Utilisation de corrélation d'images à caractériser les souches locales sur des échantillons de tissus vasculaires

L’objectif global de ce protocole est de caractériser le champ de déformation de surface local sur des échantillons de tissus vasculaires. Ceci est accompli à l’aide d’une technique de corrélation d’images numériques avec essai de traction uniaxiale. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de la mécanique des tissus mous et fournir spécifiquement des informations pour identifier et invalider des modèles computationnels et mathématiques de plus en plus sophistiqués des tissus vasculaires.

Le principal avantage de cette technique est qu’elle facilite la quantification précise de l’hétérogéinité d’un champ de déformation à la surface de l’échantillon, qui est fonction des propriétés inhérentes du matériau, de la géométrie du symbole et de la modalité d’essai utilisée. Dès que le tissu arrive au laboratoire, isolez l’aorte abdominale des tissus environnants à l’aide de ciseaux chirurgicaux et de pinces. Ensuite, lavez le récipient trois fois à l’aide d’une seringue remplie de PBS.

Après les lavages, utilisez des ciseaux et des pinces pour retirer autant de tissu périvasculaire que possible, sans compromettre l’intégrité de l’échantillon. Ensuite, sur la partie centrale du récipient, positionnez une lame de rasoir tranchante, perpendiculairement à l’axe longitudinal du récipient et hachez le récipient trois fois pour faire deux échantillons d’anneau. Ensuite, positionnez une lame sur l’un des anneaux pour effectuer une coupe radiale.

Trancher fermement l’anneau pour obtenir un échantillon en forme de bande pour les essais mécaniques uniaxiaux. Faites cela pour les deux anneaux. Stocker temporairement les deux échantillons dans une boîte de Pétri en verre de 100 mm immergée dans du PBS.

Pour moucheter la surface de l’échantillon, ayez un aérographe prêt à pulvériser du colorant de marquage pour tissus. Connectez l’aérographe à une soupape de pression réglée pour produire 100 psi. Ensuite, ajoutez le colorant de marquage tissulaire.

Le diamètre de la buse doit être calibré pour des diamètres de chatoiement compris entre 60 et 100 microns. Ensuite, vaporisez un colorant de marquage tissulaire sur la surface intimale de l’échantillon pendant environ cinq secondes. Effectuez cette opération trois fois pour vous assurer que le motif de chatoiement recouvre uniformément la surface de l’échantillon.

Pour commencer, montez l’échantillon sur l’appareil de test. Tout d’abord, fixez chaque extrémité de l’échantillon à une bande de plastique à l’aide d’un adhésif pour tissu. Placez du plastique sur le dessus et le dessous de l’échantillon avec l’adhésif, pour former un sandwich.

Placez l’échantillon à plat sur une planche à découper en tissu, puis mesurez ses dimensions à l’aide d’un pied à coulisse numérique. Ensuite, lancez les commandes du système pour l’appareil de test. Sur l’écran d’accueil du contrôle système, sélectionnez Forme d’onde dans la barre des tâches située sous l’onglet Configuration.

Ensuite, ajustez la position de la poignée supérieure de l’appareil d’essai mécanique à moins quatre mm pour fournir une extension de 4 mm par rapport à la position initiale désignée dans le système. Maintenant, fixez doucement une bande de plastique dans la poignée supérieure du testeur mécanique et laissez l’échantillon pendre librement. Ensuite, ajustez la position de la poignée inférieure de manière à ce que l’extrémité libre de l’échantillon puisse être fixée sans extension.

Ensuite, fixez doucement la bande de plastique fixée à l’extrémité libre, dans la poignée inférieure du testeur. Avec l’échantillon monté, mettez à zéro le capteur de charge du système. Mesurez ensuite la longueur de l’échantillon et utilisez-la comme longueur de référence lors du calcul des déformations circonférentielles globales.

Maintenant, dans le contrôle logiciel, entrez le protocole d’essai mécanique. Ici, quatre cycles de déplacement uniaxial sont appliqués. Chaque cycle allonge la longueur de l’échantillon de 18 % à un taux de déplacement de 0,01 mm par seconde.

Pour documenter le test, prenez une photo toutes les quelques secondes. Positionnez une caméra à 1,5 m du cadre de chargement, perpendiculairement à l’échantillon et concentrez-la sur l’échantillon. Dans le logiciel de capture d’images, dans l’option sélectionner le système"sélectionnez PGR2, puis définissez le chemin du projet pour enregistrer les images à analyser.

Cliquez sur l’icône du carré temporel et spécifiez l’intervalle d’acquisition de 5 secondes. Maintenant, importez l’image obtenue. Zoomez sur un point particulier, puis comptez le nombre de pixels à l’intérieur de ce point individuel.

Après avoir vérifié la qualité du motif de chatoiement, cliquez simultanément sur l’icône « exécuter » dans le système et sur l’icône « démarrer » dans le logiciel de capture d’image pour démarrer le test. Tout au long du protocole, vaporisez par intermittence du PBS sur l’échantillon afin qu’il ne se dessèche pas. Cependant, faites-le chaque fois qu’il est à l’état déchargé et non pendant l’acquisition de données.

Après avoir ouvert le logiciel d’analyse d’images, cliquez sur l’onglet « images mouchetées » et sélectionnez toutes les images qui doivent être analysées. Ensuite, cliquez sur l’outil rectangle et sélectionnez la zone d’intérêt dans la première image. Ensuite, entrez une taille de sous-ensemble de 31 x 31 pixels et une taille de pas de cinq pixels.

Cliquez maintenant sur l’onglet « démarrer l’analyse » dans le logiciel et définissez l’interpolation pour qu’elle soit optimisée à 8 pièges. Définissez également le critère sur zéro différence carrée normalisée et l’option de poids du sous-ensemble sur Gaucien. Vérifiez les options de seuil.

Ils devraient être sur la valeur par défaut. Ensuite, cliquez sur le sous-onglet post-traitement sous l’onglet Démarrer l’analyse. Sélectionnez l’option « calcul de chaîne » et laissez la taille et le type de filtre par défaut.

Définissez le type de tenseur sur Lagrange. Enfin, sélectionnez l’onglet données, puis sélectionnez une image analysée pour visualiser le champ de déformation de surface. La CID 2D, associée à des essais mécaniques uniaxiaux, a été utilisée pour mesurer le champ de déformation de surface d’un échantillon de tissu vasculaire, à divers états déformés.

La nature viscoélastique du tissu était remarquable par le degré d’hystérésis dans les courbes de faible déplacement avant le préconditionnement mécanique. Cependant, avec le préconditionnement, l’hystérésis a été progressivement diminuée. Comme prévu, les valeurs locales de déformation circonférentielle augmentaient avec le déplacement de l’échantillon appliqué.

La déformation circonférentielle était généralement moins proche du centre de l’échantillon que près de l’interface de préhension de l’échantillon. Dans le sens longitudinal, la déformation de compression non uniforme résultante sur la surface intimale de l’échantillon augmentait à mesure que l’échantillon était progressivement étendu. Les changements de couleur à l’intérieur des contours pour les mesures de déformation sur tout le champ montrent clairement la nature hautement hétérogène de l’aorte lorsqu’elle est soumise à une charge de traction nominale uniaxiale.

Les coefficients de variation des champs de déformation de surface dans des directions orthogonales ont ensuite été calculés dans chaque état expérimental. Il a été constaté que la variation de la déformation de surface avait une relation inverse avec l’extension des échantillons. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de quantifier la réponse mécanique de surface locale à l’aide d’une corrélation d’images numériques couplée à des essais de traction uniaxiale d’échantillons de tissu vasculaire.

Après son développement, cette technique a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine de la mécanique des tissus mous pour explorer la réponse mécanique physiologique, pathologique et modulée du tissu vasculaire.