Summary
Burada, bir sıçan modelinde diz eklem immobilizasyonu için minimal invazif bir tekniği tarif etmek için bir protokol sunuyoruz. Bu tekrarlanabilir protokol, kas-Gap ayırma Modus ve mini-kesi beceri üzerine dayandırarak, elde edilen eklem kontraktürü altta yatan moleküler mekanizması incelemek için uygundur.
Abstract
Uzun süreli eklem immobilizasyonu ile sonuçlanan eklem kontraktürü, ortopedik olarak yaygın bir komplikasyondur. Şu anda, diz eklem mobilitesini kısıtlamak için iç fikrasyon kullanarak deneysel kontraktürü oluşturmak için yaygın olarak kabul edilen bir modeldir. Ancak, implantasyon uygulama kaçınılmaz hayvanlara cerrahi travma neden olacaktır. Daha az invaziv bir yaklaşım geliştirmeyi amaçlayan, biz cerrahi prosedür sırasında daha önce bildirilen mini kesi beceri ile bir kas boşluğu ayırma Modus kombine: Iki mini cilt kesikler lateral uyluk ve bacak üzerine yapılmıştır, kas-Gap performans izledi kemik yüzeyini açığa çıkarmak için ayırma. Sıçan diz eklemi, temel sinirlere veya kan damarlarına müdahale etmeden yaklaşık 135 ° diz fleksiyon ile önceden oluşturulmuş bir iç fikrezyon ile kademeli olarak immobilize edilmiştir. Beklendiği gibi, bu basit tekniği hayvanlarda hızlı postoperatif rehabilitasyona izin verir. İç fikreme doğru konumu, bir x-ray veya Micro-CT tarama analizi ile onaylandı. Hareket aralığı önemli ölçüde bu modelin etkinliğini gösteren kontralateral diz eklem gözlenen daha immobilize diz eklem kısıtlanmıştır. Ayrıca, histolojik analiz, zamanla posterior-üstün diz eklem kapsülü fibröz biriktirme ve yapışma gelişimini ortaya koydu. Böylece, bu mini-invaziv model immobilize diz eklem kontraktürü gelişimini taklit etmek için uygun olabilir.
Introduction
Eklem kontraktürleri, ishal edilen bir eklem1,2' nin pasif hareket aralığında (ROM) bir kısıtlama olarak tanımlanır. Eklem kontraktürü önlemek ve tedavi amaçlayan mevcut tedaviler bazı başarı elde ettik3,4. Ancak, elde edilen eklem kontraktür temel moleküler mekanizması büyük ölçüde bilinmeyen kalır5. Farklı sosyal topluluklardaki eklem kontrakmetinin etiyolojisi çok çeşitlidir ve genetik faktörler, travma sonrası Devletler, kronik hastalıklar ve uzun süreli hareketsizlik6' dan içerir. Elde edilen eklem kontraktürü7' nin gelişiminde hareketliliğin kritik bir sorun olduğu yaygın olarak kabul edilmektedir. Büyük eklem kontraktürü muzdarip insanlar sonuçta fiziksel özürlülük neden olabilir8. Böylece, elde edilen eklem kontraktürü potansiyel patofizyolojik mekanizmaları araştırmak için istikrarlı ve tekrarlanabilir bir hayvan modeli gereklidir.
Şu anda yapılı immobilizasyon kaynaklı diz eklem kontraktürü modelleri çoğunlukla non-invaziv alçı döküm, dış fikpasyonlar ve iç Fikretler kullanılarak elde edilir. Watanabe ve ark. sıçan diz eklemleri üzerinde sıva döküm immobilizasyon kullanımı olasılığı bildirdi9. Özel bir ceket giyerek, sıçan alt ekstremite ekleminin bir tarafı bir döküm tarafından immobilize edilir. Sıçan diz eklem herhangi bir cerrahi travma olmadan tamamen esnenmiş kalabilir10,11. Ancak, hem kalça ve ayak bileği eklem hareketleri de immobilizasyon bu formu etkilenir, hangi kuadriseps femoris veya gastroknemius12kas atrofisi derecesini artırabilir. Buna ek olarak, arka ekstremitelerin ödem ve tıkanıklığı, ayarlanabilir zaman noktalarında döküm değiştirilmesi ile kaçınılmalıdır, bu da hareketsizlik sürekliliğini etkileyebilir. Bir diz eklem kontraktür modeli kurulması için bir başka kabul yöntemi dış cerrahi fikrasyon kullanıyor. Nagai ve al. kombine Kirschner tel ve çelik tel harici bir fiksatör içine, yaklaşık 140 ° fleksiyon13diz eklem immobilize. Bu yöntemle, cilt Çizikleri önlemek için yüzeyi kapsayacak şekilde bir reçine kullanılır. Dış fiktasyon immobilizasyonu sağlam ve güvenilir olmasına rağmen14,15, perkütan Kirschner tel pin parçaları enfeksiyon riskini artırabilir16. Kendi deneyimimizde, dış fiktasyon tekniğinin kullanılması, şartların yalamak davranışında artış nedeniyle fareler günlük aktivitesini azaltabilir.
Alternatif olarak, Trudel et al. bir cerrahi iç fiksasyon dayalı sıçan diz ekleminde ortak kontraktürü iyi kabul modeli nitelendirdi17 (Bu yöntem Evans ve meslektaşları tarafından kullanılan bir değiştirildi18). Özellikle, bu yöntem cerrahi yaralar en aza indirmek için bir mini-kesi tekniği kullanarak önemini vurgular. Bu modelde eklem kontraktürü verimli gelişimi kanıtlanmıştır19. Ancak, kemik yüzeyini açığa çıkarmak için en az diseksiyon gerçekleştirme Protokolü hala belirsiz20. Ayrıca, vida delme olduğu kesin pozisyon tam olarak anlaşılır değildir. İç fiktasyonun subkutan veya subkaslı bir şekilde implantasyon hala tartışmalı21. Bu sorunları çözmek için, bu yöntemi, kemik yüzeyinin mini-invaziv bir maruz kalması ve implantasyon subkaslı bir kanal aracılığıyla yerleştirilmesi sağlayan uygun bir kas boşluğu ayırma Modus dahil ederek değiştirdik. Bu protokol ameliyat sonrası farelerde hızlı postoperatif rehabilitasyona yol açtı. Hayvanlar, histolojik analizden elde edilen kapsül yapışma morfolojik değişikliklerle tutarlı olan eklem immobilizasyonu sonrasında sınırlı bir ortak hareket yelpazesi geliştirdi. Ayrıca, X-Ray analizi veya Micro-CT analizi ile doğrulanarak delinmiş vidaların tam olarak olası bir konumunu tarif ediyoruz. Böylece, bu çalışmada bir mini-kesi yöntemi ile kombine bir kas-boşluğu ayırma Modus tarafından kurulan bir diz eklem kontraktürü modelinde minimal-invaziv bir teknik ayrıntılı olarak açıklamak amacıyla. Minimal invazif tekniklerin hem hayvan travmasını azaltabilir hem de eklem fleksiyon kontraktürü patolojik sürecini etkili bir şekilde taklit etmelerine inanıyoruz.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Tüm prosedürler bakım ve laboratuar hayvanları kullanımı için kılavuz uyarınca yürütülmüştür ve Sun Yat-sen Üniversitesi Kurumsal hayvan bakımı ve kullanım Komitesi üçüncü bağlı Hastanesi tarafından onaylanmış (izin numarası: 02-165-01). Tüm hayvan deneyleri gelmesı yönergelerine göre yapılmıştır.
1. ameliyat öncesi hazırlık
Not: Şekil 1 , cerrahi prosedürün tasarımını gösterir.
- Diz eklemi plastik bir plaka ve yaklaşık 135 ° fleksiyon ile iki metal vida ile sabitleştirin.
Not: cerrahi Proksimal femur ve distal Tibia ortak bileşeni ihlal etmeden gerçekleştirin. - İç fikreme için malzeme ve aletler hazırlayın.
- 5 mL şırıngayı (Şekil 2a), aşağıdaki boyutlara uyacak şekilde cerrahi bir makas kullanarak tıbbi dereceli Polipropilen plastik plakalar oluşturun: uzunluk, 25 mm; Genişlik, 10 mm; kalınlığı, 1 mm (Şekil 2B). Dikey bir neşter ile plaka çevre pürüzsüz. Enkaz üç kez yıkamak için steril serum ile plaka durulayın.
- Sterilize 75% etanol 4 h için ultraviyole ışık ile radyasyon takip 3 saat.
- Plastik plakanın ön delme delikleri: yaklaşık 0-4000 rpm hızında el ile tutulan düşük hızlı bir elektrikli matkap hazırlayın (Şekil 2C). Plaka her iki ucunda iki delik matkap, çaplar 1 mm ve 0,9 mm, sırasıyla (Şekil 2D). Sırasıyla M 1,4 mm x 8 mm ve M 1,2 mm x 6 mm çelik vidalar ile plakanın her iki ucu ile eşleşir (Şekil 2e).
- 75% etanol ile silin ve kullanmadan önce 3 saat boyunca UV lambası ile sterilize edin.
- 5 mL şırıngayı (Şekil 2a), aşağıdaki boyutlara uyacak şekilde cerrahi bir makas kullanarak tıbbi dereceli Polipropilen plastik plakalar oluşturun: uzunluk, 25 mm; Genişlik, 10 mm; kalınlığı, 1 mm (Şekil 2B). Dikey bir neşter ile plaka çevre pürüzsüz. Enkaz üç kez yıkamak için steril serum ile plaka durulayın.
- Cerrahi aletler hazırlayın: 1 düz sivrisinek tipi hemostatik kelepçe, 1 pürüzsüz kavisli forseps, 2 göz kapağı retraktörler, 1 iğne tutucu, 1 doku Forceps, 1 sütür makas, 1 mikro doku makas ve 1 neşter (Şekil 2F). 121,3 °C ' de 20 dk ve kurutma için otoklavlama yaparak cerrahi enstrümanları sterilize edin.
- Deneysel hayvanlar
- Deneyin özel patojen ücretsiz (SPF) sınıf iskeleti olgun erkek Sprague-Dawley (veya Wistar) fareler, 250 arasında tartım-350 g deney.
Not: deney için kadın veya erkek fareler seçin. - Fareler kafesleri yerleştirin ve 12 saat ışık/12 saat karanlık döngü kontrollü laboratuvar odasında tutun. Yeterli yiyecek ve su sağlayın.
- Deneyin özel patojen ücretsiz (SPF) sınıf iskeleti olgun erkek Sprague-Dawley (veya Wistar) fareler, 250 arasında tartım-350 g deney.
2. cerrahi
- Sıcaklığı ayarlayın. Termostatik ameliyathaneye bir cerrahi platformda bir ısınma Pad yerleştirin.
- Anestezi ve cilt preparat
- Bir elektronik ölçek ve rekor ile sıçan tartmak.
- Sıçan restrain ve sodyum pentobarbital bir intraperitoneal enjeksiyon gerçekleştirmek (30 mg/kg) indüklenmiş anestezi. Hayvan yeterince ayak tutam22kullanarak anestezize olduğunu değerlendirmek. Ameliyat sırasında kornea kurutmayı korumak için yağlayıcı gözleri yönetin.
- İki arka ekstremite bir elektrik kesici ve iki kez Povidon İyot bir tentürü ile dezenfekte ve% 75 etanol üç kez ile dahil sıçan alt gövdesi tıraş.
- Sıçan yanal yerleştirin ve bir yan arka bacak ve kalça açığa cerrahi asmak ile kapak.
- Cerrahi bölgeyi tekrar Povidon İyot ile dezenfekte edin.
- Mini-invaziv bir tekniği kullanarak diz eklemi iç fikreme ile immobilize etme.
Not: işlem sırasında kesi düzgün steril tuz ile nemli tutun. Ameliyat genellikle iki cerrah gerektirir.- Cilt kesi yönünü işaretleyin. Femur daha büyük trocanter distal ucunda, vastus kasılmasına ve pazı femoris arasında kas boşluğu vücut yüzeyi projeksiyon boyunca bir çizgi çizin (Şekil 3A). Yaklaşık 1,5 cm (Şekil 3B) çizim hattı boyunca epidermis cilt incise.
- Femoral şaft yaklaşık 1 cm uzunluğunda (Şekil 3c) maruz kalıncaya kadar bir doku forseps ile vastus kasılmasına ve pazı femoris arasındaki kas boşluğu bluntly incelemek. Kas boşluğu sürekli ayrılması kolaylaştırmak için Retraktörü kullanın.
- Distal alt ekstremite üzerinde tibialis anterior ve fibularis longus arasında kas boşluğu vücut yüzeyi projeksiyon boyunca epidermis cilt yaklaşık 1 cm incise (şekil 3D). Tibia yaklaşık 1 cm uzunluğunda (Şekil 3e) maruz olana kadar kas boşluğu bluntly incelemek.
- Yumuşak dokulara Retraktörü ve pürüzsüz forseps ile ayırın, dik tutun ve bir 1,0 mm çapında bir elektrik matkap kullanarak 1.500 rpm hızında femoral şaft içine delik matkap (Şekil 3F). Uygun sondaj pozisyonu, büyük trochanter 'ın alt kenarından yaklaşık 8 mm. Kanaması durdurmak için hızlı bir şekilde yaraya basın.
Not: uygun sondaj çapı intraoperatif kırıklar önleyebilirsiniz. - Tibiofibular füzyon kenarından yaklaşık 4 mm (Şekil 4A) bir 0,9 mm çapında Tibia içine delik matkap. Kaslar veya tendonlar kırma önlemek için dikkatle sondaj gerçekleştirin.
- Femur delik Tibia delikten bir subkas ders oluşturmak için düz sivrisinek tipi hemostatik kelepçe kullanın. Subkas tünel, femur ucunda pazı femoris altında, Tibia ucunda ve gluteus mediusyukarıda gastroknemius altında geçer.
- Proksimal femur (Şekil 4b) içinde plastik plakanın (1,0 mm çapında delik) bir ucunu korumak Için bir M 1,4 mm x 8 mm çelik vida kullanın. Distal tibia (Şekil 4c) plastik plaka (0,9 mm çapında delik ile) bir ucunu korumak Için bir M 1,2 mm x 6 mm çelik vida kullanın. Varus deformitesi olmadan diz eklemi emin olun.
- Yarayı kapatın: 4-0 emilebilen dikişleri kullanarak myofascia, Deep fasciae ve subkutan dokusunu sütür (Şekil 4d). Poliamid sütürler ile cildi kapatın (Şekil 4F).
3. postoperatif yönetimi
- Postoperatif analjeziye Buprenorfik subkutan enjeksiyon yoluyla uygulayın (0,03 mg/mL) 0,05 mg/kg. Cerrahiden 5 gün sonra 5 mg/mL Neomycin içme suyuna ekleyin.
- Analjezi karışımı (Buprenorfik ve Carprofen) sırasıyla 0.05 mg/kg ve 5 mg/kg subkutan günde iki kez, en az 72 saat çalışma sonrası enjekte edilir.
- Damar yaralanması durumunda arka ekstremite aşırı ödem olup olmadığını kontrol edin. Ameliyat sırasında sinir yaralanması durumunda fareler normal şekilde yürüyebilir.
4. postoperatif muayene
- Cerrahi kesi iyileşmesi gözlemlemek ve fiziksel olarak her gün postoperatif enfeksiyon erken belirtileri değerlendirmek için diz eklemi incelemek. Sürekli ödem durumunda ayak bileği ve metakarpophalgeal eklem şişmesi derecesini kontrol edin.
Not: erken postoperatif enfeksiyon yara eksisine, bacak şişmesine ve gecikmiş yara iyileşme neden olabilir. - İlk postoperatif gün içinde vidaları doğru yerleştirildiğinden emin olmak için, arka ekstremite X-ışını görüntüleme gerçekleştirin.
Not: mikro-CT tarama analizi, uygun konumu ve çelik vidaların yönünü görüntülemek için başka bir alternatiftir. - Kontraktür gelişimini değerlendirmek için pasif hareket aralığını (ROM) ölçün. Daha önce20açıklandığı gibi postoperatif farklı zaman Kohortlar bir diz eklem ROM ölçümü alın.
- Kısacası, fareler ve deri arka ekstremite ötenize. Immobilizer çıkarın ve iki tork (667 veya 1.060 g/cm)23mekanik bir artrometre kullanarak diz eklem açısını ölçmek.
- Toplam kontraktürü, miyojenik kontraktürü ve araştırma hedefleri24dayalı olarak Artrojenik kontratsiyon sonucunda ROM hesaplayın.
Not: araştırma hedeflerine göre farklı zaman kohorts (i.e., 1, 2, 4, 8, 16 ve 32 hafta) ayarlayın. Kontralateral diz eklem (non-operatif veya Sham-çalışan) bir kontrol olarak hizmet verebilir2.
- Posterior diz eklem kapsüllerin histolojik analizi.
- Eklem dokularına hazırlanın. Diz eklem dokusu incelemek ve% 4 paraformaldehyde ile düzeltin. Decalcify ve daha önce bildirilen olarak parafin içinde embed25. Sagittal düzlemde medial midkondylar seviyesinde bölümleri (5 μm) keser.
Not: o, aldehit-Fuchsin-Masson Goldner (AFMG), elastica-Masson ya da çalışma hedeflerinize dayalı eklem kapsülü histolojik çalışma için Immünhistokimya boyama gibi farklı değerlendirme boyama gerçekleştirmek için seçin15, 26' ya kadar. - Posterior diz eklem kapsüllerinde histomorfometrik değişikliklere uyun. Diz ekleminin posterior bölgesini fotoğraflamak. Dififiz-sinovyum kavşak ve menisküs6arasındaki fibröz biriktirme ve yapışma değişimlerine uyun.
Not: eklem kapsülü patolojik değişiklikler diz eklem kontraktürü için patojenik bir faktör olarak kabul edilir. Ölçüm uzunluğu, kalınlığı, ve arka kapsül kapsülü alanları daha önce araştırma içeriğine göre açıklanan27.
- Eklem dokularına hazırlanın. Diz eklem dokusu incelemek ve% 4 paraformaldehyde ile düzeltin. Decalcify ve daha önce bildirilen olarak parafin içinde embed25. Sagittal düzlemde medial midkondylar seviyesinde bölümleri (5 μm) keser.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Biz farelerin minimal invaziv cerrahi alınan gözlenen düzenli diyet postoperatif sadece bir gün geri dönebilirsiniz. Özellikle, cerrahi kesi Ekjon olmaksızın skarlanır (Şekil 5A). Operatif başekstremitede ayak bileği ve metakarpophalgeal eklemlerin şişmesi neredeyse tamamen iki gün postoperatif olarak kayboldu (Şekil 5B) kontralateral tarafı ile karşılaştırıldığında (şekil5c). Farelerde erken enfeksiyon belirtisi bulunamadı. Fareler ayakta durabilir ve düzenli olarak egzersiz yapabilirler (Şekil 5D). Cerrahi yaralar, postoperatif günde Oniki gün tamamen iyileşmiştir (Şekil 5).
Görsel olarak, immobilize diz eklem immobilizasyon dört hafta sonra sözleşmeli, Mini-invaziv cerrahi kontralateral ekstremite üzerinde görünür bir etkisi iken (Şekil 6a). Röntgen görüntüsü, femur veya Tibia (Şekil 6B) çelik vidaların doğru yerleşimini gösterir, ancak plastik plakanın yerini göstermese de. Ayrıca immobilize alt ekstremite görüntü için yüksek çözünürlüklü Micro-CT tarayıcı istihdam. 3D yeniden yapılanma analizi, vidaların yanal olarak delinmiş olduğunu göstermiştir (Şekil 6c). Sondaj konumu, Proksimal femur 'daki daha büyük trokanter 'in alt kenarından yaklaşık 8 mm ve distal Tibia 'de tibiofibular füzyon kenarından sadece (yaklaşık 4 mm) aşağıda verilmiştir (Şekil 6c).
Biz iki kez sonunda altı fareler ölçüldü (28 gün ve 56 gün), sırasıyla, immobilize diz eklem üzerinde Artrojenik ROM açıkları karşılaştırmak ve transartiküler kaslar myotomiler sonra kontralateral tarafı20. Kontralateral diz eklem (non-operatif) bir kontrol olarak hizmet vermektedir. İmmobilizasyon 28 gün sonra, uzatma ROM ortalama Artrojenik açıkları immobilize diz eklem için 29,4 ± 3,3 ° oldu, önemli ölçüde kontrol daha yüksek (4,8 ± 2,8 °, P< 0,05). ROM 'da Artrojenik açıkları zaman bağımlı bir şekilde immobilizasyon sırasında arttı, immobilize diz eklem için 40,7 ± 4,3 ° Ortalama Artrojenik açıkları tarafından gösterilmiştir, önemli ölçüde kontrol daha büyük, 11,2 ± 3,8 ° üzerinde 56 gün immobilizasyon (p < 0,05) (Şekil 7).
Elastica-Masson-boyama kullanarak, biz üç kez noktalarda posterior-üstün diz eklem kapsülü analiz. Günde bir immobilizasyon, hiçbir yapışma postero-üstün eklem kapsülü ve immobilize veya kontralateral yan diz eklem (Şekil 8A, d) femur arasındaki ortak uzayda gözlenen. Ancak, biz orada fibro-adipoz doku yatırıldı ve yapışma ortak uzayda immobilizasyon 28 gün sonra gelişmişti görüldü (Şekil 8E). Fibröz dokularda bile kısmen bu ifadeye değiştirildikten sonra 56 gün sonra immobilizasyon (Şekil 8F) bu tür yapışma farklı zaman noktalarında Kontralateral tarafta gözlenen değildi (Şekil 8 a, b, c).
Şekil 1:135 ° ' lik fleksiyon ile iç fikreme ile saplanmış diz ekleminin lateral görünümünün grafiksel gösterimi. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 2: Polipropilen plastik plakayı iç fikhasyon halinde tasarlayın. (a-b) Şırıngadan Polipropilen plastik bir plaka bölünmeli. Noktalı çizgiler, yaklaşık plaka aralığını temsil eder. Plaka aşağıdaki boyutlara sahiptir: uzunluk, 25 mm; Genişlik, 10 mm; kalınlığı, 1 mm. (c) elle tutulan elektrik matkabı fotoğrafı. (d) plakanın her bir ucunda 0,9 mm ve 1,0 mm çapı olan matkaplar. Vida belirtimi sırasıyla 1,4 x 8 mm ve 1,2 x 6 mm 'dir. (e) önceden oluşturulmuş iç fikreme son biçimidir. (f) cerrahi aletler. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 3: Orta femur ve distal Tibia mini-invazif tekniği kullanarak cerrahi pozlama Makrografikler. (a) bir siyah çizgi vastus kasılmasına (üst işaretli alan) ve pazı femoris (alt işaretli alan) arasındaki cilt kesi gösterir. Noktalı çizgiler yaklaşık kas aralığını temsil eder. (b) kaslar arasındaki cerrahi kesi gösterilmiştir. Kesi siyatik sinirdenuzakta. Siyah çizgi Siyatik sinirin yönünü temsil eder. (c) vastus kasılmasına ve capput Kolumna ile kas-boşluk ayrımı ile femoral orta mili maruz kalma belirtildi. (d-e) Tibia pozlama fibularis longusile ilgili olarak gösterilir. (f) femoral şaftta matkap deliği vastus lateralis ile gösterilmiştir ve capput Kolumna belirtildi. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 4: iç fiktasyonun implantasyonu. (a) Tibia yapılan delik fibularis longus ile gösterilmiştir, ve fleksör digitorum Profundis belirtilir. (b-c) Matkap deliğine vidalı plastik plaka, caput vertealis (b) ve fibularis longus (c) ile ilgili olarak gösterilmiştir. (d-e) Vicryl sütür kullanılarak yara kapanışı. Noktalı çizgi (e) yaklaşık plastik plaka aralığını temsil eder. (f) mini kesi için postoperatif genel bakış. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 5: cerrahi kesi iyileşmesinin gözlem. (a) cerrahi kesi iki gün postoperatif dönemde yara aldı. (b-c) Ameliyat sonrası ekstremite ayak bileği ve metakarpophalgeal eklem şişmesi (b) neredeyse tamamen postoperatif iki gün kayboldu. Ok uçları ayak bileği eklemlerini gösteriyor. (d) bir sıçan normal olarak durabilir. (e-f) Yara postoperatif Oniki gün tamamen iyileşti. Siyah oklar cerrahi şifa kesi gösterir. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 6: diz eklem immobilizasyonu değerlendirilmesi. (a) makroskopik görüntü immobilizasyon dört hafta sonra sol diz eklem bir kasılma gösterir. (b) genel x-ışını görüntüsü vidaların yerleşimini gösterir. (c) immobilize diz ekleminin MİKROBİLGİSAYARLI tomografi analizi. Beyaz oklar sabit vidaları temsil eder. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 7: eklem uzatma aralığı hareket (ROM) içinde Artrojenik açıkları analizi. Veriler ortalama ± SEM (grup başına n = 6) olarak sunulur. İmmobilize diz eklemlerinin uzatma ROM 'daki Artrojenik açıkları kontralateral, nonoperatif yan (bir kontrol grubu olarak hizmet) daha önemli ölçüde daha yüksektir. ROM sınırlama eklem immobilizasyon tipik bir diz fleksiyon kontraktürü indüklenen temsil eder. İstatistiksel analiz: farklılıkların eşitliği Levene testi kullanılarak yapıldı, kontralateral ve immobilize gruplar arasındaki ROM farklılıkları iki kuyruk öğrenci t testi ile iki zamanlı noktada (28 ve 56 gün) karşılaştırıldı. Önemi fark *P < 0,05 tarafından kontrol edilmiştir. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 8: farklı zaman noktalarında elastica-Masson-boyama ile incelenen posterior-Superior diz eklem kapsülü histolojik değişiklikler. Kontralateral diz eklem posterior-üstün eklem kapsül temsilcisi görüntüleri (non-operatif, üst paneller), ve immobilize diz eklem (operatif, alt paneller) gün 1, 28, ve 56 eklem immobilizasyon sırasında. İmmobilizasyon bir gün sonra, sinovyum kalın, ve hiçbir yapışma postero-üstün eklem kapsülü ve femur arasındaki ortak uzayda gözlenen (sol satırda yıldız tarafından gösterilir). İmmobilizasyon 28 gün sonra, ortak uzayda yatırılan fibro-adipoz dokusu vardı ve yapışma postero-üstün eklem kapsülü ve femur arasında geliştirilmiştir (Arrowhead ile gösterilir). İmmobilizasyon gün 56, mevduat hala var, ve fibröz doku giderek ortaya çıktı (ok ile gösterilir). Sol alt köşedeki siyah kenarlık, postero-üstün eklem kapsülü ile femur arasındaki ortak alanın büyütülmüş görüntüsünü temsil eder. F: femur; T: Tibia; M: menisküs, posterior boynuz; JS: ortak alan. Ölçek çubuğu = 50 μm. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Bu çalışmada, ameliyattan sonra hayvanların hızlı postoperatif rehabilitasyonuna izin veren mini-invazif bir tekniği kullanarak adım adım diz eklem immobilizasyonu yöntemi ile aydınlatmak edilmesi amaçlanmıştır. Geleneksel olarak, kas-boşluk ayrımı yaklaşımının ortopedik cerrahide minimal invaziv bir teknik olduğu düşünülmektedir. Beklendiği gibi, Biz fareler normal bir diyet ve faaliyetler sadece bir gün postoperatif, önceki çalışma ile tutarlı geri dönebilirsiniz bulundu. Dahası, ameliyattan sonra herhangi bir arter veya sinir hasarı meydana gelmedi, kas-boşluk ayrımı Modus 'un yeterli ve güvenli bir kemik maruz kalma yöntemi sağlandığı kanıtlar. İnvaziv cerrahi etkiler alçı döküm kullanılarak azaltılabilir olsa da, arka ekstremitelerde ödem oluşumu olasılığı hareketsizlik sürekliliğini etkileyebilir. Bu çalışmada, cerrahi prosedürlerden kaynaklanan ayak bileği veya ayak şişmesi, postoperatif iki gün sonra tamamen kayboldu. Bu sonuçlar, hızlı iyileşme prensibi ile uyumlu mini-invaziv bir teknik tarafından oluşturulan güvenilir ve istikrarlı bir eklem immobilizasyon modelini vurgulamaktadır. Klinik olarak, immobilizasyon neden olan fleksiyon kontraktürü olmayan bir enflamatuar kurs yakın6. Ödem, inflamatuar mediatörlerin serbest bırakılması için yol açabilir4. Bu nedenle, kaynaklı eklem kontraktürü için alçı döküm kullanarak gerçekten zararsız olamaz. Bu çalışmada, sırasıyla femoral ve tibial taraflarda iki ayrı küçük kesikler (1-1,5 cm) yapılmıştır. Kesi uzunlukları K-Tel delme için gerekli olan kesi boyutuna benzer. Bu nedenle, bu yöntemin mini-invazif etkisi, dış fikmasyonun travmasını azaltmak için daha elverişli bir yöntemdir. Ayrıca, önceki randomize kontrollü bir deneme, dış fikterasyonun uygulanması (perkütan) ve ekstremite16' da enfeksiyon riski artan arasında olası bir korelasyon göstermiştir. Orada hiçbir fareler araştırmada erken bir enfeksiyon işareti vardı göz önüne alındığında, biz kas boşluğu Ayırma tekniği bu modelin anahtarı olduğunu varsayarak kanama ve gereksiz kesme azaltabilir çünkü. Ayrıca, iç fikvatör şırıngadan aşağı kesilmiş, düşük maliyetli ve en önemlisi, hayvanların toksik olmayan. Hem lateral ve medial cerrahi yaklaşımlar diz fleksiyon kontraktürü etkili bir sıçan modeli kurabilse de28, bu küçük-invaziv tekniği, ancak, sadece yan yaklaşımı kullanarak yerine medial kullanarak uygulanabilir Yaklaşım.
En iyi bilgiye göre, Proksimal femur veya distal Tibia 'de kesin vida delme pozisyonu tam olarak anlaşılır değildir. Tibia orta bölümünde bir delik matkap seçerken Tibia kan kaynağı etkileyebilir. Mikro-CT analizinden elde edilen sonuçlar, uygun sondaj konumunun daha büyük trokanter alt kenarından yaklaşık 8 mm ve tibiofibular füzyon kenarından yaklaşık 4 mm altında olduğunu belirtti. Uygun sondaj pozisyonu ortak bileşen veya kan kaynağı üzerindeki etkilerini önlemeye yardımcı olabilir. Ancak, iç fiktasyonun subkutan veya subkaslı bir şekilde implantasyonu hala tartışmalıdır. İlginç bir şekilde, kas-Gap ayırma tekniğinin gerçekleştirilmesi, implantasyonun belirli bir ölçüde subkaslı bir kanala yerleştirilmesi için uygundur.
Eklem açı ölçümünün sonuçları histolojik analizlerle uyumludur ve diz eklem kontraktipinin immobilize edilen arka ekstremitede başarıyla indüklenmiş olduğunu gösteriyordu. Uzatma ROM 'da ortalama Artrojenik açıkları oldu 29,4 ± 3,3 °, 40,7 ± 4,3 ° sonunda immobilize diz eklem üzerinde 28 gün ve 56 immobilizasyonu gün, sırasıyla, hangi önemli ölçüde daha yüksek olduğu kontrol (P < 0,05). Biz de tipik yapışma postero-üstün eklem kapsülü arasında ortak boşluk ve immobilize yan diz eklem femur arasında gelişmiş olduğunu bulundu (Şekil 8E, f), Mini-invaziv tekniği kullanarak olacağını gösterir eklem kontraktürü oluşumunu engellemez. Birlikte alınan araştırma, bu mini-invaziv modelin istikrarlı sonuçlar ürettiğini ve elde edilen eklem fleksiyon kontraktürü İndükleme sırasında etkili olduğunu gösterir.
Bu mini-invaziv model hala bazı sınırlamalar vardır. İlk olarak, Tibia yan vida kaçınılmaz fibularis longusda dahil olmak üzere yakındaki tendonlar, tahriş edecektir. İkincisi, kortikal kemik içine delme kırıklar neden olabilir. Üçüncü olarak, hâlâ sabitleme yetmezliği şansı var. Biz 3D yerleşik bireyselleştirilmiş atel kullanımı gelecekte29olmayan bir non-invazif diz eklem kontraktür modeli oluşturmak için olası bir seçenek olduğuna inanıyoruz.
Sonuç olarak, bu çalışmada kas boşluğu ayırma Modus ve mini kesi yönteminin bir kombinasyonu dayalı bir mini-invazif diz eklem kontraktür modeli açıklanmaktadır. İç cerrahi fikmasyonlar, ortak kontraktür iyi kabul edilen bir model üretebilir göz önüne alındığında, bu mini-invaziv tekniği immobilizasyon kaynaklı diz fleksiyon kontraktürü çalışmada yararlı olabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarların ifşa etmesi gereken hiçbir şey yok.
Acknowledgments
Bu çalışma Çin Ulusal Doğal Bilim Vakfı (No. 81772368), Guangdong Eyaleti doğal Bilim Vakfı (No. 2017A030313496) ve Guangdong Il bilim ve teknoloji planı projesi (No. 2016A020215225 tarafından hibe tarafından desteklenmektedir; No. 2017B090912007). Yazarlar Dr Fei Zhang, doktora Ortopedi Cerrahisi Bölümü, Sun Yat-sen Üniversitesi sekizinci bağlı hastane değişiklik sırasında onun teknik yardım için teşekkür ederiz.
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).
