Name: 기관지에서의 스트레스 완화 및 실패 반응 조사 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-10-18T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 7 s
Description: 학습하세요 돼지 기관지의 인장 응력 완화 및 파괴 특성을 평가하는 방법을 통해 폐 역학의 점탄성 특성을 이해하고 계산 모델을 개선하는 기술을 습득하세요.

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이 간행물에보고 된 연구는 Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development of National Institutes of Health의 Award Number R15HD093024 및 National Science Foundation CAREER Award Number 1752513의 지원을 받았습니다.

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<li>Singh, A., Kallakuri, S., Chen, C., Cavanaugh, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+and+functional+changes+in+nerve+roots+due+to+tension+at+various+strains+and+strain+rates%3A+An+in-vivo+study%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Structural and functional changes in nerve roots due to tension at various strains and strain rates: An in-vivo study.</a> Journal of Neurotrauma. 26 (4), 627-640 (2009).</li>
<li>Singh, A., Lu, Y., Chen, C., Cavanaugh, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+properties+of+spinal+nerve+roots+subjected+to+tension+at+different+strain+rates%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanics%22%5BJournal%5D)">Mechanical properties of spinal nerve roots subjected to tension at different strain rates.</a> Journal of Biomechanics. 39 (9), 1669-1676 (2006).</li>
<li>Singh, A., Lu, Y., Chen, C., Kallakuri, S., Cavanaugh, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+model+of+traumatic+axonal+injury+to+determine+the+effects+of+strain+and+displacement+rates%5BTitle%5D)+AND+%22Stapp+Car+Crash+Journal%22%5BJournal%5D)">A new model of traumatic axonal injury to determine the effects of strain and displacement rates.</a> Stapp Car Crash Journal. 50, 601-623 (2006).</li>
<li>Singh, A., Magee, R., Balasubramanian, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methods+for+in+vivo+biomechanical+testing+on+brachial+plexus+in+neonatal+piglets%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Methods for in vivo biomechanical testing on brachial plexus in neonatal piglets.</a> Journal of Visualized Experiments. (154), e59860(2019).</li>
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<li>Singh, A., Magee, R., Balasubramanian, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+in+vitro+study+to+investigate+biomechanical+responses+of+peripheral+nerves+in+hypoxic+neonatal+piglets%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanical+Engineering%22%5BJournal%5D)">An in vitro study to investigate biomechanical responses of peripheral nerves in hypoxic neonatal piglets.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 143 (11), 114501(2021).</li>
<li>Singh, A., Shaji, S., Delivoria-Papadopoulos, M., Balasubramanian, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomechanical+responses+of+neonatal+brachial+plexus+to+mechanical+stretch%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Brachial+Plexus+and+Peripheral+Nerve+Injury%22%5BJournal%5D)">Biomechanical responses of neonatal brachial plexus to mechanical stretch.</a> Journal of Brachial Plexus and Peripheral Nerve Injury. 13, 8-14 (2018).</li>
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<li>Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NIH+Image+to+ImageJ%3A+25+years+of+image+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis.</a> Nature Methods. 9 (7), 671-675 (2012).</li>
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<li>Toby, E. B., Rotramel, J., Jayaraman, G., Struthers, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Changes+in+the+stress+relaxation+properties+of+peripheral+nerves+after+transection%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Hand+Surgery%22%5BJournal%5D)">Changes in the stress relaxation properties of peripheral nerves after transection.</a> Journal of Hand Surgery. 24 (4), 694-699 (1999).</li>
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<li>Singh, A., Ferry, D., Balasubramanian, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficacy+of+clinical+simulation+based+training+in+biomedical+engineering+education%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Efficacy of clinical simulation based training in biomedical engineering education.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 141 (12), 121011-121017 (2019).</li>
<li>Singh, A., Ferry, D., Mills, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improving+biomedical+engineering+education+through+continuity+in+adaptive%2C+experiential%2C+and+interdisciplinary+learning+environments%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Improving biomedical engineering education through continuity in adaptive, experiential, and interdisciplinary learning environments.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 140 (8), 0810091-0810098 (2018).</li>
<li>Singh, A., Ferry, D., Ramakrishnan, A., Balasubramanian, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+virtual+reality+in+biomedical+engineering+education%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Using virtual reality in biomedical engineering education.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 142 (11), 111013(2020).</li>
<li>Majmudar, T., Balasubramanian, S., Magee, R., Gonik, B., Singh, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In-vitro+stress+relaxation+response+of+neonatal+peripheral+nerves%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanical+Engineering%22%5BJournal%5D)">In-vitro stress relaxation response of neonatal peripheral nerves.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 128, 110702(2021).</li>
<li>Orozco, V., Magee, R., Balasubramanian, S., Singh, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+systematic+review+of+the+tensile+biomechanical+properties+of+the+neonatal+brachial+plexus%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanical+Engineering%22%5BJournal%5D)">A systematic review of the tensile biomechanical properties of the neonatal brachial plexus.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 143 (11), 110802(2021).</li>
<li>Singh, A. M. T., Magee, R., Gonik, B., Balasubramanian, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+pre-stretch+on+neonatal+peripheral+nerve%3A+An+in-vitro+study%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Brachial+Plexus+and+Peripheral+Nerve+Injury%22%5BJournal%5D)">Effects of pre-stretch on neonatal peripheral nerve: An in-vitro study.</a> Journal of Brachial Plexus and Peripheral Nerve Injury. 17 (1), 1-9 (2022).</li>
<li>Balasubramanian, S., D'Andrea, C., Viraraghavan, G., Cahill, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+finite+element+model+of+the+pediatric+thoracic+and+lumbar+spine%2C+ribcage%2C+and+pelvis+with+orthotropic+region-specific+vertebral+growth%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Development of a finite element model of the pediatric thoracic and lumbar spine, ribcage, and pelvis with orthotropic region-specific vertebral growth.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 144 (10), 101007(2022).</li>
<li>Hadagali, P., Peters, J. R., Balasubramanian, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morphing+the+feature-based+multi-blocks+of+normative%2Fhealthy+vertebral+geometries+to+scoliosis+vertebral+geometries%3A+Development+of+personalized+finite+element+models%5BTitle%5D)+AND+%22Computer+Methods+in+Biomechanics+and+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Morphing the feature-based multi-blocks of normative/healthy vertebral geometries to scoliosis vertebral geometries: Development of personalized finite element models.</a> Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering. 21 (4), 297-324 (2018).</li>
<li>Singh, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Available+computational+and+physical+models+to+understand+the+mechanisms+of+neonatal+brachial+plexus+injury+during+shoulder+dystocia%5BTitle%5D)+AND+%22Open+Access+Journal+of+Neurology+and+Neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Available computational and physical models to understand the mechanisms of neonatal brachial plexus injury during shoulder dystocia.</a> Open Access Journal of Neurology and Neurosurgery. 9 (4), 555768(2019).</li>
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기관21,23의 스트레스 완화 특성을보고한 연구는 거의 없습니다. 기관 조직의 시간 의존적 반응에 대한 우리의 이해를 더욱 강화하기 위해서는 연구가 필요합니다. 이 연구는 그러한 조사를 수행하기위한 상세한 단계를 제공합니다. 그러나 프로토콜 내의 다음과 같은 중요한 단계는 신뢰할 수있는 테스트를 위해 보장되어야합니다 : (1) 적절한 조직 수화, (2) 원주 및 종 샘플에서의 유사한 조직 유형 (연골 고리 및 근육의 수) 분포, (3) 사전 스트레칭없이 샘플의 클램핑, (4) 샘플 두께 및 너비를 사용하여 생체 역학 인장 테스트 중 조직 응력을 계산하는 데 사용되는 단면적 추정, (5) 조직 샘플의 적절한 클램핑, 6) 클램핑 된 샘플의 게이지 길이를 사용하여 인장 시험을 위해 1 % / s의 변형률을 입력하고, (7) 테스트 후 클램프에 조직이 존재하여 미끄러짐이 없음을 확인합니다. 또한 트러블슈팅을 위해 데이터 수집 소...

폐 질환에서 중요한 역할에도 불구하고, 가장 큰 기도 구조 인 기관지는 점탄성 특성을 자세히 설명하는 제한된 연구를 가지고 있습니다1. 기관지의 시간 의존적이고 점탄성 거동에 대한 심층적 인 이해는기도 특정 물질 특성을 이해하면 미국에서 세 번째로 큰 사망 원인 인 폐 질환에 대한 부상 예방, 진단 및 임상 개입의 과학을 발전시키는 데 도움이 될 수 있기 때문에 폐 역학 연구에 중요합니다 2,3,4.
사용 가능한 조직 특성화 연구는 기관 5,6,7,8의 강성 특성을 보고하였다. 시간 의존적 인 기계적 반응은 조직 리모델링에서의 중요성에도 불구하고 최소한으로 조사되었으며, 병리학 9,10에 의해 변경됩니다. 더욱이, 시간 의존적 반응 데이터의 부족은 또한 현재 일반적인 구성법칙을 사용하는 데 의존하는 폐역학 계산 모델의 예측 능력을 제한한다. 기관지의 생체물리학 연구를 알리기 위해 필요한 물질 특성을 제공할 수 있는 스트레스 완화 연구를 수행함으로써 이러한 격차를 해소할 필요가 있다. 현재 연구는 돼지 기관의 스트레스 완화 행동을 조사하기 위해 테스트 방법, 데이터 수집 및 데이터 분석에 대한 세부 정보를 제공합니다.

<table><tbody><tr><td>일회용 안전 메스</td><td>Fine Science Tools Inc</td><td>10000-10</td><td></td></tr><tr><td>eXpert 7600</td><td>ADMET Inc.</td><td>N/A</td><td>Norwood, MA</td></tr><tr><td>집게</td><td>&nbsp; Fine Science Tools Inc</td><td>11006-12 및 11027-12 또는 11506-12</td><td></td></tr><tr><td>게이지 안전</td><td>ADMET Inc.</td><td>N/A</td><td>무료 다운로드</td></tr><tr><td>이미지 J</td><td>NIH</td><td>N/A</td><td>오픈 소스</td></tr><tr><td>프로래밍 소프트웨어 - MATLAB&nbsp;</td><td>Mathworks</td><td>N/A</td><td>버전 2018A</td></tr><tr><td>가위</td><td>&nbsp; Fine Science Tools Inc</td><td>14094-11 또는 14060-09</td><td></td></tr><tr><td>멸균 인산염 버퍼 용액&nbsp;</td><td>Millipore, 토마스 사이언티픽</td><td>MFCD00131855</td><td></td></tr></tbody></table>

기관지에서의 스트레스 완화 및 실패 반응 조사

Investigating Stress-relaxation and Failure Responses in the Trachea

기관의 생체 역학적 특성은 공기 흐름에 직접적으로 영향을 미치고 호흡기의 생물학적 기능에 기여합니다. 이러한 특성을 이해하는 것은이 조직의 손상 메커니즘을 이해하는 데 중요합니다. 이 프로토콜은 300 초 동안 0 % 또는 10 % 변형률로 미리 연신 된 돼지 기관의 스트레스 완화 거동을 연구하기위한 실험적 접근법을 설명하고 실패 할 때까지 기계적 인장 하중을 수행합니다. 이 연구는 돼지 기관 생체 역학 테스트의 실험 설계, 데이터 수집, 분석 및 예비 결과에 대한 세부 정보를 제공합니다. 이 프로토콜에 제공된 자세한 단계와 데이터 분석 MATLAB 코드를 사용하여 향후 연구는 생리적, 병리학적 및 외상성 조건에서 생체 역학적 반응을 이해하는 데 중요한 기관 조직의 시간 의존적 점탄성 거동을 조사할 수 있습니다. 또한, 기관의 생체 역학적 거동에 대한 심층적 인 연구는 수술 중에 널리 사용되는 기관내 임플란트와 같은 관련 의료 기기의 설계를 개선하는 데 중요한 도움이 될 것입니다.

도 1은 클램핑 부위 근처의 실패한 조직과 클램프 내 조직의 존재를 보여주며, 인장 시험 동안 미끄러짐이 없음을 확인한다. 도 2는 상부 또는 하부 클램핑 부위를 포함하거나 또는 조직의 길이를 따라, 시험된 샘플들 사이에서 인장 시험 동안 관찰되었던 다양한 고장 부위를 나타낸다. 데이터 분석 결과는 도 3-4 및 표 1-2에 요약되어 있다. 10% 변형률까지 축방향 또는 원주 사전 스트레치에 뒤따르는 기관 샘플에 대한 응력 완화 반응을 도 3에 나타내었다. 초기 피크 하중 및 응력, 300s 홀드에 걸친 응력의 백분율 감소, 및 시간 상수, t1 및 t2, 2-용어 ...

본 프로토콜은 돼지 기관지의 인장 응력 완화 및 고장 특성을 결정한다. 이러한 방법의 결과는 기관의 점탄성 및 실패 임계 값에 대한 이해를 향상시키고 폐 시스템의 계산 모델의 기능을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.

The biomechanical properties of the trachea directly affect the airflow and contribute to the biological function of the respiratory system. Understanding ...

이 프로토콜은 기관의 스트레스 완화 반응을 조사하는 자세한 접근 방식을 제공합니다. 기관의 스트레스 완화 반응을 조사하는 것은 폐 역학 연구를 이해하는 데 중요합니다. 시작하려면 시체의 목을 따라 수직 정중선 절개를하고 갑상선 연골, 윤상 연골 및 기관을 설골에서 흉골 상부 노치까지 노출시킵니다.10 개의 숫자 블레이드를 사용하여 후두와 전체 길이의 기관을 수확하십시오. 기관 샘플을 후두에서 분리 한 다음 블레이드를 사용하여 한쪽의 전체 길이를 따라 기관 튜브를 세로로 자릅니다. 기관을 근위부로 약 5mm 너비의 두 개의 원주 스트립과 이 스트립의 최소 길이는 25mm인 원위 너비 약 5mm의 세로 스트립 두 개로 자릅니다.다운로드한 압축 폴더로 이동한 다음 해당 내용을 추출하고 Failure Only 폴더로 이동합니다. mm/dd/yy 파일 명명 규칙을 사용하여 테스트된 샘플의 데이터를 Microsoft Excel 파일에 저장합니다. Failure Only 폴더에서 2022년 4월 30일에 테스트한 샘플 파일을 열고 이 특정 날짜에 기계적 오류가 발생한 각 샘플의 원시 데이터가 포함된 여러 워크시트 탭을 인식합니다.샘플이 샘플 유형, 샘플 번호 및 사전 스트레칭 변형률 수준 백분율 파일 규칙을 사용하여 레이블이 지정되었는지 확인합니다. 워크시트 탭 TA_1_0%원시 데이터 헤더 열에 텍스트 원고에 설명된 대로 레이블이 지정되었는지 확인하고 현재 Microsoft Excel 파일을 닫은 다음 데이터 분석 소프트웨어의 작업 디렉터리로 돌아가서 휴식 폴더로 이동합니다. 앞에서 설명한 대로 특정 날짜에 테스트한 실험 그룹 샘플의 데이터를 Microsoft Excel 파일에 저장합니다.휴식 폴더를 열고 특정 날짜에 테스트한 실험 그룹의 각 샘플에서 원시 부하 완화 데이터가 포함된 여러 워크시트 탭을 인식합니다. 일시 중지하고 각 샘플은 이 Microsoft Excel 파일에 포함된 워크시트 탭에 표시된 대로 인장 기계적 하중 하에서 기계적 고장을 겪었습니다. 워크시트 탭에 표시된 각 샘플에 대한 원시 하중 완화 데이터의 형식이 올바른지 확인한 다음 현재 Microsoft Excel 파일을 저장하고 닫습니다.데이터 분석 소프트웨어의 작업 디렉토리로 돌아가서 완화 후 폴더 오류로 이동합니다. 휴식 폴더와 날짜가 같은 Microsoft Excel 파일이 있는지 확인합니다. 휴식 후 실패 폴더에서 Excel 파일을 열고 각각

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이 동영상은 쇼, 생쥐의 obliterative기도 질환 (OAD)의 개발, heterotopic 및 orthotopic tracheal 이식 모델을 연구하는 두 실험 모델을 비교합니다.

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SCIREQ Inc의 몬트리올, 품질 관리, 현재의 프로토콜은 호흡 역학의 측정​​뿐만 아니라 강제 진동 기술을 사용하여 마우스의 흡입 메타 콜린에 대한기도 응답의 평가 (flexiVent을 실행하는 데 필요한 절차에 대한 자세한 단계별 설명을 제공합니다 , 캐나다).

강제 진동 기술을 사용하여 마우스의 호흡기 시스템 역학의 평가

조직 생체 역학은 세포 모양과 기능을 유지하고 표현형을 결정하는 데 중요합니다. 이 보고서는 인간 연조직의 탄성 및 점탄성 특성을 특성화하기 위한 비파괴 기계 프로토콜을 보여주며, 이는 조직 엔지니어링 기질에 직접 적용하여 엔지니어링 재료를 네이티브 조직과 밀접하게 일치시킬 수 있습니다.

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

비만의 발생률 상승 하 고 만성 폐 질환의 위험을 증가 시킵니다. 설정 기본 메커니즘 및 예방 전략, 잘 정의 된 동물 모델 필요 합니다. 여기, 우리는 세 가지 방법 (포도 당 내성 검사, 몸 plethysmography, 및 폐 고정) 쥐에서 폐 결과에 비만의 효과 연구를 제공 합니다.

복 포도 당 내성 검사, 폐 기능 측정 및 폐의 고정 비만 및 장애인된 대사 폐 결과에 미치는 영향 연구

Laryngotracheal 협착증은 기관 기도를 비판적으로 좁히고 효과적인 의학 치료가 결여되는 병리학적인 흉터 침착에서 유래합니다. PLLA-PCL (70% 폴리-L-락티드 및 30% 폴리카프롤락톤) 스텐트를 국소 약물 전달 시스템으로 사용하여, 기관내 흉터 증식을 감소시키는 것을 목표로 하는 잠재적치료법을 연구할 수 있다.

후두절협증을 가진 마우스에 있는 생체 적합성 약 용출 기관 스텐트의 디자인

이 프로토콜은 래트 기관지로부터 내인성 상피의 선택적 제거 및 루멘 표면 상의 외인성 세포의 균질한 분포를 허용하는 이미징-활성화된 생물반응기를 기술하고, 이어서 세포-조직 구축물의 장기 시험관내 배양을 허용한다.

생체 공학 기도 조직 생성을 위한 영상 유도 생물반응기

기관 조직 이식에는 멸균이 필수적입니다. 여기에서 우리는 장기가 완전히 견딜 수 있는 저선량 감마선 조사를 사용하는 멸균 프로토콜을 제시합니다.

탈세포화된 기관 이식편을 위한 저선량 감마선 멸균

빠른 심근 및 심장 이완은 정상적인 생리학에 필수적입니다. 기계적 이완 메커니즘은 이제 변형률에 의존하는 것으로 알려져 있습니다. 이 프로토콜은 이완의 기계적 제어를 추가로 연구하기 위한 실험의 획득 및 분석에 대한 개요를 제공합니다.

온전한 심장 섬유주를 이용한 이완의 기계적 제어

학습하세요 돼지 기관지의 인장 응력 완화 및 파괴 특성을 평가하는 방법을 통해 폐 역학의 점탄성 특성을 이해하고 계산 모델을 개선하는 기술을 습득하세요.

기관지에서의 스트레스 완화 및 실패 반응 조사

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