مقايسه ساختار نانوبيومكانيكي سلول ليگامان صليبي قدامي آسيب ديده بين مردان ورزشكار و غيرورزشكار

Comparison of Nano-Biomechanical Structure of Injured Anterior Cruciate Ligament Cell between Athletic and Non-Athletic Men

مقدمه و اهداف مفصل زانو يكي از پيچيده ­ترين و بزرگ­ترين مفاصل سينوويال موجود در بدن مي ­باشد كه به جهت موقعيت قرارگيري و نوع استرس ­هاي فيزيكي وارد بر آن، در ضايعات ضربه ­اي ناشي از ورزش و تصادفات در معرض ابتلا به آسيب قرار دارد. همچنين از آنجايي كه هيچ تحقيقي تفاوت بين مكانيك بافت سلولي بيماران و ورزشكاران را به صورت فراساختاري و نانو بررسي نكرده است، مطالعه حاضر با هدف مقايسه ساختار نانوبيومكانيكي سلول ليگامان صليبي قدامي آسيب ­ديده بين مردان ورزشكار و غيرورزشكار، مي­ تواند در توسعه علم بيومكانيك سلول و كامل شدن دانش در حيطه مكانيك بدن انسان بسيار مؤثر باشد. مواد و روش ­ها در مطالعه حاضر نمونه­ هاي آماري شامل 7 مرد ورزشكار و 7 مرد غيرورزشكار با آسيب ليگامان صليبي قدامي بودند كه به صورت در دسترس انتخاب شدند. توسط جراح ارتوپد مخصوص هر آزمودني، نمونه بافت گرفته شد و براي بررسي تعداد و قطر فيبريل­ ها، رافنس و توپوگرافي سلول با ميكروسكوپ نيروي اتمي آماده ­سازي شدند. در نهايت نيز تصاوير و داده ­هاي به دست آمده توسط نرم­افزار تحليل تصوير (Dual Scope ™/Raster Scope ™-SPM) محاسبه شد. تحليل آماري داده ها در سطح معناداري 0/05 با استفاده از نرم­ افزار SPSS انجام و جهت مقايسه داده­ ها از آزمون آماري t مستقل براي نمونه ­هاي مستقل استفاده شد. يافته ­ها يافته­ ها نشان داد كه ساختار نانوبيومكانيكي سلول ليگامان صليبي قدامي آسيب­ديده، شامل ميزان رافنس سطح (nm)، تعداد فيبريل در هر واحد و قطر فيبريل (nm)، بين مردان ورزشكار و غيرورزشكار متفاوت است. همچنين تصاوير توپوگرافي گرفته ­شده از نواحي مختلف بافت ليگامان آسيب­ ديده به­ صورت دوبعدي و سه ­بعدي در برش ­هاي طولي و عرضي اين دو گروه، در بعضي از نواحي آرايش نامنظمي از فيبريل­هاي كلاژني را نشان دادند و فيبريل­ ها در يك جهت نبودند. نتيجه­ گيري با توجه به ميانگين نسبي ورزشكاران در متغيرهاي تحقيق حاضر و همچنين با در نظر گرفتن اينكه عضلات اطراف ناحيه زانو در ورزشكاران قوي­تر از غيرورزشكاران است، عضلات مجاور فشار را از روي ACL برداشته و باعث شده است كه بين ويژگي­ هاي مكانيكي سلول و بافت ACL مردان ورزشكار و غيرورزشكار در مطالعه حاضر تفاوت وجود داشته باشد.

Background and Aim: The knee joint is one of the most complex and largest synovial joints in the body, which is injured in sports injuries and accidents, due to its location and the type of physical stress it entails. Also, no previous research has reviewed the difference between the mechanics of patients' and athletes' tissue in the form of ultrastructural and nano analysis. The present study was carried out with the aim of comparing the nano-biomechanical structure of injured anterior cruciate ligament cell between athletic and non-athletic men to improve the science of cell biomechanics and to help better the knowledge in the field of human body mechanics. Materials and Methods: In the current study, statistical samples were seven athletes and seven nonathlete men with anterior cruciate ligament injury. Tissue samples were obtained by each participants' orthopedic surgeon and they were prepared to determine the number and diameter of fibrils, roughness, and cell topography by atomic force microscopy. Finally, the obtained images and data were calculated using the Dual Scope ™ / Raster Scope ™ (SPM) software. Statistical analysis of the data was done using SPSS software set at the significance level of 0.05 running independent samples T-test. Results: The findings showed that the nano-biomechanical structure of damaged anterior cruciate ligament cell, including the level of roughness (nm), the number of fibrils per unit, and fibrils diameter (nm), were different between athletic and non-athletic men. Also, topographic images taken from different regions of two-dimensional and three-dimensional injured ligament tissue in longitudinal and transverse sections of these groups showed some irregular makeup areas of collagen fibers, and fibrils were not in the same direction. Conclusion: Regarding the relative mean of athletes in the present study and also considering that the muscles around the knee area in athletes are stronger than non-athletes, the adjacent muscles removed the pressure from the ACL and caused the differences between mechanical properties of the cell and the ACL tissue among athletes and non-athlete in the present study.