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JoVE Journal Developmental Biology
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Developmental Biology

Une technique de fixation interne mini-invasive pour étudier la contracture de flexion du genou induite par l'immobilisation chez les rats

Published: May 20, 2019 doi: 10.3791/59260
Automatic Translation
*1, *3, 2, 1, 1, 1,4, 2, 1
1Department of Joint and Trauma Surgery, The Third Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University, 2Department of Plastic Surgery, The Third Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University, 3Department of Bone Surgery, Tungwah Hospital of Sun Yat-sen University, 4Department of Othopaedic Surgery, The Eighth Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University
* These authors contributed equally

Summary

Ici, nous présentons un protocole pour décrire une technique mini-invasive pour l'immobilisation d'articulation de genou dans un modèle de rat. Ce protocole reproductible, basant sur le modus de séparation de muscle-écart et la compétence de mini-incision, est approprié pour étudier le mécanisme moléculaire sous-jacent de la contracture commune acquise.

Abstract

La contracture articulaire, résultant d'une immobilisation articulaire prolongée, est une complication commune dans l'orthopédie. Actuellement, l'utilisation d'une fixation interne pour restreindre la mobilité des articulations du genou est un modèle largement accepté pour générer une contracture expérimentale. Cependant, l'application d'implantation causera inévitablement le trauma chirurgical aux animaux. Visant à développer une approche moins invasive, nous avons combiné un modus de séparation de muscle-écart avec une compétence précédemment rapportée de mini-incision pendant l'intervention chirurgicale : deux mini incisions de peau ont été faites sur la cuisse et la jambe latérales, suivies en exécutant l'exécution de muscle-écart séparation pour exposer la surface osseuse. L'articulation du genou du rat a été progressivement immobilisée par une fixation interne préconstruite à environ 135 degrés de flexion du genou sans interférer entre les nerfs essentiels ou les vaisseaux sanguins. Comme prévu, cette technique simple permet une réadaptation postopératoire rapide chez les animaux. La position correcte de la fixation interne a été confirmée par une analyse de radiographie ou de micro-CT. L'ordre de mouvement a été sensiblement restreint dans l'articulation immobilisée de genou que celle observée dans l'articulation contralatérale de genou démontrant l'efficacité de ce modèle. En outre, l'analyse histologique a indiqué le développement du dépôt fibreux et de l'adhérence dans la capsule postérieure-supérieure d'articulation de genou au fil du temps. Ainsi, ce modèle mini-invasif peut être approprié pour imiter le développement de la contracture immobilisée d'articulation de genou.

Introduction

Les contractures conjointes sont définies comme une restriction dans l'aire de répartition passive du mouvement (ROM) d'une articulation diarthrodiadiale1,2. Les thérapies actuelles visant à prévenir et à traiter la contracture articulaire ont obtenu un certain succès3,4. Cependant, le mécanisme moléculaire sous-jacent de la contracture articulaire acquise reste largement inconnu5. L'étiologie des contractures articulaires dans différentes communautés sociales est très diversifiée et comprend des facteurs génétiques, des états post-traumatiques, des maladies chroniques et une immobilité prolongée6. Il est largement admis que l'immobilité est une question cruciale dans le développement de la contracture conjointe acquise7. Les personnes qui souffrent d'une contracture articulaire importante peuvent en fin de compte entraîner une incapacité physique8. Ainsi, un modèle animal stable et reproductible est nécessaire pour étudier les mécanismes pathophysiologiques potentiels de la contracture articulaire acquise.

Les modèles de contracture articulaire du genou actuellement construits induits par l'immobilisation sont principalement réalisés en utilisant des moulages en plâtre non invasifs, des fixations externes et des fixations internes. Watanabe et coll. ont signalé la possibilité d'utiliser l'immobilisation de plâtre sur les articulations du genou de rat9. En portant une veste spéciale, un côté de l'articulation du membre inférieur du rat est immobilisé par un plâtre. L'articulation du genou rat peut rester entièrement fléchis sans aucun traumatisme chirurgical10,11. Cependant, les mouvements articulaires de hanche et de cheville sont également affectés par cette forme d'immobilisation, qui peut augmenter le degré d'atrophie de muscle dans le femoris de quadriceps ou le gastrocnemius12. En outre, l'œdème et la congestion des membres postérieurs doivent être évités en remplaçant la fonte aux points fixes, ce qui peut affecter la continuité de l'immobilité. Une autre méthode acceptée pour l'établissement d'un modèle de contracture articulaire du genou est l'utilisation de fixation chirurgicale externe. Nagai et coll. ont combiné le fil kirschner et le fil d'acier dans un fixateur externe, ce qui a immobilisé l'articulation du genou à environ 140 degrés de flexion13. Dans cette méthode, une résine est utilisée pour couvrir la surface pour prévenir les égratignures cutanées. Bien que l'immobilisation de fixation externe soit robuste et fiable14,15, percutané Kirschner pistes broches de fil peut augmenter le risque d'infection16. Dans notre propre expérience, l'utilisation de la technique de fixation externe peut réduire l'activité quotidienne des rats en raison d'une augmentation du comportement de lécher conditionné.

Par ailleurs, Trudel et coll. ont décrit un modèle bien accepté de contracture articulaire dans l'articulation du genou du rat à partir d'une fixation interne chirurgicale17 (cette méthode a été modifiée par rapport à celle utilisée par Evans et ses collègues18). Notamment, cette méthode souligne l'importance d'utiliser une technique de mini-incision pour minimiser les plaies chirurgicales. Le développement efficace de la contracture conjointe a été prouvé dans ce modèle19. Cependant, le protocole sur la façon d'effectuer une dissection minimale pour exposer la surface osseuse n'est pas encore clair20. En outre, la position précise où la vis est de forage n'est pas entièrement comprise. L'implantation de la fixation interne par une voie sous-cutanée ou submusculaire est encore controversée21. Pour résoudre ces problèmes, nous avons modifié cette méthode en incluant un modus approprié de séparation de muscle-écart, qui permet une exposition mini-invasive de la surface d'os et le placement de l'implantation par un canal submusculaire. Ce protocole a mené à la réadaptation postopératoire rapide chez les rats après chirurgie. Les animaux ont développé une gamme limitée de mouvement commun après immobilisation commune, qui était compatible aux changements morphologiques de l'adhérence capsulaire obtenues de l'analyse histologique. Nous décrivons également un emplacement exact possible des vis forées comme confirmé par l'analyse de rayon X ou l'analyse de micro-CT. Ainsi, cette étude visait à décrire en détail une technique mini-invasive dans un modèle de contracture articulaire du genou qui a été établi par un modus de séparation de muscle-écart combiné avec une méthode de mini-incision. Nous croyons que les techniques mini-invasives peuvent à la fois réduire les traumatismes animaux et imiter efficacement le processus pathologique de la contracture de flexion articulaire.

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Protocol

Toutes les procédures ont été effectuées conformément au Guide pour l'entretien et l'utilisation des animaux de laboratoire et ont été approuvées par le troisième hôpital affilié de l'Université Sun Yat-sen comité institutionnel de soins et d'utilisation des animaux (numéro d'autorisation : 02-165-01). Toutes les expériences animales ont été réalisées selon les directives de l'ARRIVE.

1. Préparation préopératoire

REMARQUE : La figure 1 montre la conception de l'intervention chirurgicale.

  1. Immobiliser rigoureusement l'articulation du genou avec une plaque de plastique et deux vis métalliques à environ 135 degrés de flexion.
    REMARQUE : Effectuez la chirurgie au fémur proximal et au tibia distal sans violer le composant commun.
  2. Préparer les matériaux et les instruments pour la fixation interne.
    1. Construire une plaque en plastique en polypropylène de qualité médicale en coupant une seringue de 5 ml (Figure 2a) à l'aide d'un ciseaux chirurgicaux pour s'adapter aux dimensions suivantes : longueur, 25 mm; largeur, 10 mm; épaisseur, 1 mm (Figure 2b). Lisser le périmètre de la plaque avec un scalpel verticalement. Rincer la plaque avec de la saline stérile pour laver les débris par trois fois.
      1. Stériliser avec 75% d'éthanol pendant 4 h suivi d'irradiation avec la lumière ultraviolette pendant 3 h.
    2. Pré-forage des trous dans la plaque de plastique : Préparer une perceuse électrique à basse vitesse à la main à une vitesse d'environ 0 à 4 0000 tr/min (figure 2c). Percer deux trous aux deux extrémités de la plaque, les diamètres sont de 1 mm et 0,9 mm, respectivement (Figure 2d). Associez les deux extrémités de la plaque à des vis en acier M 1,4 mm x 8 mm et 1,2 mm x 6 mm, respectivement (figure 2e).
      1. Essuyer avec 75% d'éthanol et stériliser avec de la lumière UV pendant 3 h avant utilisation.
  3. Préparer les instruments chirurgicaux : 1 pince hémostatique droite de type moustique, 1 forceps incurvés lisses, 2 rétracteurs de paupières, 1 porte-aiguille, 1 forceps de tissu, 1 ciseaux de suture, 1 ciseaux de tissu micro et 1 scalpel (Figure 2f). Stériliser les instruments chirurgicaux en autoclant à 121,3 oC pendant 20 min et en lesséchant.
  4. Animaux expérimentaux
    1. Utilisez des rats mâles Sprague-Dawley (ou Wistar) de grade spécifique Pathogen Free (SPF), pesant entre 250 et 350 g dans l'expérience.
      REMARQUE : Choisissez des rats femelles ou mâles pour l'expérience.
    2. Placez les rats dans des cages et conservez-les dans une salle de laboratoire à cycle foncé de 12 h/12 h. Fournir de la nourriture et de l'eau adéquates.

2. Chirurgie

  1. Ajuster la température. Placez un coussin chauffant sur une plate-forme chirurgicale dans une salle d'opération thermostatique.
  2. Anesthésie et préparation de la peau
    1. Peser le rat avec une balance électronique et enregistrer.
    2. Retenez le rat et effectuez une injection intrapéritonéale de pentobarbital de sodium (30 mg/kg) à l'anesthésie induite. Évaluer que l'animal est suffisamment anesthésié à l'aide de la pince de l'orteil22. Administrer les yeux avec du lubrifiant pour protéger la cornée contre le séchage pendant la chirurgie.
    3. Raser le bas du corps du rat, y compris les deux membres postérieurs avec une tondeuse électrique et désinfecter avec une teinture d'iode de povidone deux fois et 75% d'éthanol trois fois.
    4. Placez le rat latéralement, et couvrir avec le drapé chirurgical exposant une jambe arrière latérale et la hanche.
    5. Désinfecter à nouveau le secteur chirurgical avec de l'iode de povidone.
  3. Immobiliser l'articulation du genou avec fixation interne en utilisant une technique mini-invasive.
    REMARQUE : Gardez l'incision bien humide avec saline stérile pendant l'opération. La chirurgie nécessite généralement deux chirurgiens.
    1. Marquez la direction de l'incision cutanée. À l'extrémité distale du plus grand trochanter de fémur, tracez une ligne le long de la projection de surface de corps de l'écart de muscle entre le vaste lateralis et le femoris de biceps (figure 3a). Incise la peau d'épiderme le long de la ligne de dessin approximative ment 1,5 cm (Figure 3b).
    2. Disséquer émoussé l'écart musculaire entre vastus lateralis et biceps femoris avec un forceps tissulaire jusqu'à ce que l'arbre fémoral soit exposé d'environ 1 cm de longueur (figure 3c). Utilisez le rétracteur pour faciliter la séparation continue de l'écart musculaire.
    3. Incise la peau épiderme approximative ment 1 cm le long de la projection de surface du corps de l'écart musculaire entre le tibialis antérieur et fibularis longus sur l'extrémité inférieure distale (Figure 3d). Disséquer émoussé l'écart musculaire jusqu'à ce que le tibia soit exposé d'environ 1 cm de longueur (Figure 3e).
    4. Séparer les tissus mous par le rétracteur et les forceps lisses, garder perpendiculaire et percer un trou de 1,0 mm de diamètre dans l'arbre fémoral à une vitesse de 1500 tr/min à l'aide d'une perceuse électrique (Figure 3f). La position de forage appropriée est d'environ 8 mm sous le bord inférieur du plus grand trochanter. Appuyez rapidement sur la plaie pour arrêter de saigner.
      REMARQUE : Le diamètre approprié de forage peut éviter des ruptures peropératoires.
    5. Percer un trou de 0,9 mm de diamètre dans le tibia environ 4 mm sous le bord de la fusion tibiofibulaire (Figure 4a). Effectuez le forage avec soin pour empêcher l'écrasement des muscles ou des tendons.
    6. Utilisez la pince hémostatique droite mosquito-Type pour former un cours submusculaire du trou du tibia au trou du fémur. Le tunnel submusculaire passe sous le gastrocnemius dans l'extrémité du tibia et au-dessus du fessier medius,en dessous du biceps femoris à l'extrémité du fémur.
    7. Utilisez une vis en acier M 1,4 mm x 8 mm pour fixer une extrémité de la plaque de plastique (avec le trou de 1,0 mm de diamètre) dans le fémur proximal (figure 4b). Utilisez une vis en acier M 1,2 mm x 6 mm pour fixer une autre extrémité de la plaque de plastique (avec le trou de 0,9 mm de diamètre) dans le tibia distal (figure 4c). Assurer l'articulation du genou sans déformation du varus.
  4. Fermer la plaie : Suturer le myofascia, le fasciae profond et le tissu sous-cutané à l'aide de sutures absorbables 4-0 (figure4d). Fermer la peau avec des sutures en polyamide (Figure 4f).

3. Gestion postopératoire

  1. Appliquer l'analgésie postopératoire par injection sous-cutanée de Buprenorphine (0,03 mg/mL) à 0,05 mg/kg. Ajouter 5 mg/mL de néomycine dans l'eau potable pendant 5 jours après la chirurgie.
  2. Injecter le mélange d'analgésie (Buprenorphine et Carprofen) respectivement à 0,05 mg/kg et 5 mg/kg sous-cutané deux fois par jour pendant au moins 72 heures après l'opération.
  3. Vérifiez si le membre postérieur avait un sur-œdème en cas de lésion vasculaire. S'assurer que les rats peuvent marcher normalement dans le cas d'une lésion nerveuse pendant la chirurgie.

4. Examen postopératoire

  1. Observez la guérison de l'incision chirurgicale et examinez physiquement l'articulation du genou pour évaluer les signes précoces de l'infection tous les deux jours postopératoirement. Vérifiez le degré de gonflement de la cheville et de l'articulation métacarpophalangeal en cas d'œdème continu.
    REMARQUE : L'infection postopératoire tôt peut causer l'exsudat de blessure, l'enflure de jambe, et la guérison retardée de blessure.
  2. Effectuer l'imagerie par rayons X de l'arrière-pays pour s'assurer que les vis correctement placées le premier jour postopératoire.
    REMARQUE : Une analyse de balayage de Micro-CT est une autre option alternative pour afficher l'emplacement approprié et la direction des vis en acier.
  3. Mesurer l'ordre passif du mouvement (ROM) pour évaluer le développement de la contracture. Prenez une mesure de ROM d'articulation de genou à différentes cohortes de temps postopératoirement comme décrit précédemment20.
    1. En bref, euthanasiez les rats et écorchez les membres postérieurs. Retirez l'immobilisateur et mesurez l'angle de l'articulation du genou à l'aide d'un arthromètre mécanique à deux couples (667 ou 1 060 g/cm)23.
    2. Calculer le ROM à la suite de la contracture totale, de la contracture myogénique et de la contracture arthrogénique séparément en fonction des objectifs de l'enquête24.
      REMARQUE : Établides différentes cohortes de temps (c.-à-d. 1, 2, 4, 8, 16 et 32 semaines) selon les objectifs de recherche. L'articulation contralatérale du genou (non opératoire ou si opératoire) peut servir de contrôle2.
  4. Analyse histologique des capsules postérieures d'articulation de genou.
    1. Préparer les tissus articulaires. Disséquer le tissu articulaire du genou et le fixer avec 4% de paraformaldéhyde. Décalcifiez-le et intégrez-le dans la paraffine comme précédemment rapporté25. Couper les sections (5 m) au niveau médian du midcondylar dans le plan sagittal.
      REMARQUE: Choisissez d'effectuer différentes colorations d'évaluation, y compris HE, aldéhyde-fuchsin-Masson Goldner (AFMG), Elastica-Masson, ou immunohistochemistry coloration pour l'étude histologique dans la capsule articulaire basée sur vos objectifs d'étude15, 26.
    2. Observez les changements histomorphométriques dans les capsules postérieures d'articulation de genou. Photographiez la région postérieure de l'articulation du genou. Observez les changements de dépôt et d'adhérence fibreux entre la jonction diaphysis-synovium et le ménisque6.
      REMARQUE : Les changements pathologiques de la capsule commune sont considérés comme un facteur pathogène pour la contracture articulaire du genou. Mesurer la longueur, l'épaisseur et les zones capsulaires de la capsule postérieure décrites précédemment selon le contenu de la recherche27.

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Representative Results

Nous avons observé que les rats ont reçu la chirurgie mini-invasive peut retourner au régime régulier juste un jour postopératoirement. En particulier, l'incision chirurgicale a marqué sans exsudation (Figure 5a). L'enflure de la cheville et des articulations métacarpophalangeales dans le membre postérieur opératoire a presque entièrement disparu deux jours après l'opération (Figure 5b) par rapport au côté contralatéral (Figure 5c). Aucun des signes de l'infection tôt n'a été trouvé dans les rats. Les rats peuvent se tenir debout et faire de l'exercice régulièrement (Figure 5d). Les plaies chirurgicales avaient guéri entièrement le jour douze postopératoirement (Figure 5).

Visuellement, l'articulation du genou immobilisée a été contractée après quatre semaines d'immobilisation, tandis que la chirurgie mini-invasive n'a eu aucun effet visible sur le membre contralatéral (Figure 6a). L'image radiographique montre le placement correct des vis d'acier dans le fémur ou le tibia (Figure 6b), bien qu'elle n'ait pas montré l'emplacement de la plaque en plastique. Nous avons également utilisé un scanner micro-CT haute résolution pour l'image du membre inférieur immobilisé. L'analyse de reconstruction 3D a démontré que les vis ont été forées latéralement (figure 6c). La position de forage est d'environ 8 mm sous le bord inférieur du plus grand trochanter au fémur proximal et juste (environ 4 mm) sous le bord de la fusion tibiofibulaire au tibia distal (Figure 6c).

Nous avons mesuré six rats à la fin de deux fois (28 jours et 56 jours), respectivement, pour comparer les déficits arthrogènes de ROM sur l'articulation immobilisée de genou et le côté contralatéral après myotomies des muscles transarticulaires20. L'articulation contralatérale du genou (non opératoire) sert de contrôle. Après 28 jours d'immobilisation, les déficits arthrogènes moyens dans l'extension ROM étaient de 29,4 à 3,3 degrés pour l'articulation du genou immobilisée, ce qui est nettement plus élevé que celui de la lutte (4,8 à 2,8 degrés, Pet lt; 0,05). Les déficits arthrogènes dans le ROM ont augmenté pendant l'immobilisation d'une manière dépendante du temps, démontrée par les déficits arthrogènes moyens de 40,7 à 4,3 degrés pour l'articulation du genou immobilisée, significativement plus élevé que celui de contrôle, de 11,2 à 3,8 degrés sur les 56 jours de l'immobilisation (p 'lt; 0.05) (Figure 7).

Utilisant Elastica-Masson-Staining, nous avons analysé la capsule postérieure-supérieure d'articulation de genou à trois points de temps. Le premier jour de l'immobilisation, aucune adhérence n'a été observée dans l'espace articulaire entre la capsule articulaire postérieure et le fémur dans l'articulation du genou latérale immobilisée ou contralatérale (figure8a,d). Cependant, nous avons observé qu'il y avait des tissus fibro-adipose déposés et que l'adhérence s'était développée dans l'espace articulaire après 28 jours d'immobilisation (figure 8e). Les tissus fibreux ont même partiellement remplacé ce dépôt après 56 jours d'immobilisation (Figure 8f) alors que ce type d'adhérence n'a pas été observé dans le côté contralatéral à différents moments (figure8 a,b,c).

Figure 1
Figure 1 : Illustration graphique d'une vue latérale de l'articulation du genou immobilisée avec une fixation interne à 135 degrés de flexion. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 2
Figure 2 : Concevoir la plaque en plastique en polypropylène en fixation interne. (a-b) Une plaque en plastique en polypropylène a été clivée à partir de la seringue. Les lignes pointillées représentent la plage approximative de plaque. La plaque a les dimensions suivantes: longueur, 25 mm; largeur, 10 mm; épaisseur, 1 mm.  (c) Photographie de la perceuse électrique à main. d) Perceuses de 0,9 mm et de 1,0 mm de diamètre à chaque extrémité de la plaque. La spécification de la vis est de 1,4 x 8 mm et 1,2 x 6 mm respectivement. (e) La forme finale d'une fixation interne préconstruite. (f) Les instruments chirurgicaux. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 3
Figure 3 : Macrographes de l'exposition chirurgicale au fémur moyen et au tibia distal utilisant la technique mini-invasive. (a) Une ligne noire indique l'incision cutanée entre le vastus lateralis (zone marquée supérieure) et le biceps femoris (zone marquée inférieure). Les lignes pointillées représentent la plage musculaire approximative. (b) L'incision chirurgicale entre les muscles est illustrée. L'incision est loin du nerf sciatique. La ligne noire représente l'orientation du nerf sciatique. (c) L'exposition de l'arbre fmoral par séparation de muscle-écart avec le lateralis vastus et les vertèbres de capput indiqué. (d-e) L'exposition du tibia est montrée par rapport au longus de fibularis. (f) Le trou de forage dans l'arbre fémoral est illustré avec le vaste lateralis, et les vertèbres de capput indiquées. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 4
Figure 4 : Implantation de fixation interne. (a) Le trou fait dans le tibia est illustré avec le longus fibularis, et le flexeur digitorum profundis indiqué. (b-c) La plaque de plastique vissée dans le trou de forage est illustrée par rapport à la vertébralis caput (b) et le fibularis longus (c). (d-e) Fermeture des plaies à l'aide de suture vicryl. La ligne pointillée (e) représente la gamme approximative de plaques en plastique. (f) Vue globale postopératoire de la mini-incision. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 5
Figure 5 : Observation de la guérison par incision chirurgicale. (a) L'incision chirurgicale a marqué deux jours postopératoirement. (b-c) Le gonflement de la cheville et des joints métacarpophalangeal dans le membre postchirurgical (b) a presque complètement disparu deux jours postopératoirement. Les pointes de flèche indiquent les articulations de la cheville. d) Un rat peut se tenir normalement. (e-f) La blessure a complètement guéri douze jours postopératoirement. Les flèches noires indiquent l'incision curative chirurgicale. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 6
Figure 6 : Évaluation de l'immobilisation des articulations du genou. (a) L'image macroscopique illustre une contraction de l'articulation gauche du genou après quatre semaines d'immobilisation. (b) L'image de rayons X globale montre le placement des vis. (c) Analyse de tomographie microcomputée de l'articulation immobilisée du genou. Les flèches blanches représentent les vis fixes. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 7
Figure 7 : Analyse des déficits arthrogènes dans l'aire de répartition conjointe du mouvement (ROM). Les données sont présentées comme étant moyennes à la SEM (n - 6 par groupe). Les déficits arthrogéniques dans l'extension ROM des articulations immobilisées de genou sont sensiblement plus hauts que cela du côté contralatéral et non opératoire (servent de groupe témoin). La limitation dans ROM représente l'immobilisation commune induite une contracture typique de flexion de genou. Analyse statistique : L'égalité des écarts a été réalisée à l'aide du test de Levene, les différences de ROM entre les groupes contralatéral et immobilisés ont été comparées à deux points (28 et 56 jours) par deux queues de test de l'étudiant. La différence d'importance a été déterminée par lep 'lt; 0.05 du contrôle. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 8
Figure 8 : Changements histologiques dans la capsule postérieure-supérieure d'articulation de genou analysée par Elastica-Masson-Staining à différents points de temps. Images représentatives de la capsule articulaire postérieure-supérieure dans l'articulation contralatérale de genou (non-opératoire, panneaux supérieurs), et l'articulation immobilisée de genou (opératoire, panneaux inférieurs) le jour 1, 28, et 56 pendant l'immobilisation commune. Après une journée d'immobilisation, le synovium était épais, et aucune adhérence n'a été observée dans l'espace commun entre la capsule commune postérieure-supérieure et le fémur (indiqué par des astérisques dans une rangée gauche). Après 28 jours d'immobilisation, il y avait le tissu fibro-adipose déposé dans l'espace commun et l'adhérence s'était développée entre la capsule commune postero-supérieure et le fémur (indiqué par la pointe de flèche). Les jours 56 de l'immobilisation, les dépôts existaient encore, et il y avait des tissus fibreux de plus en plus apparu (indiqué par flèche). La bordure noire dans le coin inférieur gauche représente l'image agrandie de l'espace commun entre la capsule commune postérieure et le fémur. F: fémur; T: tibia; M: ménisque, la corne postérieure; JS: espace commun. Barre d'échelle de 50 m. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

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Discussion

Cette étude visait à élucider une méthode d'immobilisation articulaire du genou étape par étape à l'aide d'une technique mini-invasive qui permet une réadaptation postopératoire rapide chez les animaux après la chirurgie. Conventionnellement, l'approche de séparation de muscle-écart est pensée pour être une technique mini-invasive dans la chirurgie orthopédique. Comme prévu, nous avons constaté que les rats peuvent revenir à un régime alimentaire normal et les activités juste un jour postopératoirement, ce qui était compatible avec l'étude précédente. En outre, aucune artère ou lésion nerveuse ne s'est produite après la chirurgie, preuve que le modus de séparation d'écart de muscle a assuré une méthode adéquate et sûre d'exposition d'os. Bien que les effets chirurgicaux invasifs puissent être réduits en utilisant des moulages en plâtre, la possibilité d'apparition d'oiséma dans les membres postérieurs peut affecter la continuité de l'immobilité. Dans cette étude, le gonflement de cheville ou d'orteil provoqué par des procédures chirurgicales a disparu entièrement après deux jours postopératoirement. Ces résultats mettent en évidence un modèle d'immobilisation articulaire fiable et stable créé par une technique mini-invasive alignée sur le principe de la récupération rapide. Cliniquement, la contracture de flexion qui est causée par l'immobilisation est plus proche d'un cours non-inflammatoire6. L'œdème peut conduire à la libération de médiateurs inflammatoires4. Par conséquent, l'utilisation de moulages en plâtre pour la contracture articulaire induite ne peut pas être inoffensive. Dans la présente étude, deux petites incisions séparées (de 1-1.5 cm) ont été exécutées sur les côtés fémoraux et tibial, respectivement. Les longueurs d'incision étaient semblables à la taille de l'incision qui est exigée pour le perçage de K-wire. Par conséquent, l'effet mini-invasif de cette méthode est plus propice à réduire le traumatisme à celui de la fixation externe. En outre, un essai contrôlé randomisé précédent a démontré une corrélation possible entre l'application de la fixation externe (percutané) et le risque accru d'infection dans le membre16. Considérant qu'il n'y avait pas de rats avaient un signe d'infection précoce dans la recherche, nous avons supposé que la technique de séparation des écarts musculaires est la clé de ce modèle, car il peut réduire les saignements et les coupures inutiles. En outre, le fixateur interne a été coupé vers le bas de la seringue, il est à faible coût et surtout, non toxique pour les animaux. Bien que les approches chirurgicales latérales et médiales puissent établir un modèle efficace de contracture de flexion du genou28, cette technique de petite invasif, cependant, ne peut être mise en œuvre qu'en utilisant l'approche latérale plutôt que d'utiliser le médial approche.

À notre meilleure connaissance, la position précise de perçage de vis au fémur proximal ou au tibia distal n'est pas entièrement comprise. Le choix de percer un trou dans la partie centrale du tibia peut affecter l'approvisionnement en sang dans le tibia. Les résultats obtenus à partir de l'analyse micro-CT ont indiqué que la position de forage appropriée est d'environ 8 mm sous le bord inférieur du plus grand trochanter et approximative de 4 mm sous le bord de la fusion tibiofibulaire. La position de forage appropriée peut aider à éviter les effets sur la composante articulaire ou l'approvisionnement en sang. Cependant, l'implantation de la fixation interne par une manière sous-cutanée ou submusculaire est toujours controversée. Fait intéressant, l'exécution de la technique de séparation muscle-écart est pratique pour placer l'implantation par un canal sous-musculaire dans une certaine mesure.

Les résultats de la mesure d'angle commun étaient compatibles avec l'analyse histologique, démontrant que la contracture d'articulation de genou a été avec succès induite dans le postérieur immobilisé. Les déficits arthrogènes moyens dans l'extension ROM étaient de 29,4 à 3,3 degrés, 40,7 et 4,3 degrés sur l'articulation du genou immobilisée à la fin de 28 jours et 56 jours d'immobilisation, respectivement, qui étaient significativement plus élevés que celui du contrôle (P lt; 0,05). Nous avons également constaté que l'adhérence typique s'était développée entre dans l'espace commun entre la capsule articulaire postérieure-supérieure et le fémur dans l'articulation du genou latéral immobilisé (Figure 8e,f), ce qui indique que l'utilisation de la technique mini-invasive n'interfère pas avec l'occurrence de la contracture conjointe. Pris ensemble, la recherche indique que ce modèle mini-invasif produit des résultats stables et est efficace pour induire la contracture de flexion articulaire acquise.

Ce modèle mini-invasif a encore quelques limites. Tout d'abord, la vis côté tibia va inévitablement irriter les tendons à proximité, y compris le longus fibularis. Deuxièmement, le forage dans l'os cortical peut causer des fractures. Troisièmement, il y a encore un risque d'échec de fixation. Nous croyons que l'utilisation d'attelles individualisées construites en 3D est une option possible pour la construction d'un modèle de contracture articulaire non invasive du genou à l'avenir29.

En conclusion, la présente étude décrit un modèle mini-invasif de contracture articulaire de genou qui est basé sur une combinaison du modus de séparation d'écart de muscle et de la méthode de mini-incision. Étant donné que les fixations chirurgicales internes peuvent produire un modèle bien accepté de contracture articulaire, cette technique mini-invasive peut être utile dans l'étude de la contracture de flexion de genou induite par l'immobilisation.

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Disclosures

Les auteurs n'ont rien à révéler.

Acknowledgments

Ces travaux ont été soutenus par des subventions de la National Natural Science Foundation of China (no 81772368), de la Natural Science Foundation of Guangdong Province (No. 2017A030313496) et du Guangdong Provincial Science and Technology Plan Project (No. 2016A020215225; No 2017B090912007). Les auteurs remercient le Dr Fei Zhang, M.D. du Département de chirurgie orthopédique, Le huitième hôpital affilié de l'Université Sun Yat-sen pour son assistance technique lors de la modification.

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

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References

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Biologie du développement Numéro 147 Contractures articulaires articulation du genou immobilité modèle de rat mini-invasive fixation interne
Une technique de fixation interne mini-invasive pour étudier la contracture de flexion du genou induite par l'immobilisation chez les rats
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