神経のin vivo生体力学的試験:新生児ブタモデルにおける腕神経叢神経損傷の生体力学的分析のための手順

要約

出典:Singh, A., et al.新生児の子豚の腕神経叢に対する生体力学試験の方法。J. Vis. Exp.(2019年)。

このビデオでは、ブタモデルで腕神経叢神経の生体力学的試験を行い、ストレッチを受けたときの神経の閾値引張強度を測定する方法を示します。この技術は、神経の構造的および機械的特性を決定するのに役立ちます。

プロトコル

動物モデルを含むすべての手順は、地元の施設動物管理委員会とJoVE獣医審査委員会によって審査されています。

1. 生体力学的試験

1. バイオメカニカル試験装置のセットアップ
   注:腕神経叢(BP)神経のin vivoストレッチを実行するように、カスタムメイドの機械的試験装置が設計および製造されました(図1)。
   1. セットアップのベースをカートに取り付けます。
   2. 大型のCクランプを使用して、電気機械式アクチュエーターをベースに取り付けます。アクチュエータは、150ポンドの力、10インチのストローク、および15mm/sの速度を提供できます。速度は0.2 mm/sまで下げても、必要に応じて機能します。
   3. 200Nロードセルをアクチュエータに取り付けます。
   4. パッド入りのプレキシガラスで構成されたロードセルにクランプを取り付け(ねじ込み)することで、クランプ部位に応力が集中するのを防ぎます。
   5. カメラを三脚に取り付けます。カメラが658 x 4926ピクセルの解像度で最大120 f / sを記録する機能を備えていることを確認します。
   6. カメラ、アクチュエーター、ロードセルからコンピューターにUSBケーブルを接続して、セットアップのすべてのコンポーネントを統合して同期します。
   7. コンピュータ、アクチュエータ、およびロードセルを電源に差し込みます。
2. 加えられた荷重を記録する前に、ロードセルを校正してください。これを行うには、次の手順を実行します。
   1. 調整可能なハンドルを使用してアクチュエータを90°の角度に設定し、分度器で角度を確認します。
   2. ロードセルで動作するソフトウェア(材料テーブル)を開きます。スタートボタンを押すと、電圧のライブ読み出しが表示されます。
   3. クランプから0〜1,000gの範囲のウェイトをセットアップから100g刻みで吊り下げ、測定された電圧を記録します。
   4. 電圧と重みの線形方程式を、傾き(m)と切片(b)を求めて計算します。これは、スプレッドシートプログラムと付属の勾配関数を使用して、以下の式1からbを計算します。以下に示す式 2 を機械的なセットアップ コードに挿入します。
      式 1: b = y – mx
      ここで、yは重量、xは電圧、mは傾き、bは切片(定数)です。
      式 2: y = mx + b
      ここで、yは重量、xは電圧、mは傾き、bは定数です。
3. テスト:BP神経は、カスタムメイドのクランプによって切断され、テストセットアップに固定されます。
   1. 麻酔をかけた新生児ブタを仰臥位にし、BP神経を露出させます。
   2. 細いハサミで血圧神経を切断します。
   3. BP神経の切断側をカスタムメイドのクランプでクランプします(図1)。
   4. 黒のアクリル絵の具または墨をクランプしたBPセグメントに手動で置きます(図2)。
   5. 1cmの定規であるキャリブレーショングリッドを動物内に平らに配置して、データ分析のスケールを設定します。
   6. カメラのソフトウェアを使用して、テストされたセグメントの真上にカメラの配置を表示することで、マーカーの動き/変位を監視し、任意の時点での実際の組織ひずみを判断できます。
   7. 神経がテーブルから体内に挿入される高さ、テーブルからのクランプの高さ、アクチュエーターの角度、組織の全長などの初期測定値を記録します。
   8. プログラミングソフトウェアを開きます(グラフィカルユーザーインターフェイス[GUI](図3)を含むテーブル)。
   9. [実行]ボタンを押してGUIを実行します。
   10. [初期化]ボタンを押して、システムを初期化します。
   11. 風袋ボタンを押してシステムを風袋引きします。
   12. テスト開始ボタンを押して、BPセグメントを伸ばします。これにより、BPの任意のセグメントで完全な障害が発生するまで、割り当てられた速度で500 mm / minの組織を引っ張ります。このプログラムは、ビデオファイル、加えられた引張荷重、組織の変位、および試験の期間も保存します。
   13. 組織が破裂するポイントである障害部位を記録します。

結果

図1:アクチュエータ、ロードセル、クランプを含むin vivo機械試験装置の詳細。

図2:ストレッチ中に組織が持続するひずみを記録するために、血圧セグメント上に配置されたマーカー。

図3:グラフィカルユ...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
Omega Subminature Tension & Compression ロードセル	オメガ	LCM201-200N	200N負荷セル
Basler acA640-120ucカメラ	Basler(バスラー)	acA640-120uc	-
フィードバックリニアアクチュエータ	プログレッシブオートメーション	PA-14P	10インチストローク、150lb力、15mm / s速度
モーショントラッキングソフトウェア	キノベア	該当なし	オープンソース
プロラミング ソフトウェア - MATLAB	数学	該当なし	バージョン2018A
鋏	ファインサイエンスツールズ株式会社	14094-11 または 14060-09	-