들여 쓰기 및 인장 시험을 사용하여 인간의 부드러운 조직의 생체 역학적 특성

이 기술의 전반적인 목표는 압흔 및 인장 테스트를 사용하여 인간 연조직의 기계적 특성을 특성화하는 것입니다. 이 방법은 고장나거나 손상된 인간 장기를 대체하기 위해 임플란트를 얼마나 뻣뻣하게 만들어야 하는지와 같은 조직 공학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 기술의 주요 장점은 비파괴적이며 구현이 간단하다는 것입니다.

이 방법에 대한 아이디어는 합성 귀와 코 임플란트를 설계할 때 처음 떠올랐고, 이 소재를 얼마나 단단하게 만들어야 할지 고민했습니다. 일반적으로 이 방법을 처음 접하는 개인은 잘못된 샘플 준비와 테스트를 올바르게 설정하는 데 어려움이 있기 때문에 어려움을 겪을 것입니다. 먼저, 수술 절차를 받는 동의한 환자 또는 연구 목적으로 동의한 시체로부터 피부 샘플 또는 기타 조직을 얻습니다.

피부 샘플을 페트리 접시에 넣고 PBS로 덮어 조직을 촉촉하게 유지합니다. 메스 날과 집게를 사용하여 샘플에서 지방 조직과 깊은 진피의 얇은 층을 수동으로 절개합니다. 갈라진 두께의 스킨 시트를 1x5cm 스트립으로 자릅니다.

그런 다음 사용한 메스 칼날을 날카로운 물건 쓰레기통에 버리십시오. 마지막으로 캘리퍼를 사용하여 피부의 두께를 측정합니다. 두께는 기계적 테스트 후에도 측정해야 합니다.

실온에서 보정된 재료 물성시험기를 사용하여 단축 인장으로 피부 샘플을 테스트합니다. Langer 라인에 따라 콜라겐 섬유의 자연스러운 방향이 모두 같은 방향이 되도록 피부 샘플의 방향을 지정하는 것으로 시작합니다. 다음으로, 샘플을 그립에 로드하여 적용된 힘의 방향이 Langer 선과 일치하거나

약 0.5cm의 샘플이 각 그립에 놓이도록 그립을 손가락으로 조여 샘플을 고정합니다. 시험기의 그립 중 하나는 적절한 로드셀에 부착되어 있고 다른 하나는 움직일 수 없는 베이스 플레이트에 부착되어 있는지 확인하십시오. 일단 고정되면 시료 건조를 방지하기 위해 양쪽의 샘플 영역을 바셀린으로 덮습니다.

이제 인장 하중 및 이완 테스트 체제를 소프트웨어에 프로그래밍하여 샘플이 초당 1mm로 29.42N의 장력으로 로드되도록 합니다. 조직이 29.42뉴턴의 장력에 도달하면 장력의 변화를 계속 모니터링하면서 조직이 이완될 수 있도록 변위를 1시간 30분 동안 일정하게 유지하도록 프로그램을 설정합니다. 완료되면 캘리퍼를 다시 사용하여 샘플의 두께를 측정합니다.

동의한 개인으로부터 연골 표본을 얻은 후 페트리 접시에 넣고 PBS로 덮습니다. 메스 날과 집게를 사용하여 표본에서 피부와 근막을 제거합니다. 그런 다음 연골 표본을 1.5cm 정사각형으로 자릅니다.

절단이 완료되면 캘리퍼를 사용하여 로드할 연골의 두께를 측정합니다. 최종 샘플 크기는 인덴터의 직경보다 최소 8배 이상 커야 합니다. 연골 샘플을 큰 불침투성 베이스의 인덴터 아래에 놓고 표면이 인덴터와 수직이 되도록 방향을 지정합니다.

이렇게 하면 압축이 단축이 될 수 있고 모든 순진함을 제한할 수 있습니다. 그런 다음 PBS로 연골을 덮고 테스트 내내 샘플을 수분으로 유지합니다. 압축 하중 및 이완 테스트 방식을 소프트웨어에 프로그래밍하여 샘플이 초당 1mm로 2.94N의 압축력으로 로드되도록 합니다.

2.94뉴턴 부하에 도달한 후 인덴터를 동일한 위치로 유지하고 연골이 15분 동안 이완되도록 합니다. 완료되면 샘플을 풀고 샘플의 두께를 다시 측정합니다. 인장 시험 후 피부 조직의 점탄성을 평가하기 위해 응력 변형률 플롯의 모든 값이 선 곡선 맞춤의 최소 R 값이 0.98이 될 때까지 Young의 계수 계산에 포함됩니다.

스트레스 대 시간 플롯은 피부의 이완 특성을 평가하는 데 사용됩니다. 이완 속도는 수집된 데이터의 마지막 200초에서 계산되며, 이 샘플의 경우 초당 5메가파스칼의 3.1 곱하기 10입니다. 여기에 표시된 그래프는 응력 대 변형률 데이터의 예로, 인체 연골에 대한 압흔 테스트 결과를 보여줍니다.

피부 샘플에 대한 Young의 모듈러스 계산과 마찬가지로 곡선 끝에 있는 값은 최소 R 값인 0.98에 맞는 한 연골에 사용됩니다. 연골의 이완 속도는 8.78 곱하기 10에서 초당 마이너스 6 메가파스칼이며 절대 최종 이완 수준은 0.028 메가파스칼입니다. 이 기술을 숙달하면 제대로 수행하면 7시간 안에 완료할 수 있습니다.

이 절차를 시도하는 동안 반복 가능한 해부 프로토콜과 샘플 치수가 있어야 한다는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 이 절차에 따라 생리적, 동적 부하에서 조직이 어떻게 작용하는지와 같은 추가 질문에 답하기 위해 주기적 부하(cyclical loading)와 같은 다른 방법을 형성할 수 있습니다. 이 기술은 생체 역학 분야의 연구자들이 생체 내 비침습적 기계적 테스트를 위해 이 비파괴 기술을 사용하여 탐구할 수 있는 길을 열어줍니다.

인체 조직으로 작업하는 것은 매우 위험할 수 있으며 이 절차를 수행하는 동안 항상 장갑과 같은 예방 조치를 취해야 한다는 것을 잊지 마십시오.