Name: Usando Correlação Digital de Imagem para caracterizar as cepas de locais vasculares amostras de tecido (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-01-24T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 29 s
Description: Aprenda a usar correlação digital de imagem para caracterizar campos de deformação em amostras de tecido vascular. Este método computacional quantifica precisamente a resposta mecânica e auxilia na validação de modelos biomecânicos.

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NOTA: Os procedimentos descritos abaixo foram realizadas como parte de um protocolo aprovado pelo Comitê de Cuidado e Uso do animal Institucional da Universidade da Carolina do Sul, em Columbia, Carolina do Sul. 1. Tissue Aquisição e Dissection <ol><li> Esterilizar todas as ferramentas cirúrgicas anteriores a dissecção dos tecidos. Autoclave tesouras cirúrgicas finas e fórceps convencionais, bem como lâminas cirúrgicas sob pressão de 15 psi e temperatura de 121 ° C durante 15 min. </li><li> Adquirir um conjunto de suíno fresca (7 meses de idade machos da raça Landrace, 60-70 kg) rins com aorta intacta de um matadouro local. Tecido de transporte de volta para o laboratório em solução gelada a 1% de tampão fosfato salino (PBS). </li><li> Imediatamente após a chegada, isolar a aorta abdominal de tecido circundante usando uma tesoura cirúrgica e uma pinça. </li><li> Lavou-se a recipiente de três vezes, utilizando uma seringa de 50 ml cheia com PBS (pH 7,2). Usando a tesoura e pinça, retire o máximo de tecido perivascular como possvel, sem comprometer a integridade da amostra. </li><li> Verticalmente posicionar uma lâmina afiada para a parte do meio da embarcação e certifique-se que é perpendicular ao eixo longitudinal do vaso. Criar duas amostras de anéis, cada um com uma largura de aproximadamente 20 milímetros, aplicando três cortes circunferenciais sequenciais com a lâmina de barbear. </li><li> Verticalmente posicionar uma lâmina de barbear afiada para uma amostra de anel de tal modo que a lâmina está orientada na direcção radial. Aplicar uma força aguda, para se obter um corte radial, o que resulta em uma amostra em forma de tira para o teste mecânico uniaxial. Colocar a amostra em uma placa de Petri de 100 milímetros de vidro e submergir em PBS até que o aplicativo de manchas da superfície. Repita o procedimento para a segunda amostra anel. </li></ol> 2. Criação de Superfície Speckle Pattern <ol><li> Conecte o airbrush com a válvula de pressão. </li><li> Ajustar o diâmetro do bocal do aerógrafo para produzir manchas de 60-100 mm (intervalo adequado para o diâmetro do bocal deveser determinada a partir de estudos preliminares). </li><li> Despeje aproximadamente 2 ml de corante marcação tecido preto no alimentador de gravidade do airbrush. </li><li> Coloque o airbrush aproximadamente 0,5 m de distância da amostra. </li><li> Retirar a amostra a partir da placa de Petri. Spray de corante marcação tecido na superfície íntima da amostra durante aproximadamente 5 segundos sob uma pressão de pulverização de 100 psi. Repita três vezes para garantir que o padrão de manchas cobre uniformemente a superfície da amostra. </li></ol> 3. Desempenho de Experimentos <ol><li> Una cada extremidade da amostra a uma tira de plástico (1 cm de largura x 1 cm de comprimento x 0,5 cm de espessura), utilizando um adesivo de tecido. Colocar a amostra em uma placa de corte de tecidos. Posicione a amostra de tal forma que ela fique totalmente e medir suas dimensões, utilizando um paquímetro digital. </li><li> Iniciado controles do sistema para testes mecânicos. No sistema controla tela inicial, selecione &quot;Waveform&quot; na barra de tarefas localizada na aba &quot;Configuração&quot;. </li><li> de Anúnciosapenas a posição do punho superior do aparelho de teste mecânico de -4 mm (4 mm de extensão em relação à posição inicial designado no sistema). Gentilmente garantir uma tira de plástico (em anexo ao modelo em 3.1) para o aperto superior do testador mecânica e permitir que a amostra para pendurar livremente. Utilizar o compasso digital para garantir que a distância entre a amostra e o aperto superior é menos do que 2 mm. </li><li> Ajustar manualmente a posição do punho inferior de modo que a extremidade livre da amostra pode ser assegurado sem extensão. Suavemente fixar a tira de plástico ligado à extremidade livre da amostra para o aperto inferior do dispositivo de teste mecânico. <ol><li> Utilizar o compasso digital para garantir que a distância entre a amostra e o aperto inferior é menor do que 2 mm. Zerar o sistema de célula de carga. Medir o comprimento da amostra e usa-a como o comprimento de referência para o cálculo das tensões circunferenciais globais. </li></ol></li><li> Digite o protocolo de teste mecânico. O protocolo utilizado no tsua demonstração implica 4 ciclos de deslocamento uniaxial, que se estendem do comprimento da amostra por 18% a uma taxa de deslocamento de 0,01 mm / seg. </li><li> Intermitentemente PBS pulverizar sobre a amostra ao longo do protocolo de teste restante para assegurar que ele permaneça hidratada. </li><li> Monte o (câmera de 5 mega pixel, lente de 100 mm, tamanho do pixel de 3,49 mm) da câmera em um tripé que está posicionado 1,5 m do quadro de carga. Garantir a câmara ea superfície da amostra são perpendiculares ajustando a câmera para o menor campo disponível de profundidade e manipulando seu alinhamento de tal forma que todo o campo de visão está em foco. </li><li> Abra o software de captura de imagem. </li><li> Selecione &quot;PGR-2&quot; na opção &quot;Selecione o sistema&quot;. </li><li> Selecione o caminho do projeto para salvar as imagens a serem analisadas. </li><li> Clique no ícone &quot;Time Square&quot; e especifique o intervalo de aquisição como 5 segundos. </li><li> Ajuste a exposição, abertura numérica, eo foco da lente de modo a obter uma visão clara da amostra. </li><li> Ajuste a posição do LED para fornecer iluminação adequada na amostra. </li><li> Clique no ícone &quot;Iniciar&quot; no software de captura de imagem para obter uma imagem da superfície da amostra. </li><li> Abra o software de análise de imagem. </li><li> Importar a imagem obtida. Zoom sobre um salpico indivíduo, e, em seguida, contar o número de pixels dentro deste salpico individual. Nota: Identificar um salpico preto representante. Definir o tamanho salpico como a distância linear entre os pixels em ambos os lados do salpico que têm valores elevados semelhantes. Para um tamanho de salpico aceitável, o número de pixels ao longo da largura de um salpico típica deve ser superior a 3 pixels. Para melhorar a resolução espacial nas medições, a maioria das manchas não deve ter mais do que 5-7 pixels ao longo da largura do salpico, sempre que possível. Assim, um salpico típico para este caso se situaria entre 10 um na menor e 23 mm na maior dimensão linear. Para determinar um subconjunto adequadotamanho, um subconjunto típico deve ter pelo menos 3 branco e 3 salpicos preto em toda a sua largura. Se um salpico típico é de 5 pixels de dimensão linear, em seguida, cada 31x31 subconjunto seria, pelo menos, 105 uM em dimensão linear. O espaçamento entre os centros de subconjunto deve ser de pelo menos 1/6 da dimensão linear. Assim, para um tamanho de 31x31 subconjunto, a distância é de 5 pixels, que representa 18 uM na distância linear. </li><li> Depois de verificar a qualidade da configuração de manchas, clique simultaneamente no ícone &quot;Executar&quot; no sistema e ícone &quot;Iniciar&quot; no software de captura de imagem para iniciar o teste. </li><li> Capturar uma série de imagens em todo o teste usando a câmera e software de captura de imagem. </li></ol> 4. Procedimentos de limpeza após o experimento <ol><li> Colocar a amostra descartado em saco de risco biológico e fechar o saco. Ligue para o Departamento de Saúde Ambiental e Segurança (EHS) na Universidade da Carolina do Sul para o descarte adequado. </li><li> Prepara-se uma fosfatossolução desinfetante livre com um rácio de 1:64 diluição de detergente desinfetante à água destilada. Mergulhe as ferramentas cirúrgicas nesta solução durante 20 min. </li><li> Lave bem os itens descritos no ponto 4.2 com água destilada. Secam-se as ferramentas, utilizando uma toalha de papel e, em seguida, pulverizá-los com uma solução de etanol a 70%. Mais uma vez secar as ferramentas cirúrgicas usando uma toalha de papel e colocá-los de volta na caixa de ferramentas cirúrgico. </li></ol> 5. Análise de Imagem para medir o campo Strain local <ol><li> Abra o software de análise de imagem. </li><li> Clique na guia &quot;imagens de manchas&quot;, selecione todas as imagens que precisam ser analisados. </li><li> Clique na ferramenta Retângulo e selecione a área de interesse na primeira imagem. </li><li> Digite o tamanho subconjunto 41 × 41 pixels e tamanho do passo 5 pixels. </li><li> Clique iniciar guia análise no software, selecione a interpolação como otimizado 8-trap; selecione o critério como diferenças ao quadrado normalizada de zero e pesos subconjunto de opções como Gaussian. </li><li>Defina as opções de limite como padrão no software. </li><li> Clique na guia sub pós-processamento em análise guia início. Clique na opção estirpe computação e deixar o tamanho do filtro e tipo de filtro como padrão no software. Escolha um tensor digite Lagrange. </li><li> Selecione a guia dados e, em seguida, selecione qualquer imagem analisada para a visualização do campo de tensão de superfície. </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>

Os autores não têm conflitos de interesse potenciais.

Embora estudos anteriores tenham utilizado uma ampla gama de métodos de vídeo-monitoramento de corante para avaliar a amostra estirpe 18,20,21,23,24, o nosso objectivo presente é o de proporcionar uma metodologia abrangente para casal uniaxial de ensaio de tração com 2D-DIC para a avaliação do estirpes de superfície em amostras de tecidos vasculares. Com uma câmara de alta resolução e software de análise de imagem interna, o campo de tensão pode ser medida dentro de uma zona de superfície pré-determinada como...

A rica história da pesquisa que abrange mais de 50 anos tem sido focada em quantificar as propriedades mecânicas dos tecidos vasculares. Estes estudos permitem-nos compreender melhor tanto o comportamento fisiológico e patológico dos vasos sanguíneos, fornecer uma base para a avaliação da eficácia / compatibilidade dos dispositivos endovasculares, e ajuda no projeto e fabricação de engenharia vascular constrói 1-6. A medição precisa da resposta mecânica dos tecidos moles e modelação de suas propriedades mecânicas é inerentemente difícil devido à heterogeneidade mecânica, anisotropia, não-linearidade e exibido pela maioria dos tipos de tecidos. Além disso, as medições experimentais são muitas vezes confundidos pelas complexidades locais introduzidas nas interfaces amostra aderência no decorrer de ensaios mecânicos (ie, flexão, fricção, as concentrações de tensão, rasgando) e a transição inevitável das propriedades mecânicas, uma vez tecido é cortado do animal vivo. &lt;/ p&gt; Uma experiência à tracção uniaxial está entre os ensaios mecânicos mais simples que podem ser executadas em uma amostra feita de um material sólido, e é muitas vezes utilizado para avaliar a resposta mecânica do tecido vascular. Os resultados destas experiências proporcionar informação preliminar útil para ambas as fontes de tecido nativo e artificiais, e pode ser utilizado para comparar os efeitos de determinados tratamentos de estados de doença, ou compostos farmacológicos sobre o comportamento mecânico da parede vascular 7-11. Uniaxial teste mecânico de tecidos moles é tipicamente realizada em amostras com geometrias relativamente uniformes, os quais são mais comumente cão-do osso ou em forma de anel 7,8,12-14. No entanto, afastamento significativo destas geometrias idealizadas pode ocorrer devido a problemas associados com dissecção do tecido, isolamento, e de aperto dentro do sistema de testes. Qualquer falta de uniformidade na geometria acabará por dar origem ao estresse e tensão heterogêneocampos quando a amostra é submetida a extensão uniaxial, com o grau de heterogeneidade dependente da forma real da amostra, assim como o tamanho da amostra (em relação aos apertos) e as propriedades mecânicas do material 9,15,16. Quando heterogeneidades de campo são significativos, os cálculos amostra de tensão com base nas posições de aperto relativos são imprecisos e, portanto, uma base suficiente para avaliar o comportamento mecânico. Sistemas de análise de vídeo têm sido amplamente utilizados para medições de deformação dos tecidos moles, muitas vezes usando marcadores corantes alto contraste aplicadas à superfície da amostra 17,18. Correlação de imagem digital, uma técnica que mede metrológico óptica de campo total da superfície de tensão, comparando valores de intensidade de nível de cinzento na superfície da amostra antes e após a deformação, tem sido utilizado em conjunto com análises de vídeo de tecidos moles 19-21. Existem várias vantagens de correlação de imagens digitais em comparação com interferometric métodos que podem ser utilizados para as medições. Em primeiro lugar, como uma técnica de medição sem contacto, que minimiza os efeitos de confusão de modificar as propriedades do material, devido à forma em que o sistema de medição afecta o espécime. Em segundo lugar, é necessário um ambiente de medição muito menos rigoroso e tem uma gama mais alargada de sensibilidade e resolução do que outros métodos. Em terceiro lugar, dotado com a capacidade de capturar um campo cheio de vista, esta técnica pode caracterizar a média e as respostas mecânicas locais. Para uma explicação detalhada do método, os leitores são encorajados a ver o livro de Sutton 22. Para obter campos de deformação na superfície da amostra, uma técnica de correlação de imagem digital bidimensional (2D-DIC) pode ser usado. Em suma, as imagens da amostra são capturados em estados carregados e descarregados diversos. A primeira imagem é dividida em pequenos quadrados chamados subconjuntos (M × M) pixels que formam uma malha para posterior cálculoCampos de deformação 2D. A posição de cada quadrado na amostra deformadas é obtida utilizando um algoritmo de imagem correspondente. O movimento de cada quadrado é, em seguida, rastreados, imagem-a-imagem, produzindo campos de deslocamento que podem então ser utilizadas para derivar estirpes de gradientes de deformação e através de uma variedade de métodos, incluindo interpolação polinomial da montagem ou elemento finito. No presente manuscrito, nós fornecemos uma metodologia detalhada para avaliação dos campos de tensão de superfície em tecidos vasculares nativas por meio da integração de testes de tração uniaxial e 2D-DIC.

<table><tbody><tr><td>Testador mecânico de tração uniaxial</td><td>Enduratec</td><td>3230 AT / HR</td><td></td></tr><tr><td>Corante de marcação de tecido azul http://www.ebay.com/itm/Tissue-Marking-Dye-in-Bottles-2oz-Bottle-1-ea-/201193551510?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item2ed811f696</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>pulverizador</td><td>Anest-iwata</td><td>CM-B</td><td>Custom Micron B</td></tr><tr><td>Camera</td><td>Point Cinza</td><td>GS2-GE-50S5M-C</td><td></td></tr><tr><td>Lente</td><td>Tokina</td><td>AT-X M100</td><td></td></tr><tr><td>Tecido vascular</td><td>Caughman Inc</td><td></td><td></td></tr><tr><td>0,9% Injeção de cloreto de sódio PBS</td><td>BAXTER HEALTHCARE CORP.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vic_snap</td><td>Soluções</td><td></td><td></td>Correlacionadas</tr><tr><td>Vic_2D</td><td>Soluções</td><td></td><td></td>Correlacionadas</tr><tr><td>Wintest 4.1</td><td>Bose ElectroForce</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Adesivo de tecido</td><td>&nbsp; 3M Vetbond&nbsp;</td><td>Desinfetante 1469SB</td><td></td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>04-355-13</td><td>Decon BDD Bacdown Detergente Desinfetante</td></tr></tbody></table>

usando correlação digital de imagem para caracterizar as cepas de locais vasculares amostras de tecido

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

A caracterização do comportamento mecânico de tecidos moles biológicos e projetados é um componente central da pesquisa biomédica fundamental e do desenvolvimento de produtos. As relações tensão-deformação são normalmente obtidas a partir de dados de testes mecânicos para permitir a avaliação comparativa entre as amostras e, em alguns casos, a identificação de propriedades mecânicas constitutivas. No entanto, erros podem ser introduzidos através do uso de medidas de deformação média, pois uma heterogeneidade significativa no campo de deformação pode resultar da não uniformidade geométrica da amostra e das concentrações de tensão induzidas pela montagem/preensão de tecidos moles dentro do sistema de teste. Quando a heterogeneidade do campo de deformação é significativa, a avaliação precisa da resposta mecânica da amostra requer a medição das deformações locais. Este estudo demonstra um novo protocolo de teste biomecânico para calcular deformações de superfície locais usando um dispositivo de teste mecânico acoplado a uma câmera de alta resolução e uma técnica de correlação de imagem digital. Uma série de imagens de superfície de amostra é adquirida e analisada para quantificar a deformação da superfície local de uma amostra de tecido vascular submetida a carga uniaxial em rampa. Essa abordagem pode melhorar a precisão na biomecânica vascular experimental e tem potencial para uso mais amplo entre outros tecidos moles nativos, tecidos moles projetados e materiais poliméricos / hidrogel macios. No vídeo, demonstramos como configurar os componentes do sistema e realizar um experimento completo em tecido vascular nativo.

Os dados mecânicos adquiridos a partir de um teste de extensão uniaxial rampa no tecido vascular consiste de carga versus aplicados relações deslocamento amostra a uma dada taxa de deslocamento. Neste estudo, 2D-DIC em conjunto com o teste mecânico uniaxial é utilizado para medir os campos de deformação da superfície do espécime em direcções ortogonais em vários estados deformados. A natureza viscoelástica do tecido vascular é manifestada pela notável grau de histerese nas curvas de desl...

Descrevemos o uso de correlação de imagem digital para caracterizar o campo de deformação superficial local em amostras de tecido vascular submetidas a testes de tração uniaxial. Essas medições facilitam a quantificação precisa da resposta mecânica da amostra e a geração de relações constitutivas tensão-deformação.

Usando Correlação Digital de Imagem para caracterizar as cepas de locais vasculares amostras de tecido

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

O objetivo geral deste protocolo é caracterizar o campo de deformação superficial local em amostras de tecido vascular. Isso é feito usando uma técnica de correlação de imagem digital com teste de tração uniaxial. Este método pode ajudar a responder a questões-chave no campo da mecânica dos tecidos moles e fornecer especificamente informações para identificar e invalidar modelos computacionais e matemáticos cada vez mais sofisticados de tecido vascular.A principal vantagem desta técnica é que facilita a quantificação precisa de uma heterogeína do campo de deformação na superfície da amostra, que é uma função das propriedades inerentes do material, geometria do símbolo e modalidade de teste empregada. Assim que o tecido chegar ao laboratório, isole a aorta abdominal do tecido circundante usando tesouras cirúrgicas e pinças. Em seguida, lave o recipiente três vezes usando uma seringa cheia de PBS.Após as lavagens, use tesouras e pinças para remover o máximo de tecido perivascular possível, sem comprometer a integridade da amostra. Em seguida, na seção intermediária do recipiente, posicione uma lâmina de barbear afiada, perpendicular ao eixo longitudinal do recipiente, e pique o recipiente três vezes para fazer duas amostras de anel. Em seguida, posicione uma lâmina em um dos anéis para fazer um corte radial.Corte firmemente o anel para fazer uma amostra em forma de tira para testes mecânicos uniaxiais. Faça isso com os dois anéis. Armazenar temporariamente as duas amostras numa placa de Petri de vidro de 100 mm submersa em PBS.Para salpicar a superfície da amostra, tenha uma escova de ar pronta para pulverizar o corante de marcação de tecido. Conecte a escova de ar a uma válvula de pressão ajustada para produzir 100 psi. Em seguida, adicione o corante de marcação de tecido.O diâmetro do bico deve ser calibrado para diâmetros de manchas entre 60 e 100 mícrons. Em seguida, borrife o corante de marcação de tecido na superfície íntima da amostra por aproximadamente cinco segundos. Faça isso três vezes para garantir que o padrão de manchas cubra uniformemente a superfície da amostra.Para começar, monte a amostra no aparelho de teste. Primeiro, prenda cada extremidade da amostra a uma tira de plástico usando um adesivo de tecido. Coloque o plástico na parte superior e inferior da amostra com o adesivo, fazendo um sanduíche.Coloque a amostra plana em uma tábua de corte de tecido e meça suas dimensões usando um paquímetro digital. Em seguida, inicie os controles do sistema para o aparelho de teste. Na tela inicial do controle do sistema, selecione a forma de onda na barra de tarefas localizada na guia de configuração.Em seguida, ajuste a posição da empunhadura superior do testador mecânico para quatro mm negativos para fornecer uma extensão de 4 mm em relação à posição inicial designada no sistema. Agora, prenda suavemente uma tira de plástico na alça superior do testador mecânico e deixe a amostra pendurada livremente. Em seguida, ajuste a posição da empunhadura inferior para que a extremidade livre da amostra possa ser fixada sem extensão.Em seguida, prenda suavemente a tira de plástico presa à extremidade livre, na alça inferior do testador. Com a amostra montada, zere a célula de carga do sistema. Em seguida, meça o comprimento da amostra e use-o como comprimento de referência ao calcular as deformações circunferenciais globais.Agora, no controle do software, insira o protocolo de teste mecânico. Aqui, quatro ciclos de deslocamento uniaxial são aplicados. Cada ciclo estende o comprimento da amostra em 18% a uma taxa de deslocamento de 0,01 mm por segundo.Para documentar o teste, tire uma foto a cada poucos segundos. Posicione uma câmera a 1,5 m da estrutura de carregamento, perpendicular à amostra e foque-a na amostra. No software de captura de imagens, na opção selecione sistema"selecione PGR2, em seguida, defina o caminho do projeto para salvar as imagens a serem analisadas.Clique no ícone de quadrado de tempo e especifique o intervalo de aquisição como 5 segundos. Agora, importe a imagem obtida. Aumente o zoom em uma mancha individual e conte o número de pixels dentro dessa mancha individual.Depois de verificar a qualidade do padrão de manchas, clique simultaneamente no ícone de execução no sistema e no ícone de início no software de captura de imagem para iniciar o teste. Ao longo do protocolo, borrife PBS intermitentemente na amostra para que ela não seque. No entanto, faça isso sempre que estiver no estado descarregado, não durante a aquisição de dados.Depois de abrir o software de análise de imagem, clique na guia "imagens de manchas" e selecione todas as imagens que precisam ser analisadas. Em seguida, clique na ferramenta retângulo e selecione a área de interesse na primeira imagem. Em seguida, insira um tamanho de subconjunto de 31 por 31 pixels e um tamanho de etapa de cinco pixels.Agora clique na guia "iniciar análise" no software e defina a interpolação para ser uma armadilha 8 otimizada. Além disso, defina o critério como zero diferenças quadradas normalizadas e a opção de pesos do subconjunto como Gauciano. Verifique as opções de limite.Eles devem estar no padrão. Em seguida, clique na subguia de pós-processamento na guia iniciar análise. Selecione a opção, computação de string"e deixe o tamanho do filtro e o tipo de filtro como padrão.Defina o tipo de tensor como Lagrange. Por fim, selecione a guia de dados e, em seguida, selecione uma imagem analisada para visualizar o campo de deformação da superfície. O DIC 2D em conjunto com o teste mecânico uniaxial foi usado para medir o campo de deformação superficial de uma amostra de tecido vascular, em vários estados deformados.A natureza viscoelástica do tecido foi notável pelo grau de histerese nas curvas de baixo deslocamento antes do pré-condicionamento mecânico. No entanto, com o pré-condicionamento, a histerese foi gradualmente diminuída. Como esperado, os valores de deformação circunferencial local aumentaram com o deslocamento da amostra aplicada.A deformação circunferencial foi geralmente menor perto do centro da amostra em comparação com perto da interface de aderência da amostra. Na direção longitudinal, a deformação compressiva resultante e não uniforme na superfície íntima da amostra aumentou à medida que a amostra foi gradualmente estendida. As mudanças de cor dentro dos contornos para as medições de deformação de campo completo mostram claramente a natureza heterogênea da aorta quando submetida a uma carga de tração uniaxial nominal.Os coeficientes de variação dos campos de deformação superficial em direções ortogonais foram então calculados em cada estado experimental. Verificou-se que a variação na deformação superficial tem uma relação inversa com a extensão das amostras. O alto nível de heterogeneidade na resposta do material é quantificado na tabela pelo coeficiente de variação, ou CV. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como quantificar a resposta mecânica da superfície local usando correlação de imagem digital acoplada a testes de tração uniaxial de amostras de tecido vascular.Após seu desenvolvimento, essa técnica abriu caminho para pesquisadores no campo da mecânica dos tecidos moles explorarem a resposta fisiológica, patológica e mecânica modulada do tecido vascular.

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Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

Stent induzidas distribuições de deformação arteriais são caracterizados utilizando um sistema óptico superfície medição da deformação. Esta técnica de visualização é usado para obter insights sobre o impacto do implante de stent no vaso hospedeiro.

Monitorização da Mecânica de parede durante a implantação de stent em um vaso

Foram utilizadas técnicas de microscopia e processamento de imagem com lapso de tempo para observar e analisar a compactação de gel mediada por fibroblasto e o realinhamento da fibra fibrina em um bioreator ambientalmente controlado durante um período de 48 horas.

Observando e quantificando compactação de gel de fibrina mediada por fibroblasto

Neste protocolo, estimam-se as tensões de superfície do fêmur durante a fratura testes utilizando a técnica de correlação de imagem digital. A novidade do método envolve a aplicação de um padrão de alto contraste estocástico speckle sobre a superfície do fêmur, iluminação cuidadosamente especificada, captura de vídeo de alta velocidade e análise de correlação de imagem digital para cálculos de tensão.

Um método para estimar cepas Cortical de fêmur cadavérico durante fratura testes usando a correlação de imagem Digital

Nós introduzimos um na vivo de imagem método usando dois diferentes corantes fluorescentes para controlar as alterações vasculares na coluna dinâmicas que após uma lesão da medula espinhal contusive em ratos Sprague Dawley adulto.

Um Vivo em Método de dupla-cor de imagem dinâmica Vascular após lesão da medula espinhal Contusive

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Este artigo descreve um algoritmo de correlação de imagem digital de código aberto para medir cepas de tecido 2D locais dentro de explantes de tendões. A precisão da técnica foi validada usando várias técnicas e está disponível para uso público.

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Aprenda a usar correlação digital de imagem para caracterizar campos de deformação em amostras de tecido vascular. Este método computacional quantifica precisamente a resposta mecânica e auxilia na validação de modelos biomecânicos.

Usando Correlação Digital de Imagem para caracterizar as cepas de locais vasculares amostras de tecido

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