Summary
Her præsenterer vi en protokol til at beskrive en minimalt invasiv teknik til knæledet immobilisering i en rotte model. Denne reproducerbare protokol, der baserer på muskel-Gap adskillelse modus og mini-incision færdighed, er egnet til at studere den underliggende molekylære mekanisme af erhvervet fælles kontraktur.
Abstract
Fælles kontraktur, som følge af en langvarig fælles immobilisering, er en almindelig komplikation i Orthopedics. I øjeblikket, udnytte en intern fiksering at begrænse knæet fælles mobilitet er en bredt accepteret model til at generere eksperimentelle kontraktur. Men, implantering ansøgning vil uundgåeligt forårsage kirurgiske traumer for dyrene. Sigter mod at udvikle en mindre invasiv tilgang, vi kombinerede en muskel-Gap adskillelse modus med en tidligere rapporteret mini-incision færdighed under den kirurgiske procedure: to mini hud indsnit blev foretaget på den laterale lår og ben, efterfulgt af at udføre muskel-hul adskillelse for at udsætte knogleoverfladen. Rotte knæleddet blev gradvist immobiliseret ved en prækonstrueret intern fiksering på ca. 135 ° knæfleksering uden at forstyrre essentielle nerver eller blodkar. Som forventet, denne enkle teknik tillader hurtig postoperative rehabilitering i dyr. Den korrekte position af den interne fiksering blev bekræftet af en røntgen-eller Micro-CT-scannings analyse. Bevægelsesområdet var signifikant begrænset i det immobiliserede knæled end det, der blev observeret i det kontralaterale knæled, som demonstrerede effektiviteten af denne model. Desuden afslørede histologisk analyse udviklingen af fibrøs aflejring og adhæsion i den posterior-overlegne knæled kapsel over tid. Således, denne mini-invasive model kan være egnet til efterligne udviklingen af immobiliseret knæ fælles kontraktur.
Introduction
Fælles kontrakturer er defineret som en begrænsning i den passive vifte af bevægelse (Rom) af en diarthrodial fælles1,2. De nuværende terapier har til formål at forebygge og behandle fælles kontraktur har opnået en vis succes3,4. Men den underliggende molekylære mekanisme af erhvervet fælles kontraktur er stort set ukendt5. Etiologien af fælles kontrakturer i forskellige sociale samfund er meget forskelligartet og omfatter genetiske faktorer, posttraumatiske stater, kroniske sygdomme, og langvarig immobilitet6. Det er almindeligt anerkendt, at immobilitet er et kritisk spørgsmål i udviklingen af erhvervet fælles kontraktur7. Mennesker, der lider af større fælles kontraktur kan i sidste ende resultere i fysisk handicap8. Således er en stabil og reproducerbar dyremodel er nødvendig for at undersøge de potentielle patofysiologiske mekanismer af erhvervet fælles kontraktur.
Den aktuelt byggede immobilisering-induceret knæ joint kontraktur modeller er for det meste opnås ved at udnytte ikke-invasive kaster, eksterne fikseringer, og interne fikseringer. Watanabe et al. rapporterede muligheden for brug af støbt immobilisering på rotte knæ leddene9. Ved at bære en speciel jakke, er den ene side af den nedre lemmer joint af rotten immobiliseret af en støbt. Rotte knæleddet kan forblive fuldt bøjet uden kirurgiske traumer10,11. Men, både hofte og ankel fælles bevægelser påvirkes også af denne form for immobilisering, som kan øge graden af muskelatrofi i quadriceps rectus eller gastrocnemius12. Desuden skal ødem og overbelastning af bagbenene undgås ved at udskifte støbt på indstillede tidspunkter, hvilket kan påvirke kontinuiteten af immobilitet. En anden accepteret metode til etablering af et knæ fælles kontraktur model er ved hjælp af ekstern kirurgisk fiksering. Nagai et al. kombinerede Kirschner wire og stål wire i en ekstern fixator, som immobiliserede knæet til ca. 140 ° flekon13. I denne metode anvendes en harpiks til at dække overfladen for at forhindre ridser i huden. Selv om ekstern fiksering immobilisering er robust og pålidelig14,15, perkutan Kirschner wire PIN spor kan øge risikoen for infektion16. I vores egen erfaring, ved hjælp af den eksterne fiksering teknik kan reducere den daglige aktivitet af rotter på grund af en stigning i konditioneret slikke adfærd.
Alternativt beskrev Trudel et al. en velaccepteret model af fælles kontraktur i rotte knæleddet baseret på en kirurgisk intern fiksering17 (denne metode blev ændret fra den, der anvendes af Evans og kolleger18). Især denne metode fremhæver betydningen af at udnytte en mini-incision teknik til at minimere de kirurgiske sår. Den effektive udvikling af fælles kontraktur er blevet bevist i denne model19. Men protokollen om, hvordan man udfører en minimal dissektion at udsætte knogleoverfladen er stadig uklart20. Desuden er den præcise position, hvor skruen borer, ikke fuldt forstået. Implantation af den interne fiksering gennem en subkutan eller submuskuløs måde er stadig kontroversiel21. For at løse disse problemer, har vi ændret denne metode ved at medtage en passende muskel-Gap adskillelse modus, som tillader en mini-invasiv eksponering af knogleoverfladen og placeringen af implantationen gennem en submuskuløs kanal. Denne protokol førte til hurtig postoperative rehabilitering i rotter efter operationen. Dyrene udviklede en begrænset fælles vifte af bevægelse efter fælles immobilisering, hvilket var i overensstemmelse med morfologiske ændringer af kapsulær adhæsion opnået fra den histologiske analyse. Vi beskriver også en nøjagtig mulig placering af de borede skruer som bekræftet af røntgen analyse eller Micro-CT analyse. Således, denne undersøgelse har til formål at beskrive i detaljer en minimal-invasiv teknik i en knæet joint kontraktur model, der blev etableret ved en muskel-Gap adskillelse modus kombineret med en mini-incision metode. Vi mener, at minimalt invasive teknikker både kan reducere dyre traumer og effektivt efterligne den patologiske proces med fælles flekpå kontraktur.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle procedurer blev udført i overensstemmelse med vejledningen for pleje og brug af forsøgsdyr og blev godkendt af det tredje tilknyttede Hospital of Sun Yat-sen University institutionel dyrepleje og brug udvalg (tilladelsesnummer: 02-165-01). Alle dyreforsøg blev udført i henhold til retningslinjerne for ankomst.
1. præoperativt præparat
Bemærk: figur 1 viser udformningen af den kirurgiske procedure.
- Stift immobiliserer knæleddet med en plastik plade og to metalskruer på ca. 135 ° flektil.
Bemærk: Udfør operationen ved proksimal femur og den distale skinneben uden at krænke den fælles komponent. - Forbered materialer og instrumenter til intern fiksering.
- Byg en plastik plade af polypropylen af medicinsk kvalitet ved at skære en 5 mL sprøjte (figur 2a) ved hjælp af en kirurgisk saks, der passer til følgende dimensioner: længde, 25 mm; bredde, 10 mm; tykkelse, 1 mm (figur 2b). Glat omkredsen af pladen med en skalpel lodret. Skyl pladen med sterilt saltvand for at vaske resterne af tre gange.
- Steriliser med 75% ethanol i 4 timer efterfulgt af bestråling med ultraviolet lys i 3 timer.
- Pre-boring huller i plastik pladen: Forbered en håndholdt lavhastigheds elektriske boremaskine med en hastighed på omkring 0-4000 rpm (figur 2c). Bor to huller i begge ender af pladen, diametre er henholdsvis 1 mm og 0,9 mm (figur 2D). Match begge ender af pladen med henholdsvis M 1,4 mm x 8 mm og M 1,2 mm x 6 mm stål skruer (figur 2E).
- Tør med 75% ethanol og Steriliser med UV-lys i 3 timer før brug.
- Byg en plastik plade af polypropylen af medicinsk kvalitet ved at skære en 5 mL sprøjte (figur 2a) ved hjælp af en kirurgisk saks, der passer til følgende dimensioner: længde, 25 mm; bredde, 10 mm; tykkelse, 1 mm (figur 2b). Glat omkredsen af pladen med en skalpel lodret. Skyl pladen med sterilt saltvand for at vaske resterne af tre gange.
- Forbered kirurgiske instrumenter: 1 straight myg-type hæmostatisk clamp, 1 glatte buede pincet, 2 øjenlåg retraktorer, 1 nål-holder, 1 væv pincet, 1 sutur Scissor, 1 Micro tissue Scissor og 1 skalpel (figur 2F). Steriliser de kirurgiske instrumenter ved autoklaveringen ved 121,3 °C i 20 min. og tørring.
- Forsøgsdyr
- Brug specifikt patogenfrie (SPF) grade skeletalt modne mandlige Sprague-Dawley (eller Wistar) rotter, vejning mellem 250-350 g i forsøget.
Bemærk: Vælg enten kvindelige eller mandlige rotter til eksperimentet. - Placer rotterne i bure og holde i en 12 h lys/12 h mørkt cyklus-kontrollerede laboratorium rum. Give tilstrækkelig mad og vand.
- Brug specifikt patogenfrie (SPF) grade skeletalt modne mandlige Sprague-Dawley (eller Wistar) rotter, vejning mellem 250-350 g i forsøget.
2. kirurgi
- Justér temperaturen. Placer en opvarmnings pude på en kirurgisk platform i et termostatisk Operations lokale.
- Anæstesi og hudtilberedning
- Afvejes rat med en elektronisk skala og rekord.
- Begrænse rotte og udføre en intraperitoneal injektion af natriumpentobarbital (30 mg/kg) til induceret anæstesi. Vurdering af, at dyret er tilstrækkeligt bedøvet ved hjælp af tåen knivspids22. Administrer øjnene med smøremiddel for at beskytte hornhinden mod tørring under operationen.
- Barberer den nedre krop af rotten, herunder de to baglemmer med en elektrisk Clipper og desinficere med en tinktur af povidon jod to gange og 75% ethanol tre gange.
- Placer rotten sideværts, og dæk med den kirurgiske drapere, som udsætter den ene sidebagben og hofte.
- Desinficer det kirurgiske område igen med povidon jod.
- Immobiliserer knæleddet med intern fiksering ved hjælp af en mini-invasiv teknik.
Bemærk: hold indsnittet korrekt fugtig med steril saltvand under operationen. Operationen kræver normalt to kirurger.- Mark retningen af huden incision. På den distale ende af femur større trochanter, trække en linje langs kroppens overflade projektion af musklen kløften mellem vastus lateralis og biceps rectus (figur 3a). Incise epidermis huden langs tegne linjen ca. 1,5 cm (figur 3b).
- Bluntly dissekerer muskel kløften mellem vastus lateralis og biceps rectus med en vævs tang, indtil femoral akslen er eksponeret ca. 1 cm i længden (figur 3c). Brug retraktoren til at lette kontinuerlig adskillelse af muskel gabet.
- Incise epidermis huden ca. 1 cm langs kroppens overflade projektion af musklen kløften mellem tibias forreste og fibularis longus på den distale nedre ekstremitet (figur 3D). Bluntly dissekerer musklen, indtil skinneben udsættes for ca. 1 cm i længden (figur 3e).
- Adskil det bløde væv med retraktoren og de glatte pincet, hold vinkelret og bor et hul på 1,0 mm diameter i femoral akslen med en hastighed på 1.500 rpm ved hjælp af en elektrisk boremaskine (figur 3F). Den korrekte bore position er ca. 8 mm under den nedre kant af den større trochanter. Tryk hurtigt på såret for at stoppe blødningen.
Bemærk: korrekt borediameter kan undgå intraoperativ frakturer. - Bor et hul på 0,9 mm diameter i skinneben ca. 4 mm under kanten af den tibiofibulære fusion (figur 4a). Udfør boringen omhyggeligt for at forhindre knusning af muskler eller sener.
- Brug den lige myg-type hemostatisk klemme til at danne en submuskuløs kursus fra skinneben hullet til femur hul. Den submuskulære tunnel passerer under gastrocnemius i skinneben enden og over gluteus medius, under biceps rectus i femur-enden.
- Brug en M 1,4 mm x 8 mm stål skrue til at fastgøre den ene ende af plastik pladen (med hullet 1,0 mm diameter) i den proksimale femur (figur 4b). Brug en M 1,2 mm x 6 mm stål skrue til at fastgøre en anden ende af plastik pladen (med hullet 0,9 mm diameter) i det distale skinneben (figur 4c). Sørg for knæleddet uden Varus deformitet.
- Luk såret: sutur myofascia, dybe fasciae, og subkutant væv ved hjælp af 4-0 absorberbare suturer (figur 4d). Luk huden med polyamid suturer (figur 4F).
3. postoperative ledelse
- Anvende postoperativ analgesi gennem subkutan injektion af buprenorphin (0,03 mg/mL) ved 0,05 mg/kg. Tilsæt 5 mg/mL neomycin til drikkevand i 5 dage efter operationen.
- Injicerer analgesien blandingen (buprenorphin og carprofen) henholdsvis 0,05 mg/kg og 5 mg/kg subkutant to gange dagligt i mindst 72 timer efter operationen.
- Kontroller, om bagbenet havde over-ødem i tilfælde af vaskulær skade. Sørget for, at rotterne kan gå normalt i tilfælde af nerveskade under operationen.
4. postoperative undersøgelser
- Observere heling af det kirurgiske snit og fysisk undersøge knæet leddet for at evaluere tidlige tegn på infektion hver anden dag postoperativt. Kontrollér graden af hævelse af anklen og dislokation leddet i tilfælde af kontinuerlig ødem.
Bemærk: tidlig postoperativ infektion kan forårsage sårekssudat, hævede ben og Forsinket sårheling. - Udfør røntgenbilleder af bagbenet for at sikre, at skruerne placeres korrekt på den første postoperative dag.
Bemærk: en Micro-CT-scannings analyse er en anden alternativ mulighed for at vise den korrekte placering og retningen af stål skruerne. - Mål det passive bevægelsesområde (ROM) for at evaluere udviklingen af kontraktur. Tag et knæ fælles ROM måling på forskellige tidspunkt kohorter postoperativt som beskrevet tidligere20.
- Kort sagt, aflive rotter og hud bagbenene. Fjern startspærreanordningen, og mål knæledvinklen ved hjælp af et mekanisk arthrometer ved to drejningsmomenter (667 eller 1.060 g/cm)23.
- Beregn ROM som et resultat af den samlede kontraktur, den myogene kontraktur, og arthrogenic kontraktur separat baseret på undersøgelsens mål24.
Bemærk: Indstil forskellige tids kohorter (dvs. 1, 2, 4, 8, 16 og 32 uger) i henhold til forskningsmålsætningerne. Den kontralaterale knæfælles (ikke-operative eller Sham-opererede) kan fungere som kontrol2.
- Histologisk analyse af de bageste knæledkapsler.
- Forbered det fælles væv. Dissekere knæet ledvæv og ordne det med 4% PARAFORMALDEHYD. Decalcify og indlejre det i paraffin som tidligere rapporteret25. Skær sektionerne (5 μm) på det mediale midcondylar niveau i sagittalplanet.
Bemærk: Vælg at udføre forskellige vurdering af farvning, herunder han, aldehyd-fuchsin-Masson Goldner (AFMG), Elastica – Masson eller immunhistokemisk farvning for histologisk undersøgelse i den fælles kapsel baseret på din studiets mål15, 26. - Observere histomorphometriske ændringer i de bageste knæledkapsler. Fotografi den bageste region af knæleddet. Observere fibrøse deposition og vedhæftnings ændringer mellem diaphysis-synovium Junction og menisk6.
Bemærk: patologiske ændringer af ledkapsel anses for at være en sygdomsfremkaldende faktor for knæledet kontraktur. Mål længden, tykkelsen og kapsularområderne i den bageste kapsel som tidligere beskrevet i henhold til forskningsindholdet27.
- Forbered det fælles væv. Dissekere knæet ledvæv og ordne det med 4% PARAFORMALDEHYD. Decalcify og indlejre det i paraffin som tidligere rapporteret25. Skær sektionerne (5 μm) på det mediale midcondylar niveau i sagittalplanet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Vi bemærkede, at rotter modtaget minimalt invasiv kirurgi kan vende tilbage til den almindelige kostbare en dag postoperativt. Især har det kirurgiske indsnit aret uden ekssudat (figur 5a). Hævelsen af anklen og dislokation leddene i den operative bagdel er næsten helt forsvundet to dage postoperativt (figur 5b) sammenlignet med den kontralaterale side (figur 5c). Ingen af tegnene på tidlig infektion blev fundet i rotter. Rotter kan stå og motion regelmæssigt (figur 5D). De kirurgiske sår var helet helt på dag tolv postoperativt (figur 5).
Visuelt blev det immobiliserede knæled kontraheret efter fire ugers immobilisering, mens den mini-invasive kirurgi ikke havde nogen synlig effekt på den kontralaterale ekstremitet (figur 6a). Røntgenbilledet viser den korrekte placering af stål skruerne i femur eller skinneben (figur 6b), selv om det ikke viste placeringen af plastik pladen. Vi har også anvendt en mikro-CT-scanner med høj opløsning til at afbilde den immobiliserede nedre ekstremitet. 3D-genopbygnings Analysen viste, at skruerne blev boret sideværts (figur 6c). Bore positionen er ca. 8 mm under den nedre kant af den større hoftetrochanter ved den proksimale femur og kun (ca. 4 mm) under kanten af den tibiofibulære fusion ved distale skinneben (figur 6c).
Vi målte seks rotter i slutningen af to gange (28 dage og 56 dage), henholdsvis at sammenligne arthrogenic ROM underskud på immobiliseret knæ joint og den kontralaterale side efter myotomies af transartikulære muskler20. Den kontralaterale knæfælles (ikke-operative) fungerer som en kontrol. Efter 28 dages immobilisering var den gennemsnitlige arthrogenic underskud i forlængelses ROM 29,4 ± 3,3 ° for det immobiliserede knæled, signifikant højere end i kontrol (4,8 ± 2,8 °, P< 0,05). De arthrogenic underskud i ROM steg under immobilisering på en tidsafhængig måde, demonstreret ved den gennemsnitlige arthrogenic underskud på 40,7 ± 4,3 ° for den immobiliserede knæ leddet, signifikant større end i kontrol, 11,2 ± 3,8 ° på 56 dage af immobilisering (p < 0,05) (figur 7).
Ved hjælp af Elastica-Masson-farvning, analyserede vi den posterior-overlegne knæ fælles kapsel på tre-tidspunkter. På dag en immobilisering, ingen adhæsion blev observeret i det fælles rum mellem den postero-overlegne fælles kapsel og femur i immobiliseret eller den kontralaterale side knæled (figur 8a, d). Men vi bemærkede, at der var Fibro-fedtvæv deponeret og vedhæftning havde udviklet sig i det fælles rum efter 28 dages immobilisering (figur 8E). Det fibrøse væv erstattede endda delvist denne deposition efter 56 dages immobilisering (figur 8F), mens denne type adhæsion ikke blev observeret i den kontralaterale side på forskellige tidspunkter (figur 8 a, b, c).
Figur 1: grafisk illustration af en lateral visning af knæleddet immobiliseret med en intern fiksering ved 135 ° fleksation. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2: design polypropylen plastpladen i en intern fiksering. (a-b) En plastik plade af polypropylen blev kløvet fra sprøjten. De punkterede linjer repræsenterer det omtrentlige plade område. Pladen har følgende dimensioner: længde, 25 mm; bredde, 10 mm; tykkelse, 1 mm. c) foto af den håndholdte elektriske boremaskine. d) Boremaskiner med en diameter på 0,9 mm og 1,0 mm i hver ende af pladen. Specifikationen af skruen er henholdsvis 1,4 x 8 mm og 1,2 x 6 mm. e) den endelige form af en prækonstrueret intern fiksering. f) de kirurgiske instrumenter. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 3: makro grafer for kirurgisk bestråling den midterste femur og den distale skinneben ved hjælp af den mini-invasive teknik. a) en sort linje indikerer hudindsnit mellem vastus lateralis (øvre mærkede område) og biceps rectus (nedre markeret område). De stiplede linjer repræsenterer den omtrentlige muskel rækkevidde. b) det kirurgiske indsnit mellem musklerne illustreres. Snittet er væk fra iskiasnerven nerve. Den sorte linje repræsenterer den retning af iskiasnerven nerve. c) eksponeringen af lårbens mellemaksel ved adskillelse af muskelgab med vastus lateralis og capput vertebralis indikeret. (d-e) Eksponeringen af skinneben er vist i forhold til fibularis longus. f) borehullet i femoral akslen illustreres med vastus lateralis, og capput vertebralis indikeret. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 4: implantation af intern fiksering. a) hullet i skinneben illustreres med fibularis longus, og flexor digitorum profundis indikeres. (b-c) Plastik pladen skruet ind i borehullet illustreres i forhold til caput vertebralis (b) og fibularis longus (c). (d-e) Sårlukning med vicryl sutur. Den stiplede linje (e) repræsenterer det omtrentlige plast plade område. f) den postoperative helhedsopfattelse af mini indsnittet. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 5: observation af kirurgisk indsnit healing. (a) det kirurgiske indsnit har aret to dage efter operativt. (b-c) Hævelsen af anklen og dislokation leddene i den postkirurgiske lemmer (b) er næsten helt forsvundet to dage postoperativt. Arrowheads indikerer ankel leddene. d) en rotte kan stå normalt. (e-f) Såret er helt helet 12 dage postoperativt. Sorte pile indikerer kirurgisk helbredende incision. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 6: evaluering af knæledets immobilisering. a) det makroskopiske billede illustrerer en sammentrækning af det venstre knæled efter fire ugers immobilisering. (b) det samlede røntgenbillede viser placeringen af skruerne. (c) mikroberegnet tomografi analyse af det immobiliserede knæled. De hvide pile repræsenterer de faste skruer. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 7: analyse af arthrogenic underskud i fælles udvidelse vifte af bevægelse (Rom). Data præsenteres som middelværdien ± SEM (n = 6 pr. gruppe). Den arthrogenic underskud i forlængelse ROM af de immobiliserede knæ leddene er betydeligt højere end den kontralaterale, ikke-operative side (tjene som en kontrolgruppe). Begrænsning i ROM repræsenterer fælles immobilisering induceret en typisk knæ fleksering kontraktur. Statistisk analyse: ligheden af varianser blev udført ved hjælp af Levene test, ROM forskelle mellem de kontralaterale og immobiliserede grupper blev sammenlignet på to-tidspunkt (28 og 56 dage) ved to haler Student's t test. Signifikans forskellen blev bestemt af *P < 0,05 fra kontrolelementet. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 8: histologiske ændringer i den bageste, overlegen knæled kapsel analyseret af Elastica-Masson-farvning på forskellige tidspunkter. Repræsentative billeder af den bageste-overlegen fælles kapsel i den kontralaterale knæled (ikke-operative, øvre paneler), og den immobiliserede knæ joint (operative, nedre paneler) på dag 1, 28, og 56 under fælles immobilisering. Efter en dag med immobilisering var synovium tyk, og der blev ikke observeret nogen adhæsion i det fælles rum mellem den postero-overlegne ledkapsel og femur (indikeret med stjerner i en venstre række). Efter 28 dages immobilisering var der aflejret Fibro-fedtvæv i det fælles rum, og adhæsion havde udviklet sig mellem postero-Superior joint Capsule og femur (indikeret med Arrowhead). På dage 56 af immobilisering, indskud stadig eksisterede, og der var fibrøst væv i stigende grad dukkede (indikeret med pil). Den sorte kant i nederste venstre hjørne repræsenterer det forstørrede billede af det fælles rum mellem den postero-overlegne fælles kapsel og femur. F: femur; T: skinneben; M: meniscus, det bageste horn; JS: fælles rum. Scale bar = 50 μm. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Denne undersøgelse har til formål at belyse en trin-for-trin knæ fælles immobiliserings metode ved hjælp af en mini-invasiv teknik, der tillader hurtig postoperative rehabilitering i dyr efter operationen. Konventionelt, musklen-Gap adskillelse tilgang menes at være en minimalt invasiv teknik i ortopædisk kirurgi. Som forventet, vi fandt, at rotter kan vende tilbage til en normal kost og aktiviteter bare en dag postoperativt, hvilket var i overensstemmelse med den tidligere undersøgelse. Desuden, ingen arterien eller nerveskade opstod efter operationen, bevis for, at muskel-Gap adskillelse modus sikret en passende og sikker knogle eksponering metode. Selv om de invasive kirurgiske virkninger kan reduceres ved hjælp af kaster, muligheden for ødem forekomst i bagbenene kan påvirke kontinuiteten af immobilitet. I denne undersøgelse forsvandt ankel eller tå hævelse forårsaget af kirurgiske indgreb helt efter to dage postoperativt. Disse resultater fremhæver en pålidelig og stabil fælles immobiliserings model skabt af en mini-invasiv teknik i overensstemmelse med princippet om hurtig genopretning. Klinisk, den fleksering kontraktur, der er forårsaget af immobilisering er tættere på en ikke-inflammatorisk kursus6. Ødem kan føre til frigivelse af inflammatoriske mediatorer4. Derfor, ved hjælp af kaster til induceret fælles kontraktur kan faktisk ikke være harmløse. I nærværende undersøgelse blev der udført to separate små snit (på 1-1,5 cm) på henholdsvis femorale og tibiale sider. Indsnit længder var magen til størrelsen af snittet, der kræves for K-wire boring. Derfor er den mini-invasive virkning af denne metode mere befordrende for at reducere traumer til, at ekstern fiksering. Desuden viste en tidligere randomiseret kontrolleret forsøg en mulig sammenhæng mellem anvendelsen af ekstern fiksering (perkutant) og den øgede risiko for infektion i ekstremiteten16. I betragtning af at der ingen rotter havde en tidlig infektion tegn i forskningen, vi antog, at musklen Gap adskillelse teknik er nøglen til denne model, fordi det kan reducere blødning og unødvendig skæring. Også, den interne fiksator blev trimmet ned fra sprøjten, det er lave omkostninger og vigtigst, ikke-giftige for dyr. Selv om både de laterale og mediale kirurgiske tilgange kan etablere en effektiv rotte model af knæ flekpå kontraktur28, denne lille-invasiv teknik, dog, kan kun gennemføres ved hjælp af den laterale tilgang i stedet for at bruge den mediale Tilgang.
Til vores bedste viden, er den præcise skrue boring position på proksimale femur eller distale skinneben ikke fuldt forstået. Vælger at bore et hul i den midterste del af skinneben kan påvirke blodforsyningen i skinneben. Resultaterne fra mikro-CT-analysen indikerede, at den korrekte bore position er ca. 8 mm under den nedre kant af den større hoftetrochanter og ca. 4 mm under kanten af den tibiofibulære fusion. Den korrekte bore position kan hjælpe med at undgå påvirkning af den fælles komponent eller blodforsyningen. Men implantation af den interne fiksering gennem en subkutan eller submuskuløs måde er stadig kontroversiel. Interessant, at udføre den muskel-Gap adskillelse teknik er bekvemt for at placere implantationen gennem en submuskuløs kanal til en vis grad.
Resultaterne fra den fælles vinkel måling var i overensstemmelse med den histologiske analyse, hvilket viste, at knæledkontraktur med succes blev induceret i den immobiliserede baglemmer. Den gennemsnitlige arthrogenic underskud i forlængelse ROM var 29,4 ± 3,3 °, 40,7 ± 4,3 ° på den immobiliserede knæet i slutningen af 28 dage og 56 dage immobilisering, henholdsvis, som var signifikant højere end i kontrol (P < 0,05). Vi fandt også, at typisk vedhæftning havde udviklet sig mellem i det fælles rum mellem den postero-overlegne fælles kapsel og femur i den immobiliserede side knæ joint (figur 8E, f), hvilket indikerer, at ved hjælp af mini-invasiv teknik vil ikke forstyrre forekomsten af fælles kontraktur. Tilsammen viser forskningen, at denne mini-invasive model giver stabile resultater og er effektiv til at inducere erhvervet fælles flekpå kontraktur.
Denne mini-invasive model stadig har nogle begrænsninger. For det første vil skinneben side skruen uundgåeligt irritere de nærliggende sener, herunder fibularis longus. For det andet kan boring i den kortikale knogle forårsage frakturer. For det tredje er der stadig en chance for fikserings svigt. Vi mener, at brugen af 3D-byggede individualiserede Splinter er en mulig mulighed for at opbygge en ikke-invasiv knæ fælles kontraktur model i fremtiden29.
Afslutningsvis, den foreliggende undersøgelse beskriver en mini-invasiv knæ joint kontraktur model, der er baseret på en kombination af muskelgab adskillelse modus og mini-incision metode. I betragtning af at interne kirurgiske fikseringer kan producere en velaccepteret model af fælles kontraktur, denne mini-invasiv teknik kan være nyttige i studiet af immobilisering-induceret knæ fleksering kontraktur.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har intet at afsløre.
Acknowledgments
Dette arbejde blev støttet af tilskud fra National Natural Science Foundation i Kina (no. 81772368), Natural Science Foundation i Guangdong-provinsen (no. 2017A030313496), og Guangdong Provincial Science and Technology plan Project (no. 2016A020215225; No. 2017B090912007). Forfatterne takker Dr. Fei Zhang, M.D. fra departementet for ortopædkirurgi, det ottende tilknyttede Hospital for Sun Yat-sen University for hans tekniske assistance under modifikation.
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).
