Quantification de la souche dans un modèle d'extension Porcine de la peau Utilisation du Multi-View stéréo et isogéométrique Cinématique

L’objectif général de cette expérience est de quantifier les cartes de déformation de la peau pendant l’expansion tissulaire à l’aide de l’analyse isogéométrique et de la stéréo multi-vues. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de la chirurgie reconstructive avec expansion tissulaire, telles que la détermination des déformations régionales induites par différentes formes, tailles et taux de gonflage des expanseurs. Le principal avantage de cette technique est qu’elle utilise l’analyse computationnelle et des techniques d’imagerie 3D flexibles.

Ainsi, il peut être utilisé dans la salle d’opération sans altérer la procédure de routine. Les implications de cette technique s’étendent à la thérapie, car elle peut être facilement transposée dans le cadre clinique pour surveiller les cartes de déformation cutanée des patients humains subissant une expansion tissulaire. Pour commencer, préparez et anesthésiez le mini cochon du Yucatan pour la chirurgie en rasant sa peau dorsale avec un rasoir.

Retirez tous les poils restants avec du ruban adhésif et essuyez soigneusement la peau avec un alcool isopropylique pour la nettoyer des contaminants. Ensuite, identifiez la ligne médiane dorsale sur le corps de l’animal et, à l’aide d’un stylo, marquez les limites dorsales de quatre grilles de manière à ce qu’elles soient positionnées à environ deux centimètres de la ligne médiane dorsale. Après avoir marqué sur la peau l’emplacement de la première grille antérieure, laissez un espace de trois centimètres et marquez la position de la grille postérieure.

Enfin, confirmez que les emplacements marqués de la grille antérieure et postérieure sont symétriques par rapport à la ligne médiane dorsale et positionnés à la même distance supra-caudale. Une fois les emplacements de la grille marqués, préparez un modèle en papier d’une grille de 10 centimètres sur 10 centimètres. Pour ce faire, tracez fortement le contour de la grille en coloriant les lignes de manière répétitive avec un stylo à bille, puis découpez le modèle.

Ensuite, humidifiez soigneusement la zone cutanée souhaitée avec de l’alcool isopropylique à friction pour faciliter le transfert du traçage de la grille, et laissez l’excès d’alcool sécher à l’air, ce qui empêchera l’encre de fuir. Alignez les bords du modèle de grille préparé sur le marquage sur la peau et appliquez la grille sur la peau avec le côté encre vers le bas, puis appuyez doucement le modèle de grille contre la peau pour assurer un transfert complet de l’encre. Après quelques secondes, retirez lentement la grille de la peau et assurez-vous que le traçage de la grille a été correctement transféré.

Avant le tatouage, couvrez le traçage de la grille avec de la vaseline pour réduire les taches d’encre et, à l’aide d’un appareil de tatouage, couvrez les lignes de la grille avec de l’encre de tatouage. Une fois la première grille tatouée, transférez sur la peau de l’animal le tracé de la deuxième grille, en veillant à ce que les deux grilles soient positionnées à trois centimètres l’une de l’autre. Après avoir tatoué la deuxième grille, confirmez que les deux grilles sont situées à deux centimètres latéralement de la ligne médiane dorsale.

Une fois que quatre grilles sont tatouées, vérifiez qu’elles sont positionnées à deux centimètres de la ligne médiane dorsale et qu’elles s’écartent une fois de plus de trois centimètres. Pour commencer l’opération, marquez sur la peau du porc anesthésié un site d’incision, situé au milieu entre deux grilles, puis marquez l’emplacement souhaité de l’expanseur afin qu’il soit positionné dans la partie supérieure de la grille tatouée. Incisez la peau avec une lame chirurgicale et, à l’aide de ciseaux, créez un tunnel sous-cutané serré reliant l’incision initiale à une zone où l’expanseur va être placé, puis disséquez carrément la poche à l’intérieur du site de placement de l’expanseur marqué.

Ensuite, lavez le tunnel créé avec une solution antibiotique pour prévenir l’infection et insérez l’expanseur dans sa poche sous-cutanée. Une fois l’expanseur en place, marquez les sites de deux incisions adjacentes à la ligne médiane dorsale qui seront utilisées pour le placement d’un port d’expansion, et faites les coupes avec le scalpel. Ensuite, insérez un hémostat à travers l’incision caudale et disséquez un autre tunnel sous-cutané le reliant à l’incision précédemment utilisée pour la mise en place de l’expanseur, puis saisissez le tube de l’expanseur et retirez-le par l’incision du port caudal.

Utilisez la deuxième incision pour disséquer une poche afin de placer un port de gonflage, et insérez le port dans la poche. Créez avec l’hémostat un autre tunnel sous-cutané reliant les deux incisions de placement du port, puis saisissez le tube du port avec l’hémostat et retirez-le par la même incision où le tube d’expansion est placé. Après avoir coupé les deux tubes, connectez-les à l’aide d’un adaptateur métallique.

Fixez la connexion des deux côtés de l’adaptateur en suturant autour de la tubulure. Tirez le tube à travers l’incision initialement pratiquée de sorte que le système de tubulure soit placé par voie sous-cutanée, puis introduisez une aiguille de calibre 21 attachée à une seringue de 50 millilitres remplie de liquide à travers la peau jusqu’à l’orifice de l’expanseur et retirez l’air de l’expanseur en tirant sur le piston. Une fois que tout l’air est éliminé, injectez dans l’orifice d’expansion environ 10 millilitres de liquide pour confirmer qu’il se remplit correctement.

Enfin, fermez les trois incisions en appliquant des sutures chirurgicales, puis procédez en marquant le site d’incision entre les deux grilles du côté opposé du corps du porc pour placer le deuxième expanseur en diagonale par rapport au premier site de placement de l’expanseur. Après avoir anesthésié l’animal, fixez des rubans à mesurer en plastique souple entre les grilles à l’aide de ruban chirurgical, puis placez l’animal d’un côté pour documenter la grille. Il est essentiel de prendre les photos sous de nombreux angles différents, en s’assurant que les images sont nettes et contiennent principalement l’objet d’intérêt plutôt que l’arrière-plan.

Cela garantira une reconstruction précise de la géométrie 3D, ce qui est crucial pour l’analyse. Commencez par positionner l’appareil photo au-dessus de l’animal mais en vous penchant vers le côté caudal pour capturer une photo approximativement parallèle au sol où les grilles tatouées sont entièrement visibles et remplissent le cadre, puis déplacez-vous dans un motif circulaire autour de l’animal dans une arche de la direction caudale à la direction rostrale, en prenant des photos en cours de route et en capturant toujours toutes les grilles tatouées dans le cadre, avec les grilles remplissant le cadre. Ensuite, positionnez l’appareil photo vers la face ventrale pour capturer un angle de prise de vue à peu près parallèle au sol, et prenez des photos en arc de la région ventrale à la région dorsale.

Après avoir photographié les deux côtés de l’animal, effectuez l’étape de gonflage selon le protocole utilisé. Tout d’abord, nettoyez la peau de l’animal autour du port avec de l’alcool isopropylique. Ensuite, chargez une seringue avec une solution saline injectable à 0,9 % et fixez-la à une aiguille papillon de calibre 25.

Ensuite, fixez l’aiguille au port, puis injectez la solution saline dans l’expanseur. Après l’injection, documentez à nouveau les grilles, comme précédemment. Pour faire la reconstruction numérique, utilisez un logiciel disponible dans le commerce.

Dans cette démonstration, MVS est utilisé. Commencez par sélectionner la photo à 3D dans le coin supérieur gauche. Ensuite, cliquez sur ajouter des photos, naviguez jusqu’à l’emplacement des images et sélectionnez manuellement les 30 photos correspondant à un seul modèle, puis nommez le modèle et cliquez sur créer.

La création du modèle peut prendre plusieurs minutes. Ensuite, cliquez sur le tableau de bord à droite pour revenir en arrière et voir des images représentatives des modèles géométriques. Pour enregistrer un modèle à des fins d’analyse, sélectionnez-le dans le coin inférieur droit, cliquez sur téléchargements et sélectionnez obj.

Utilisez un logiciel open source pour traiter le modèle géométrique. Importez le fichier généré à partir du logiciel MVS, puis en bas de la vue 3D, cliquez sur l’ombrage de la fenêtre d’affichage et sélectionnez texture. Recherchez un onglet à droite de la vue 3D avec le sous-menu contenant l’ombrage.

Dans Ombrage, sélectionnez sans ombre, puis faites un clic droit sur une géométrie pour la sélectionner, et au bas d’une vue 3D, choisissez le mode d’édition pour visualiser le maillage triangulaire. Maintenant, un par un, sélectionnez les nœuds de la grille en faisant un clic droit et en mettant le point en surbrillance. Les coordonnées du point apparaîtront dans l’onglet situé sur le côté droit de la vue 3D.

Sélectionnez et copiez ces coordonnées, puis collez-les dans un fichier texte. Procédez à cette opération pour tous les points de la grille afin d’enregistrer les 121 coordonnées, puis suivez les instructions du protocole texte pour finalement quantifier la déformation à partir de ces données. Cette méthodologie a été utilisée avec succès pour étudier la déformation induite par différentes géométries d’expansionnement.

Les variations des déformations régionales induites par les expanseurs sphériques et croissants ont été mises en avant. Les deux appareils ont été remplis au même volume à chaque point de temps. À partir des surfaces splines reconstruites, les déformations ont été calculées à l’aide d’une référence et d’une grille déformée.

Le jour zéro a été considéré comme la référence. En comparant la fin de chaque étape de gonflage aux résultats de la configuration de référence et aux tracés de contour, la progression du changement de surface, thêta, et l’étirement dans les deux directions orthogonales, lambda, ont ensuite été analysés. En fin de compte, la variation spatiale des tracés de contour a révélé que la peau était plus étirée au centre de l’expanseur qu’à la périphérie.

Il est intéressant de noter que même si les deux expanseurs étaient remplis au même volume, le remplissage de l’expanseur en forme de sphère induisait des déformations plus importantes par rapport au remplissage de l’expanseur en forme de croissant. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de quantifier les cartes de déformation de la peau à l’aide de l’analyse stéréoscopique et isogéométrique multi-vues. Lors de cette procédure, il est important de documenter chaque étape du processus avec du ruban à mesurer afin que les géométries puissent être mises à l’échelle pendant l’analyse.

Après cette procédure, d’autres méthodes, telles que les biopsies tissulaires, l’analyse histochimique ultérieure et le séquençage du génome, peuvent toutes être effectuées pour répondre à des questions supplémentaires sur les réponses cellulaires sous-jacentes à l’étirement de la peau.