Test biomeccanici in vivo del nervo: una procedura per l'analisi biomeccanica della lesione del nervo del plesso brachiale in un modello di maiale neonatale

Abstract

Fonte: Singh, A., et al. Metodi per test biomeccanici in vivo sul plesso brachiale nei suinetti neonatali. J. Vis. Exp. (2019).

In questo video, dimostriamo i test biomeccanici del nervo del plesso brachiale in un modello di maiale per misurare la resistenza alla trazione di soglia del nervo quando sottoposto a stretching. Questa tecnica aiuta a determinare le proprietà strutturali e meccaniche del nervo.

Protocollo

Tutte le procedure che coinvolgono modelli animali sono state esaminate dal comitato istituzionale locale per la cura degli animali e dal comitato di revisione veterinaria JoVE.

1. Test biomeccanici

1. Messa a punto del dispositivo per prove biomeccaniche
   NOTA: Un dispositivo di test meccanico su misura è stato progettato e fabbricato per eseguire l'allungamento in vivo del nervo plesso brachiale (BP) (Figura 1).
   1. Fissare la base dell'impianto a un carrello.
   2. Fissare l'attuatore elettromeccanico alla base utilizzando grandi morsetti a C. L'attuatore può fornire una forza di 150 libbre, una corsa di 10" e una velocità di 15 mm/s. La velocità può essere ridotta a 0,2 mm/s e continuare a funzionare come desiderato.
   3. Collegare la cella di carico da 200 N all'attuatore.
   4. Fissare (avvitare) un morsetto alla cella di carico costituito da plexiglass imbottito, che impedisce la concentrazione delle sollecitazioni nel sito di serraggio.
   5. Collega una fotocamera a un treppiede. Assicurarsi che la fotocamera sia in grado di registrare fino a 120 f/s con una risoluzione di 658 x 4926 pixel.
   6. Collegare i cavi USB della telecamera, dell'attuatore e della cella di carico al computer per integrare e sincronizzare tutti i componenti della configurazione.
   7. Collegare il computer, l'attuatore e la cella di carico a una fonte di alimentazione.
2. Calibrare la cella di carico prima di registrare i carichi applicati. A tale scopo, eseguire i passaggi seguenti:
   1. Impostare l'attuatore a un angolo di 90° utilizzando l'impugnatura regolabile e controllare l'angolo con un goniometro.
   2. Aprire il software che funziona con la cella di carico (Tabella Materiali). Premere il pulsante Start per mostrare una lettura in tempo reale della tensione.
   3. Appendere alla pinza pesi compresi tra 0 e 1.000 g con incrementi di 100 g rispetto alla configurazione e registrare le tensioni misurate.
   4. Calcola l'equazione lineare delle tensioni e dei pesi trovando la pendenza (m) e l'intercetta (b). Questo viene fatto utilizzando un foglio di calcolo e la funzione di pendenza inclusa per calcolare b dall'equazione 1 di seguito. Inserire l'equazione 2 mostrata di seguito nel codice di configurazione meccanica.
      Equazione 1: b = y – mx
      Dove: y è il peso, x è la tensione, m è la pendenza e b è l'intercetta (costante).
      Equazione 2: y = mx + b
      Dove: y è il peso, x è la tensione, m è la pendenza e b è la costante.
3. Collaudo: il nervo BP viene tagliato e ancorato al set-up di prova da una pinza costruita su misura.
   1. Posizionare un maiale neonatale anestetizzato in posizione supina con il nervo BP esposto.
   2. Taglia il nervo BP usando le forbici sottili.
   3. Clamp il lato tagliato del nervo BP nel clamp costruito su misura (Figura 1).
   4. Posizionare manualmente la vernice acrilica nera o l'inchiostro di china sul segmento BP bloccato (Figura 2).
   5. Posizionare una griglia di calibrazione, che è un righello di 1 cm, piatta all'interno dell'animale per impostare la scala per l'analisi dei dati.
   6. Utilizzare il software della telecamera per visualizzare il posizionamento della telecamera direttamente sui segmenti testati, consentendo così il monitoraggio del movimento/spostamento dei marcatori e determinando l'effettiva deformazione tissutale in qualsiasi momento.
   7. Registrare le misurazioni iniziali come l'altezza alla quale il nervo si inserisce nel corpo dal tavolo e l'altezza del morsetto dal tavolo, l'angolo dell'attuatore e l'intera lunghezza del tessuto.
   8. Aprire il software di programmazione (una tabella contenente l'interfaccia utente grafica [GUI] (Figura 3).
   9. Eseguire la GUI premendo il pulsante Esegui.
   10. Inizializzare il sistema premendo il pulsante Inizializza.
   11. Tarare il sistema premendo il pulsante Tara.
   12. Allungare il segmento BP premendo il pulsante di avvio del test. Questo tira il tessuto a una velocità assegnata di 500 mm/min fino a quando non si verifica un completo cedimento in qualsiasi segmento della pressione arteriosa. Il programma salva anche un file video, il carico di trazione applicato, lo spostamento del tessuto e la durata del test.
   13. Registrare il sito di guasto, che è il punto in cui il tessuto si rompe.

Risultati

Figura 1: Dettagli del dispositivo di test meccanico in vivo, inclusi attuatore, cella di carico e morsetto.

Figura 2: Marcatori posizionati sopra i segmenti della pressione arteriosa per registrare le deformazioni sostenute dal tessuto durante l'allun...

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Cella di carico a trazione e compressione Omega Subminature	omega	LCM201-200N	200N cel di carico
Telecamera Basler acA640-120uc	Basilea	acA640-120uc	-
Attuatore lineare di feedback	Automazioni progressive	PA-14P	Corsa di 10", forza di 150 libbre, velocità di 15 mm/s
Software di tracciamento del movimento	Kinovea	N/A	Open Source
Software di Proramming - MATLAB	Mathworks	N/A	versione 2018A
forbici	Strumenti di scienza fine Inc	14094-11 o 14060-09	-