Metodologia Elastografia por Ressonância Magnética para a Avaliação de engenharia de tecidos Crescimento Construct

Examinar construções de tecido projetado não é aceitável o teste mecânico tradicional, que muitas vezes resulta na destruição da amostra. Este método usa elastografia por ressonância magnética microscópica ou micro MRE como uma técnica não invasiva para medir as propriedades mecânicas de pequenos tecidos moles. As primeiras células são assentadas em um andaime de biomaterial para gerar tecido.

O tecido é suspenso em gel aros e a ponta de um atuador é colocada no gel. Em seguida, para caracterizar o movimento do atuador, é transferido para a amostra e detectado usando um laser. Vídeo Doppler.

A amostra e o atuador são transferidos para um ímã e ressonância magnética. Imagens de elastografia são adquiridas. A análise das imagens resultantes mostra a mudança na rigidez absoluta para construções osteogênicas e adipogênicas.

Primeiro tivemos a ideia dessa técnica e observamos a phtografia de residência magnética para o uso do diagnóstico de doenças e percebemos que ela poderia ser estendida à engenharia de tecidos. A principal vantagem desta técnica sobre outras técnicas existentes, como testes mecânicos, é que ela aplica a tecnologia não invasiva da ressonância magnética às principais propriedades mecânicas dos tecidos. As aplicações desta técnica se estendem à engenharia de tecidos porque o conhecimento das propriedades mecânicas garantirá que ela seja apropriada para os usos pretendidos na engenharia óssea e cartilaginosa.

Embora esses métodos forneçam informações valiosas sobre a engenharia de tecidos, eles também podem ser usados para diagnosticar doenças em diferentes órgãos, como fibrose hepática, lesão cerebral traumática ou câncer cerebral, por exemplo. A demonstração visual desse método é crítica porque inclui as etapas que são difíceis de aprender e a consciência prévia da engenharia de tecidos e imagens de ritmo de magnitude. Gars. O processo de preparação da construção do tecido consiste em três estágios principais, expansão da população de células, semeadura de células em um andaime de biomaterial e diferenciação por meio do uso de moléculas de sinalização química.

Após a cultura e expansão da linha celular, semeie as células-tronco mesenquimais humanas ou HMCs em uma esponja de gelatina a uma densidade de uma vez 10 elevado a seis células por mililitro para formação óssea. Aproximadamente três dias depois, as células devem aparecer confluentes no andaime para induzir a diferenciação. Remova o meio e substitua-o por meio de indução adiposa.

Em seguida, incube as células a 37 graus Celsius com 5% de dióxido de carbono após três dias. Substitua o meio por meio de manutenção, que consiste em meio de expansão contendo 10 microgramas por mililitro de insulina recombinante humana. Após incubação por 24 horas, substitua o meio de manutenção por meio de indução.

Repita este ciclo três vezes. Substitua o meio de manutenção a cada dois dias por quatro semanas para induzir a osteogênese. Substitua por meio osteogênico fresco a cada dois dias durante o estudo.

Aqui, o estudo tem duração de quatro semanas e o MRE é realizado a cada semana. A elastografia por ressonância magnética baseia-se na propagação de ondas de cisalhamento mecânicas para avaliar os valores locais das propriedades mecânicas. Portanto, essas vibrações mecânicas precisam ser geradas e caracterizadas dentro do tecido de interesse usando um atuador elétrico piso Para preparar a amostra, transfira a cultura de tecidos para um tubo de ensaio de 10 milímetros de diâmetro contendo uma base sólida e uma camada de gel 0,5% AGROS.

Em seguida, adicione 0,5 acrogel quente. Para encerrá-lo. Deixe o gel agros endurecer por cinco minutos.

À temperatura ambiente, insira a ponta do motor de dobra elétrico na superfície do gel. Em seguida, conecte o tubo contendo a amostra e o atuador a um suporte rígido. Oriente o feixe do barômetro doppler a laser em direção à ponta do atuador mecânico.

Ajuste o posicionamento do sistema para otimizar a intensidade do sinal refletido, que é exibido no barômetro. Para maximizar a reflexão, use fita reflexiva, se necessário, para configurar o atuador para gerar ondas puras inofensivas com amplitudes significativas de cerca de 250 mícrons. Defina o gerador de funções para varrer a faixa de frequência desejada usando um volume operacionaltage de 20 volts pico tope com um sinal de ruído branco.

Para este experimento, a faixa de frequência desejada é de 20 a 2000 hertz. Para visualizar o espectro caracterizado no programa Polytech Rsof, selecione a velocidade e a exibição FFT. Comece a capturar o sinal e identifique a frequência de ressonância do sistema com base nos picos do espectro.

Em seguida, para medir a deflexão do atuador, configure o atuador para fornecer um sinusóide contínuo na frequência de ressonância caracterizada. Usando uma tensão de operação de 200 volts pico tope e denotar o deslocamento gerado que está sendo entregue pelo atuador para a superfície do conjunto de gel fibra macia para exibir o FFT com deslocamento como o eixo Y. Uma vez caracterizado o atuador, coloque o tubo de ensaio contendo a amostra e o atuador em uma ranhura em uma bobina de RF de 10 milímetros, coloque a amostra e o atuador no centro do scanner de ressonância magnética.

Adquira uma imagem de batedor para identificação do local da construção. Uma vez que a construção do tecido tenha sido localizada, defina os parâmetros para a aquisição. Uma varredura sagital in vitro típica terá um tempo de repetição de 1000 milissegundos.

Tempo de eco de 20 a 40 milissegundos, espessura de corte de 0,5 a um milímetro e campo de visão de 12 por 10 milímetros ao quadrado, com um tamanho de matriz de 1 28 por 1 28 pixels. Para os parâmetros de elastografia, defina a frequência do atuador para o valor determinado pela caracterização do viter doppler a laser. Para esta amostra, é necessário um par bi com uma amplitude de gradiente de 50 gauss por centímetro e um atraso de MRE definido como zero.

Altere o gerador de funções para o modo burst e ajuste os parâmetros do gerador de funções para corresponder aos dos parâmetros de aquisição de elastografia, incluindo a frequência e o número de ciclos. Defina também o gerador de funções para ser acionado externamente. Para obter uma imagem sagital, defina a sensibilização ao movimento para estar na direção do corte positivo e inicie a varredura após a aquisição.

Verifique a imagem para avaliar a qualidade do sinal na construção do tecido. Se a imagem parecer muito escura, ajuste os parâmetros de RM e adquira outra digitalização. Em seguida, altere a sensibilização para a direção negativa da fatia.

Transfira os arquivos do scanner de ressonância magnética para outro computador equipado com MATLAB e execute o programa MATLAB que realizará uma divisão complexa para geração de uma imagem representando a propagação de ondas de cisalhamento. Avalie a imagem quanto à presença de ondas de cisalhamento e possíveis artefatos, como perfis de linha de enrolamento de fase, podem ser plotados para avaliar melhor a qualidade e a amplitude da onda. Se ocorrer quebra, diminua a amplitude do gradiente e adquira outra varredura.

Se não forem necessários ajustes na imagem. Ajuste o tamanho da matriz de parâmetros para oito valores igualmente espaçados, variando de zero segundos a um período completo da frequência de ressonância caracterizada. Adquira uma varredura nas orientações de fatia positiva e negativa assim que as imagens forem adquiridas.

Use um programa MATLAB projetado para gerar os dados de onda pura e o filme correspondente da onda que se propaga na amostra. Este é o arquivo que será necessário para estimar as propriedades mecânicas. A etapa final do MRE é calcular a rigidez absoluta das imagens de ondas puras.

Comece colocando os dados no programa MATLAB que avaliará o conjunto de dados tridimensional, especifique os parâmetros de imagem, incluindo campo de visão, gradiente, amplitude e número de pares bipolares, e execute o código. O algoritmo permite a seleção de regiões de interesse para as quais a média e o desvio padrão de cada parâmetro são calculados. Desenhe os contornos da construção do tecido para selecionar a região de interesse.

A média e o desvio padrão da rigidez, armazenamento, módulo e módulo de perda dentro da região de interesse selecionada são exibidos. O programa também fornece resultados intermediários, incluindo onda após filtros, onda após filtragem direcional e perfis de linha que ajudam a estimar a fidelidade da recuperação. Para uma estimativa precisa, a onda filtrada precisa ser suave.

O desvio padrão de um parâmetro em uma região específica de interesse também é um indicador da qualidade do cálculo, se necessário, ajuste outros parâmetros conforme necessário para obter valores precisos das propriedades mecânicas para observar as mudanças nas propriedades mecânicas das construções projetadas à medida que se desenvolvem. O teste de ERM foi aplicado durante um período de quatro semanas. Este mapa de desenvolvimento de construto mostra construtos adipogênicos indicados pela letra A e osteogênicos indicados pela letra O com imagens de magnitude correspondentes, imagens de ondas puras, ELAs e rigidez média ao cisalhamento exibidas.

O mapa de cores para os ELAs corresponde ao esquema de cores da barra. As barras de gráfico e erro representam o desvio padrão dentro de cada região de interesse dos construtos. Com o tempo, as construções adipogênicas tornaram-se menos rígidas, indicando propriedades semelhantes ao tecido adiposo.

Da mesma forma, as construções osteogênicas tornaram-se mais rígidas ao longo do período de quatro semanas, indicando diferenciação óssea Uma vez dominada, essa técnica pode ser feita em cerca de duas horas se executada corretamente. Ao tentar este procedimento, é importante caracterizar totalmente o atuador Seguindo este procedimento. Métodos como análise bioquímica e histologia podem ser usados para responder a perguntas como a confirmação da deposição mineral.

Não se esqueça de que, ao trabalhar com material celular humano e ressonância magnética, pode ser extremamente perigoso e a consciência do BL dois e da ressonância magnética adequados. Precauções devem ser tomadas ao realizar esses procedimentos.