Altta yatan iskelet kasını içeren yumuşak dokunun travmatik ve cerrahi yaralanmaları, hem siviller hem de yaralı savaşçılar için doku rekonstrüksiyonunun önündeki en büyük zorluklardan biri olmaya devam etmektedir1. Aslında, savaş alanı yaralanmalarının yaklaşık% 20'si yaralı savaşçıların kraniyofasiyal bölgelerinde (baş ve yüz) de meydana gelir2. Ayrıca, ekstremite travması ve baş ve boyun yaralanmaları, son çatışmalardaki çatışma yaralanmalarının %>80'ini oluşturmaktadır2. İskelet kasının yaralanmayı takiben onarma, yenilenme ve yeniden şekillenme konusunda oldukça iyi bilinen kapasitesine rağmen, kas dokusunun önemli bir bölümünün kaybını içeren bu daha ciddi yaralanmalar kendi başlarına iyileşme yeteneğine sahip değildir ve Hacimsel Kas Kaybı (VML) yaralanmaları olarak adlandırılır. Tanım olarak, VML, yaralanan kasın veya kas ünitesinin3 kalıcı estetik ve fonksiyonel eksikliklerine neden olur.
İlginç bir şekilde, kraniyofasiyal VML yaralanmasının 2,4 prevalansına rağmen, bugüne kadar yapılan araştırmaların çoğu uzuv 5,6,7,8 ve gövde 9,10,11 kaslarına odaklanmıştır ve kraniyofasiyal kaslardaki VML yaralanmaları hakkında sadece bir avuç rapor bulunmaktadır 12,13,14 . Mevcut literatür, hem gelişimsel biyolojide hem de kraniyofasiyal ile ekstremite ve gövde kasları arasında rejeneratif kapasitede önemli farklılıklar olduğunu öne sürdüğünden, bu potansiyel olarak önemli bir translasyonel araştırma boşluğu sunmaktadır15,16. Aslında, yüzün her iki tarafında 20'den fazla kas vardır - bu, kraniyofasiyal bölgenin göz kırpma, yutma ve çiğneme gibi birçok temel görevi yerine getirmede rol oynadığı gerçeğini yansıtır15. Ayrıca, kraniyofasiyal kaslar arasında bile, rejeneratif yetenek açısından farklılıklar ortaya çıkar. Örneğin, göz dışı kaslar, uzuv kaslarından daha hızlı yenileniyor gibi görünmektedir17. Buna karşılık, masseter tibialis anteriorundan (TA) daha yavaş bir rejeneratif yanıt gösterir18. Bu farklılıklar, en azından kısmen, kasların kökenlerinin dallıyomerik mi yoksa somit kaynaklı mı olduğuna bağlı olabilir - bu da hem farklı miktarlarda uydu hücresi hem de yerleşik uydu hücresi popülasyonlarının farklı gen ekspresyon profilleri ile sonuçlanır19. Kraniyofasiyal kaslar arasındaki benzersiz özelliklerin yanı sıra ekstremite ve gövde kaslarına göre göz önünde bulundurulması, kasa özgü VML yaralanmalarını ele alan özelleştirilmiş tedavi seçeneklerinin daha iyi terapötik gelişimi için önemli mekanik bilgiler sağlayabilir. Kaslara özgü bu farklılıklar, baş ve boyun rekonstrüktif ameliyatları için donör kas dokusu transfer seçenekleri olarak latissimus dorsi gibi tabaka benzeri kasların bilinen sınırlamalarını da açıklayabilir 20,21,22.
VML yaralanmasının yeri ne olursa olsun, şu anda tam form ve işlevi geri kazandırabilecek herhangi bir tedavi yoktur. Altın standart klinik yönetim, rehabilitasyonun yanı sıra otolog doku transferini de içerir; Bununla birlikte, birincisi tipik olarak gücü iyileştirmez ve donör bölge morbiditesi 3,23 ile sonuçlanabilirken, ikincisi kaslarda fonksiyonel iyileşme veya kasılma kuvvetinin geri dönüşü üzerinde minimum etki ile hareket açıklığını iyileştirir 1,6. Tüm bu nedenlerden dolayı, VML yaralanmasını takiben fonksiyonel kas dokusunun rejenerasyonu için daha etkili terapötik yaklaşımlar geliştirmek için araştırmalar devam etmektedir. Yakın zamanda yapılan bir analiz, VML hasarının sıçan modellerinde yapılan klinik öncesi çalışmaların, VML onarımı1 için rejeneratif teknoloji çözümlerini geliştirmek için kritik önemini vurguladı.
Önceki çalışma 5,8,9,10,24,25'te belirtildiği gibi, VML sonrası fonksiyonel iyileşmenin değerlendirilmesi, terapötik müdahalelerin etkinliğini değerlendirmek için kritik öneme sahiptir. Spesifik olarak, yara iyileşmesi ve hacim iyileşmesi VML onarımının temel özellikleri olsa da, yaralanma ve tedavi sonrası kuvvet iyileşmesinin ölçülmesi, VML eksikliklerinden sorumlu çok ölçekli biyomekanik mekanizmaların yanı sıra fonksiyonel iyileşmeyi sağlayan mekanizmalara ışık tutmaya yardımcı olur. Bu nedenle, doku onarımı, hacim geri kazanımı ve gelişmiş kas gücü arasında bir bağlantı kurmak, VML onarımı9 için en etkili rejeneratif çözümleri belirlemek için mutlak bir gerekliliktir.
Bu bağlamda, bu fonksiyonel ölçümleri yapmak için üç ana yöntem vardır: (1) in vitro, (2) in situ ve (3) in vivo test - her biri kendi avantaj ve dezavantajlarını sunar8. Örneğin, in vitro test, canlı organizma dışında izole edilmiş kas fonksiyonunun incelenmesini içerir ve kas uyarılabilirliğini ve kasılmasını etkileyen çeşitli ilaçlar ve kimyasallarla kas stimülasyonunu daha doğrudan/spesifik olarak manipüle etme fırsatı sağlar26. Bu yöntem, kas fonksiyonunun ve iyileşmesinin27 hücresel ve moleküler yönleri hakkında ayrıntılı araştırmalara izin vermesine rağmen, gerçek kas fonksiyonunu ne kadar iyi özetlediğinisınırlayan kan akışını ve innervasyonu ortadan kaldırır 8,26. Yerinde test, kas hala doğal anatomik konumundayken ancak çevre dokulardan izole edilmişken kas fonksiyonunu değerlendirir25,28. Bu yöntem innervasyon ve kan akışını korurken, kasın ayrılması bulguların in vivo ortama uygulanabilirliğini hala sınırlayabilir. Ek olarak ve belki de en önemlisi, hem yerinde hem de in vitro testler, aynı hayvanda zaman içinde fonksiyonel iyileşmenin izlenmesine izin vermek için gerekli olan uzunlamasına testleri engelleyen terminal prosedürlerdir. Buna karşılık, kas fonksiyonunun doğal ortamında değerlendirilmesini içeren in vivo test, fizyolojik bir bağlamda kas performansının daha eksiksiz bir şekilde anlaşılmasını sağlar29. İn vivo çalışmalar aynı zamanda en az invaziv tekniktir ve bir çalışmanın süresi boyunca tekrar tekrar gerçekleştirilebilir29. Perkütan elektriksel sinir stimülasyonu kullanılarak, tendonları, damar sistemini ve innervasyonu sağlam bırakırken belirli kaslarda fonksiyonel ölçümler toplanabilir30. Bu boylamsal değerlendirmeler, aynı hayvanda iyileşmenin farklı aşamalarında meydana gelen ince ama önemli değişiklikler hakkında fikir verebilir. Bu yöntem genellikle küçük kemirgen modellerindekullanılır 8,31,32,33; Bununla birlikte, Pig30 ve Dog34'ün daha büyük hayvan modellerinde de kullanılmıştır.
Kraniyofasiyal VML yaralanmalarını takiben fonksiyonel iyileşmenin değerlendirilmesi ile ilgili yayınlanmış üç çalışma bulunmaktadır. Rodriguez ve ark. küçükbaş zygomaticus majör kasında bir kraniyofasiyal VML yaralanma modelini onarmak için bir yöntem hakkında rapor vermektedir. Yöntemleri, yalnızca son çalışma zaman noktasında uygulanabilen ve bu nedenle tek bir hayvanda boylamsal değerlendirmeye izin vermeyen bir yerinde test protokolünü detaylandırır13. Kim ve ark. bir VML yaralanmasını takiben fare çiğnemesinin sürekli elektromiyogram verilerini izlemek için nanomembran elektroniğinin kullanımı için bir yöntem tanımlamaktadır. Yaralı farelerden kontrole kıyasla önemli ölçüde daha düşük sinyal bildirdiler, ancak hareket artefaktlarının sinyal analizini etkilediğini ve farelerin zaman zaman devreyi çizmeye çalışacaklarını da belirttiler. Ek olarak, nanomembranın cilde güvenli bir şekilde bağlanmasına izin vermek için atimik, çıplak fareler kullanıldı, bu da şu anda bu yöntemin daha yaygın olarak kullanılan (ve uygun maliyetli) hayvan modellerinde daha geniş kullanımını engellemektedir12. Son olarak, Zhao ve ark. fonksiyonel bir sonuç olarak, hayvanlarda beslenmeyi bozan, önemli ölçüde azalmış vücut ağırlığı artışına yansıyan fare masseterinde kritik boyutta bir VML kusurunu tanımlamaktadır14. Bu çalışmalar göz önünde bulundurularak, bu makale, trigeminal sinirin deri altı elektrotlarla uyarılması yoluyla bir VML yaralanmasından önce ve sonra sıçan çenesindeki kasılma fonksiyonunun in vivo longitudinal değerlendirmesi için çok yönlü ve minimal invaziv bir yöntemi açıklamaktadır. Test, bir dizi artan simülasyon frekansından (20-200 Hz) geçerken, bir dönüştürücü kasın üretilen kuvvetini ölçer. Bu ölçümler, diğerlerinin yanı sıra kas sertliğinin ve maksimal tetanozun belirlenmesine izin verebilir. Aşağıdaki protokol, travmatik bir VML yaralanmasını takiben ipsilateral ısırma kuvvetinin fonksiyonel iyileşmesini değerlendirmek için tasarlanmıştır ve bu nedenle, doğrulanmış bir VML yaralanmasının cerrahi olarak oluşturulması için bir protokol de içerir. Bu yöntem, çok çeşitli sıçanlar ve fareler üzerinde kolayca uygulanabilir ve uygun ekipman modifikasyonları ile daha büyük hayvan modellerine ve VML yaralanmalarına da uygulanabilir30.