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Visualisation de la dégénérescence articulaire du genou après une lésion non invasive du LCA chez les rats
 

Visualisation de la dégénérescence articulaire du genou après une lésion non invasive du LCA chez les rats

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L'une des blessures les plus courantes au genou est la rupture ou la déchirure du ligament croisé antérieur, également appelé l'ACL, avec près d'un tiers des blessures au LCA entraînant une arthrose post-traumatique, ou PTOA, dans une décennie.

Les modèles de rat ont été largement utilisés pour étudier l'effet des dommages d'ACL sur PTOA, car l'articulation de genou de rat est un modèle étroit à l'articulation humaine de genou. Le modèle le plus largement utilisé des dommages d'ACL est transection d'ACL, où l'articulation est chirurgicalement déstabilisée. Cependant, ce modèle ne reproduit pas avec précision les conditions de blessures au LCA chez l'homme.

Dans cette vidéo, nous allons discuter d'un nouveau modèle non-invasif de lésion de rat DeL, démontrer la blessure, et l'imagerie de l'articulation blessée, et finalement examiner la recherche dans le domaine du génie biomédical sur la réparation des ligaments.

Le genou se compose de trois os, le fémur, la rotule et le tibia. Le ligament croisé antérieur, ou ACL, est une structure en bande de tissu conjonctif dense qui monte de l'espace intercondylar antérieur du tibia et s'étend de façon supérieure et latérale à l'aspect postérieur du condyle latéral du fémur.

Les autres ligaments du genou comprennent le ligament croisé postérieur, le ligament collatéral latéral et le ligament collatéral médial. Structurellement, tous les ligaments, en particulier l'ACL, servent de stabilisateurs passifs du genou avec la musculature de la cuisse pour aider à contrôler l'articulation pendant le mouvement dynamique.

Le plus grand stress sur l'ACL se produit lorsque le genou est près de l'extension, et c'est pendant ce temps que l'ACL est le plus à risque de blessure. Les modèles animaux offrent à la fois un moyen pratique et cliniquement pertinent d'étudier les lésions articulaires et le traitement. Le modèle de genou de rat en particulier est employé couramment pour étudier des dommages de genou, car le genou de rat ressemble étroitement au genou humain. Pour modéliser une lésion aCL cliniquement pertinente chez l'homme, une seule charge de compression tibiale est appliquée. Lorsqu'il est fait correctement, cela provoque une rupture complète de l'ACL.

Les membres postérieurs blessés par le LCA peuvent ensuite être photographiés à l'aide d'une tomographie micro-calculée, ou Micro CT, pour visualiser les lésions articulaires et la dégénérescence. Micro CT est une technique d'imagerie qui utilise des rayons X pour créer des images d'un objet, comme une articulation. Ces coupes transversales sont mesurées à travers l'objet, et combinées pour créer une reconstruction tridimensionnelle. Pour plus d'informations sur la micro CT, s'il vous plaît regarder la vidéo dans cette collection.

Maintenant que nous avons discuté du nouveau modèle non-invasif de blessure de rat ACL, jetons un coup d'oeil à la façon dont la blessure est faite, suivie de la visualisation micro CT de l'articulation.

La blessure d'ACL sera exécutée utilisant un dispositif fait sur commande, qui induira une seule charge de compression sur le tibia d'un rat anesthésié. Tout d'abord, placez un rat dans une chambre d'induction avec cinq pour cent d'isoflurane et un litre par minute d'oxygène. Une fois anesthésié, déplacez le rat vers l'appareil à l'aide d'un cône nasal pour maintenir un flux de un à trois pour cent isoflurane. Placez le membre arrière droit à 30 degrés de dorsaflexion et 100 degrés de flexion du genou.

Déplacez l'étage supérieur du genou, qui est monté sur un actionneur linéaire, à un millimètre par seconde. Assurez-vous de fournir de la place pour la subluxation antérieure du tibia, par rapport au fémur. Ensuite, placez le genou fléchi sur l'étage inférieur, qui est monté dirigé au-dessus d'une cellule de charge. Une fois que le rat est correctement positionné, allumez l'appareil personnalisé, ouvrez la vue de laboratoire, et entrez une vitesse de compression de huit millimètres par seconde. Ensuite, exécutez le test pour induire une rupture du LC ACl à l'aide d'une seule charge de compression tibiale. Pendant que vous exécutez le test, surveillez la procédure. Le dommage d'ACL est noté par le dégagement de la force compressive.

Après une blessure, retirez le rat de l'appareil et placez-le sur une surface plane. Ensuite, effectuez le test de Lachman pour évaluer l'intégrité du LCA. Tout en stabilisant le fémur, tirez le tibia vers l'avant. Un ACL intact produit un point de terminaison ferme, tandis qu'un ACL blessé produit une sensation d'extrémité douce. Une fois que le test de Lachman a été effectué, retournez le rat à son logement pour lui permettre de se réveiller de l'anesthésie.

Maintenant, nous allons l'image de l'articulation endommagée. Pour se préparer à l'imagerie par micro-ToC, euthanasiez le rat d'une manière humaine selon les directives de l'AVMA. Ensuite, étendez et fixez les membres postérieurs blessés par l'ACL à l'aide de plusieurs attaches zippées en plastique, et manœuvrez-les soigneusement dans l'appareil personnalisé. Le membre postérieur doit être complètement étendu dans le tube conique.

Fixer le reste du corps du rat dans un récipient approprié qui est compatible avec le stade micro CT. Placez ensuite l'articulation sécurisée dans l'instrument micro CT et acquérez des images bidimensionnelles des os dans l'articulation à l'aide de réglages de scanner de 70 kilovolts à un courant de 85,5 microangstroms et une résolution de 11,5 microns pour 180 degrés. Utilisez un temps d'exposition de cinq secondes à une rotation de 0,6 degré. Recueillir des images en deux dimensions, en rotation tous les 0,6 degrés à travers l'ensemble des 180 degrés. Reconstruisez ensuite les images à l'aide d'un algorithme pour créer une image tridimensionnelle de l'articulation. Pour déterminer les caractéristiques des os trabecular, utilisez d'abord un plugin logiciel pour acquérir un rendu de volume de l'articulation.

Ensuite, affichez les projections orthogonales et déplacez-vous à travers les tranches pour sélectionner l'emplacement souhaité entre la plaque épiphysher des plateaux tibials médial et latéral, et les condyles médials et latéraux du fémur. Ensuite, recadrez le genou à l'endroit désiré et masquez-le avec une sphère de 1,53 millimètre. Utilisez un seuil interactif pour étiqueter l'os et binariser l'image. Maintenant, calculez l'épaisseur de l'os trabeculaire, qui est une mesure de l'aubeoarthrite.

Répétez pour différents endroits et pour quantifier d'autres caractéristiques osseuses trabeculaires. Après l'imagerie, vous voudrez peut-être confirmer la rupture du LC par inspection visuelle et en ouvrant le genou. Pour ce faire, d'abord enlever la peau. Vous devriez voir une hémarthrose, ce qui signifie qu'il ya du sang dans la capsule et est caractéristique d'une blessure au LCA.

Maintenant, continuez à ouvrir l'articulation pour exposer le fémur distal antérieur, la rotule, et l'ACL. Effectuez un test de Lochman pour ouvrir l'articulation encore plus loin et observer le sang dans l'articulation et la déchirure proximale isolée de l'ACL.

Maintenant, nous allons comparer la dégénérescence articulaire et la structure osseuse trabeculaire dans un genou de rat avec une blessure aigue de LCA et une blessure de genou de rat quatre semaines après ACL. Ici, nous voyons des images 3-D reconstruites d'un genou de rat avec une blessure aigue d'ACL et à quatre semaines après ACL-blessure. L'épaisseur, le nombre et l'espacement des os trabecular sont calculés à quatre endroits différents au centre de la plaque épiphysaire et comparés.

Un plus petit nombre trabecular, l'épaisseur trabeculaire réduite, et un plus grand espacement trabecular, était évident quatre semaines après la déchirure non invasive d'ACL, comparé au genou de rat avec une blessure aCL aigu. Tous ces éléments sont caractéristiques caractéristiques de l'aube de l'arthrose post-traumatique.

Divers modèles animaux sont importants non seulement pour l'étude des lésions du LCA, mais aussi pour évaluer de nouveaux traitements. Un des traitements actuels pour des dommages de ACL est la reconstruction de ligament utilisant une greffe de tissu. Dans cette étude, les chercheurs ont créé une greffe de tissu fibreuse utilisant la polycaprolactone. La greffe acellulaire a ensuite été implantée chez les rats, remplaçant le ligament naturel.

La greffe a été fixée à l'articulation du genou en perçant des trous dans le fémur et le plateau tibial, puis en passant la greffe à travers les trous et la fixation avec des sutures. Après 16 semaines, l'analyse histologique démontre que la matrice d'échafaudage s'est infiltrée par des fibroblastes et que le polymère a été en grande partie résorbé avec peu d'évidence de lui restant. Les ligaments d'ingénierie peuvent également être étudiés in vitro.

Dans cette étude, les cellules humaines ont été isolées des restes d'ACL et développées dans la culture. Les cellules ont ensuite été cultivées sur des plaques enduites avec des ancres pour former des constructions ligamentaires machinées. Après avoir ajouté du fibrinogène pour encourager la formation de fibrine, les plaques ont été cultivées dans un incubateur.

Après 28 jours, la fibrine a formé le tissu linéaire entre les deux ancres. Ce type d'étude permet aux chercheurs de comprendre le rôle de différents types de facteurs de croissance et d'hormones, de synthétiser le tissu de remplacement du LCA et de déterminer des moyens d'encourager la réparation du LCA in vivo.

Vous venez de regarder l'introduction de Jove à l'utilisation d'un modèle de rat pour induire et visualiser les blessures AuL. Vous devez maintenant comprendre comment le modèle de rat est utilisé pour étudier et imager les lésions ligamentaires et plusieurs applications de ce domaine d'étude.

Merci d'avoir regardé!

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