Summary
Здесь мы представляем протокол для описания минимально инвазивной техники для обездвижить коленного сустава в модели крысы. Этот воспроизводимый протокол, основываясь на методе разделения мышц и навыке мини-разреза, подходит для изучения базового молекулярного механизма приобретенного совместного контрактуры.
Abstract
Совместная контрактура, в результате длительной совместной иммобилизации, является распространенным осложнением в ортопедии. В настоящее время использование внутренней фиксации для ограничения подвижности коленного сустава является широко признанной моделью для создания экспериментальной контрактуры. Тем не менее, имплантация приложение неизбежно вызовет хирургическую травму животных. Стремясь разработать менее инвазивный подход, мы объединили мышечный разрыв разделения modus с ранее сообщалось мини-разрез мастерство во время хирургической процедуры: Два мини разрезы кожи были сделаны на боковой бедра и ноги, а затем выполнения мышечного разрыва разделения, чтобы разоблачить поверхность кости. Крыса коленного сустава постепенно обездвижены предварительно построенной внутренней фиксации примерно на 135 "колено сгибания без вмешательства основных нервов или кровеносных сосудов. Как и ожидалось, эта простая методика позволяет быстро послеоперационную реабилитацию у животных. Правильное положение внутренней фиксации было подтверждено рентгеновским или микро-КТ-анализом. Диапазон движения был значительно ограничен в обездвижении коленного сустава, чем наблюдается в контралатеральном коленном суставе, демонстрируя эффективность этой модели. Кроме того, гистологический анализ выявил развитие волокнистых осаждений и сливок в задней-superior капсулы коленного сустава с течением времени. Таким образом, эта мини-инвазивная модель может быть подходящей для имитации развития обездвиженного коленного сустава.
Introduction
Совместные контрактуры определяются как ограничение в пассивном диапазоне движения (ROM) диартродиальной стык1,2. Текущие методы лечения, направленные на профилактику и лечение совместного контрактуры добились определенного успеха3,4. Тем не менее, основной молекулярный механизм приобретенного совместного контрактура остается в значительной степени неизвестным5. Этиология совместных контрактур в различных социальных сообществах очень разнообразна и включает всебя генетические факторы, посттравматические состояния, хронические заболевания и длительную неподвижность 6. Широко признано, что неподвижность является важнейшим вопросом в разработке приобретенных совместных контрактов7. Люди, которые страдают от основных совместных контрактуры может в конечном итоге привести к физической инвалидности8. Таким образом, стабильная и воспроизводимая модель животного необходима для исследования потенциальных патофизиологических механизмов приобретенного совместного контрактуры.
В настоящее время построен иммобилизации индуцированных коленных совместных моделей контрактуры в основном достигается за счет использования неинвазивных гипсовые слепки, внешние фиксации, и внутренние фиксации. Watanabe и др. сообщили о возможности использования гипсовой литой иммобилизации на крысиных коленных суставах9. Надев специальную куртку, одна сторона нижней конечности сустава крысы обездвижен литые. Крыса коленного сустава может оставаться полностью согнуты без каких-либо хирургических травм10,11. Однако, как тазобедренного и голеностопного сустава движения также зависит от этой формы иммобилизации, которые могут увеличить степень атрофии мышц в четырехглавой феморис или гастрокнемия12. Кроме того, отеки и скопления задних конечностей следует избегать, заменяя гипс в установленные временные моменты, что может повлиять на непрерывность неподвижности. Другой принятый метод для создания коленного совместного контрактуры модели является использование внешней хирургической фиксации. Nagai et al. объединили проволоку Киршнера и стальную проволоку в внешний фиксатор, который обездвижил коленный сустав примерно до 140 градусов сгибания13. В этом методе смола используется для покрытия поверхности, чтобы предотвратить царапины кожи. Хотя внешняя фиксация иммобилизации является надежным и надежным14,15, percutaneous Киршнер проволоки контактный треков может увеличить риск заражения16. По нашему собственному опыту, использование внешней техники фиксации может снизить ежедневную активность крыс за счет увеличения условного лизать поведение.
Кроме того, Trudel et al. описал хорошо принятую модель совместного контрактуры в коленном суставе крысы на основе хирургической внутренней фиксации17 (этот метод был изменен с той, которая использовалась Эвансом и коллегами18). Примечательно, что этот метод подчеркивает важность использования метода мини-разреза, чтобы свести к минимуму хирургические раны. Эффективное развитие совместной контрактной работы доказано в этой модели19. Тем не менее, протокол о том, как выполнить минимальное вскрытие подвергать поверхность кости до сих пор неясно,20. Кроме того, точное положение, где винт бурения не до конца понял. Имплантация внутренней фиксации через подкожный или субмышечный путь по-прежнему спорным21. Чтобы решить эти проблемы, мы модифицировали этот метод, включив соответствующий метод разделения мышечного разрыва, который позволяет мини-инвазивного воздействия костной поверхности и размещения имплантации через субмышечный канал. Этот протокол привел к быстрой послеоперационной реабилитации у крыс после операции. После совместной иммобилизации у животных развился ограниченный диапазон движения суставов, что соответствовало морфологическим изменениям капсульной адгезии, полученным в результате гистологического анализа. Мы также описываем точное возможное расположение пробуренных винтов, что подтверждается рентгеновским анализом или микро-КТ-анализом. Таким образом, это исследование было направлено на подробное описание минимально-инвазивной техники в коленном суставе контрактуры модели, которая была создана мышцы разрыв разделения modus в сочетании с мини-разрез метод. Мы считаем, что минимально инвазивные методы могут как уменьшить травмы животных, так и эффективно имитировать патологический процесс контрактуры сгибания суставов.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Все процедуры были проведены в соответствии с Руководством по уходу и использованию лабораторных животных и были одобрены Третьей аффилированной больницесунского университета Сунь Ят-сен институционального ухода за животными и комитета по уходу за животными (номер разрешения: 02-165-01). Все эксперименты на животных проводились в соответствии с руководящими принципами ARRIVE.
1. Предоперационная подготовка
ПРИМЕЧАНИЕ: На рисунке 1 показана конструкция хирургической процедуры.
- Строго обездвижить коленный сустав пластиковой пластиной и двумя металлическими винтами при сгибании примерно на 135 градусов.
ПРИМЕЧАНИЕ: Выполните операцию на проксимальной бедренной кости и дистальной голени, не нарушая компонент ас. - Подготовка материалов и инструментов для внутренней фиксации.
- Построить полипропиленовые пластиковые пластины медицинского класса, разрезая 5 мл шприца(рисунок 2a)с помощью хирургических ножниц, чтобы соответствовать следующим размерам: длина, 25 мм; ширина, 10 мм; толщина, 1 мм(рисунок 2b). Гладкая периметр пластины скальпелем вертикально. Промыть тарелку стерильным сольным раствором, чтобы смыть мусор в три раза.
- Стерилизовать с 75% этанола для 4 ч следуют облучения с ультрафиолетовым светом для 3 ч.
- Предварительное бурение отверстий в пластиковой пластине: Подготовка ручной низкоскоростной электрической дрель со скоростью около 0-4000 об/мин(рисунок 2c). Просверлите два отверстия на обоих концах пластины, диаметры 1 мм и 0,9 мм, соответственно(рисунок 2d). Совпадение обоих концов пластины с M 1,4 мм х 8 мм и М 1,2 мм х 6 мм стальные винты, соответственно(рисунок 2e).
- Протрите 75% этанола и стерилизовать с ультрафиолетовым светом в течение 3 ч перед использованием.
- Построить полипропиленовые пластиковые пластины медицинского класса, разрезая 5 мл шприца(рисунок 2a)с помощью хирургических ножниц, чтобы соответствовать следующим размерам: длина, 25 мм; ширина, 10 мм; толщина, 1 мм(рисунок 2b). Гладкая периметр пластины скальпелем вертикально. Промыть тарелку стерильным сольным раствором, чтобы смыть мусор в три раза.
- Подготовка хирургических инструментов: 1 прямой Комаров типа гемостатический зажим, 1 гладкий изогнутые щипцы, 2 веки ретракторы, 1 держатель иглы, 1 ткань щипцы, 1 шов ножницами, 1 микро ткани ножницами и 1 скальпель (Рисунок 2f). Стерилизовать хирургические инструменты путем автоклавирования при 121,3 градуса по Цельсию в течение 20 мин и сушки.
- Экспериментальные животные
- Используйте специфический патоген Бесплатный (SPF) класс скелетно зрелых самцов Sprague-Dawley (или Wistar) крыс, весом от 250 до 350 г в эксперименте.
ПРИМЕЧАНИЕ: Выберите для эксперимента крысы женского или мужского пола. - Поместите крыс в клетки и держать в 12 ч свет / 12 ч темного цикла контролируемой лаборатории. Обеспечить достаточное питание и воду.
- Используйте специфический патоген Бесплатный (SPF) класс скелетно зрелых самцов Sprague-Dawley (или Wistar) крыс, весом от 250 до 350 г в эксперименте.
2. Хирургия
- Отрегулируйте температуру. Поместите согревающую площадку на хирургическую платформу в термостатическую операционную.
- Анестезия и подготовка кожи
- Взвесьте крысу с электронной шкалой и записью.
- Сдержать крысу и выполнить интраперитонеальную инъекцию пентобарбитала натрия (30 мг/кг) для индуцированной анестезии. Оценка того, что животное достаточно обезвлечивание с помощью ног щепотку22. Администрирование глаз спомощьей, чтобы защитить роговицу от высыхания во время операции.
- Бритье нижней части тела крысы, включая две задние конечности с электрическим клипера и дезинфицировать с настойкой из йода повид два раза и 75% этанола в три раза.
- Поместите крысы боковой, и накройте хирургическим драпировка подвергая одну сторону заднюю ногу и бедро.
- Снова дезинфицировать хирургическую область с помощью повидона йода.
- Обездвижить коленный сустав с помощью внутренней фиксации с помощью мини-инвазивной техники.
ПРИМЕЧАНИЕ: Держите разрез правильно влажным с стерильным сольнием во время операции. Операция обычно требует двух хирургов.- Отметьте направление разреза кожи. На дистальном конце бедренной кости больше trochanter, провести линию вдоль поверхности тела проекции мышечного разрыва между vastus lateralis и бицепс фемориса (Рисунок 3a). Нарезка кожи эпидермис вдоль чертежной линии приблизительно 1,5 см(рисунок 3b).
- Грубо вскрыть мышечный разрыв между vastus lateralis и бицепс фемориса с ткани щипцы до бедренной вал подвергается примерно 1 см в длину (рисунок3c). Используйте ретрактор для облегчения непрерывного разделения мышечного разрыва.
- Резка эпидермиса кожи приблизительно 1 см вдоль поверхности тела проекции мышечного зазора между tibialis передней и fibularis longus на дистальной нижней конечности (Рисунок 3d). Грубо вскрыть мышечный разрыв, пока голени подвергается примерно 1 см в длину(рисунок 3e).
- Разделите мягкие ткани от втягивающего втягивания и гладких щипц, держите перпендикулярно и просверлите одно отверстие диаметром 1,0 мм в бедренную вал со скоростью 1500 об/мин с помощью электрической дрель (Рисунок 3f). Надлежащее положение бурения приблизительно 8 мм ниже нижнего края большого трохантера. Быстро нажмите рану, чтобы остановить кровотечение.
ПРИМЕЧАНИЕ: Правильный диаметр бурения может избежать внутриоперационных переломов. - Просверлите отверстие диаметром 0,9 мм в голени на 4 мм ниже края гильбу цифлита(рисунок 4а). Выполните бурение тщательно, чтобы предотвратить дробление мышц или сухожилий.
- Используйте прямой комаров типа гемостатический зажим, чтобы сформировать субмышечный курс от отверстия голени до бедренной кости отверстие. Субмышечный туннель проходит ниже гастрокнемия в конце голени и выше ягодицы medius, ниже бицепс бедренной кости в конце бедренной кости.
- Используйте один M 1,4 мм х 8 мм стальной винт для обеспечения одного конца пластиковой пластины (с отверстием диаметром 1,0 мм) в проксимальной бедренной кости(рисунок 4b). Используйте один M 1,2 мм х 6 мм стальной винт для обеспечения другого конца пластиковой пластины (с отверстием диаметром 0,9 мм) в дистальной голени(рисунок 4c). Убедитесь, что коленный сустав без деформации varus.
- Закрыть рану: Шов миофасции, глубокие фасции, и подкожной ткани с помощью 4-0 поглощаемых швов(Рисунок 4d). Закройте кожу с полямидными швами(рисунок 4f).
3. Послеоперационное управление
- Применение послеоперационной обезболивания путем подкожной инъекции бупренорфина (0,03 мг/мл) при 0,05 мг/кг. Добавить 5 мг/мл неомицина в питьевую воду в течение 5 дней после операции.
- Вводят обезболиваальную смесь (бупренорфин и карпрофен) соответственно на 0,05 мг/кг и 5 мг/кг подкожно два раза в день в течение по крайней мере 72 часов после операции.
- Проверьте, была ли у задней конечности чрезмерное отек исчерщение в случае сосудистой травмы. Убедились, что крысы могут нормально ходить в случае травмы нерва во время операции.
4. Послеоперационное обследование
- Наблюдайте заhealing хирургического разреза и физически исследуете коленный сустав для оценки ранних признаков инфекции через день после операции. Проверьте степень отеков голеностопного сустава и метакарпофалангеального сустава в случае непрерывного отека.
ПРИМЕЧАНИЕ: Ранняя послеоперационная инфекция может вызвать высыхания ран, отек ног, и задержки заживления ран. - Выполните рентгеновское изображение задней конечности, чтобы убедиться, что правильно размещены винты на первый послеоперационный день.
ПРИМЕЧАНИЕ: Анализ микро-КТ является еще одним альтернативным вариантом для отображения правильного местоположения и направления стальных винтов. - Измерьте пассивный диапазон движения (ROM) для оценки развития контрактуры. Возьмите коленного сустава ROM измерения в разное время когорты послеоперационно, как описано ранее20.
- Короче говоря, эвтаназии крыс и кожи задних конечностей. Удалить иммобилайзер и измерить угол коленного сустава с помощью механического артрометра при двух крутящего момента (667 или 1060 г/см)23.
- Рассчитайте ПЗУ в результате общего контрактура, миногенной контрактуры и артрогенного контракта отдельно на основе целей расследования24.
ПРИМЕЧАНИЕ: Установите различные когорты времени (т.е., 1, 2, 4, 8, 16 и 32 недели) в соответствии с целями исследования. Контралатеральный коленный сустав (неоперативный или фиктивный) может служить в качестве контрольного2.
- Гистологический анализ задней капсулы коленного сустава.
- Приготовьте суставные ткани. Вскрыть ткани коленного сустава и исправить его с 4% параформальдегида. Decalcify и вставлять его в парафин, как сообщалось ранее25. Вырезать разделы (5 мкм) на медиальном уровне мидкондиляров в сагиттальной плоскости.
ПРИМЕЧАНИЕ: Выберите для выполнения различных оценки окрашивания в том числе он, альдегид-фуксин-Массон Голднер (AFMG), Elastica-Masson, или иммуногистохимии окрашивания для гистологического исследования в совместной капсулы на основе вашего исследования целей15, 26. - Наблюдайте за гистоморфометрическими изменениями в задней капсуле коленного сустава. Фотография задней области коленного сустава. Наблюдайте волокнистые осаждения и изменения адгезии между соединением диафиз-синовиума и мениска6.
ПРИМЕЧАНИЕ: Патологические изменения совместной капсулы считаются патогенным фактором для контрактуры суставов коленного сустава. Измерьте длину, толщину, и капсульные области задней капсулы, как ранее описано в соответствии с содержанием исследований27.
- Приготовьте суставные ткани. Вскрыть ткани коленного сустава и исправить его с 4% параформальдегида. Decalcify и вставлять его в парафин, как сообщалось ранее25. Вырезать разделы (5 мкм) на медиальном уровне мидкондиляров в сагиттальной плоскости.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Мы заметили, что крысы получили минимально инвазивной хирургии может вернуться к регулярной диете только один день после операции. В частности, хирургический разрез получил шрамы без эксцессов(рисунок 5а). Отек голеностопного сустава и метакарпофалангеальных суставов в оперативной задний конечности почти полностью исчез через два дня после операции(рисунок 5b) по сравнению с контралатеральной стороной (рисунок5c). Ни один из признаков ранней инфекции не были обнаружены у крыс. Крысы могут стоять и заниматься спортом регулярно(Рисунок 5d). Хирургические раны зажили полностью на 12-й день послеоперации(рисунок 5).
Визуально обездвиженный коленный сустав был зажат после четырех недель иммобилизации, в то время как мини-инвазивная операция не имела видимого влияния на контралатеральную конечность(рисунок 6a). Рентгеновское изображение показывает правильное размещение стальных винтов в бедренной кости или голени(рисунок 6b), хотя он не показывает расположение пластиковой пластины. Мы также использовали микро-КТ высокого разрешения сканер для изображения обездвиженной нижней конечности. Анализ 3D-реконструкции показал, что винты были пробурены слажено слажено(рисунок 6c). Положение бурения приблизительно 8 мм ниже нижнего края большей трохантерна у проксимальной бедренной кости и просто (приблизительно 4 мм) ниже края тибиофибулярного синтеза при дистальной тибии(рисунок 6c).
Мы измерили шесть крыс в конце два раза (28 дней и 56 дней), соответственно, чтобы сравнить артрогенные дефициты РОМ на обездвиженный коленный сустав и контрлатеральной стороны после миотомии трансартикулярных мышц20. Контралатеральный коленный сустав (неоперативный) служит в качестве контроля. После 28 дней иммобилизации, средний артрогенный дефицит в расширении ПЗУ составил 29,4 и 3,3 "для обездвиженного коленного сустава, значительно выше, чем в управлении (4,8 и 2,8 ", Plt; 0,05). Артрогенный дефицит в ПЗУ увеличился во время иммобилизации в зависимости от времени образом, продемонстрировав средний артрогенный дефицит 40,7 и 4,3 "для обездвиженного коленного сустава, значительно больше, чем в контроле, 11,2 и 3,8 " на 56 дней иммобилизация (p qlt; 0.05) (Рисунок7).
Используя Elastica-Masson-Staining, мы проанализировали заднюю-superior капсулу коленного сустава в трехразовых точках. В первый день иммобилизации, не сливки не наблюдалось в совместном пространстве между постер-превосходной совместной капсулы и бедренной кости в обездвиженных или контралатерального бокового коленного сустава(Рисунок 8a,d). Тем не менее, мы заметили, что было фибро-жировой ткани на хранение и адгезия развивалась в совместном пространстве после 28 дней иммобилизации(рисунок 8e). Волокнистые ткани даже частично заменили это осаждение после 56 дней иммобилизации(рисунок 8f), в то время как этот тип сцепения не наблюдался в контралатеральной стороне в разных точках времени (Рисунок8 a,b,c).
Рисунок 1: Графическая иллюстрация бокового вида коленного сустава, обездвиженного с внутренней фиксацией на 135 "сгибания. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 2: Спроектировать полипропиленовый пластиковую пластину во внутреннюю фиксацию. (a-b) Из шприца была расщепляна полипропиленовая пластиковая пластина. Пунктирные линии представляют примерный диапазон пластин. Пластина имеет следующие размеры: длина, 25 мм; ширина, 10 мм; толщина, 1 мм. (c) Фотография ручного электрического сверла. (d) Дрели с диаметром 0,9 мм и диаметром 1,0 мм на каждом конце пластины. Характеристика винта 1,4 х 8 мм и 1,2 х 6 мм соответственно. (e) Окончательная форма заранее построенной внутренней фиксации. (f) Хирургические инструменты. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 3: Макрографы хирургического воздействия средней бедренной кости и дистальной голени с использованием мини-инвазивной техники. ()Черная линия указывает на разрез кожи между vastus lateralis (верхняя отмеченная область) и бицепс аморис (нижняя отмеченная область). Пунктирные линии представляют примерный диапазон мышц. (б) Иллюстрируется хирургический разрез между мышцами. Разрез находится вдали от седаличения нерва. Черная линия представляет ориентацию седаличеного нерва. (c) Воздействие бедренной середины вала мышечно-разрывным разделением с vastus lateralis и capput vertebralis показано. (d-e) Воздействие голени показано по отношению к fibularis longus. (f) Отверстие сверла в бедренном валу проиллюстрировано с vastus lateralis, и capput vertebralis показано. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 4: Имплантация внутренней фиксации. () Отверстие, сделанное в голени иллюстрируется fibularis longus, и сгибатель digitorum profundis указано. (b-c) Пластиковая пластина, ввинченная в отверстие для сверла, иллюстрируется по отношению к капутным позвоночным (b) и fibularis longus (c). (d-e) Замыкание ран с использованием шва vicryl. Пунктирная линия(e ) представляет примерный диапазон пластиковых пластин. (f) Послеоперационный общий вид мини-разреза. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 5: Наблюдение за хирургическим исцелением разреза. ()Хирургический разрез имеет шрамы два дня после операции. (b-c) Отек голеностопного сустава и метакарпофалангеальныхсуставов в послеоперационной конечности (б) почти полностью исчез через два дня после операции. Стрелки указывают на голеностопные суставы. (d) Крыса может стоять нормально. (e-f) Рана полностью зажила двенадцать дней после операции. Черные стрелы указывают на хирургический разрез исцеления. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 6: Оценка иммобилизации коленного сустава. ()Макроскопическое изображение иллюстрирует сокращение левого коленного сустава после четырех недель иммобилизации. (b) Общее рентгеновское изображение показывает размещение винтов. (c) Микрокомпьютерный томографический анализ обездвиженного коленного сустава. Белые стрелки представляют собой фиксированные винты. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 7: Анализ артрогенных дефицитов в совместном диапазоне расширения движения (ROM). Данные представлены в виде средних SEM (n - 6 на группу). Артрогенный дефицит в расширении ROM обездвиженных коленных суставов значительно выше, чем у контралатеральной, неоперативной стороны (служат в качестве контрольной группы). Ограничение в ПЗУ представляет собой совместную иммобилизацию индуцированной типичной контрактуры сгибания колена. Статистический анализ: Равенство отклонений было выполнено с помощью теста Левен, ROM различия между контралатеральными и обездвиженные группы были сопоставлены в два времени (28 и 56 дней) на два хвоста Студент т тест. Разница в значимости была определена по p qlt; 0.05 от элемента управления. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 8: Гистологические изменения в задней-superior коленного сустава капсулы проанализированы Elastica-Masson-Пятно в разных точках времени. Репрезентативные изображения задней-превосходной совместной капсулы в контралатеральном коленном суставе (неоперативных, верхних панелях) и обездвиженного коленного сустава (оперативные, нижние панели) на 1, 28 и 56 день во время совместной иммобилизации. После дня иммобилизации, синовий был толстым, и не было сливок наблюдается в совместном пространстве между постер-высший совместной капсулы и бедренной кости (показано звездочки в левом ряду). После 28 дней иммобилизации, было фибро-жировой ткани, отложенной в совместном пространстве и сливки развивались между плакат-превосходной совместной капсулы и бедренной кости (указано на стрелки). В дни 56 иммобилизации, отложения все еще существовали, и была волокнистая ткань все больше появляться (указано стрелой). Черная граница в левом нижнем углу представляет собой увеличенное изображение совместного пространства между постер-превосходной совместной капсулой и бедренной кошачьей корянью. F: бедренная каяние; T: голени; M: мениска, задний рог; JS: совместное пространство. Шкала бар 50 мкм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Это исследование направлено на разъяснение шаг за шагом колено сустава иммобилизации метод с использованием мини-инвазивной техники, которая позволяет быстропослеоперационной реабилитации у животных после операции. Условно, мышечный разрыв разделения подход считается минимально инвазивной техникой в ортопедической хирургии. Как и ожидалось, мы обнаружили, что крысы могут вернуться к нормальной диете и деятельности только один день после операции, которая была в соответствии с предыдущим исследованием. Кроме того, после операции не произошло никаких повреждений артерий или нервов, что свидетельствует о том, что метод разделения мышечного разрыва обеспечивает адекватный и безопасный метод воздействия костей. Хотя инвазивные хирургические эффекты могут быть уменьшены с помощью гипсовых слепков, возможность возникновения отеков в задних конечностях может повлиять на непрерывность неподвижности. В этом исследовании, лодыжки или нос отек, вызванный хирургическими процедурами полностью исчезли после двух дней после операции. Эти результаты подчеркивают надежную и стабильную совместную модель иммобилизации, созданную мини-инвазивной техникой, приведенной в соответствие с принципом быстрого восстановления. Клинически, сгибание контрактуры, что вызвано иммобилизации ближе к невоспалительным курсом6. Отек может привести к высвобождению воспалительных посредников4. Поэтому использование гипсовых слепков для индуцированного совместного контрактура действительно не может быть безвредным. В настоящем исследовании были выполнены два отдельных небольших разреза (1-1,5 см) на бедренной и косой сторонах соответственно. Длина разреза была аналогична размеру разреза, который требуется для бурения K-провода. Таким образом, мини-инвазивный эффект этого метода является более благоприятным для снижения травмы, что внешней фиксации. Кроме того, предыдущее рандомизированное контролируемое исследование продемонстрировало возможную корреляцию между применением внешней фиксации (перкутанно) и повышенным риском заражения в конечности16. Учитывая, что нет крыс был ранний знак инфекции в исследовании, мы предположили, что метод разделения мышечного разрыва является ключом к этой модели, поскольку она может уменьшить кровотечение и ненужные резки. Также внутренний фиксатор был обрезан из шприца, он недорогой и, самое главное, нетоксичный для животных. Хотя как боковые, так и медиальный хирургические подходы могут создать эффективную крысиную модель контрактуры сгибания коленного сустава28,эта малоинвазивная методика, однако, может быть реализована только с помощью бокового подхода, а не с помощью медиальной Подход.
Насколько нам известно, точное положение винта бурения на проксимальной бедренной кости или дистальной голени не до конца поняты. Выбор сверлить отверстие в средней части голени может повлиять на кровоснабжение в голени. Результаты, полученные в результате микро-КТ-анализа, показали, что правильное положение бурения приблизительно на 8 мм ниже нижнего края большого трохантера и приблизительно на 4 мм ниже края тибиофибулярного синтеза. Надлежащее положение бурения может помочь избежать воздействия на совместный компонент или кровоснабжение. Тем не менее, имплантация внутренней фиксации через подкожный или субмышечный путь по-прежнему спорным. Интересно, что выполнение техники разделения мышечного разрыва удобно для размещения имплантации через субмышечный канал в определенной степени.
Результаты измерения угла сустава соответствовали гистологическому анализу, продемонстрировав, что контрактура коленного сустава была успешно индуцирована в обездвиженной задней конечности. Средний артрогенный дефицит в удлинении ПЗУ составил 29,4 и 3,3, 40,7 и 4,3 на обездвиженный коленный сустав в конце 28 дней и 56 дней иммобилизации, соответственно, которые были значительно выше, чем в контроле(P lt; 0.05). Мы также обнаружили, что типичная адгезия развивалась между в совместном пространстве между postero-superior совместной капсулы и бедренной кости в обездвиженный боковой коленного сустава (Рисунок 8e, f), который указывает, что с помощью мини-инвазивной техники будет не вмешиваться в возникновение совместного контракта. В совокупности исследования показывают, что эта мини-инвазивная модель дает стабильные результаты и эффективна в индуцации приобретенной контрактуры суставного сгибания.
Эта мини-инвазивная модель все еще имеет некоторые ограничения. Во-первых, голени боковой винт неизбежно будет раздражать близлежащие сухожилия, в том числе fibularis longus. Во-вторых, бурение в корковой кости может привести к переломам. В-третьих, все еще есть шанс сбоя фиксации. Мы считаем, что использование 3D-построенных индивидуальных шин является возможным вариантом для создания неинвазивной модели совместного коленного контракта в будущем29.
В заключение, настоящее исследование описывает мини-инвазивных коленных совместных контрактуры модель, которая основана на сочетании мышечного разрыва разделения modus и мини-разрез метод. Учитывая, что внутренние хирургические фиксации могут производить хорошо принятую модель совместного контрактуры, этот мини-инвазивный метод может быть полезен в изучении иммобилизации индуцированной сгибания коленного сгибания.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторам нечего раскрывать.
Acknowledgments
Эта работа была поддержана грантами Национального фонда естественных наук Китая (No 81772368), Фонда естественных наук провинции Гуандун (No 2017A030313496) и проекта провинциального научно-технического плана Гуандун (No 2016A0202152225; No 2017B090912007). Авторы благодарят д-ра Фай Чжана, доктора наук из Кафедры ортопедической хирургии, Восьмой аффилированной больницы Университета Сунь Ятсена за его техническую помощь во время модификации.
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).
