Badania biomechaniczne nerwów in vivo: procedura analizy biomechanicznej uszkodzenia nerwu splotu ramiennego w modelu noworodka świni

Streszczenie

Źródło: Singh, A., et al. Metody badań biomechanicznych in vivo na splocie ramiennym u noworodków prosiąt. J. Vis. Exp. (2019).

W tym filmie demonstrujemy badanie biomechaniczne nerwu splotu ramiennego na modelu świni, aby zmierzyć progową wytrzymałość na rozciąganie nerwu podczas rozciągania. Technika ta pomaga w określeniu właściwości strukturalnych i mechanicznych nerwu.

Protokół

Wszystkie procedury dotyczące modeli zwierzęcych zostały sprawdzone przez lokalny instytucjonalny komitet opieki nad zwierzętami oraz weterynaryjną komisję rewizyjną JoVE.

1. Badania biomechaniczne

1. Ustawienie biomechanicznego urządzenia badawczego
   UWAGA: Specjalnie skonstruowane mechaniczne urządzenie testujące zostało zaprojektowane i wyprodukowane do wykonywania rozciągania in vivo nerwu splotu ramiennego (BP) (ryc. 1).
   1. Przymocuj podstawę zestawu do wózka.
   2. Przymocuj siłownik elektromechaniczny do podstawy za pomocą dużych zacisków C. Siłownik może zapewnić siłę 150 funtów, skok 10 cali i prędkość 15 mm / s. Prędkość można zmniejszyć do 0,2 mm/s i nadal działać zgodnie z oczekiwaniami.
   3. Przymocować czujnik wagowy 200 N do siłownika.
   4. Przymocuj (wkręcić) zacisk do ogniwa obciążnikowego, który składa się z wyściełanej pleksi, co zapobiega koncentracji naprężeń w miejscu mocowania.
   5. Przymocuj aparat do statywu. Upewnij się, że kamera ma możliwość nagrywania do 120 kl./s w rozdzielczości 658 x 4926 pikseli.
   6. Podłącz USB z kamery, siłownika i ogniwa obciążnikowego do komputera, aby zintegrować i zsynchronizować wszystkie elementy zestawu.
   7. Podłącz komputer, siłownik i ogniwo obciążnikowe do źródła zasilania.
2. Skalibruj ogniwo obciążnikowe przed zarejestrowaniem zastosowanych obciążeń. Aby to zrobić, wykonaj poniższe czynności:
   1. Ustaw siłownik pod kątem 90° za pomocą regulowanego uchwytu i sprawdź kąt kątomierzem.
   2. Otwórz oprogramowanie, które współpracuje z czujnikiem wagowym (tabela materiałów). Naciśnij przycisk Start, aby wyświetlić odczyt napięcia na żywo.
   3. Zawieś obciążniki na zacisku w zakresie od 0 do 1 000 g w krokach co 100 g od zestawu i zapisz zmierzone napięcia.
   4. Oblicz równanie liniowe napięć i mas, znajdując nachylenie (m) i punkt przecięcia (b). Odbywa się to za pomocą programu arkusza kalkulacyjnego i dołączonej funkcji nachylenia do obliczenia b z równania 1 poniżej. Wstaw równanie 2 pokazane poniżej do kodu konfiguracji mechanicznej.
      równanie 1: b = y – mx
      gdzie: y to waga, x to napięcie, m to nachylenie, a b to punkt przecięcia (stały).
      równanie 2: y = mx + b
      gdzie: y to waga, x to napięcie, m to nachylenie, a b to stała.
3. Testowanie: nerw BP jest cięty i zakotwiczony w zestawie testowym za pomocą specjalnie skonstruowanego zacisku.
   1. Umieść znieczuloną świnię noworodkową w pozycji leżącej z odsłoniętym nerwem ciśnieniowym.
   2. Przetnij nerw BP za pomocą cienkich nożyczek.
   3. Zacisnąć przeciętą stronę nerwu BP w specjalnie skonstruowanym zacisku (Rysunek 1).
   4. Ręcznie umieść czarną farbę akrylową lub atrament indyjski na zaciśniętym segmencie BP (Rysunek 2).
   5. Umieść siatkę kalibracyjną, która jest linijką o długości 1 cm, płasko w zwierzęciu, aby ustawić skalę do analizy danych.
   6. Użyj oprogramowania kamery, aby wyświetlić położenie kamery bezpośrednio nad badanymi segmentami, umożliwiając w ten sposób monitorowanie ruchu/przemieszczenia markerów i określenie rzeczywistego odkształcenia tkanki w dowolnym punkcie czasowym.
   7. Zapisz początkowe pomiary, takie jak wysokość, na której nerw wchodzi do ciała ze stołu i wysokość zacisku od stołu, kąt siłownika i cała długość tkanki.
   8. Otwórz oprogramowanie do programowania (tabela zawierająca graficzny interfejs użytkownika [GUI] (Rysunek 3).
   9. Uruchom GUI, naciskając przycisk Uruchom.
   10. Zainicjuj system, naciskając przycisk Inicjuj.
   11. Wytaruj system, naciskając przycisk Tara.
   12. Rozciągnij segment BP, naciskając przycisk rozpocznij test. Powoduje to ciągnięcie tkanki z przypisaną prędkością 500 mm/min, aż do całkowitego uszkodzenia w dowolnym segmencie ciśnienia tętniczego. Program zapisuje również plik wideo, przyłożone obciążenie rozciągające, przemieszczenie tkanki i czas trwania testu.
   13. Należy zanotować miejsce uszkodzenia, czyli punkt, w którym dochodzi do pęknięcia tkanki.

Wyniki

Rysunek 1: Szczegółowe informacje na temat mechanicznego urządzenia do testowania in vivo, w tym siłownika, ogniwa obciążnikowego i cęgi.

Rycina 2: Markery umieszczone nad segmentami BP w celu zarejestrowania naprężeń utrzymywanych przez tkankę podcz...

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Omega Subminature Ogniwo obciążnikowe rozciągające i ściskające	omega	LCM201-200N	Cel obciążeniowy 200 N
Kamera Basler acA640-120uc	Basler powiedział:	ACA640-120UC	-
Siłownik liniowy ze sprzężeniem zwrotnym	Automatyzacje progresywne	PA-14P	Skok 10", siła 150 funtów, prędkość 15 mm / s
Oprogramowanie do śledzenia ruchu	Kinovea powiedział:	N/a	Otwarty kod źródłowy
Oprogramowanie do projektowania - MATLAB	Matematyka	N/a	wersja 2018A
nożyczki	Narzędzia Fine Science Inc	14094-11 lub 14060-09	-