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 en utilisant l'analyse isogéométrique et la stéréo à plusieurs vues. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de la chirurgie reconstructive par expansion tissulaire, telles que la détermination des déformations régionales induites par différentes formes, tailles et taux d'expansion des expandeurs. Le principal avantage de cette technique réside dans l'utilisation de l'analyse computationnelle et de techniques d'imagerie 3D flexibles.

Ainsi, elle peut être utilisée en salle d'opération sans modifier la procédure habituelle. Les implications de cette technique s'étendent à la thérapie, car elle peut être facilement transposée au cadre clinique afin de surveiller les cartes de déformation cutanée de patients humains subissant une expansion tissulaire. Pour commencer, préparez et anesthésiez un porc miniature Yucatan pour la chirurgie en rasant sa peau dorsale à l’aide d’un rasoir.

Retirez les poils résiduels à l’aide d’un ruban adhésif et essuyez soigneusement la peau avec de l’alcool isopropylique afin d’éliminer les 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 situées approximativement à deux centimètres de la ligne médiane dorsale. Après avoir marqué sur la peau l’emplacement de la première grille antérieure, laissez un intervalle de trois centimètres et marquez la position de la grille postérieure.

Enfin, vérifiez que les emplacements marqués sur la grille, antérieur et postérieur, sont symétriques par rapport à la ligne médiane dorsale et positionnés à la même distance sus-caudale. Une fois les emplacements de la grille marqués, préparez un gabarit en papier d'une grille de 10 centimètres sur 10 centimètres. Pour ce faire, tracez fortement le contour de la grille en repassant plusieurs fois sur les lignes avec un stylo à bille, puis découpez le gabarit.

Ensuite, humidifiez soigneusement la zone cutanée souhaitée avec de l’alcool isopropylique pour faciliter le transfert du quadrillage, puis laissez sécher à l’air l’excès d’alcool, afin d’éviter toute fuite d’encre. Alignez les bords du modèle de quadrillage préparé avec les repères sur la peau, puis appliquez le quadrillage sur la peau avec le côté encre vers le bas. Appuyez délicatement le modèle de quadrillage contre la peau pour assurer un transfert complet de l’encre. Après quelques secondes, retirez lentement le quadrillage de la peau et vérifiez que le tracé du quadrillage a été correctement transféré.

Avant le tatouage, recouvrir le tracé de la grille de vaseline afin de réduire l'étalage de l'encre, puis, à l'aide d'un appareil de tatouage, suivre les lignes de la grille avec l'encre de tatouage. Une fois la première grille tatouée, transférer sur la peau de l'animal le tracé de la seconde grille, en veillant à ce que les deux grilles soient espacées de trois centimètres l'une de l'autre. Après avoir tatoué la seconde grille, vérifier que les deux grilles se situent à deux centimètres latéralement par rapport à la ligne médiane dorsale.

Une fois quatre grilles tatouées, vérifiez qu'elles sont positionnées à deux centimètres de la ligne médiane dorsale et espacées de trois centimètres les unes des autres. Pour commencer la chirurgie, marquez sur la peau du porc anesthésié un site d'incision situé au point médian entre deux grilles, puis indiquez l'emplacement souhaité de l'expanseur de manière à ce qu'il soit positionné dans la partie supérieure de la grille tatouée. Incisez la peau à l’aide d’un bistouri chirurgical, puis, à l’aide de ciseaux, créez un tunnel sous-cutané étroit reliant l’incision initiale à la zone où l’expanseur sera placé, puis disséquez par émoussage la poche au niveau du site marqué pour le positionnement de l’expanseur.

Ensuite, lavez le tunnel créé avec une solution antibiotique afin de prévenir toute infection et insérez l'expanseur dans sa poche sous-cutanée. Une fois l'expanseur en place, marquez les emplacements de deux incisions adjacentes à la ligne médiane dorsale qui seront utilisées pour le positionnement du port de l'expanseur, puis effectuez les incisions au scalpel. Par la suite, insérez un hémostat par l'incision caudale et disséquez un autre tunnel sous-cutané le reliant à l'incision précédemment utilisée pour le placement de l'expanseur, puis saisissez le tube de l'expanseur et faites-le sortir par l'incision du port caudal.

Utilisez la deuxième incision pour disséquer une poche destinée à la mise en place d'un port d'inflation, puis insérez le port dans la poche. Créez à l'aide d'un hémostat un autre tunnel sous-cutané reliant les deux incisions de mise en place des ports, saisissez ensuite le tube du port avec l'hémostat et faites-le sortir par la même incision où se trouve le tube de l'expanseur. Après avoir coupé les deux tubes, reliez-les à l'aide d'un raccord métallique.

Fixez la connexion des deux côtés de l'adaptateur en suturant autour du tube. Faites passer le tube à travers l'incision initialement réalisée afin que le système tubulaire soit placé sous-cutanément, puis introduisez une aiguille de calibre 21 fixée à une seringue de 50 millilitres remplie de liquide à travers la peau jusqu'au port de l'expanseur et retirez l'air de l'expanseur en tirant sur le piston. Une fois tout l'air retiré, injectez environ 10 millilitres de liquide dans le port de l'expanseur pour confirmer qu'il se remplit correctement.

Enfin, fermer les trois incisions en appliquant des sutures chirurgicales, puis procéder en marquant le site d'incision entre les deux grilles sur le côté opposé du corps du porc afin de placer le deuxième expansif en diagonale par rapport au site de placement du premier expansif. Après avoir anesthésié l'animal, fixer des mètres rubans en plastique souples entre les grilles à l'aide de ruban chirurgical, puis placer l'animal sur un côté pour photographier la grille. Il est essentiel de prendre les photographies sous plusieurs angles différents, en veillant à ce que les images soient nettes et mettent principalement en évidence l'objet d'étude plutôt que l'arrière-plan.

Cela permettra une reconstruction précise de la géométrie 3D, ce qui est essentiel à l'analyse. Commencez par positionner l'appareil photo au-dessus de l'animal, mais en l'inclinant vers le côté caudal afin d'obtenir un cliché approximativement parallèle au sol, où les grilles tatouées sont entièrement visibles et remplissent le cadre. Ensuite, déplacez-vous selon un motif circulaire autour de l'animal en arc de cercle, du côté caudal vers le côté rostral, en prenant des photographies tout au long du parcours, en veillant à toujours inclure toutes les grilles tatouées dans le cadre, ces dernières devant remplir entièrement l'image. Puis, positionnez l'appareil photo vers le côté ventral afin d'obtenir un angle de prise de vue approximativement parallèle au sol, et prenez des photographies en arc de cercle depuis la région ventrale jusqu'à la région dorsale.

Après avoir photographié les deux côtés de l'animal, effectuez l'étape de gonflage conformément au protocole utilisé. Commencez par nettoyer la peau de l'animal autour du port avec de l'alcool isopropylique. Ensuite, chargez une seringue avec du sérum physiologique 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, photographiez à nouveau les grilles, comme précédemment. Pour réaliser la reconstruction numérique, utilisez un logiciel disponible dans le commerce.

Dans cette démonstration, le système MVS est utilisé. Commencez par sélectionner « Photo vers 3D » dans le coin supérieur gauche. Ensuite, cliquez sur « Ajouter des photos », accédez à l'emplacement des images et sélectionnez manuellement les 30 photographies correspondant à un modèle unique, puis nommez le modèle et cliquez sur « Créer ».

La création du modèle peut prendre plusieurs minutes. Ensuite, cliquez sur tableau de bord à droite pour revenir en arrière et visualiser 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 choisissez 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 et sélectionnez texture. Recherchez un onglet à droite de la vue 3D contenant le sous-menu relatif à l'ombrage.

Depuis l'ombrage, sélectionnez « sans ombre », puis cliquez avec le bouton droit sur une géométrie pour la sélectionner, et au bas d'une vue 3D, choisissez le mode édition pour visualiser le maillage triangulaire. Ensuite, sélectionnez un par un les nœuds de la grille en cliquant avec le bouton droit et en mettant en surbrillance le point. 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 de la même manière pour tous les points de la grille afin d'enregistrer l'ensemble des 121 coordonnées, puis suivez les instructions du protocole écrit pour quantifier finalement la déformation à partir de ces données. Cette méthodologie a été utilisée avec succès pour étudier la déformation induite par différentes géométries d'expansieurs.

Les variations des déformations régionales induites par les élargisseurs sphérique et croissant ont été analysées. Les deux dispositifs ont été remplis jusqu'au même volume à chaque point temporel. À partir des surfaces splines reconstruites, les déformations ont été calculées à l’aide d’une grille de référence et d’une grille déformée.

Le jour zéro a été considéré comme le point de référence. En comparant la fin de chaque étape d'expansion à la configuration de référence et aux graphiques en courbes de niveau, la progression de la variation de surface, de l'angle thêta, ainsi que de l'étirement dans les deux directions orthogonales, lambda, a ensuite été analysée. En définitive, la variation spatiale des graphiques en courbes de niveau a révélé que la peau était plus étirée au centre de l'expansif qu'en périphérie.

Curieusement, bien que les deux expansifs aient été remplis au même volume, le remplissage de l'expansif de forme sphérique a induit des déformations plus importantes par rapport au remplissage de l'expansif de forme croissant. Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez bien comprendre comment quantifier les cartes de déformation de la peau à l'aide de la stéréo multi-vue et de l'analyse isogéométrique. Lors de la réalisation de cette procédure, il est important de documenter photographiquement chaque étape du processus à l'aide de rubans à mesurer afin que les géométries puissent être mises à l'échelle lors de l'analyse.

Après cette procédure, d'autres méthodes, telles que les biopsies de tissus, l'analyse histochimique ultérieure et le séquençage du génome, peuvent toutes être réalisées afin de répondre à des questions supplémentaires concernant les réponses cellulaires sous-jacentes à l'étirement de la peau.