אפיון ביומכנית של רקמות רכות אדם באמצעות זחה ו מתיחת בדיקה

המטרה הכוללת של טכניקה זו היא להשתמש בבדיקות כניסה ומתיחה כדי לאפיין את התכונות המכניות של רקמות רכות אנושיות. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הנדסת הרקמות, כגון עד כמה עלי ליצור שתל כדי להחליף איבר אנושי כושל או פצוע. היתרונות העיקריים של טכניקות אלו הם שהן אינן הרסניות, ופשוטות ליישום.

הרעיון לשיטה זו עלה לראשונה כאשר עיצבנו שתלי אוזניים ואף סינתטיים, ותהינו עד כמה עלינו לייצר את החומר. בדרך כלל, אנשים חדשים בשיטה זו יתקשו עקב הכנת דגימה לא נכונה וקשיים בהגדרת המבחנים בצורה נכונה. כדי להתחיל, קבל דגימת עור, או רקמה אחרת, ממטופלים בהסכמה שעוברים הליכים כירורגיים, או גופות גופות שהסכימו למטרות מחקר.

מניחים את דגימת העור בצלחת פטרי, ומכסים אותה ב-PBS כדי לשמור על לחות הרקמה. השתמש בלהב אזמל ובמלקחיים כדי לנתח ידנית את רקמת השומן ואת השכבה הדקה של דרמיס עמוק מהדגימה. חותכים את היריעה המתקבלת של עור בעובי מפוצל לרצועות אחת על חמישה סנטימטרים.

לאחר מכן, השלך את להבי אזמל השימוש לפח חדים. לבסוף, השתמש בקליפרים כדי למדוד את עובי העור. יהיה צורך למדוד את העובי גם לאחר בדיקה מכנית.

בדוק דגימות עור במתח חד צירי באמצעות מכונה לבדיקת חומרים מכוילים בטמפרטורת החדר. התחל בכיוון דגימות העור כך שהכיוון הטבעי של סיבי הקולגן יהיה כולם באותו כיוון, על פי קווי לנגר. לאחר מכן, טען את הדגימה לתוך האחיזות, כך שכיוון הכוח המופעל יהיה בקו אחד עם קווי לנגר, או בניצב להם.

שתק את הדגימה על ידי הידוק האצבעות של האחיזות כך שכ- 0.5 סנטימטרים מהדגימה יוכנסו לכל אחיזה. ודא שאחת מאחיזות מכונת הבדיקה מחוברת לתא עומס מתאים, והשנייה ללוחית בסיס בלתי ניתנת להזזה. לאחר האבטחה, כסו את אזור הדגימה משני הצדדים בג'לי נפט כדי למנוע ייבוש דגימה.

כעת, תכנת את משטר בדיקת המתיחה וההרפיה לתוכנה כך שהדגימה תיטען במהירות של מילימטר אחד לשנייה, למתח של 29.42 ניוטון. ברגע שהרקמה מגיעה למתח של 29.42 ניוטון, הגדר את התוכנית להחזיק את התזוזה קבועה למשך שעה וחצי, כדי לאפשר לרקמה להירגע, תוך המשך מעקב אחר שינוי המתח. בסיום, השתמש שוב במחוגה כדי למדוד את עובי הדגימה.

לאחר קבלת דגימת סחוס מאדם בהסכמה, הכניסו אותה לצלחת פטרי וכסו אותה ב-PBS. השתמש בלהב אזמל ובמלקחיים כדי להסיר את העור והפאשיה מהדגימה. לאחר מכן, חותכים את דגימות הסחוס לריבועים של 1.5 סנטימטר.

לאחר החיתוך, יש למדוד את עובי הסחוס שיש להעמיס באמצעות מחוגה. גודל המדגם הסופי צריך להיות גדול לפחות פי שמונה מקוטר הכניסה הפנימית. מרכז את דגימת הסחוס מתחת לשקע על בסיס אטום גדול, וכוון אותו כך שהמשטח יהיה מאונך לשקע.

זה מאפשר לדחיסה להיות חד-צירית, ומגביל כל שקוף. לאחר מכן, כסו את הסחוס ב-PBS, ושמרו על הדגימה לחות לאורך כל הבדיקה. תכנת את משטר בדיקות הטעינה וההרפיה הדחיסה לתוכנה, כך שהדגימה נטענת במהירות של מילימטר אחד לשנייה לכוח דחיסה של 2.94 ניוטון.

לאחר הגעה לעומס של 2.94 ניוטון, שמור על הכניסה באותו מיקום, ואפשר לסחוס להירגע למשך 15 דקות. לאחר שתסיים, שחרר את הדגימה ומדוד שוב את עובי הדגימה. כדי להעריך את הצמיגות של רקמת העור לאחר בדיקת מתיחה, כל הערכים בתרשים מתח המתח כלולים לחישוב המודול של יאנג, עד שהתאמת עקומת הקו תהיה בעלת ערך R מינימלי של 0.98.

תרשים הלחץ לעומת הזמן משמש להערכת תכונות ההרפיה של העור. קצב ההרפיה מחושב מ-200 השניות האחרונות של הנתונים שנאספו, שעבור מדגם זה הוא 3.1 כפול עשר עד חמישה מגה-פסקל לשנייה. הגרף המוצג כאן הוא דוגמאות לנתוני מתח לעומת מתח, המציג את תוצאות בדיקת ההזחה על סחוס אנושי.

כמו בחישוב המודול של יאנג עבור דגימת העור, הערכים בסוף העקומה משמשים לסחוס, כל עוד הם מתאימים לערך ה-R המינימלי של 0.98. לסחוס יש קצב הרפיה של 8.78 כפול עשר עד שלילי שישה מגה-פסקל לשנייה ורמת הרפיה סופית מוחלטת של 0.028 מגה-פסקל. לאחר שליטה, ניתן לבצע טכניקה זו תוך שבע שעות אם היא מבוצעת כראוי.

בעת ניסיון הליך זה, חשוב לזכור שיהיה פרוטוקול דיסקציה חוזר וממדי דגימה. בעקבות הליך זה, ניתן ליצור שיטות אחרות, כמו העמסה מחזורית, על מנת לענות על שאלות נוספות, כמו כיצד רקמות מתנהגות תחת עומסים פיזיולוגיים ודינמיים. טכניקה זו סוללת את הדרך לחוקרים בתחום הביומכניקה לחקור שימוש בטכניקה לא הרסנית זו לבדיקות מכניות לא פולשניות in vivo.

אל תשכח שעבודה עם רקמות אנושיות עלולה להיות מסוכנת ביותר, ותמיד יש לנקוט באמצעי זהירות כגון כפפות בעת ביצוע הליך זה.