La cuantificación de la cepa en un modelo porcino de expansión de la piel Uso de Multi-View estéreo y Isogeometric Cinemática

El objetivo general de este experimento es cuantificar los mapas de deformación de la piel durante la expansión del tejido mediante análisis isogeométrico y estéreo multivista. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la cirugía reconstructiva con expansión de tejidos, como la determinación de deformaciones regionales inducidas por diferentes formas, tamaños y tasas de inflación de expansor. La principal ventaja de esta técnica es que utiliza análisis computacional y técnicas flexibles de imagen 3D.

Por lo tanto, se puede utilizar en el quirófano sin alterar el procedimiento de rutina. Las implicaciones de esta técnica se extienden hacia la terapia, ya que se puede trasladar fácilmente al ámbito clínico para monitorizar los mapas de deformación de la piel de pacientes humanos en proceso de expansión tisular. Para empezar, prepara y anestesia al mini cerdo de Yucatán para la cirugía afeitando su piel dorsal con una navaja.

Retira cualquier resto de vello con cinta adhesiva y limpia la piel a fondo con un alcohol isopropílico para limpiarla de contaminantes. A continuación, identifique la línea media dorsal en el cuerpo del animal y, con un bolígrafo, marque los límites dorsales de cuatro cuadrículas para que se coloquen aproximadamente a dos centímetros de distancia de la línea media dorsal. Después de marcar en la piel la ubicación de la primera rejilla anterior, deje un espacio de tres centímetros y marque la posición de la rejilla posterior.

Finalmente, confirme que las ubicaciones marcadas de la rejilla anterior y posterior sean simétricas con respecto a la línea media dorsal y estén colocadas a la misma distancia supracaudal. Una vez que estén marcadas las ubicaciones de la cuadrícula, prepare una plantilla de papel de una cuadrícula de 10 centímetros por 10 centímetros. Para hacer esto, delinee fuertemente la cuadrícula coloreando las líneas repetidamente con un bolígrafo y luego recorte la plantilla.

A continuación, humedezca bien el área de la piel deseada con alcohol isopropílico para facilitar la transferencia del trazado de la cuadrícula y deje que el exceso de alcohol se seque al aire, lo que evitará que la tinta se filtre. Alinee los bordes de la plantilla de rejilla preparada con la marca de la piel y aplique la rejilla a la piel con el lado de la tinta hacia abajo, luego presione suavemente la plantilla de rejilla contra la piel para asegurar una transferencia completa de la tinta. Después de varios segundos, retire lentamente la cuadrícula de la piel y asegúrese de que el trazado de la cuadrícula se haya transferido correctamente.

Antes de tatuar, cubra el trazado de la cuadrícula con vaselina para disminuir las manchas de la tinta y, con un dispositivo para tatuar, cubra las líneas de la cuadrícula con tinta para tatuar. Una vez tatuada la primera cuadrícula, transfiera a la piel del animal el trazado de la segunda cuadrícula, asegurándose de que ambas cuadrículas estén colocadas a tres centímetros de distancia entre sí. Después de tatuar la segunda cuadrícula, confirme que ambas cuadrículas estén ubicadas dos centímetros laterales a la línea media dorsal.

Una vez que se tatúan las cuatro cuadrículas, confirme que están colocadas a dos centímetros de la línea media dorsal y separadas en tres centímetros una vez más. Para comenzar la cirugía, marque en la piel del cerdo anestesiado un sitio de incisión, ubicado en el punto medio entre dos rejillas, luego marque la ubicación deseada del expansor para que se coloque en la parte superior de la rejilla tatuada. Incida la piel con una cuchilla quirúrgica y, con unas tijeras, crea un túnel subcutáneo apretado que conecte la incisión inicial con un área donde se colocará el expansor, luego disecciona sin rodeos la bolsa dentro del sitio marcado para la colocación del expansor.

A continuación, lave el túnel creado con una solución antibiótica para prevenir infecciones e inserte el expansor en su bolsa subcutánea. Una vez que el expansor esté en su lugar, marque los sitios de dos incisiones adyacentes a la línea media dorsal que se usará para la colocación de un puerto de expansor y haga los cortes con el bisturí. Después, inserte un hemostático a través de la incisión caudal y diseccione otro túnel subcutáneo que lo conecte con la incisión utilizada anteriormente para la colocación del expansor, luego agarre el tubo del expansor y sáquelo a través de la incisión del puerto caudal.

Use la segunda incisión para diseccionar un bolsillo para colocar un puerto de inflado e inserte el puerto en el bolsillo. Cree con el hemostático otro túnel subcutáneo que conecte las dos incisiones de colocación del puerto, luego agarre el tubo del puerto con el hemostático y sáquelo a través de la misma incisión donde se coloca el tubo expansor. Después de recortar ambos tubos, conéctelos a través de un adaptador de metal.

Asegure la conexión en ambos lados del adaptador suturando alrededor del tubo. Tire del tubo a través de la incisión hecha inicialmente para que el sistema de tubos se coloque subcutáneamente, luego introduzca una aguja de calibre 21 unida a una jeringa de 50 mililitros llena de líquido a través de la piel hasta el puerto del expansor y elimine el aire del expansor tirando del émbolo. Una vez eliminado todo el aire, inyecte en el puerto expansor aproximadamente 10 mililitros del líquido para confirmar que se llena correctamente.

Finalmente, cierre las tres incisiones aplicando suturas quirúrgicas, luego proceda marcando el sitio de la incisión entre las dos rejillas en el lado opuesto del cuerpo del cerdo para colocar el segundo expansor en diagonal con respecto al sitio de colocación del primer expansor. Después de anestesiar al animal, coloque cintas métricas flexibles de plástico entre las rejillas con cinta quirúrgica, luego coloque al animal de lado para documentar fotográficamente la rejilla. Es fundamental tomar las fotografías desde muchos ángulos diferentes, asegurándose de que las imágenes estén enfocadas y contengan principalmente el objeto de interés en lugar del fondo.

Esto garantizará una reconstrucción precisa de la geometría en 3D, que es crucial para el análisis. Comience colocando la cámara por encima del animal pero inclinada hacia el lado caudal para capturar una toma aproximadamente paralela al suelo donde las cuadrículas tatuadas son completamente visibles y llenan el marco, luego muévase en un patrón circular alrededor del animal en un arco desde la dirección caudal hasta la rostral, tomando fotografías a lo largo del camino y siempre capturando todas las cuadrículas tatuadas en el marco, con las rejillas llenando el marco. A continuación, coloque la cámara hacia el lado ventral para capturar un ángulo de disparo que sea aproximadamente paralelo al suelo y tome fotografías en un arco desde la región ventral hasta la dorsal.

Después de fotografiar ambos lados del animal, realice el paso de inflado de acuerdo con el protocolo en uso. Primero, limpie la piel del animal alrededor del puerto con alcohol isopropílico. A continuación, cargue una jeringa con solución salina inyectable al 0,9% y conéctela a una aguja de mariposa de calibre 25.

A continuación, conecte la aguja al puerto y, a continuación, inyecte la solución salina en el expansor. Después de la inyección, vuelva a documentar las rejillas, como antes. Para realizar la reconstrucción digital, utilice software disponible en el mercado.

En esta demostración, se utiliza MVS. Comience seleccionando foto en 3D en la esquina superior izquierda. A continuación, haga clic en agregar fotos, busque la ubicación de las imágenes y seleccione manualmente las 30 fotografías correspondientes a un solo modelo, luego asigne un nombre al modelo y haga clic en crear.

El modelo puede tardar varios minutos en crearse. A continuación, haga clic en el panel de control a la derecha para volver a ver imágenes representativas de los modelos geométricos. Para guardar un modelo para su análisis, selecciónelo en la esquina inferior derecha, haga clic en descargas y seleccione obj.

Utilice software de código abierto para procesar el modelo geométrico. Importe el archivo generado desde el software MVS, luego, en la parte inferior de la vista 3D, haga clic en sombreado de la ventana gráfica y seleccione textura. Busque una pestaña a la derecha de la vista 3D con el submenú que contiene sombreado.

En sombreado, seleccione sin sombreado, luego haga clic con el botón derecho en una geometría para seleccionarla y, en la parte inferior de una vista 3D, elija el modo de edición para visualizar la malla triangular. Ahora, uno por uno, seleccione los nodos de la cuadrícula haciendo clic con el botón derecho y resaltando el punto. Las coordenadas del punto aparecerán en la pestaña de la derecha de la vista 3D.

Seleccione y copie esas coordenadas, luego péguelas en un archivo de texto. Proceda a hacer esto para todos los puntos de la cuadrícula para guardar las 121 coordenadas, luego siga las instrucciones del protocolo de texto para cuantificar finalmente la deformación a partir de estos datos. Esta metodología se ha empleado con éxito para estudiar la deformación inducida por diferentes geometrías de expansor.

Se centraron en las variaciones en las deformaciones regionales inducidas por expansores de esferas y medias lunas. Ambos dispositivos se llenaron al mismo volumen en cada punto de tiempo. A partir de las superficies spline reconstruidas, las deformaciones se calcularon utilizando una referencia y una cuadrícula deformada.

El día cero fue considerado la referencia. Comparando el final de cada paso de inflado con los resultados de la configuración de referencia y los gráficos de contorno, se analizó la progresión del cambio de área, theta, y el estiramiento en las dos direcciones ortogonales, lambda. En última instancia, la variación espacial de los diagramas de contorno reveló que la piel se estiraba más en el centro del expansor que en la periferia.

Curiosamente, a pesar de que ambos expansores se llenaron hasta el mismo volumen, el llenado del expansor en forma de esfera indujo deformaciones más grandes en comparación con el relleno del expansor en forma de media luna. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo cuantificar los mapas de deformación de la piel utilizando el análisis estéreo e isogeométrico de múltiples vistas. Al intentar este procedimiento, es importante documentar fotográficamente cada paso del proceso con cintas métricas para que las geometrías se puedan escalar durante el análisis.

Después de este procedimiento, se pueden realizar otros métodos, como las biopsias de tejido, el análisis histoquímico posterior y la secuenciación del genoma para responder preguntas adicionales sobre las respuestas celulares subyacentes al estiramiento de la piel.