Un dispositif de sondage pour mesurer quantitativement les propriétés mécaniques des tissus mous pendant l’arthroscopie
1 mai 2020
Sonder pendant la chirurgie d’arthroscopie est normalement fait pour évaluer l’état du tissu mou, mais cette approche a toujours été subjective et qualitative. Ce rapport décrit un dispositif de sondage qui peut mesurer la résistance du tissu mou quantitativement avec un capteur de force tri-axial pendant l’arthroscopie.
Le principal avantage de ce dispositif est que, il nous permet de mesurer la résistance des tissus mous d’une manière quantitative. L’appareil se conforme étroitement à la forme de la sonde conventionnelle, utilise le paramètre consécutif et les données correctes dans l’unité connue Newtons. Toutes les mesures de la force de résistance du labrum acétabulaire par pool sonder.
D’abord fixer une hanche fantôme composée du bassin gauche et de l’os de fémur, des muscles principaux de la hanche, du labrum acétabulaire, de la capsule de hanche, et du cartilage articulaire de l’articulation de hanche sur un dispositif standard de fixation. Déverrouillez la partie de connexion du dispositif de fixation. Puis enlever et tourner à l’intérieur de l’os du fémur légèrement pour l’éloigner du bassin et de générer de l’espace articulaire pour imiter l’arthroscopie de la hanche.
Pour préparer l’arthroscope, connectez une source de lumière portative de caméra d’arthroscopie à un arthroscope de vue directe autoclavable de quatre millimètres à 70 degrés et connectez des câbles USB de la caméra arthroscopie et de la source lumineuse à un ordinateur. Ouvrez ensuite le logiciel avancé d’enregistrement d’écran pour la vue d’arthroscopie. Pour générer le premier portail, insérez une aiguille cannulée et un fil de guideur dans l’articulation de la hanche.
De la pointe du plus grand trochanter pour faire un portail antélatéral normal. Insérez une canule de 5,5 millimètres avec un obturateur le long du fil de guidage. Puis retirez l’obturateur, puis insérez l’arthroscope à 70 degrés et la caméra le long de la canule, puis confirmé que le triangle capsulaire entre le labrum et la tête fémorale, peut être observé dans la vue à partir de ce portail et de créer le deuxième portail comme un portail antérieur modifié.
Lorsque le portail antérieur a été généré, conservez l’arthroscope dans le portail antélatéral. Insérez une canule de 4,5 millimètres avec un obturateur le long du fil de guidage. Retirez l’obturateur, puis insérez un scalpel arthroscopique du portail antérieur.
Effectuez une capsulotomie périportale autour du portail antérieur, en déplaçant le scalpel, de façon médiocre et latérale pour générer plus d’espace pour le portail antérieur de la capsule de la hanche et placer l’arthroscope dans le portail antérieur. Faites pivoter la vue de la caméra de l’arthroscope jusqu’à ce que la canule puisse être visualisée au portail antérolatéral et insérer le scalpel arthroscopique du portail antérolatéral. Ensuite, effectuez une capsulotomie inter portail transverse de 15 millimètres de long reliant les deux portails à cinq millimètres du labram d’environ 10 heures à deux heures.
Pour configurer l’appareil de sondage, connectez l’unité d’alimentation électrique et l’ordinateur avec un câble USB et allumez l’alimentation électrique. Ouvrez le logiciel pour le dispositif de sondage et entrez les données matricielles, qui sont pré-calculées lors de l’étalonnage du capteur de jauge de contrainte. Immédiatement avant la mesure, réinitialisez la valeur de la force de mesure à zéro et vérifiez la fonctionnalité du commutateur de pied connecté au système d’enregistrement de l’appareil de sondage.
Pour mesurer la résistance du labram intact, passez l’arthroscope au portail antéterral à partir du portail antérieur. Insérer le bâton de commutation, retirer la canule et insérer une autre canule. Enfin, insérez le dispositif de sondage à travers le portail antérieur dans l’articulation de la hanche jusqu’à ce que la pointe de l’appareil est en dessous du côté intérieur du labrum acétabulaire.
Assurez-vous de toujours confirmer que cet aspect de conduite de l’appareil fonctionne avant de sonder Puis rétracter la pointe de l’appareil de sondage dans le sens de l’articulation tout en appuyant sur la pédale pour obtenir la valeur de résistance de la force. Pour mesurer la réaction de force d’un échantillon de cartilage simulé, placez un 15 par 20 par trois millimètres simulacre de plaque de cartilage sur une plaque de base avec un bouchon minuscule vers le côté de la poussée sonder et fixer la position et l’orientation du dispositif de sondage de sorte que la pointe de l’appareil touche presque la surface de l’échantillon de cartilage simulé à une inclinaison de 30 degrés à la ligne horizontale. Après avoir mis à zéro le réglage, appuyez trois fois sur la pédale pour pousser et tirer le bout de l’appareil de sondage sur l’échantillon de cartilage simulé.
Lorsque la résistance à la force de tous les échantillons a été mesurée, utilisez un dispositif d’indentation classique pour mesurer le module élastique conventionnel et la rigidité de l’échantillon. Dans cette analyse représentative, le résultat moyen le plus élevé dans les forces de Y et Z pour le labrum acétabulaire pour les trois étapes, étaient 4.4 Newtons au labrum intact, 1.6 Newtons au labrum coupé et 4.6 Newtons au labrum de réparation. En outre, une corrélation positive significative entre la force du capteur de sondage et le module élastique a été obtenue.
Prenez soin de maintenir votre position du bras tout en sondant, en particulier lorsque vous poussez ou tirez des tissus plus doux que la conduite de cette pointe de sonde peut affecter la précision des données. Dans de futures études, l’intelligence artificielle pourrait être un outil utile pour identifier l’état des tissus mous ainsi que pour l’acquisition de paramètres quantitatifs.
Aperçu
Cette étude présente un dispositif de sondage novateur conçu pour mesurer quantitativement la résistance des tissus mous pendant une chirurgie arthroscopique. En utilisant un capteur de force triaxial, le dispositif vise à fournir des données objectives, améliorant ainsi l'évaluation de l'état des tissus mous.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Arthroscopie
- Biomécanique
- Évaluation des tissus mous
Contexte
- Les méthodes de sondage traditionnelles en arthroscopie sont subjectives et qualitatives.
- La mesure quantitative de la résistance des tissus mous est essentielle pour un diagnostic précis.
- L'appareil imite les sondes conventionnelles tout en fournissant des données objectives.
- La compréhension des propriétés des tissus mous peut améliorer les résultats chirurgicaux.
Objectif de l'étude
- Développer un dispositif mesurant quantitativement la résistance des tissus mous.
- Améliorer la précision des évaluations lors de l'arthroscopie.
- Établir une corrélation entre la force du capteur de sondage et les propriétés du tissu.
Méthodes utilisées
- Mise en place d'un modèle de hanche factice pour les tests.
- Utilisation d'une caméra d'arthroscopie portable et d'une source lumineuse.
- Étalonnage du dispositif de sondage avec un capteur de jauge de contrainte.
- Mesure des forces de résistance exercées sur le labrum acétabulaire et sur des échantillons simulés de cartilage.
Résultats principaux
- Forces de résistance mesurées : 4,4 Newtons (labrum intact), 1,6 Newtons (labrum sectionné), 4,6 Newtons (labrum réparé).
- Corrélation positive significative entre la force du capteur de sondage et le module d'élasticité.
- La précision du dispositif est influencée par le positionnement de l'extrémité de la sonde.
- Des études futures pourraient intégrer l'intelligence artificielle afin d'améliorer l'évaluation de l'état des tissus.
Conclusions
- Le dispositif de sondage offre une méthode fiable pour l'évaluation quantitative des tissus mous.
- Les résultats indiquent un potentiel d'amélioration de la prise de décision chirurgicale.
- Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour affiner le dispositif et explorer les applications de l'intelligence artificielle.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
L'évaluation quantitative des propriétés mécaniques des tissus mous comble un manque critique dans l'évaluation arthroscopique, domaine dans lequel les méthodes actuelles reposent sur des retours subjectifs des chirurgiens. Ce dispositif de sondage permet des mesures objectives basées sur la force, offrant des lectures biomécaniques reproductibles qui peuvent améliorer la validation des cibles dans les modèles précliniques de maladies articulaires. Ces données soutiennent la réduction des risques mécanistiques et renforcent la confiance prédictive dans les programmes précoces de découverte axés sur la réparation du cartilage, les pathologies labrales ou les thérapeutiques pour les tissus mous.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Valeur scientifique : Permet l'interrogation d'hypothèses thérapeutiques en quantifiant les variations de résistance des tissus dans des modèles de maladie ou de lésion.
- Valeur opérationnelle : Fournit des mesures de force standardisées et reproductibles en newtons pour une évaluation cohérente de l'engagement ciblé.
- Valeur prédictive : Facilite le tri du portefeuille grâce à la corrélation entre la force du capteur et le module d'élasticité, offrant une lecture alignée sur un biomarqueur de l'intégrité tissulaire.
Développement de tests et criblage
- Valeur scientifique : Prépare des systèmes biologiques validés (par exemple, labrum acétabulaire, cartilage factice) pour des criblages de composés en aval en établissant des phénotypes mécaniques de base.
- Valeur opérationnelle : Assure la standardisation du test et une sortie quantitative grâce à une détection triaxiale des forces, réduisant ainsi la variabilité dans l'évaluation des effets des composés.
- Extensibilité : L'appareil respecte la géométrie conventionnelle des sondes, permettant son intégration dans les flux de travail existants basés sur l'arthroscopie sans nécessiter de formation importante.
Recherche translationnelle et préclinique
- Continuité translationnelle : Fait le lien entre la découverte et la validation préclinique en mesurant les propriétés mécaniques de tissus articulaires pertinents pour la maladie dans des conditions arthroscopiques.
- Progression ajustée au risque : Des données quantitatives de force orientent les décisions de poursuite ou d'arrêt en distinguant les états des tissus intacts, lésés ou réparés.
- Réduction du risque mécanistique : Diminue l'ambiguïté dans la validation des cibles en reliant les mesures mécaniques à l'état du tissu, soutenant ainsi le choix des indications.
Intégration des pipelines et des flux de travail
L'appareil s'inscrit dans le continuum de la découverte, de la validation de la cible jusqu'à l'évaluation préclinique, en particulier pour les domaines thérapeutiques musculosquelettiques et des tissus mous, où la fonction mécanique est un déterminant clé de la pathologie et de la réponse au traitement.
- Biologie de la découverte : Facilite la vérification d'hypothèses et la clarification des voies biologiques en permettant une comparaison quantitative de la résistance des tissus dans des modèles génétiques, pharmacologiques ou de lésion.
- Écrans de sélection : Améliore la préparation des tests grâce à des mesures reproductibles de force permettant de détecter les modifications induites par des composés sur la rigidité ou l'élasticité des tissus.
- Analytique : Génère des données de force multidirectionnelles (X, Y, Z) et les corréle au module d'élasticité, fournissant des résultats statistiques pour l'analyse dose-réponse ou génotype-phénotype.
- Recherche translationnelle : Assure une continuité préclinique en mesurant les propriétés tissulaires sur des modèles ex vivo ou fantômes reproduisant l'environnement articulaire humain.
- Réutilisation en entreprise : Constitue une capacité réutilisable dans divers projets étudiant l'arthrose, les déchirures labrales ou la régénération du cartilage, réduisant ainsi le développement redondant de méthodes.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive en remplaçant les retours tactiles qualitatifs par des mesures objectives et quantifiables de la résistance.
- Valeur opérationnelle : Améliore la standardisation et la reproductibilité grâce à une détection par jauges de contrainte étalonnées et à des protocoles de remise à zéro.
- Valeur stratégique : Renforce l'efficacité du capital en permettant une identification plus précoce de composés biologiquement actifs par un criblage phénotypique pertinent sur le plan mécanistique.
- Impact sur le portefeuille : Facilite la priorisation ajustée au risque en fournissant des données alignées sur des biomarqueurs translationnels concernant l'intégrité mécanique des tissus.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en biomécanique, en techniques arthroscopiques et en étalonnage des capteurs pour une mesure précise des forces.
- Dépend de l'instrumentation, notamment d'un capteur de force triaxial, d'une acquisition de données USB et d'une fonction de pied à commande de réinitialisation de la force.
- Exige une standardisation interéquipes de l'angle de sondage, de la vitesse et du protocole de contact avec le tissu afin d'assurer la comparabilité des données.
- L'adaptation à différents systèmes modèles doit tenir compte de l'épaisseur du tissu, de la géométrie et de la stabilité du montage afin d'éviter les artefacts liés au glissement de la pointe de la sonde.
- Limite pratique : la précision des mesures est influencée par la position du bras et la dynamique de la pointe de la sonde, en particulier lors des cycles de poussée-traction sur les tissus mous.
Foire aux questions en biopharmacie
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:30
Phantom Hip and Arthroscope Setup
1:27
Portal Preparation
3:01
Probing Device Setup
3:33
Acetabular Labrum Resistance Force Measurement
4:15
Mock Cartilage Sample Force Reaction Measurement
5:03
Results: Representative Quantitative Soft Tissue Mechanical Property Measurement
5:33
Conclusion
