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

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.