Dit artikel presenteert een demonstratie en samenvatting van protocollen voor het maken van gelatinefantooms die zachte weefsels nabootsen, en de bijbehorende visco-elastische karakterisering met behulp van inkeping en magnetische resonantie-elastografie.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Visco-elastische karakterisering van zachte weefsel-nabootsende gelatinefantooms met behulp van inkeping en magnetische resonantie-elastografie
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Karakterisering van biomechanische eigenschappen van zachte biologische weefsels is belangrijk om de weefselmechanica te begrijpen en de biomechanica-gerelateerde mechanismen van ziekte, letsel en ontwikkeling te verkennen. De mechanische testmethode is de meest eenvoudige manier voor weefselkarakterisering en wordt beschouwd als verificatie voor in vivo metingen. Onder de vele ex vivo mechanische testtechnieken biedt de inkepingstest een betrouwbare manier, vooral voor monsters die klein, moeilijk te fixeren en visco-elastisch zijn, zoals hersenweefsel. Magnetische resonantie-elastografie (MRE) is een klinisch gebruikte methode om de biomechanische eigenschappen van zachte weefsels te meten. Op basis van de voortplanting van afschuifgolven in zachte weefsels, geregistreerd met MRE, kunnen de visco-elastische eigenschappen van zachte weefsels in vivo worden geschat op basis van de golfvergelijking. Hier werden de visco-elastische eigenschappen van gelatinefantooms met twee verschillende concentraties gemeten door MRE en inkeping. De protocollen van fantoomfabricage, testen en modulusschatting zijn gepresenteerd.
Inleiding
De meeste zachte biologische weefsels lijken visco-elastische eigenschappen te hebben die belangrijk zijn om hun verwonding en ontwikkeling te begrijpen 1,2. Daarnaast zijn visco-elastische eigenschappen belangrijke biomarkers bij de diagnose van een verscheidenheid aan ziekten zoals fibrose en kanker 3,4,5,6. Daarom is de karakterisering van visco-elastische eigenschappen van zachte weefsels cruciaal. Onder de vele gebruikte karakteriseringstechnieken zijn ex vivo mechanisc....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
1. Gelatine fantoom bereiding
- Weeg gelatine, glycerol en water volgens tabel 1. Meng het gelatinepoeder met water om de gelatine-oplossing te verkrijgen.
OPMERKING: De concentraties van de afzonderlijke componenten voor de bereiding van de twee phantoms zijn weergegeven in tabel 1. Hoe hoger de concentratie gelatine, hoe stijver het fantoom. - Verwarm de gelatineoplossing tot 60 °C in een waterbad. Voeg glycerol toe aan de gelatine-oplossing met behoud van de temperatuur.
OPMERKING: Glycerol stabiliseert gelatinemengsels door hun smelttemperatuur en afschuifmodulus17 te ....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Volgens het MRE-protocol werd een duidelijke afschuifgolfvoortplanting in de gelatinefantooms bij 40 en 50 Hz waargenomen (figuur 3). De visco-elastische eigenschappen gemeten aan de hand van MRE en inkepingstests zijn weergegeven in figuur 4. De geschatte G- en G"-waarden bij elke test voor elk fantoom zijn samengevat in tabel 2. Volgens het inspringingsprotocol worden de visco-elastische eigenschappen van elk fantoom op elk testpunt samengevat.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Gelatinefantooms worden vaak gebruikt als weefselnabootsende materialen voor het testen en valideren van algoritmen en apparaten 17,19,22,23,24,25,26,27. Een van de baanbrekende studies met behulp van het gelatinefantoom om MRE en dynamische schuiftests te .......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
Auteurs verklaren geen belangenconflicten.
Dankbetuigingen
Financieringssteun van de National Natural Science Foundation of China (subsidie 31870941), Natural Science Foundation of Shanghai (subsidie 22ZR1429600) en de Science and Technology Commission van de gemeente Shanghai (subsidie 19441907700) wordt erkend.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 24-channel head & Neck coil | United Imaging Healthcare | 100120 | Equipment |
| 3T MR Scanner | United Imaging Healthcare | uMR 790 | Equipment |
| Acquisition board | Advantech Co | PCI-1706U | Equipment |
| Computer-Windows | HP | 790-07 | Equipment |
| Electromagnetic actuator | Shanghai Jiao Tong University | Equipment | |
| Function generator | RIGOL | DG1022Z | Equipment |
| Gelatin | CARTE D’OR | Reagent | |
| Glycerol | Vance Bioenergy Sdn.Bhd | Reagent | |
| Indenter control program | custom-designed | Software; accessed via: https://github.com/aaronfeng369/FengLab_indentation_code. | |
| Laser sensor | Panasonic | HG-C1050 | Equipment |
| Load cell | Transducer Technique | GSO-10 | Equipment |
| MATLAB | Mathworks | Software | |
| Power amplifier | Yamaha | A-S201 | Equipment |
| Voice coil electric motor | SMAC Corporation | DB2583 | Equipment |
Referenties
- Qiu, S., et al. Viscoelastic characterization of injured brain tissue after controlled cortical impact (CCI) using a mouse model. Journal of Neuroscience Methods. 330, 108463(2020).
- Garcia, K. E., et al.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
