Name: Met behulp van Digital Image Correlation Local Spanningen op vaatweefsel Monsters karakteriseren (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-01-24T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 29 s
Description: Leer digitale beeldcorrelatie gebruiken om lokale rekvelden op vaatweefselmonsters te kwantificeren met uniaxiale trektesten. Deze methode biedt essentiële data voor het valideren van computationele modellen in weefselmechanica.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De software en technische ondersteuning waren hoffelijkheid van gecorreleerde Solutions Incorporated (www.correlatedsolutions.com).

LET OP: De hieronder beschreven procedures werden uitgevoerd als onderdeel van een protocol door de Institutional Animal Care en gebruik Comite aan de Universiteit van South Carolina in Columbia, South Carolina goedgekeurd. 1. Tissue Acquisition en Dissection <ol><li> Steriliseren alle chirurgische instrumenten voor weefsel dissectie. Autoclaaf chirurgische schaar en fijne standaard tang en chirurgische mesjes onder een druk van 15 psi en de temperatuur van 121 ° C gedurende 15 min. </li><li> Verwerven van een set van verse varkens (7 maanden oude Landrace reuen, 60-70 kg) nieren met intacte aorta van een lokale slachthuis. Transport weefsel terug naar het laboratorium in ijskoude 1% met fosfaat gebufferde zoutoplossing (PBS) oplossing. </li><li> Direct na aankomst, isoleren van de abdominale aorta uit de omliggende weefsel met behulp van chirurgische schaar en pincet. </li><li> Was het vat driemaal met een 50 ml injectiespuit gevuld met PBS (pH 7,2). Met behulp van de schaar en pincet, verwijder zoveel perivasculair weefsel possbaar, zonder afbreuk te doen aan de integriteit van het monster. </li><li> Verticaal positioneren scherp scheermesje op het middelste gedeelte van het vat en zorg ervoor dat het loodrecht op het schip lengteas. Maak twee ringen monsters elk met een breedte van ongeveer 20 mm door toepassing van drie opeenvolgende omtrek snijdt met het scheermesje. </li><li> Verticaal positioneren scherp scheermesje op één ring monster zodanig dat het blad is georiënteerd in de radiale richting. Breng een acute kracht om een ​​radiale snijden, waardoor een strookvormig monster voor eenassige mechanische testen opleveren. Plaats het monster in een 100 mm glazen petrischaal en onder te dompelen in PBS tot de toepassing van het oppervlak spikkels. Herhaal dit voor de tweede ring monster. </li></ol> 2. Oprichting van Surface spikkelpatroon <ol><li> Sluit de airbrush om de druk ventiel. </li><li> Pas de spuitmond diameter van de airbrush om spikkels van 60-100 urn opleveren (geschikte bereik voor nozzle diameter moetbepalen van studie). </li><li> Giet ongeveer 2 ml zwarte weefsel markering kleurstof in de ernst feeder van de airbrush. </li><li> Plaats de airbrush ongeveer 0,5 m afstand van het monster. </li><li> Verwijder het monster uit de petrischaal. Spray weefsel markeerinrichting kleurstof op het intimale oppervlak van het monster gedurende ongeveer 5 sec onder een sproeidruk van 100 psi. Herhaal dit drie keer dat de spikkelpatroon gelijkmatig bedekt het monsteroppervlak. </li></ol> 3. Uitvoering van experimenten <ol><li> Bevestig elk uiteinde van het monster op een kunststof strip (1 cm breed x 1 cm lengte x 0,5 cm dik) met een weefsellijm. Plaats het monster op een tissue snijplank. Plaats het monster zodanig dat het plat ligt en meet de afmetingen met een digitale schuifmaat. </li><li> Initiëren systeem controles voor mechanische testen. Op het systeem controleert startscherm, selecteer &quot;Waveform&quot; op de taakbalk op het tabblad &quot;Setup&quot;. </li><li> Advertentiealleen de positie van de bovenste greep van de mechanische tester -4 mm (4 mm uitbreiding ten opzichte van de aangegeven uitgangspositie in het systeem). Zachtjes veilig een plastic strip (verbonden aan het model in 3.1) in de bovenste greep van de mechanische tester en laat het monster vrij te hangen. Met de digitale beugel zodat de afstand tussen het monster en de bovenste handgreep kleiner is dan 2 mm. </li><li> Handmatig de positie van de lagere grip te passen zodat het vrije uiteinde van het monster kan worden verzekerd zonder extensie. Voorzichtig zet de plastic strook bevestigd aan het vrije uiteinde van het monster in de onderste greep van de mechanische tester. <ol><li> Met de digitale beugel zodat de afstand tussen het monster en de lagere grip minder dan 2 mm. Nul het systeem load cell. Meet de lengte van het monster en gebruik deze als referentie lengte voor berekening van de totale omtrek stammen. </li></ol></li><li> Voer de mechanische testen protocol. Het gebruikte protocol in tzijn demonstratie houdt 4 uniaxiale verplaatsing cycli waarin het monster lengte bij een verplaatsing van 0,01 mm / sec verlengen met 18%. </li><li> Bij tussenpozen spuit PBS op het monster gedurende de resterende testprotocol zodat gehydrateerd blijft. </li><li> Monteer de camera (5 megapixel camera, 100 mm lens, pixelgrootte van 3,49 pm) op een statief is geplaatst op 1,5 m van het laden frame. Zorg ervoor dat de camera en het monster oppervlak loodrecht door het instellen van de camera tot het laagste beschikbare gebied van de diepte en het manipuleren van de uitlijning, zodat de gehele beeldveld scherp is. </li><li> Open de image capture software. </li><li> Selecteer &quot;PGR-2&quot; in de optie &quot;Select systeem&quot;. </li><li> Selecteer het project pad naar de beelden op te slaan om te worden geanalyseerd. </li><li> Klik op het pictogram &quot;Time Square&quot; en geef de overname interval 5 sec. </li><li> Pas de belichting, numerieke opening, en de focus van de lens om zo een duidelijk beeld van het monster te krijgen. </li><li> Pas de positie van LED om voldoende verlichting op het monster. </li><li> Klik op het pictogram &quot;Start&quot; in de afbeelding capture software om een ​​beeld van het monster oppervlak te verkrijgen. </li><li> Open de software voor beeldanalyse. </li><li> Importeer het beeld verkregen. Zoom in op een individuele spikkel, en tel dan het aantal pixels binnen deze persoon spikkel. Opmerking: Identificeer een vertegenwoordiger zwarte vlek. Definieer de spikkel grootte als de lineaire afstand tussen de pixels aan weerszijden van de spikkel die soortgelijke hoge waarden. Voor een acceptabele speckle grootte, moet het aantal pixels over de breedte van een typische spikkel groter dan 3 pixels zijn. Om ruimtelijke resolutie van de metingen te verbeteren, moeten de meeste vlekken niet meer dan 7/5 pixels over de breedte van de vlek, waar mogelijk. Aldus zou een typische spikkel dit geval tussen 10 urn op het smalste en 23 urn bij de grootste lineaire afmeting variëren. Om een ​​geschikte deelverzameling bepalengrootte, zou een typische deelverzameling tenminste 3 witte en 3 zwarte spikkels over zijn breedte. Als een typische vlek is 5 pixels in lineaire afmeting, dan zou elk 31x31 deelverzameling tenminste 105 urn lineaire dimensie. De afstand tussen subgroep geeft voor ten minste 1/6 van de lineaire dimensie. Aldus kan een deelverzameling 31x31 grootte, de afstand 5 pixels die 18 urn vertegenwoordigt luchtlijnmodus. </li><li> Na verificatie van de kwaliteit van spikkelpatroon, tegelijkertijd op het pictogram &quot;Run&quot; in het systeem en het pictogram &quot;Start&quot; in de afbeelding capture software om de test te starten. </li><li> Het veroveren van een reeks beelden gedurende testen met behulp van de camera en het beeld capture software. </li></ol> 4. Clean-up Procedures na het experiment <ol><li> Plaats de afgedankte monster in biohazard zak en sluit de zak. Bel de Department of Environmental Health and Safety (EHS) aan de Universiteit van South Carolina voor de juiste afvoer. </li><li> Bereid een fosfaatgratis desinfecterende oplossing met een verhouding van 1:64 verdunning detergent ontsmettingsmiddel om gedestilleerd water. Week de chirurgische instrumenten in deze oplossing gedurende 20 min. </li><li> Spoel de in 4.2 beschreven met gedestilleerd water items. Droog de instrumenten met behulp van een papieren handdoek en spuit ze vervolgens met een 70% ethanol-oplossing. Opnieuw droog de chirurgische instrumenten met een papieren handdoek en leg ze terug in de chirurgische gereedschapskist. </li></ol> 5. Image Analysis aan de lokale Strain gebied Meet <ol><li> Open de software voor beeldanalyse. </li><li> Klik op het tabblad &quot;Speckle beelden&quot;, selecteert u alle foto&#39;s die moeten worden geanalyseerd. </li><li> Klik op de rechthoek gereedschap en selecteer het gebied van belang in het eerste beeld. </li><li> Voer deelverzameling maat 41 × 41 pixels en stapgrootte 5 pixels. </li><li> Klik op het tabblad analyse starten in de software, selecteert u de interpolatie als geoptimaliseerde 8-trap; Selecteer het criterium als nul-genormaliseerd kwadraat verschillen en subgroep gewichten optie als Gauss. </li><li>Stel de drempel opties als standaard in de software. </li><li> Klik op de post-processing subtab tabblad start analyse. Klik optie stam berekening en laat filter grootte en type filter als standaard in de software. Selecteer tensor typt Lagrange. </li><li> Selecteer het tabblad gegevens en selecteer een geanalyseerd beeld dan voor visualisatie van het veld oppervlak stam. </li></ol>

<ol><li>Holzapfel, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomechanics+of+soft+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22The+handbook+of+materials+behavior+models%22%5BJournal%5D)">Biomechanics of soft tissue.</a> The handbook of materials behavior models. 3, 1049-1063 (2001).</li>
<li>Vito, R. P., Dixon, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Blood+vessel+constitutive+models-1995-2002%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Blood vessel constitutive models-1995-2002.</a> Annu Rev Biomed Eng. 5, 413-439 (2003).</li>
<li>Dodson, R. B., Martin, J. T., Hunter, K. S., Ferguson, V. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+hyperelastic+properties+for+umbilical+artery+in+preeclampsia+from+uniaxial+extension+tests%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Obstet+Gynecol+Reprod+Biol%22%5BJournal%5D)">Determination of hyperelastic properties for umbilical artery in preeclampsia from uniaxial extension tests.</a> Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol. 169, 207-212 (2013).</li>
<li>Chuong, C. J., Fung, Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+residual+stresses+in+arteries%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech+Eng%22%5BJournal%5D)">On residual stresses in arteries.</a> J Biomech Eng. 108, 189-192 (1986).</li>
<li>Borschel, G. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+engineering+of+recellularized+small-diameter+vascular+grafts%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng%22%5BJournal%5D)">Tissue engineering of recellularized small-diameter vascular grafts.</a> Tissue Eng. 11, 778-786 (2005).</li>
<li>Wagenseil, J. E., Mecham, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vascular+extracellular+matrix+and+arterial+mechanics%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Rev%22%5BJournal%5D)">Vascular extracellular matrix and arterial mechanics.</a> Physiol Rev. 89, 957-989 (2009).</li>
<li>Holzapfel, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+material+models+for+arterial+walls+from+uniaxial+extension+tests+and+histological+structure%5BTitle%5D)+AND+%22J+Theor+Biol%22%5BJournal%5D)">Determination of material models for arterial walls from uniaxial extension tests and histological structure.</a> J Theor Biol. 238, 290-302 (2006).</li>
<li>Tanaka, T. T., Fung, Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elastic+and+inelastic+properties+of+the+canine+aorta+and+their+variation+along+the+aortic+tree%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">Elastic and inelastic properties of the canine aorta and their variation along the aortic tree.</a> J Biomech. 7, 357-370 (1974).</li>
<li>Sokolis, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Passive+mechanical+properties+and+structure+of+the+aorta%3A+segmental+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+physiologica%22%5BJournal%5D)">Passive mechanical properties and structure of the aorta: segmental analysis.</a> Acta physiologica. 190, 277-289 (2007).</li>
<li>Twal, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellularized+Microcarriers+as+Adhesive+Building+Blocks+for+Fabrication+of+Tubular+Tissue+Constructs%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Cellularized Microcarriers as Adhesive Building Blocks for Fabrication of Tubular Tissue Constructs.</a> Ann Biomed Eng. , 1-12 (2013).</li>
<li>Shazly, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+Uniaxial+Ring+Test+of+Tissue+Engineered+Constructs%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Mech%22%5BJournal%5D)">On the Uniaxial Ring Test of Tissue Engineered Constructs.</a> Exp Mech. , 1-11 (2014).</li>
<li>Kim, J., Baek, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Circumferential+variations+of+mechanical+behavior+of+the+porcine+thoracic+aorta+during+the+inflation+test%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">Circumferential variations of mechanical behavior of the porcine thoracic aorta during the inflation test.</a> J Biomech. 44, 1941-1947 (2011).</li>
<li>Li, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+material+parameters+of+the+two-dimensional+Holzapfel-Weizsacker+type+model+based+on+uniaxial+extension+data+of+arterial+walls%5BTitle%5D)+AND+%22Comput+Methods+Biomech+Biomed+Engin%22%5BJournal%5D)">Determination of material parameters of the two-dimensional Holzapfel-Weizsacker type model based on uniaxial extension data of arterial walls.</a> Comput Methods Biomech Biomed Engin. 16, 358-367 (2013).</li>
<li>Li, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+the+material+parameters+of+four-fibre+family+model+based+on+uniaxial+extension+data+of+arterial+walls%5BTitle%5D)+AND+%22Comput+Methods+Biomech+Biomed+Engin%22%5BJournal%5D)">Determination of the material parameters of four-fibre family model based on uniaxial extension data of arterial walls.</a> Comput Methods Biomech Biomed Engin. 17, 695-703 (2014).</li>
<li>Hoeltzel, D. A., Altman, P., Buzard, K., Choe, K. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strip+extensiometry+for+comparison+of+the+mechanical+response+of+bovine%2C+rabbit%2C+and+human+corneas%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech+Eng%22%5BJournal%5D)">Strip extensiometry for comparison of the mechanical response of bovine, rabbit, and human corneas.</a> J Biomech Eng. 114, 202-215 (1992).</li>
<li>Guo, X., Kassab, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Variation+of+mechanical+properties+along+the+length+of+the+aorta+in+C57bl%2F6+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Heart+Circ+Physiol%22%5BJournal%5D)">Variation of mechanical properties along the length of the aorta in C57bl/6 mice.</a> Am J Physiol Heart Circ Physiol. 285, H2614-H2622 (2003).</li>
<li>Smutz, W., Drexler, M., Berglund, L., Growney, E., An, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Accuracy+of+a+video+strain+measurement+system%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">Accuracy of a video strain measurement system.</a> J Biomech. 29, 813-817 (1996).</li>
<li>Genovese, K., Lee, Y. U., Lee, A. Y., Humphrey, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+improved+panoramic+digital+image+correlation+method+for+vascular+strain+analysis+and+material+characterization%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mech+Behav+Biomed+Mater%22%5BJournal%5D)">An improved panoramic digital image correlation method for vascular strain analysis and material characterization.</a> J Mech Behav Biomed Mater. 27, 132-142 (2013).</li>
<li>Wang, C. C., Deng, J. M., Ateshian, G. A., Hung, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+automated+approach+for+direct+measurement+of+two-dimensional+strain+distributions+within+articular+cartilage+under+unconfined+compression%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech+Eng%22%5BJournal%5D)">An automated approach for direct measurement of two-dimensional strain distributions within articular cartilage under unconfined compression.</a> J Biomech Eng. 124, 557-567 (2002).</li>
<li>Ning, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deformation+measurements+and+material+property+estimation+of+mouse+carotid+artery+using+a+microstructure-based+constitutive+model%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech+Eng%22%5BJournal%5D)">Deformation measurements and material property estimation of mouse carotid artery using a microstructure-based constitutive model.</a> J Biomech Eng. 132, 121010(2010).</li>
<li>Sutton, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strain+field+measurements+on+mouse+carotid+arteries+using+microscopic+three-dimensional+digital+image+correlation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Mater+Res+A%22%5BJournal%5D)">Strain field measurements on mouse carotid arteries using microscopic three-dimensional digital image correlation.</a> J Biomed Mater Res A. 84, 178-190 (2008).</li>
<li>Sutton, M. A., Orteu, J. J., Schreier, H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSutton%2C+MA+%22Image+correlation+for+shape%2C+motion+and+deformation+measurements%3A+basic+concepts%2C+theory+and+applications%22">Image correlation for shape, motion and deformation measurements: basic concepts, theory and applications</a>. , Springer Science & Business Media. (2009).</li>
<li>Verhulp, E., van Rietbergen, B., Huiskes, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+three-dimensional+digital+image+correlation+technique+for+strain+measurements+in+microstructures%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">A three-dimensional digital image correlation technique for strain measurements in microstructures.</a> J Biomech. 37, 1313-1320 (2004).</li>
<li>Wang, C. C., Deng, J. M., Ateshian, G. A., Hung, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+automated+approach+for+direct+measurement+of+two-dimensional+strain+distributions+within+articular+cartilage+under+unconfined+compression%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanical+Engineering%22%5BJournal%5D)">An automated approach for direct measurement of two-dimensional strain distributions within articular cartilage under unconfined compression.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 124, 557-567 (2002).</li>
<li>Franck, C., Hong, S., Maskarinec, S., Tirrell, D., Ravichandran, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+full-field+measurements+of+large+deformations+in+soft+materials+using+confocal+microscopy+and+digital+volume+correlation%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Mech%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional full-field measurements of large deformations in soft materials using confocal microscopy and digital volume correlation.</a> Exp Mech. 47, 427-438 (2007).</li>
<li>Garcia, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+study+and+constitutive+modelling+of+the+passive+mechanical+properties+of+the+porcine+carotid+artery+and+its+relation+to+histological+analysis%3A+Implications+in+animal+cardiovascular+device+trials%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Eng+Phys%22%5BJournal%5D)">Experimental study and constitutive modelling of the passive mechanical properties of the porcine carotid artery and its relation to histological analysis: Implications in animal cardiovascular device trials.</a> Med Eng Phys. 33, 665-676 (2011).</li>
<li>Miller, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+to+test+very+soft+biological+tissues+in+extension%3F%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">How to test very soft biological tissues in extension?</a> J Biomech. 34, 651-657 (2001).</li>
<li>Sutton, M. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSutton%2C+MA+%22Springer+handbook+of+experimental+solid+mechanics%22">Springer handbook of experimental solid mechanics</a>. , Springer. 565-600 (2008).</li>
<li>Han, H. C., Fung, Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Longitudinal+strain+of+canine+and+porcine+aortas%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">Longitudinal strain of canine and porcine aortas.</a> J Biomech. 28, 637-641 (1995).</li>
<li>Sokolis, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+passive+strain-energy+function+for+elastic+and+muscular+arteries%3A+correlation+of+material+parameters+with+histological+data%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Biol+Eng+Comput%22%5BJournal%5D)">A passive strain-energy function for elastic and muscular arteries: correlation of material parameters with histological data.</a> Med Biol Eng Comput. 48, 507-518 (2010).</li>
<li>Zhou, B., Wolf, L., Rachev, A., Shazly, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+structure-motivated+model+of+the+passive+mechanical+response+of+the+primary+porcine+renal+artery%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mech+Med+Biol%22%5BJournal%5D)">A structure-motivated model of the passive mechanical response of the primary porcine renal artery.</a> J Mech Med Biol. , (2013).</li>
<li>Zhou, B., Rachev, A., Shazly, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+biaxial+active+mechanical+properties+of+the+porcine+primary+renal+artery%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mech+Behav+Biomed+Mater%22%5BJournal%5D)">The biaxial active mechanical properties of the porcine primary renal artery.</a> J Mech Behav Biomed Mater. 48, 28-37 (2015).</li>
<li>Sommer, G., Holzapfel, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+constitutive+modeling+of+the+biaxial+mechanical+response+of+intact+and+layer-dissected+human+carotid+arteries%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mech+Behav+Biomed+Mater%22%5BJournal%5D)">3D constitutive modeling of the biaxial mechanical response of intact and layer-dissected human carotid arteries.</a> J Mech Behav Biomed Mater. 5, 116-128 (2012).</li>
</ol>

De auteurs hebben geen potentiële belangenconflicten.

Hoewel eerdere studies een breed scala van kleurstof bijhouden video werkwijzen gebruikt voor sample stam 18,20,21,23,24 beoordelen onze huidige doel is om een veelomvattende methode voor het koppelen van uniaxiale trekproef voorzien 2D-DIC voor de beoordeling van oppervlak stammen op vasculaire weefselmonsters. Met een hoge resolutie camera en in-house beeldanalyse-software, kan het veld stam worden gemeten binnen een vooraf bepaald oppervlak regio als het monster eenassige belasting ondergaat. Van bijzonder...

Een rijke geschiedenis van het onderzoek in meer dan 50 jaar is gericht op het kwantificeren van de mechanische eigenschappen van vaatweefsel. Deze studies kunnen we beter inzicht zowel fysiologische en pathologische gedrag van bloedvaten, een basis voor het evalueren van de werkzaamheid / verenigbaarheid van endovasculaire inrichtingen en hulp bij het ​​ontwerp en de fabricage van vasculaire gemanipuleerde constructen 1-6. Nauwkeurige meting van de mechanische respons van zacht weefsel en constitutief modelleren van hun mechanische eigenschappen inherent uitdaging vanwege de mechanische heterogeniteit, anisotropie, niet-lineariteit en vertoond door de meeste weefseltypen. Bovendien zijn experimentele metingen vaak verstoord door plaatselijke complexiteiten geïntroduceerd sample-grip interfaces in de loop van de mechanische testen (bijv buiging, wrijving, spanningsconcentraties, scheuren) en de onvermijdelijke overgang van mechanische eigenschappen na weefsel uitgesneden uit het levende dier. &lt;/ p&gt; Een uniaxiale treksterkte experiment is de eenvoudigste mechanische tests die kunnen worden uitgevoerd op een monster van een vast materiaal, en wordt vaak gebruikt om de mechanische respons van vaatweefsel beoordelen. De resultaten van deze experimenten bruikbare voorlopige informatie zowel natieve als gemanipuleerde weefsel bronnen, en kunnen worden gebruikt om de effecten van bepaalde behandelingen, ziektetoestanden of farmacologische samenstelling te vergelijken op het mechanische gedrag van de vaatwand 7-11. Eenassige mechanische testen van zachte weefsels wordt meestal uitgevoerd op monsters met een relatief uniforme geometrieën, die zijn meestal hond-bot of ringvormige 7,8,12-14. Echter, significante afwijking van deze geïdealiseerde geometrieën optreden als gevolg van problemen in verband met weefsel dissectie, isolatie, en klemmen in het testsysteem. Elke niet-uniformiteit in de meetkunde zal uiteindelijk leiden tot heterogene stress en spanning gevenvelden wanneer het monster wordt onderworpen aan een uniaxiale verlenging, waarbij de mate van heterogeniteit afhankelijk werkelijke steekproef vorm en maat monster (ten opzichte van de handvatten) en de mechanische eigenschappen van het materiaal 9,15,16. Wanneer gebied heterogeniteiten significant, sample druk berekeningen op basis van de relatieve greepposities onnauwkeurig en dus een voldoende basis voor de beoordeling van mechanische eigenschappen. Video-analysesystemen zijn uitgebreid gebruikt voor rekmetingen van zachte weefsels, vaak met behulp van hoge contrastvloeistof markers aangebracht op het preparaatoppervlak 17,18. Digitaal beeldcorrelatie een optische metrologie techniek die full-field oppervlak stam hoogte door vergelijking grijsniveau intensiteitswaarden op het oppervlak van het monster vóór en na vervorming, is gebruikt in combinatie met de video-analyses van zachte weefsels 19-21. Er zijn verschillende voordelen van digitaal beeld correlatie ten opzichte van interferometric werkwijzen die kunnen worden toegepast voor metingen. Ten eerste, als contactloze meettechniek, minimaliseert de verstorende effecten van het wijzigen van materiaaleigenschappen vanwege de wijze waarop het meetsysteem beïnvloedt het monster. Ten tweede vereist een veel minder strenge meetomgeving en heeft een breder scala van gevoeligheid en resolutie dan andere methoden. Ten derde, begiftigd met de mogelijkheid van het vastleggen van een volledig gezichtsveld, deze techniek kan zowel de gemiddelde als de lokale mechanische responsen. Voor gedetailleerde uitleg van de methode, wordt de lezer aangemoedigd om het boek te zien door Sutton 22. Om spanning velden op het monster oppervlak te verkrijgen, kan een tweedimensionaal digitaal beeld correlatietechniek (2D-DIC) worden gebruikt. In het kort, worden de beelden van het monster gevangen bij gelost en geladen verschillende staten. Het eerste beeld wordt verdeeld in kleine vierkantjes subsets (M x M beeldpunten) die een maas voor daaropvolgende berekening van vormen2D stam velden. De positie van elk vierkant in het vervormde monster wordt verkregen met een afbeelding zoekalgoritme. De beweging van elk vierkant wordt dan gevolgd, beeld-voor-beeld, waarbij verplaatsingsvelden die vervolgens kan worden gebruikt vervorming gradiënten en stammen afgeleid via een verscheidenheid van methoden, waaronder polynoom fitting of eindige elementen interpolatie. In de huidige manuscript, bieden we een gedetailleerde methodologie voor de beoordeling van het oppervlak stam velden op inheemse vaatweefsels via integratie van eenassige trekproeven en 2D-DIC.

<table><tbody><tr><td>Uniaxial tensile mechanical tester</td><td>Enduratec</td><td>3230 AT/HR</td><td></td></tr><tr><td>Blue tissue marking dye</td><td>http://www.ebay.com/itm/Tissue-Marking-Dye-in-Bottles-2oz-Bottle-1-ea-/201193551510?pt=LH_DefaultDomain_0&amp;hash=item2ed811f696</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sprayer</td><td>Anest-iwata</td><td>CM-B</td><td>Custom Micron B</td></tr><tr><td>Camera</td><td>Point Grey</td><td>GS2-GE-50S5M-C</td><td></td></tr><tr><td>Lens</td><td>Tokina</td><td>AT-X M100</td><td></td></tr><tr><td>Vascular tissue</td><td>Caughman Inc</td><td></td><td></td></tr><tr><td>0.9% Sodium Chloride Injection PBS</td><td>BAXTER HEALTHCARE CORP.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vic_snap</td><td>Correlated Solutions</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vic_2D</td><td>Correlated Solutions</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Wintest 4.1</td><td>Bose ElectroForce</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tissue adhesive</td><td>&nbsp;3M Vetbond&nbsp;</td><td>1469SB</td><td></td></tr><tr><td>Disinfectant&nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>04-355-13</td><td>Decon BDD Bacdown Detergent Disinfectant</td></tr></tbody></table>

met behulp van digital image correlation local spanningen op vaatweefsel monsters karakteriseren

Using Digital Image Correlation to Characterize Local Strains on Vascular Tissue Specimens

De karakterisering van het mechanische gedrag van biologische en geconstrueerde zachte weefsels is een centrale component van fundamenteel biomedisch onderzoek en productontwikkeling. Stress-strain relaties worden doorgaans verkregen uit mechanische testgegevens om vergelijkende beoordeling tussen monsters mogelijk te maken en in sommige gevallen om constitutieve mechanische eigenschappen te identificeren. Echter, fouten kunnen worden geïntroduceerd door het gebruik van gemiddelde strainmaten, aangezien significante heterogeniteit in het strainveld kan resulteren uit geometrische niet-uniformiteit van het monster en spanningsconcentraties die worden veroorzaakt door het monteren/grijpen van zachte weefsels in het testsysteem. Wanneer de heterogeniteit van het strainveld significant is, vereist nauwkeurige beoordeling van de mechanische respons van het monster meting van lokale spanningen. Deze studie demonstreert een nieuw biomechanisch testprotocol voor het berekenen van lokale oppervlaktespanningen met behulp van een mechanisch testapparaat gekoppeld aan een hoge resolutie camera en een digitale beeldcorrelatietechniek. Een reeks beelden van de monstersoppervlakte wordt verkregen en vervolgens geanalyseerd om de lokale oppervlaktespanning van een vaatweefselmonster te kwantificeren dat wordt onderworpen aan een gerampte uniaxiale belasting. Deze aanpak kan de nauwkeurigheid in experimentele vasculaire biomechanica verbeteren en heeft potentieel voor breder gebruik onder andere native zachte weefsels, geconstrueerde zachte weefsels en zachte hydrogel/polymere materialen. In de video demonstreren we hoe we de systeemacties kunnen instellen en een compleet experiment uitvoeren op natuurlijk vaatweefsel.

De mechanische gegevens verkregen uit een hellende éénassige extensie test vaatweefsel bestaat uit belasting versus toegepast monster verplaatsing relaties op een gegeven verplaatsing tarief. In deze studie 2D-DIC in combinatie met uniaxiale mechanische tests worden gebruikt om de oppervlakte spanning gebied van het monster in orthogonale richtingen met verschillende gedeformeerde toestanden te meten. De visco-elastische aard van vaatweefsel manifesteert zich door de opmerkelijke mate va...

We beschrijven het gebruik van digitale beeldcorrelatie om het lokale oppervlaktespanningsveld op vasculaire weefselmonsters te karakteriseren die zijn onderworpen aan uniaxiale trektesten. Deze metingen vergemakkelijken een nauwkeurige kwantificering van het mechanische antwoord van het monster en de generatie van constitutieve spanning-deformatierelaties.

Met behulp van Digital Image Correlation Local Spanningen op vaatweefsel Monsters karakteriseren

Characterization of the mechanical behavior of biological and engineered soft tissues is a central component of fundamental biomedical research and ...

Het algemene doel van dit protocol is om het lokale oppervlaktespanningsveld op vaatweefselmonsters te karakteriseren. Dit wordt bereikt met behulp van een digitale beeldcorrelatietechniek met eenaxisale trektest. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van sleutelvraagstukken op het gebied van zachte weefselmechanica en biedt specifiek informatie om steeds geavanceerdere computationele en wiskundige modellen van vaatweefsel te identificeren en ongeldig te maken.Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat deze een nauwkeurige kwantificering mogelijk maakt van de heterogeniteit van het spanningsveld op het monsteroppervlak, wat een functie is van intrinsieke materiaaleigenschappen, symboolgeometrie en toegepaste testmodaliteit. Zodra het weefsel in het laboratorium aankomt, isoleer dan de abdominale aorta van omliggend weefsel met behulp van chirurgische schaar en forceps. Was vervolgens het vat drie keer met een spuit gevuld met PBS.Na de wasbeurten, gebruik schaar en forceps om zoveel mogelijk perivascular weefsel te verwijderen, zonder de integriteit van het monster in gevaar te brengen. Vervolgens, plaats een scherp scheermes op het middelste gedeelte van het vat, loodrecht op de longitudinale as van het vat en snijd het vat drie keer om twee ringvormige monsters te maken. Plaats vervolgens een mes op een van de ringen om een radiale snede te maken.Snijd stevig door de ring om een stripvormig monster voor eenaxisale mechanische test te maken. Doe dit voor beide ringen. Bewaar tijdelijk de twee monsters in een 100 mm glazen petrischaal ondergedompeld in PBS.Om het monsteroppervlak te specklen, heb een spuitbus klaar om weefselmarkeringsverf te spuiten. Verbind de spuitbus met een drukklep ingesteld op 100 psi. Voeg vervolgens de weefselmarkeringsverf toe.De monddiameter moet worden gekalibreerd voor specklediameters tussen 60 en 100 micron. Spuit vervolgens weefselmarkeringsverf gedurende ongeveer vijf seconden op het intimaal oppervlak van het monster. Doe dit drie keer om ervoor te zorgen dat het specklepatroon gelijkmatig het monsteroppervlak bedekt.Om te beginnen, monteer het monster op het testapparaat. Bevestig eerst elk uiteinde van het monster aan een plastic strip met behulp van een weefselkleefstof. Plaats plastic zowel aan de boven- als onderkant van het monster met de kleefstof, waardoor een sandwich ontstaat.Plaats het monster plat op een snijplank voor weefsel en meet vervolgens de afmetingen met behulp van een digitale schuifmaat. Activeer vervolgens de systeembediening voor het testapparaat. Selecteer golfvorm op de taakbalk op het opstarttabblad.Stel vervolgens de positie van de bovenste greep van de mechanische tester in op min vier mm om een extensie van 4 mm ten opzichte van de aangegeven beginpositie in het systeem te bieden. Bevestig nu voorzichtig een plastic strip in de bovenste greep van de mechanische tester en laat het monster vrij hangen. Pas vervolgens de positie van de onderste greep aan zodat het vrije uiteinde van het monster zonder extensie kan worden bevestigd.Bevestig vervolgens voorzichtig de plastic strip die aan het vrije uiteinde is bevestigd, in de onderste greep van de tester. Met het monster gemonteerd, nul de systeembelastingscel. Meet vervolgens de lengte van het monster en gebruik dit als de referentielengte bij het berekenen van globale cirkelvormige spanningen.Nu, in de softwarebediening, voer het mechanische testprotocol in. Hier worden vier eenaxisale verplaatsingscycli toegepast. Elke cyclus verlengt de monsterlengte met 18 procent bij een verplaatsingssnelheid van 0,01 mm per seconde.Om de test te documenteren, neem elke paar seconden een foto. Plaats een camera 1,5 m van de laadframe, loodrecht op het monster en focus hem op het monster. In de beeldopnamesoftware, selecteer in de optie select systeem"select PGR2 en stel de projectpad in om de te analyseren afbeeldingen op te slaan.Klik op het tijdvierkantpictogram en specificeer het acquisitie-interval als 5 seconden. Importeer nu de verkregen afbeelding. Zoom in op een individueel speckle en tel vervolgens het aantal pixels binnen dit individuele speckle.Na het verifiëren van de kwaliteit van het specklepatroon, klik tegelijkertijd op de knop"run" in het systeem en de knop"start" in de beeldopnamesoftware om de test te starten. Tijdens het hele protocol, spuit u periodiek PBS op het monster zodat het niet uitdroogt. Doe dit echter wanneer het zich in de ongeladen toestand bevindt, niet tijdens de gegevensverzameling.Na het openen van de beeldanalysesoftware, klikt u op de speckle afbeeldingen"tab en selecteert u alle afbeeldingen die moeten worden geanalyseerd. Klik vervolgens op het rechthoekgereedschap en selecteer het gebied van belang in de eerste afbeelding. Voer vervolgens een subsetgrootte van 31 bij 31 pixels in en een stappengrootte van vijf pixels.Klik nu op de start analyse"tab in de software en stel de interpolatie in op een geoptimaliseerde 8 trap. Stel ook het criterium in als nul genormaliseerde vierkantverschillen en de subsetgewichten optie als Gaucian. Controleer de drempelwaardeopties.Ze moeten op de standaardwaarde staan. Klik vervolgens op de post verwerking sub tab onder de start analyse tab. Selecteer de optie, string computation"en laat de filtergrootte en type filter als standaard.Stel het tensortype in op Lagrange. Selecteer ten slotte het gegevens tab en selecteer vervolgens een geanalyseerde afbeelding om het oppervlaktespanningsveld te visualiseren. 2D DIC in combinatie met eenaxisale mechanische test, werd gebruikt om het oppervlaktespanningsveld van een vaatweefselmonster te meten, in verschillende vervormde toestanden.De visco-elastische aard van het weefsel was merkbaar aan de mate van hysterese in de lage verplaatsingscurven vóór de mechanische voorbehandeling. Met voorbehandeling werd de hysterese echter geleidelijk verminderd. Zoals verwacht, namen de lokale cirkelvormige spanningswaarden toe met toegepaste monsterverplaatsing.De cirkelvormige spanning was over het algemeen minder nabij het centrum van het monster in vergelijking met nabij de greepinterface van het monster. In de longitudinale richting nam de resulterende, niet-uniforme comprimerende spanning op het in

using-digital-image-correlation-to-characterize-local-strains-on

Research

JoVE Journal

Biology

Biologie

Stent geïnduceerde arteriële vervormingen gekenmerkt met een optische oppervlak stam meetsysteem. Deze visualisatie techniek wordt gebruikt om inzicht te krijgen in de impact van de implantatie van de stent op de host schip.

Monitoring van de Muur Mechanics Tijdens stent in een bloedvat

Time-lapse microscopie- en beeldverwerkingstechnieken werden gebruikt om fibroblastgemedieerde gelverdichting en fibrinevezelherschikking in een milieuvriendelijke bioreactor gedurende een periode van 48 uur te observeren en te analyseren.

Observeren en kwantificeren van fibroblast-gemedieerde Fibrin Gel Compaction

In dit protocol, worden het dijbeen oppervlakte stammen geschat tijdens fractuur testen met behulp van de digitale afbeelding correlatie techniek. De nieuwigheid van de methode gaat om toepassing van een hoog contrast stochastische spikkel patroon op het dijbeen oppervlak, zorgvuldig opgegeven verlichting, hoge snelheid video-opname en digitale beeldanalyse correlatie voor stam berekeningen.

Een methode voor het schatten van dode foetussen dijbeen corticale stammen tijdens fractuur testen met behulp van digitale beeld correlatie

We voeren een in vivo imaging methode met behulp van twee verschillende fluorescente kleurstoffen om dynamische spinale vasculaire wijzigingen na een contusive dwarslaesie bij volwassen Sprague-Dawley ratten te houden.

Een In Vivo Duo-kleur methode voor Imaging-vasculaire Dynamics na Contusive dwarslaesie

Deze studie introduceert een protocol voor het meten van de microcirculatie in menselijke mondelinge mucosa tegen laser spikkel contrast denkbaar. Het toezicht op wondgenezing na vestibuloplasty gecombineerd met een prothese xenogene collageen wordt gepresenteerd op een klinisch geval.

Een nieuwe benadering voor het toezicht op Graft Neovascularization in de menselijke tandvlees

Microstructurally kleine vermoeidheid spleet groei gedrag wordt onderzocht met behulp van een nieuwe methodologische benadering combineren spleet groei meting en stam-veld analyse te onthullen het veld Cumulatieve vervorming op niveau van de sub graan.

Full-veld stam metingen voor Microstructurally kleine vermoeidheid kraken Propagation digitaal beeld correlatie methode

Hier presenteren we een methodologie voor de dynamische karakterisering van treksterkte specimens op tussenliggende stam tarieven met een kader voor een snelle servo-hydraulische belasting. Procedures voor spanningsmeter instrumentatie en analyse, alsmede voor digitaal beeld correlatie stam metingen op de specimens, worden ook gedefinieerd.

Materiële karakterisering van het tarief van de tussenliggende stam met digitaal beeld correlatie

We hebben een mechano-imaging pijplijn ontwikkeld om de heterogene structurele en mechanische atherosclerotische plaque-eigenschappen te bestuderen. Deze pijplijn maakt correlatie mogelijk van de lokale overheersende hoek en dispersie van collageenvezeloriëntatie, het breukgedrag en de spanningsvingerafdrukken van het vezelige plaqueweefsel.

Een methode om de correlatie tussen lokale collageenstructuur en mechanische eigenschappen van atherosclerotisch plaquevezelig weefsel te bestuderen

Dit artikel beschrijft een open-source digitaal beeldcorrelatiealgoritme voor het meten van lokale 2D-weefselspanningen in peesexplantaten. De nauwkeurigheid van de techniek is gevalideerd met behulp van meerdere technieken en is beschikbaar voor openbaar gebruik.

Het meten van lokale weefselspanningen in pezen via open-source digitale beeldcorrelatie

We presenteren een methode om permanente markeringen en patronen aan te brengen op siliconenoppervlakken door fijne deeltjes op het oppervlak te plakken. De markeringen kunnen een herkenbaar ontwerp zijn of een willekeurig spikkelpatroon, zoals dat wordt gebruikt bij digitale beeldcorrelatie.

Aanbrengen van permanente, robuuste gestencilde patronen van fijne deeltjes op elastomeeroppervlakken

Leer digitale beeldcorrelatie gebruiken om lokale rekvelden op vaatweefselmonsters te kwantificeren met uniaxiale trektesten. Deze methode biedt essentiële data voor het valideren van computationele modellen in weefselmechanica.

Met behulp van Digital Image Correlation Local Spanningen op vaatweefsel Monsters karakteriseren

Meer video's verkennen