תהודה מגנטית elastography מתודולוגיה להערכת של רקמות מהונדסות צמיחה Construct

כדי לבחון רקמות מהונדסות מבנות בדיקות מכניות מסורתיות, שלעתים קרובות מביאות להרס הדגימה, אינן מקובלות. שיטה זו משתמשת באלסטוגרפיה מיקרוסקופית של תהודה מגנטית או מיקרו MRE כטכניקה לא פולשנית למדידת התכונות המכניות של רקמות רכות קטנות. ראשית, תאים יושבים על פיגום ביו-חומר ליצירת רקמה.

הרקמה תלויה בג'ל ארוס, וקצה המפעיל מונח לתוך הג'ל. לאחר מכן, כדי לאפיין את המפעיל, התנועה מועברת לדגימה ומזוהה באמצעות לייזר. ויטר דופלר.

הדגימה והמפעיל מועברים למגנט ותהודה מגנטית. תמונות אלסטוגרפיה נרכשות. ניתוח התמונות שהתקבלו מראה את השינוי בנוקשות המוחלטת הן עבור מבנים אוסטאוגניים והן עבור מבנים אדיפוגניים.

לראשונה עלה לנו הרעיון לטכניקה זו וצפינו בפטוגרפיה של תושבות מגנטית לשימוש באבחון מחלות והבנו שניתן להרחיב אותה להנדסת רקמות. היתרון העיקרי של טכניקה זו על פני טכניקות קיימות אחרות כמו בדיקות מכניות, הוא שהיא מיישמת את הטכנולוגיה הלא פולשנית של MRI על תכונות מכניות עיקריות של רקמות. היישומים של טכניקה זו משתרעים על הנדסת רקמות מכיוון שהידע של תכונות מכניות יבטיח שהיא מתאימה לשימושים המיועדים לה בהנדסת עצם וסחוס.

למרות ששיטות אלה מספקות תובנות חשובות לגבי הנדסת רקמות, ניתן להשתמש בהן גם לאבחון מחלות באיברים שונים, כגון פיברוזיס בכבד, פגיעה מוחית טראומטית או סרטן המוח, למשל. הדגמה ויזואלית של שיטה זו היא קריטית מכיוון שהיא כוללת את השלבים הקשים ללמידה, ומודעות מוקדמת להנדסת רקמות והדמיית קצב גודל. גארס. תהליך הכנת מבנה הרקמה מורכב משלושה שלבים עיקריים, הרחבת אוכלוסיית התאים, זריעת תאים על פיגום ביו-חומר והתמיינות באמצעות שימוש במולקולות איתות כימיות.

לאחר תרבית והרחבה של קו התאים זורעים את תאי הגזע המזנכימליים האנושיים או HMCs על ספוג ג'לטין בצפיפות של 1 פעמים 10 עד שישה תאים למיליליטר ליצירת עצם. כשלושה ימים לאחר מכן, התאים אמורים להופיע על הפיגום כדי לגרום להתמיינות. הסר את המדיום והחלף אותו במדיום אינדוקציה שומני.

לאחר מכן דגרו על התאים בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס עם 5% פחמן דו חמצני לאחר שלושה ימים. החלף את המדיום במדיום תחזוקה, המורכב ממדיום התפשטות המכיל 10 מיקרוגרם למיליליטר של אינסולין רקומביננטי אנושי. לאחר הדגירה למשך 24 שעות, החלף את אמצעי התחזוקה במדיום אינדוקציה.

חזור על מחזור זה שלוש פעמים. החלף את אמצעי התחזוקה כל יומיים לאחר מכן למשך ארבעה שבועות כדי לגרום לאוסטאוגנזה. החלף במדיום אוסטאוגני טרי כל יומיים למשך המחקר.

כאן המחקר נמשך ארבעה שבועות ו-MRE מבוצע מדי שבוע. אלסטוגרפיה של תהודה מגנטית מסתמכת על התפשטות גלי גזירה מכניים כדי להעריך ערכים מקומיים של תכונות מכניות. לכן, יש ליצור ולאפיין את התנודות המכניות הללו בתוך הרקמה המעניינת באמצעות מפעיל חשמלי פיסו כדי להכין את הדגימה, העבירו את תרבית הרקמה למבחנה בקוטר 10 מילימטר המכילה בסיס מוצק ושכבה של 0.5% ג'ל AGROS.

לאחר מכן הוסף 0.5 אקרו ג'ל חם. כדי להקיף אותו. הניחו לג'ל האגרוס להתייצב למשך חמש דקות.

בטמפרטורת החדר, הכנס את קצה מנוע הכיפוף החשמלי של הפיזו למשטח הג'ל. לאחר מכן, חבר את הצינור המכיל את הדגימה ואת המפעיל לתמיכה קשיחה. כוון את הקרן של ברומטר דופלר הלייזר לכיוון קצה המפעיל המכני.

התאם את מיקום המערכת כדי לייעל את עוצמת האות המשתקפת, המוצגת על הברומטר. כדי למקסם את ההשתקפות, השתמש בסרט רפלקטיבי במידת הצורך כדי להגדיר את המפעיל ליצירת גלים שקופים לא מזיקים עם אמפליטודות משמעותיות של כ-250 מיקרון. הגדר את מחולל הפונקציות לטאטא את טווח התדרים הרצוי באמצעות מתח הפעלה של 20 וולט שיא טופ עם אות רעש לבן.

עבור ניסוי זה, טווח התדרים הרצוי הוא 20 עד 2000 הרץ. כדי להציג את הספקטרום המאופיין בתוכנית Polytech Rsof, בחר מהירות ותצוגת FFT. התחל ללכוד אות וזהה את תדר התהודה של המערכת על סמך שיאי הספקטרום.

לאחר מכן, כדי למדוד את הסטייה של המפעיל, הגדר את המפעיל לספק סינוסואיד רציף בתדר התהודה המאופיינת. שימוש במתח הפעלה של 200 וולט שיא טופ ומציין את התזוזה שנוצרת המועברת על ידי המפעיל אל פני השטח של סיב סט הג'ל רך כדי להציג את ה-FFT עם תזוזה כציר Y. לאחר אפיון המפעיל, הנח את המבחנה המכילה את הדגימה והמפעיל לחריץ בסליל RF של 10 מילימטר, הנח את הדגימה והמפעיל במרכז סורק ה-MRI.

רכוש תמונת סקאוט לזיהוי מיקום הבנייה. לאחר איתור מבנה הרקמה, הגדר את הפרמטרים לרכישה. לסריקה סגיטלית טיפוסית במבחנה יהיה זמן חזרה של 1000 אלפיות השנייה.

זמן הד של 20 עד 40 מילישניות עובי פרוסה של 0.5 עד מילימטר אחד ושדה ראייה של 12 על 10 מילימטר בריבוע, עם גודל מטריצה של 1 28 על 1 28 פיקסלים. עבור פרמטרי האלסטוגרפיה, הגדר את תדר המפעיל לערך שנקבע על ידי אפיון ויטר דופלר הלייזר. עבור דגימה זו, יש צורך בזוג דו-זוג אחד עם משרעת שיפוע של 50 גאוס לסנטימטר ועיכוב MRE מוגדר לאפס.

שנה את מחולל הפונקציות למצב פרץ והתאם את הפרמטרים של מחולל הפונקציות כך שיתאימו לאלה בפרמטרים של רכישת אלסטוגרפיה, כולל תדירות ומספר המחזורים. הגדר גם את מחולל הפונקציות להפעלה חיצונית. כדי לקבל תמונה סגיטלית, הגדר את רגישות התנועה כך שתהיה בכיוון הפרוסה החיובי והתחל את הסריקה לאחר הרכישה.

בדוק את התמונה כדי להעריך את איכות האות במבנה הרקמה. אם התמונה נראית כהה מדי, התאם את פרמטרי המציאות המשולבת ורכוש סריקה נוספת. לאחר מכן, שנה את הרגישות לכיוון הפרוסה השלילי.

להעביר את הקבצים מסורק ה-MRI למחשב אחר המצויד ב-MATLAB ולהפעיל את תוכנת MATLAB שתבצע חלוקה מורכבת ליצירת תמונה המתארת התפשטות גלי גזירה. הערך את התמונה לנוכחותם של גלי גזירה וניתן לשרטט חפצים אפשריים כגון פרופילי קו עטיפת פאזה כדי להעריך טוב יותר את האיכות והמשרעת של הגל. אם מתרחשת עטיפה, הקטן את משרעת השיפוע ורכוש סריקה נוספת.

אם אין צורך בהתאמות בתמונה. התאם את גודל מערך הפרמטרים לשמונה ערכים במרווחים שווים הנעים בין אפס שניות לתקופה מלאה של תדר התהודה המאופיינת. רכוש סריקה הן בכיוון הפרוסה החיובי והן בכיוון השלילי לאחר קבלת התמונות.

השתמש בתוכנת MATLAB המיועדת ליצירת נתוני הגל העצומים והסרטון המתאים של התפשטות הגל בדגימה. זהו הקובץ שיידרש כדי להעריך תכונות מכניות. השלב האחרון של MRE הוא לחשב את הנוקשות המוחלטת מתמונות הגלים הטהורות.

התחל בהכנסת הנתונים לתוכנית MATLAB שתעריך את מערך הנתונים התלת מימדי, תציין את פרמטרי ההדמיה, כולל שדה ראייה, שיפוע, משרעת ומספר זוגות דו-קוטביים, ותריץ את הקוד. האלגוריתם מאפשר בחירת אזורי עניין שעבורם מחושב הממוצע וסטיית התקן של כל פרמטר. צייר את קווי המתאר של מבנה הרקמה כדי לבחור את אזור העניין.

הממוצע וסטיית התקן של הנוקשות, האחסון, המודול ומודול ההפסד באזור העניין הנבחר מוצגים. התוכנית מספקת גם תוצאות ביניים, כולל גל אחר פילטר, גל אחר סינון כיווני ופרופילי קו המסייעים בהערכת נאמנות ההתאוששות. להערכה מדויקת, הגל המסונן צריך להיות חלק.

סטיית התקן של פרמטר באזור עניין ספציפי היא גם אינדיקטור לאיכות החישוב במידת הצורך, התאם פרמטרים אחרים לפי הצורך כדי לקבל ערכים מדויקים של תכונות מכניות כדי להתבונן בשינויים בתכונות המכניות של מבנים מהונדסים תוך כדי התפתחותם. בדיקות MRE יושמו במשך תקופה של ארבעה שבועות. מפת פיתוח מבנים זו מציגה אדיפוגני המסומן על ידי האות A ואוסטאוגני המסומן על ידי האות O מבנים עם תמונות גודל מתאימות, תמונות גל טהורות, ELAs וקשיחות גזירה ממוצעת מוצגות.

מפת הצבעים של ELAs תואמת את ערכת הצבעים של הבר. תרשים ופסי שגיאה מייצגים את סטיית התקן בתוך כל אזור עניין של מבנה. עם הזמן, המבנים האדיפוגניים הפכו פחות נוקשים, מה שמעיד על תכונות הדומות לרקמת השומן.

באופן דומה, המבנים האוסטיאוגניים הפכו נוקשים יותר במהלך תקופה של ארבעה שבועות המעידים על התמיינות דמוית עצם לאחר שליטה, ניתן לבצע טכניקה זו תוך כשעתיים אם מבוצעת כראוי. בעת ניסיון הליך זה, חשוב לאפיין את המפעיל באופן מלא בעקבות הליך זה. ניתן להשתמש בשיטות כגון ניתוח ביוכימי והיסטולוגיה כדי לענות על שאלות כגון אישור שקיעת מינרלים.

אל תשכח כאשר עובדים עם חומר תאי אנושי ו-MRI, זה יכול להיות מסוכן ביותר ומודעות ל-BL 2 ו-MRI תקינים. יש לנקוט באמצעי זהירות בעת ביצוע הליכים אלה.