Biomechanische Prüfung von Murine tendons

Das Protokoll beschreibt ein effizientes und reproduzierbares Verfahren zur biomechanischen Prüfung von Maussehnen durch wiederverwendbare, kundenspezifische 3D-gedruckte Vorrichtungen. Die neuen Methoden reduzieren die Zeit, die erforderlich ist, um die Probe von Stunden auf Minuten zu testen, und eliminieren ein wichtiges Greifartefakt, das in früheren Methoden ein häufiges Problem war. Diese Methode ist nicht auf die Supraspinatus- und Achillessehnen beschränkt.

Es kann leicht angepasst werden, um andere Maussehnen und Sehnen von größeren Tieren zu testen. Um die Reproduzierbarkeit und Effizienz des Ansatzes zu gewährleisten, können mehrere Zyklen des Design-Prototypings und der Validierung für Vorrichtungen erforderlich sein, die hier nicht beschrieben sind. Führen Sie zunächst einen mikrocomputed Tomographie-Scan des gesamten Knochens im Agarose-Gel durch.

Wählen Sie nach der Rekonstruktion in Querschnittsbilder den Befehl Datei öffnen aus, um das Datei-Dataset zu öffnen. Öffnen Sie die Dialogdateieinstellungen, und wählen Sie die Registerkarte Erweitert aus. Verwenden Sie den adaptiven Renderingalgorithmus, um die 3D-Modelle zu erstellen, die glattere Oberflächendetails bieten.

Verwenden Sie 10 als Lokalitätsparameter, der den Abstand in Pixeln zum benachbarten Punkt definiert, der zum Suchen des Objektrahmens verwendet wird. Minimieren Sie die Toleranz auf 0,1, um die Dateigröße zu verringern. Um das Volumen des Interesses anzugeben, wählen Sie manuell zwei Bilder aus, die als Ober- und Unterseite des ausgewählten VOI-Bereichs festgelegt werden sollen, und wechseln Sie dann zur zweiten Seite, Region of Interest.

Wählen Sie den Interessenbereich manuell für ein einzelnes Querschnittsbild aus. Wiederholen Sie die Auswahl des ROI für alle 10 bis 15 Querschnittsbilder. Wechseln Sie als Nächstes zur dritten Seite, Binärauswahl.

Klicken Sie im Menü Histogramm auf Von Dataset, um die Histogrammverteilung der Helligkeit aus allen Bildern des Datasets anzuzeigen. Klicken Sie auch im Menü Histogramm auf das Menü 3D-Modelldatei erstellen. Speichern Sie ein 3D-Modell des Bones im STL-Dateiformat.

Importieren Sie in der Meshmixer-Software Mesh und wählen Sie Alle zum Bearbeiten aus. Wählen Sie Aus dem Werkzeugsatz bearbeiten produzieren aus, und wählen Sie dann Triangle Budget aus dem Werkzeugsatz Ziel reduzieren aus. Reduzieren Sie die Tricount- und akzeptieren Sie Änderungen.

Speichern Sie die neu reduzierte Datei im STL-Format, indem Sie Export As.To entwerfen Sie einen supraspinatus Sehnenhumeralknochen, verwenden Sie ein computergestütztes Designprogramm mit Solid-Modellierung, um ein maßgeschneidertes Modell für Humerus-Greifvorrichtungen zu erstellen. Öffnen Sie die STL-Formatdatei des Humerusknochens in einem Solid-Model-Programm und speichern Sie sie als Teiledatei im SLDPRT-Format. Öffnen Sie dann die Bauteildatei, um manuell drei anatomisch relevante Ebenen zu erstellen, z. B. sagittal, koronal und quer.

Klicken Sie auf Datei Neu, um das Volumenblockkomponententeil zu erstellen. Klicken Sie auf Datei neu, um ein Baugruppenmodell mit zwei Komponenten zu erstellen, dem Volumenkörperblock und dem rechten oder linken Humerusknochen. Definieren Sie die Ausrichtung des Knochens innerhalb des Blocks, um sicherzustellen, dass der Winkel zwischen Sehne und Knochen 180 Grad beträgt.

Stellen Sie sicher, dass das gesamte Knochenvolumen in den Block passt. Wählen Sie im Fenster Baugruppe den Block aus, und klicken Sie auf der Symbolleiste Baugruppe auf Komponente bearbeiten. Klicken Sie auf Einfügen, Features, Hohlraum.

Wählen Sie Uniform Scaling aus, und geben Sie 0% als Wert ein, der in alle Richtungen skaliert werden soll. Unterdrücken Sie das Bone-Teil, und speichern Sie die Baugruppe als Teil. Öffnen Sie den Zylinder mit einem Hohlraumteil.

Erstellen Sie eine Skizze, stellen Sie sicher, dass sie nur 0,5 Millimeter über dem Humeralkopf bleibt. Wählen Sie unter Features Extrudierter Schnitt aus. Schneiden Sie die Baugruppe entlang der sagittalen Ebene, um zwei symmetrische Komponenten zu erstellen, die anterior und nachträvoll in den Knochen passen.

Schneiden Sie das Baugruppenteil entlang der sagittalen Ebene, um zwei symmetrische Komponenten zu erstellen, die anterior und nachträvoll in den Knochen passen. Es ist wichtig, den Humeralkopf sicherzustellen, um wachstumsplattenversagen zu verhindern und einen engen Abstand zu definieren, der verhindert, dass der Humerus während des Tests vom Modell abweicht. Gehen Sie wie im Manuskript beschrieben, um die hintere Komponente und die vordere Komponente zu beenden.

Speichern Sie beide Komponenten als separate Teiledateien. Drücken Sie nun Muster einfügen, Spiegeln, und wählen Sie Spiegeln aus, um 3D-Spiegelmodelle für jede Komponente der Halterung für die gegenüberliegende Extremität zu erstellen. Wählen Sie die Vorderseite als Spiegelfläche glatt aus.

Wählen Sie das Teil als zu spiegelnden Körper aus. Wählen Sie die Spiegelebene aus, und erstellen Sie eine Skizze, die das gesamte Material enthält. Wählen Sie unter Features Extrudierte Steile aus, um das Originalteil zu entfernen und nur gespiegeltes Teil beizubehalten.

Klicken Sie auf die Unterseite des Teils und verwenden Sie als Ebene, um eine Skizze zu erstellen. Klicken Sie auf Skizzentext und fügen Sie L oder R hinzu. Dies fügt eine Ätze auf der Unterseite der Vorrichtungen hinzu, um zwischen der linken und rechten Seite zu unterscheiden. Speichern Sie alle Befestigungsteile im STL-Standarddateiformat zur Vorbereitung auf den 3D-Druck.

Um die supraspinatus Muskel-Tendon, Humerus Knochen Probe zu dissektieren, positionieren Sie zuerst die eingeschläferte Maus in einer anfälligen Position und machen einen Schnitt in der Haut von oben der Ellbogen der Vorderpfote in Richtung der Schulter. Verwenden Sie Zangen, um die Haut mit stumpfer Sektion vorsichtig zu entfernen, so dass die Muskulatur der Schulter sichtbar ist. Entfernen Sie das Gewebe, das den Humerus umgibt, bis der Knochen freigelegt ist.

Halten Sie den Humerus mit Derpalle und entfernen Sie vorsichtig die Deltoid- und Trapezmuskeln, um den korakokomromialen Bogen freizulegen. Identifizieren Sie das AC-Gelenk und trennen Sie vorsichtig das Schlüsselbein vom Akromion mit einer Skalpellklinge. Achten Sie darauf, die supraspinatus Sehne und ihre knöcherne Befestigung nicht zu beschädigen, entfernen Sie den Muskel aus seiner skapitulären Befestigung mit einem Skalpellklinge.

Lösen Sie den Humeralkopf vom Glenoid und schnüren Sie die Gelenkkapsel und die Infraspinatus subscapularis und teres kleine Sehnen. Disarticulate das Ellenbogengelenk, um den Humerus von der Ulna und Radius zu trennen. Isolieren Sie die Humerus-Supraspinatus-Sehnenmuskelprobe und reinigen Sie überschüssiges Weichgewebe am Humerus und Humeralkopf.

Um die Achillessehne, den Calcaneus-Knochen, zu sezieren, positionieren Sie eine eingeschläferte Maus in einer anfälligen Position. Achten Sie darauf, die Achillessehne und ihre knöcherne Anhaftung nicht zu beschädigen, entfernen Sie die Haut mit stumpfer Sektion, so dass die Muskulatur um die Knöchel- und Kniegelenke freigelegt wird. Mit einer Skalpellklinge, beginnend an der Achillessehnen-Calcaneus-Anhaftung, lösen Sie den Magen-Darm-Muskel vorsichtig von seinen proximalen Anhaftungen.

Die Calcaneus vorsichtig von den verschiedenen angrenzenden Knochen zu entfernen und die Achillessehnen-Calcaneus-Probe zu isolieren und überschüssiges Weichgewebe zu reinigen. Um den Querschnittsbereich der Sehne zu bestimmen, legen Sie den Knochen kopfüber ein, um die Probe in das mit Agarose-Gel gefüllte Kryotube mit dem Knochen im Agarose-Gel und der Sehne und dem Muskel draußen zu suspendieren. Nach dem Scan mit Mikrocomputertomographie, entfernen Sie vorsichtig den Muskel von der Sehne mit einem Skalpellklinge.

Legen Sie den Knochen in die 3D-gedruckte Leuchte ein und befestigen Sie sie an den Testrastern. Setzen und kleben Sie die Sehne zwischen ein gefaltetes dünnes Gewebepapier und klemmen Sie sie mit dünnen Foliengriffen. Legen Sie die Probe und die Griffe bei 37 Grad Celsius in ein PBS-Prüfbad ein und führen Sie einen mechanischen Test durch.

In dieser Studie wurde die Probenvorbereitungszeit mit wiederverwendbaren 3D-gedruckten Vorrichtungen zum Greifen von Knochen von Stunden auf Minuten verkürzt. Repräsentative Lastverformungskurven für Zugversuche von Supraspinatussehne mit aktuellen Methoden eliminierten größere Greifartefakte wie Wachstumsplattenversagen. Die mechanischen Eigenschaften von Supraspinatus und Achillessehnen zeigen eine signifikante Wirkung des Geschlechts basierend auf ungepaarten T-Tests mit einem P-Wert von weniger als 0,05.

Micro CT hat erfolgreich den Querschnittsbereich entlang der Länge der Supraspinatussehne entlang der Achillessehne länge gemessen. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass jede anatomische Stelle spezifische Designkriterien hat, die für ein effektives Greifen erforderlich sind. Daher sollte das Design für jede Leuchte entsprechend angepasst werden.

Zusätzlich zu zugfesten Biszum-Fehler können diese Vorrichtungen auch für zyklische Belastungstests verwendet werden, die Informationen über Sehnenermüdung und viskoeleaste Eigenschaften liefern. Die Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften von murinen Sehnen ist in der Literatur aus einer Reihe von Gründen ungewöhnlich, einschließlich der Schwierigkeit, diese kleinen Gewebe zu greifen, mühsame und zeitaufwändige Probenvorbereitungsmethoden und Wachstumsplattenfrakturen. Dieses Protokoll stellt eine zeiteffiziente und reproduzierbare Methode zum Testen von Maussehnen dar, die Artefaktgrifffehler eliminiert und die Anzahl der Proben verdreifacht hat, die an einem Tag getestet werden können.