Waiting
Processando Login

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Biology

Использование цифровой корреляции изображения для характеристики локальных деформаций на сосудистую ткань образцов

Published: January 24, 2016 doi: 10.3791/53625

Introduction

Богатая история исследований, охватывающих более 50 лет было сосредоточено на количественной оценке механических свойств сосудистых тканей. Эти исследования позволяют лучше понять как физиологических и патологических поведение кровеносных сосудов, обеспечивают основу для оценки эффективности / совместимость эндоваскулярных устройств, и помощь в проектирование и изготовление инженерных сосудистой строит 1-6. Точное измерение механической реакции мягких тканей и учредительного моделирования их механических свойств по сути вызов из-за механической неоднородности, анизотропии и нелинейности выставлены в большинстве типов тканей. Кроме того, экспериментальные измерения часто путает местных сложностей, введенных в образец-Grip интерфейсов в процессе механических испытаний (т.е. изгиба, трение, концентрации напряжений, разрывая) и неизбежного перехода механических свойств, как только ткань вырезали из живого животного. </ P>

Одноосный Эксперимент на растяжение является одним из самых простых механических испытаний, которые могут выполняться на образце из твердого материала, и часто используется для оценки механической реакции сосудистой ткани. Результаты этих экспериментов дают полезную информацию для предварительного своей страны и инженерных тканевых источников, и может быть использован для сравнения эффектов некоторых обработок, болезненных состояний или фармакологических соединений на механическое поведение сосудистой стенки 7-11.

Одноосное механические испытания мягких тканей, как правило, выполняется на образцах с относительно однородных геометрий, которые наиболее часто собака кости или в форме кольца 7,8,12-14. Тем не менее, существенное отклонение от этих идеализированных геометрии может произойти из-за проблем, связанных с рассечением тканей, изоляции и закрепления в системе тестирования. Любой неравномерность в геометрии, в конечном счете привести к гетерогенной напряжением и деформациейПоля, когда образец подвергали одноосного растяжения, со степенью в зависимости от фактической формы образца неоднородности, а также размер выборки (относительно рукояток) и механических свойств материала 9,15,16. При полевых неоднородности являются значительными, расчеты деформации образца на основе относительных положений рукоятки являются неточными и, таким образом, достаточным основанием для оценки механического поведения.

Системы анализа видеоданных широко используется для измерения деформации мягких тканей, часто с помощью маркеров высокого контрастного вещества, применяемые в поверхности образца 17,18. Цифровой корреляция изображения, оптический метрологическое метод, который измеряет напряжение поверхности полного поля путем сравнения значений серые интенсивности уровня по поверхности особи до и после деформации, была использована в сочетании с видео анализ мягких тканей 19-21. Есть несколько преимуществ цифровой корреляции изображения по сравнению с интерферометрIC методы, которые могут быть использованы для измерения. Во-первых, как бесконтактным измерительной техники, она сводит к минимуму смешанное воздействие изменения свойств материала в связи с тем, как система измерения влияет на образец. Во-вторых, это требует много менее жесткими измерения окружающей среды и имеет более широкий диапазон чувствительности и разрешения, чем другие методы. В-третьих, наделенный способностью захвата полного поля зрения, эта техника может характеризовать как среднее и местные механические ответов. Для подробного объяснения метода, читатели могут увидеть книгу Саттон 22.

Дл получени штамма поля на поверхности образца, двумерный цифровой техники корреляция изображений (2D-DIC) могут быть использованы. Короче говоря, изображения образца захвачены в ненагруженных и нагруженных различными государствами. Первое изображение делится на небольшие квадраты, называемых подмножества (М × М пикселей), которые образуют сетку для последующего расчетаПоля 2D деформации. Положение каждого квадрата в деформированных образцов получают с использованием алгоритма согласования изображения. Движение каждого квадрата затем отслеживается, кадр за изображения, обеспечивая поля смещений, которые затем могут быть использованы для получения деформации градиентов и штаммы с помощью различных методов, в том числе полиномиальной аппроксимации или интерполяции конечного элемента. В настоящем рукописи, мы предоставляем подробную методику оценки деформационных полях поверхности, на местных сосудистых тканей через интеграцию одноосного тестирование на разрыв и 2D-DIC.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ПРИМЕЧАНИЕ: Процедуры, описанные ниже, были проведены в рамках протокола, утвержденной Комитетом по уходу и использованию животного Институциональная в университете Южной Каролины в Колумбии, штат Южная Каролина.

1. Приобретение и тканей Рассечение

  1. Стерилизовать всех хирургических инструментов до рассечения тканей. Автоклав хирургических ножниц и тонкие стандартные щипцы, а также хирургические лезвия под давлением 15 фунтов на квадратный дюйм и температуре 121 ° С в течение 15 мин.
  2. Приобретать один набор свежих свиных (7 месячных самцов ландрас, 60-70 кг) почек с неповрежденной аорты от местного мясокомбината. Транспорт ткани обратно в лабораторию в ледяной 1% солевой буфер (PBS) раствор фосфата.
  3. Сразу же по прибытии изолировать брюшной аорты от окружающих тканей с помощью хирургических ножниц и щипцов.
  4. Промыть судну три раза с помощью шприца 50 мл, наполненную PBS (рН 7,2). Используя ножницы и щипцы, удалить столько периваскулярной ткани, как вероятныймых без ущерба для целостности образца.
  5. Вертикально расположить острым лезвием бритвы на средней части судна и убедитесь, что он перпендикулярен продольной оси сосуда. Создайте два кольцевых образцов каждый с шириной примерно 20 мм с применением три последовательных сокращений окружности с лезвием бритвы.
  6. Вертикально расположить острым лезвием бритвы на одной кольцевой пробы таким образом, что лезвие ориентирован в радиальном направлении. Применение острый силы для получения радиального распила, что приводит к полосового образца для испытаний одноосного механического. Поместите образец в 100 мм стеклянную чашку Петри и не погружать в PBS до применения поверхности зернистость. Повторите для второго образца кольцевой.

2. Создание поверхности спекл

  1. Подключите аэрограф с клапаном давления.
  2. Отрегулируйте диаметр сопла аэрографа с получением пятен 60-100 мкм (соответствующий диапазон для сопла должны диаметраопределяться из предварительных исследований).
  3. Налейте приблизительно 2 мл черного красителя ткани разметки в гравитационный питатель из аэрографа.
  4. Поместите аэрограф примерно 0,5 м от образца.
  5. Извлеките образец из чашку Петри. Спрей ткани маркировки краситель на интимы поверхности образца в течение примерно 5 секунд под давлением распыления 100 фунтов на квадратный дюйм. Повторите три раза, чтобы гарантировать, что спекл равномерно покрывает поверхность образца.

3. Выполнение экспериментов

  1. Приложить каждый конец образца пластиковой полоски (1 см толщины ширина х 1 см х 0,5 Длина см) с использованием тканевого адгезива. Поместите образец на ткани разделочной доске. Расположите образец так, чтобы он лег ровно и измерить его размеры с помощью цифрового измерителя.
  2. Инициировать управления системы для механических испытаний. На система контролирует домашний экран, выберите "Waveform" на панели задач, расположенной на вкладке "Настройка".
  3. Объявлениетолько положение верхней рукоятки механического тестера до -4 мм (4 мм расширения по отношению к назначенному исходное положение в системе). Аккуратно закрепите одну пластиковую полоску (прилагается к образцу в 3,1) в верхней рукояткой механической тестера и позволяют образец свободно висеть. Использование цифрового суппорта, чтобы гарантировать, что расстояние между образцом и верхним зажимом меньше 2 мм.
  4. Вручную отрегулировать положение нижнего зажима таким образом, чтобы свободный конец образца может быть обеспечено без расширения. Аккуратно закрепить пластиковую ленту, прикрепленную к свободному концу образца в нижним зажимом механического тестера.
    1. Использование цифрового суппорта, чтобы гарантировать, что расстояние между образцом и нижним зажимом меньше 2 мм. Нуля загрузку системы клетки. Измерение длины образца, и использовать его в качестве эталонного длины для расчета глобальных круговых штаммов.
  5. Введите протокол механических испытаний. Протокол, используемый в тего демонстрации влечет за собой 4 одноосные циклов перемещения, которые простираются длина образца на 18% при скорости сдвига 0,01 мм / сек.
  6. Периодически распыляйте PBS на образце всей оставшейся протокола тестирования для того, чтобы она остается увлажненной.
  7. Установите камеру (камера пиксела 5 мега, 100 мм объектив, размер пиксела 3,49 мкм) на штативе, который расположен 1,5 м от загрузочного кадра. Убедитесь, что камера и поверхность образца перпендикулярны, установив камеру на низкой доступной области глубине и манипулирования ее выравнивание таким образом, что все поле зрения находится в фокусе.
  8. Откройте программное обеспечение захвата изображения.
  9. Выберите "ГРР-2" в опции "Выбор системы".
  10. Выберите путь для сохранения проекта изображения, которые будут проанализированы.
  11. Нажмите на иконку "Time Square» и указать интервал приобретения по 5 сек.
  12. Отрегулируйте экспозицию, диафрагму, численное и фокус объектива так, чтобы получить четкое представление образца,
  13. Отрегулируйте положение светодиода, чтобы обеспечить достаточное освещение на образце.
  14. Нажмите на значок "Пуск" в программном обеспечении захвата изображения для получения изображения поверхности образца.
  15. Откройте программное обеспечение для анализа изображений.
  16. Импорт изображение, полученное. Нажмите на индивидуальной спекл, а затем подсчитать количество пикселей в пределах этой отдельной спекл.
    Примечание: Определить репрезентативную черный спекл. Определение размера спекл как линейное расстояние между пикселями на обеих сторонах спекл, которые имеют аналогичные высокие значения. Для приемлемого размера спекл, количество пикселей по ширине типовой спекл должно быть больше, чем 3 пикселя. Для улучшения пространственного разрешения в измерениях, большинство пятен должны не более 5-7 пикселей по ширине спекл, когда это возможно. Таким образом, типичный спекл в этом случае будет составлять от 10 мкм при наименьшей и 23 мкм при самой большой в линейном измерении. Для определения соответствующего подмножестваразмер, типичный подмножество должны иметь по крайней мере 3 белых и 3 черных пятен по всей его ширине. Если типичный спекл 5 пикселей в линейном измерении, то каждый 31x31 подмножество бы по меньшей мере 105 мкм в линейном измерении. Расстояние между центрами подмножества должно быть не менее 1/6 линейного размера. Таким образом, для размера 31x31 подмножества, расстояние 5 пикселей, который представляет 18 мкм в линейном расстоянии.
  17. После проверки качества спекл, одновременно нажмите кнопку "Выполнить" в системе и значок "Пуск" в программном обеспечении захвата изображения, чтобы начать тест.
  18. Захват серии изображений всему испытаний с использованием камеры и захвата изображения программное обеспечение.

4. Методы очистки после эксперимента

  1. Поместите отбрасываются образца в биологической мешок и закрыть мешок. Позвоните в Департамент окружающей среды и безопасности (EHS) в университете Южной Каролины для надлежащей утилизации.
  2. Подготовьте фосфатовбесплатно дезинфицирующий раствор с соотношении 1:64 разбавления моющего средства дезинфицирующего к дистиллированной воде. Замачивание хирургические инструменты в этом растворе в течение 20 мин.
  3. Тщательно промойте элементы, описанные в 4.2 дистиллированной водой. Сушат с помощью инструментов бумажное полотенце и затем распылить их с 70% -ным раствором этанола. Еще раз высушить хирургические инструменты, используя бумажное полотенце и положить их обратно в хирургическом инструментарии.

5. Анализ на изображение, чтобы измерить локальной деформации поля

  1. Откройте программное обеспечение для анализа изображений.
  2. Перейдите на вкладку "Спекл изображения", выберите все изображения, которые должны быть проанализированы.
  3. Нажмите на прямоугольник инструментом и выберите интересующую область на первом изображении.
  4. Введите подмножество размер 41 × 41 пикселей и размер шага 5 пикселей.
  5. Нажмите кнопку Пуск вкладку анализа в программном обеспечении, выберите интерполяции как оптимизированной 8-ловушки; выбрать критерий, как нулевой, нормированных квадратов разностей и весов подмножества вариант, как гауссовой.
  6. Установите пороговые параметры по умолчанию в программном обеспечении.
  7. Нажмите на вкладке в начало анализа пост-обработки подпозицию. Нажмите вычисление деформации вариант и оставить размер фильтра и тип фильтра по умолчанию в программном обеспечении. Выберите тензор типа Лагранжа.
  8. Выберите вкладку данных, а затем выбрать любой анализируемое изображение для визуализации поля деформаций поверхности.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Механические данные, полученные из испытания на одноосное наклонной расширения на сосудистой ткани состоит из нагрузки от применяемых отношений перемещения образца при заданной скорости перемещения. В этом исследовании, 2D-ДВС в сочетании с одноосной механических испытаний используется для измерения полей деформации поверхности образца в ортогональных направлениях на различных деформированных состояний. Вязкоупругая характер сосудистой ткани проявляется заметным степени гистерезиса в кривых нагрузки перемещение до механического предварительной. Для продвижения воспроизводимость механических испытаний и получить упругие механические ответ, ткань выдержано с помощью нескольких циклов погрузки-выгрузки, где гистерезис постепенно уменьшается (рисунок 1). Несмотря на чрезвычайно тщательной подготовки образца и монтажа, 2D-ДИК измерения показывают, что поле деформаций результате поверхность интимы очень неоднороден как в окружные и продольные направления. Как и ожидалось, местные окружные значения деформации возрастает с приложенной перемещения образца. Неоднородность в окружном шаблон деформации обычно дает значения, которые ниже недалеко от центра образца по сравнению с рядом интерфейс выборки захвата, отражающие последствия сцепление на местных штаммов (рисунок 2). В продольном направлении, полученные неравномерные деформации сжатия на поверхности образца интимы увеличивается, как образец постепенно распространяется, и поле результате штамм обладает более выраженным степень неоднородности по сравнению с окружном направлении (рис 3). Коэффициенты вариации (КВ) из полей деформации поверхности в ортогональных направлениях были рассчитаны с учетом степени неоднородности поля в некоторых состояниях экспериментальных, и было обнаружено, монотонно убывать с увеличением расширения образца (Таблица 1).

jove_content "FO: Keep-together.within-странице =" 1 "> Рисунок 1
Рисунок 1. Экспериментальная предварительная образца сосудистой ткани для одноосного тестирование на разрыв. Прямоугольной формы образца выдержано с трех циклов погрузки-выгрузки, чтобы получить воспроизводимое упругий отклик. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

фигура 2
Рисунок 2. Окружная поле деформаций в зоне образца интереса. (А) представитель пример пестрой поверхности образца интимы и определили сферу интересов. (Б) Местное окружная деформация ε гг (%) в идентифицированной области интереса на повышениеУровни прикладного глобального окружности деформации (увеличение с 1,6% до 9% до 18%, слева-направо). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 3
Рисунок 3. Продольная поле деформаций в зоне образца интереса. (А) представитель пример пестрой поверхности образца интимы и определили сферу интересов. (Б) Местное продольная деформация ε хх (%) в идентифицированной области интереса на повышение уровня прикладной глобальной окружности деформации (увеличение с 1,6% до 9% до 18%, слева-направо). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть крупная версия этой фигуры.

Глобальный окружная деформация [%] CV в е гг (%) CV в е хх (%) 1.6 11.8 28.1 9.0 7.4 25.1 18,0 5.6 20,7

Таблица 1. Коэффициенты вариации полей деформации. Коэффициенты вариации (CV) полей деформации поверхности образца интимных как в окружном гг) и продольной (е) хх направлениях выберите уровней прикладного глобального окружности деформации.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Хотя предыдущие исследования использовали широкий диапазон красителей для отслеживания методов оценки видео для образца штамма 18,20,21,23,24, наше настоящее цель заключается в предоставлении всеобъемлющей методологии для пара одноосном растяжении тестирования с 2D-DIC для оценки штаммы поверхности образцов, сосудистых тканей. С высокой Разрешение камеры и программного обеспечения для анализа изображений в доме, поле деформаций может быть измерена в пределах заданного участка поверхности, как образец подвергается одноосной нагрузки. Особую актуальность для механических испытаниях сосудистой ткани, представленный метод может быть непосредственно адаптированы для оценки штаммов поверхности плоских испытаниях в би-осевых, которые, в свою очередь позволяют идентифицировать учредительными свойств материала.

Для того чтобы облегчить анализ корреляции цифровой образ, спекл применяется к поверхности образца. Краска используется для зернистость представляет собой ткань маркировки краситель, который легко прилипает к большинству поверхностей мягких тканей. Для достиженияхорошее качество контраста и надлежащее плотность спекл-структуры, оптимальный размер спекл 60-100 мкм и распыление расстоянии 0,5 м реализуются путем регулировки диаметра сопла аэрографа и расстояние между образцом и аэрографа. Размер спекл используется непосредственно связана с решением полученных измерений 23,25. Каждый спекл должен быть выбраны по крайней мере 3-5 пикселей для получения приемлемого соотношения изображения. Учитывая мм поле 22 мм × 18 точки зрения и использовать размер спекл, разрешение представленной эксперимента 9 мкм / пиксель.

Нагрузочная скорость 0,01 мм / сек используется для механических испытаний, чтобы получить серию квазистатических деформируется равновесных состояний для сосудистой ткани 26,27. Так как камера и датчик нагрузки высокой верности оба чрезвычайно чувствителен к вибрации, должно быть минимальным перемещением в ходе эксперимента; даже если маленький, жесткий корпус движения камеры / образец может произойти и ж2D-ДВС на основе измерения плохо посрамить. Аналогичным образом, деформация образца может произойти из-за дегидратации ткани, таким образом, важно, чтобы PBS наносят путем тестирования для содействия точность 2D-DIC.

Для 2D-DIC, необходимые спецификации включают размер подмножество и размер шага, используемого в алгоритме сопоставления изображений 22. Для того чтобы получить точные результаты с незначительным смещением, по крайней мере, 3 черно-белые пятнышки 3 должны присутствовать в каждом подмножестве, с каждым спекл, отобранного с помощью, по меньшей мере 3-5 пикселей. Каждая точка данных в выходной предоставляет информацию усредненная по коробку, которая соответствует размеру подмножества (41X41 пикселей), рассматривается в качестве пространственного разрешения эксперимента. Расстояние между двумя точками данных с точки зрения размера шага 5 пикселей в этом эксперименте. Для того, чтобы максимизировать точность измерений в штамм спекл смещение / поверхностных, метод сплайн-интерполяция 8-кран применяется для получения точных значений интенсивности суб-пикселей. 8-кран метOD имеет несколько более высокую точность в получении штаммов по сравнению с результатами, полученными с использованием либо 4-кран или 6-под крана фильтр интерполяции. Корреляции критерий "нормированные квадратов разницы" был выбран для согласования, так как он не зависит от изменений в масштабах в освещении (например, при деформированной подмножество 30% ярче, чем ссылки). Этот выбор является выбор по умолчанию в программном обеспечении и, как правило, предлагает наилучшее сочетание гибкости и результаты 28. Подмножество весовой, который управляет тем, как пиксели внутри подмножества взвешиваются в процессе подбора, выбирается в качестве гауссовой. С единых весов, каждый пиксель в подмножества считаются одинаково; Гаусса веса обеспечивают наилучшее сочетание пространственного разрешения и разрешения перемещения.

Коэффициенты вариации поля деформаций поверхности были рассчитаны с программным обеспечением для анализа изображений в доме и используется для количественной оценки степени деформации неоднородности. Коэффициентент вариации поля деформации в обеих круговых и продольных направлениях уменьшается с увеличением глобального окружности штамма, который был ранее наблюдаемой в аналогичных механических испытаний на других типах сосудистой ткани (неопубликованные результаты). Основываясь на этом устойчивая тенденция, то разумно ожидать, что поля деформации поверхности может достаточно гомогенизации выше некоторой критической степени расширения, такие, что глобальные и локальные измерения сходятся. Однако вполне вероятно, что это критическое значение является ткане и образец конкретных, тем самым поддерживая использование локальных измерений деформации для точной идентификации конститутивных свойств материала.

Несколько ограничения должны быть рассмотрены для правильной интерпретации нашего представленной методологии и результатов. Мы прописали умеренный спектр глобального окружности деформации, таким образом, наши реализованные местные величины деформации в обоих окружных и продольном направлениях, были значительно ниже чем значения видели в естественных условиях. Кроме того, мы оценили одноосное механическое ответ в рамках единого ориентации образца, и, следовательно, генерировать достаточные данные для идентификации определяющих свойства материала для сосудистой ткани 29,30. Тем не менее, наша цель не провести всестороннее механической анализ свиного аорты, а чтобы продемонстрировать экспериментальный протокол для соединения 2D-DIC одноосной механических испытаний на мягкие ткани. Методика, представленные здесь, могут быть легко распространены на двухосной механических испытаний и, таким образом количественной оценки определяющих механические свойства тканей сосудистых 31-33. 2D-DIC метод только фиксирует плоскую поле деформаций, соответствующую поверхности образца. Когда образец деформируется из плоскости, или когда образец не является плоской геометрии (например, кровеносного сосуда), стерео-видение изображений и 3D-ДВС методика может быть применена для измерения деформаций всеобъемлющий 23,25.

нт "> Таким образом, настоящее рукопись содержит подробную информацию о методологии интеграции одноосную тестирование на разрыв и цифровой корреляции изображения охарактеризовать механическое ответ родной сосудистой ткани. Метод, представленный в данном исследовании могут быть легко адаптированы для механической характеристики других родных и спроектирован мягких тканей, а также мягкие гидрогель / полимерные материалы, и особенно полезен, когда поле поверхность деформации образца имеет значительную неоднородность механических испытаний при.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не имеют потенциальные конфликты интересов.

Acknowledgments

Программное обеспечение и техническая поддержка были любезно коррелированных Solutions Incorporated (www.correlatedsolutions.com).

Materials

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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

Tags

Молекулярная биология выпуск 107 Биомеханика сосудистой ткани Одноосное испытания на растяжение эластичность конечных полный измерения деформации поле цифрового изображения Корреляция
Использование цифровой корреляции изображения для характеристики локальных деформаций на сосудистую ткань образцов
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Zhou, B., Ravindran, S., Ferdous,More

Zhou, B., Ravindran, S., Ferdous, J., Kidane, A., Sutton, M. A., Shazly, T. Using Digital Image Correlation to Characterize Local Strains on Vascular Tissue Specimens. J. Vis. Exp. (107), e53625, doi:10.3791/53625 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter