Verwenden ein Knie Arthrometer auszuwertende gewebespezifischen Beiträge zum Knie Beugung Kontraktur in der Ratte
Summary
Das Ziel des Protokolls ist die Erweiterung Strecke der Bewegung des Knies Ratte zu messen. Die Auswirkungen von verschiedenen Krankheiten, die die Steifigkeit des Kniegelenks und die Wirksamkeit der Behandlungen erhöhen können quantifiziert werden.
Abstract
Normalen Knie Bewegungsumfang (ROM) ist entscheidend für Wohlbefinden und ermöglicht es, grundlegende Aktivitäten wie laufen, Treppensteigen und sitzen durchführen. Verlorene ROM wird eine gemeinsame Kontraktur genannt und führt zu erhöhter Morbidität. Aufgrund der Schwierigkeiten der Umkehr etablierten Knie Kontrakturen, Früherkennung ist wichtig, und daher wissen, Risikofaktoren für ihre Entwicklung ist wichtig. Die Ratte ist ein gutes Modell, mit denen die Wirkung einer Intervention werden, wegen der Ähnlichkeit der Ratte Knie Anatomie derjenigen Menschen, die Ratte Fähigkeit studiert kann, lange Laufzeiten der Knie Immobilisierung in Flexion, zu tolerieren, und weil mechanische Daten können sein mit histologischen und biochemischen Analyse der Knie Gewebe korreliert.
Mit Hilfe einer automatisierten Arthrometer, zeigen wir eine validierte, präzise, reproduzierbare, benutzerunabhängige Methode zur Messung der Extension ROM des Kniegelenks Ratte bei bestimmten Drehmomenten. Diese Arthrometer kann verwendet werden, um festzustellen, die Auswirkungen von Interventionen auf Knie gemeinsame ROM bei der Ratte.
Introduction
Vollständige Palette von Bewegung (ROM) der Gelenke ist entscheidend für Gesundheit und Wohlbefinden,1. Ein Verlust in gemeinsamen passive ROM ist eine Kontraktur2genannt. Gemeinsame Kontrakturen können aus zahlreichen Bedingungen, einschließlich längerer Bettruhe, Lähmung, gemeinsame Endoprothetik, Verbrennungen, Infektionen und neurologische Bedingungen1,3,4,5ergeben. Eine Kontraktur des Knies kann deaktivieren werden, da es Gelenkverschleiß beschleunigt, das Risiko von stürzen erhöht und wirkt sich nachteilig auf die Fähigkeit einer Person zu grundlegenden funktionalen einschließlich gehen, sitzen und klettern Treppen6, Aufgaben 7.
Sobald hergestellt, Kontrakturen des Knies sind schwer zu behandeln, und somit bestimmen, welche Patienten auf dem höchsten Risiko für die Entwicklung dieser Bedingung sind ist wichtig zur Vorbeugung und Vermeidung von Kontraktur-assoziierten Morbidität8. Experimente sind entworfen, um (1) die Bedingungen verursacht oder beeinflusst Knie gemeinsame Kontrakturen, 2) das Ausmaß der Kontrakturen, (3) ihre zeitlichen Verlauf (4) das Gewebe beteiligt die Kontraktur sowie (5) ihrer Reversibilität und (6) die Nützlichkeit bewerten von verschiedenen präventiven und kurativen Eingriffe am Knie gemeinsame Rom. Für all diese Experimente ist eine gültige, Objektive, präzise und reproduzierbare Methode zur Messung der ROM entscheidend. Andere ergänzenden Maßnahmen (Energieaufwand, Histomorphometrie, gen-Ausdruck und Protein-Inhalt) sind nützliche Marker, die Pathophysiologie der gemeinsame Kontrakturen zu verstehen, aber die mechanische Begrenzung ist was schränkt den Patienten und führt zu Behinderungen. Einige der Herausforderungen in diesem Bereich der Forschung umfasst der heterogene Methoden mit dem Knie ROM experimentell, sowie einen Mangel an quantitativen Daten9getestet werden kann. Die Verwendung einer Vielzahl von verschiedenen experimentellen Methoden führt zu Ergebnissen, die nicht von Labor zu Labor vergleichbar sind. Dies führte zu einer Kontroverse über die Bedingungen (z. B. Immobilisierung oder Gelenk-Endoprothetik), die gemeinsame Kontrakturen10verursachen. Daher ist eine automatisierte Methode zur Messung der experimentell gemeinsame ROM nach einem Eingriff erforderlich.
Hier beschreiben wir ein benutzerunabhängige, gültig, präzise und reproduzierbare Protokoll für die Bewertung der Ratte Knie ROM mit einer speziell angefertigten Arthrometer verbunden mit einer digitalen Kamera um das Knie ROM in Verlängerung genau zu messen. Wir testeten die Wirkung der verschiedenen Perioden der Immobilisierung auf Knie Rom. Wir beschreiben die Methoden zur Messung von ROM am vorgegebenen Drehmomente auf die daraus resultierenden Digitalbilder mit festen knöchernen Landmarken. Insgesamt diese Methoden zuverlässig messen Ratte Knie ROM und quantitative Daten bereitstellen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die Ratte Knie Arthrometer wurde entwickelt, um die maximale Ausdehnung des Ratte Knies nach einer Intervention reproduzierbar und zuverlässig zu bestimmen. Vorteile dieses Gerätes beinhalten die konsequente Generation des Drehmoments über das Kniegelenk mit einer konstanten Arm Länge und Erweiterung Kraft. Ein weiterer Vorteil bietet die Möglichkeit, das Drehmoment auf eine Ebene festgelegt, die wiederholte Tests auf dem gleichen Gelenk, den Einfluss unterschiedlicher artikuläre Strukturen auf Knie ROM, wie Muskel…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren möchten Joao Tomas für seine technische Unterstützung mit dem Gerät und dem Khaoula Louati für Unterstützung bei der Entwicklung der Bildanalyseverfahren danken.
Materials
| Arthrometer | The Ottawa Hospital Rehabilitation Centre – Rehabilitation Engineering | N/A | |
| Camera | Canon | EOS-500D | Commonly known as EOS Rebel T1i |
| ImageJ | National Institutes of Health | Version 1.45s | |
| Absotbent Underpads | VWR | 820202-845 | |
| Dissection Kit | Fisher | 08-855 | Kit Includes: Forceps: medium points, nickel-plated Scissors: 1.5 in. (40mm) blades, stainless steel Dissecting knife handle: nickel-plated Knife blades: stainless steel, pack of 3 Dropping pipet: glass Bent dissecting needle: stainless steel with plastic handle Straight dissecting needle: stainless steel with plastic handle Vinylite Ruler 6 in. (15cm) |
| Precision Screw Driver | Mastercraft | 057-3505-8 | |
| Scalpel Blades – #10 | Fine Science Tools | 10010-00 | |
| Screwdriver | Stanley | 057-3558-2 | |
| Hex Keys | Mastercraft | 058-9684-2 | |
| Universal AC to DC powder adapter | RCA | 108004951 |
References
- Clavet, H., Hébert, P. C., Fergusson, D., Doucette, S., Trudel, G. Joint contracture following prolonged stay in the intensive care unit. Canadian Medical Association Journal. 178 (6), 691-697 (2008).
- Campbell, T. M., Dudek, N., Trudel, G., Silver, J. K., Frontera, W. R., Rizzo, T. D. . Essentials of Physical Medicine and Rehabilitation: musculoskeletal disorders, pain, and rehabilitation. , (2015).
- Dehail, P., et al. Acquired deforming hypertonia and contractures in elderly subjects: definition and prevalence in geriatric institutions (ADH survey). Annals of Physical and Rehabilitation Medicine. 57 (3), 11-23 (2014).
- Korp, K., Richard, R., Hawkins, D. Refining the idiom "functional range of motion" related to burn recovery. Journal of Burn Care and Research. 36 (3), 136-145 (2015).
- Elliott, L., Walker, L. Rehabilitation interventions for vegetative and minimally conscious patients. Neuropsychological Rehabilitation. 15 (3-4), 480-493 (2005).
- Campbell, T. M., Reilly, K., Laneuville, O., Uhthoff, H., Trudel, G. Bone replaces articular cartilage in the rat knee joint after prolonged immobilization. Bone. 106, 42-51 (2017).
- Trudel, G., et al. Mechanical alterations of rabbit Achilles’ tendon after immobilization correlate with bone mineral density but not with magnetic resonance or ultrasound imaging. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 88 (12), 1720-1726 (2007).
- Harvey, L. A., et al. Stretch for the treatment and prevention of contractures. Cochrane Database of Systematic Reviews. 1, Cd007455 (2017).
- Trudel, G., Himori, K., Uhthoff, H. K. Contrasting alterations of apposed and unapposed articular cartilage during joint contracture formation. Archives of Physical Medicine Rehabilitation. 86 (1), 90-97 (2005).
- Trudel, G., Uhthoff, H. K., Goudreau, L., Laneuville, O. Quantitative analysis of the reversibility of knee flexion contractures with time: an experimental study using the rat model. BMC Musculoskeletal Disorders. 15, 338 (2014).
- 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).
- Chimoto, E., Hagiwara, Y., Ando, A., Itoi, E. Progression of an arthrogenic motion restriction after immobilization in a rat experimental knee model. Upsala Journal of Medical Sciences. 112 (3), 347-355 (2007).
- Ando, A., et al. Remobilization does not restore immobilization-induced adhesion of capsule and restricted joint motion in rat knee joints. Tohoku Journal of Experimental Medicine. 227 (1), 13-22 (2012).
- Abdel, M. P., et al. Effects of joint contracture on the contralateral unoperated limb in a rabbit knee contracture model: a biomechanical and genetic study. Journal of Orthopaedic Research. 30 (10), 1581-1585 (2012).
- Hildebrand, K. A., Sutherland, C., Zhang, M. Rabbit knee model of post-traumatic joint contractures: the long-term natural history of motion loss and myofibroblasts. Journal of Orthopaedic Research . 22 (2), 313-320 (2004).
- Klein, L., Player, J. S., Heiple, K. G., Bahniuk, E., Goldberg, V. M. Isotopic evidence for resorption of soft tissues and bone in immobilized dogs. Journal of Bone and Joint Surgery. American Volume. 64 (2), 225-230 (1982).
