1356 (2003).
- Jiang, S., et al. Endoplasmic reticulum stress-dependent ROS production mediates synovial myofibroblastic differentiation in the immobilization-induced rat knee joint contracture model. Experimental Cell Research. 369 (2), 325-334 (2018).
- Pithioux, M., et al. An Efficient and Reproducible Protocol for Distraction Osteogenesis in a Rat Model Leading to a Functional Regenerated Femur. Journal of Visualized Experiments. (128), (2017).
