Quantificação de Strain em um modelo suíno de expansão de pele Usando Multi-View Aparelho de som e Isogeometric Cinemática

O objetivo geral deste experimento é quantificar mapas de deformação da pele durante a expansão do tecido usando análise isogeométrica e estéreo multi-view. Este método pode ajudar a responder a questões-chave no campo da cirurgia reconstrutiva com expansão tecidual, como determinar deformações regionais induzidas por diferentes formas, tamanhos e taxas de insuflação do expansor. A principal vantagem dessa técnica é que ela usa análise computacional e técnicas flexíveis de imagem 3D.

Assim, pode ser utilizado na sala cirúrgica sem alterar o procedimento de rotina. As implicações dessa técnica se estendem à terapia, pois ela pode ser facilmente traduzida para o ambiente clínico para monitorar mapas de deformação da pele de pacientes humanos submetidos à expansão tecidual. Para começar, prepare e anestesie o mini porco Yucatán para a cirurgia, raspando sua pele dorsal com uma navalha.

Remova qualquer cabelo restante com fita adesiva e limpe bem a pele com álcool isopropílico para limpá-la de contaminantes. Em seguida, identifique a linha média dorsal no corpo do animal e, usando um curral, marque os limites dorsais de quatro grades de modo que fiquem posicionadas a aproximadamente dois centímetros de distância da linha média dorsal. Depois de marcar na pele a localização da primeira grade anterior, deixe um espaço de três centímetros e marque a posição da grade posterior.

Finalmente, confirme se as localizações das grades anterior e posterior marcadas são simétricas em relação à linha média dorsal e posicionadas na mesma distância supracaudal. Depois que os locais da grade estiverem marcados, prepare um modelo de papel de uma grade de 10 centímetros por 10 centímetros. Para fazer isso, contorne fortemente a grade colorindo as linhas repetidamente com uma caneta esferográfica e, em seguida, corte o modelo.

Em seguida, umedeça bem a área da pele desejada com álcool isopropílico para facilitar a transferência do traçado da grade e deixe o excesso de álcool secar ao ar, o que evitará que a tinta vaze. Alinhe as bordas do modelo de grade preparado com a marcação na pele e aplique a grade na pele com o lado da tinta voltado para baixo e, em seguida, pressione suavemente o modelo de grade contra a pele para garantir uma transferência completa da tinta. Após alguns segundos, remova lentamente a grade da pele e certifique-se de que o traçado da grade foi transferido corretamente.

Antes da tatuagem, cubra o traçado da grade com vaselina para diminuir a mancha da tinta e, usando um dispositivo de tatuagem, cubra as linhas da grade com tinta de tatuagem. Uma vez tatuada a primeira grade, transfira para a pele do animal o traçado da segunda grade, garantindo que ambas as grades estejam posicionadas a três centímetros de distância uma da outra. Depois de tatuar a segunda grade, confirme se ambas as grades estão localizadas dois centímetros laterais à linha média dorsal.

Depois que quatro grades forem tatuadas, confirme se elas estão posicionadas a dois centímetros de distância da linha média dorsal e separadas em três centímetros mais uma vez. Para iniciar a cirurgia, marque na pele do porco anestesiado um local de incisão, localizado no ponto médio entre duas grades, depois marque o local desejado do expansor para que ele fique posicionado na parte superior da grade tatuada. Incise a pele com uma lâmina cirúrgica e, usando uma tesoura, crie um túnel subcutâneo apertado conectando a incisão inicial com uma área onde o expansor será colocado e, em seguida, disseque sem rodeios a bolsa dentro do local de colocação do expansor marcado.

Em seguida, lave o túnel criado com uma solução antibiótica para prevenir infecções e insira o expansor em sua bolsa subcutânea. Uma vez que o expansor esteja no lugar, marque os locais de duas incisões adjacentes à linha média dorsal que serão usadas para a colocação da porta do expansor e faça os cortes com o bisturi. Em seguida, insira um hemostático através da incisão caudal e disseque outro túnel subcutâneo conectando-o com a incisão usada anteriormente para a colocação do expansor, em seguida, agarre o tubo do expansor e puxe-o para fora através da incisão da porta caudal.

Use a segunda incisão para dissecar um compartimento para a colocação de uma porta de insuflação e insira a porta no bolso. Crie com hemostático outro túnel subcutâneo conectando as duas incisões de colocação da porta, em seguida, agarre a tubulação da porta com o hemostático e puxe-a para fora através da mesma incisão onde a tubulação expansora é colocada. Depois de aparar os dois tubos, conecte-os por meio de um adaptador de metal.

Prenda a conexão em ambos os lados do adaptador suturando ao redor da tubulação. Puxe o tubo através da incisão inicialmente feita para que o sistema de tubulação seja colocado por via subcutânea e, em seguida, introduza uma agulha de calibre 21 presa a uma seringa de 50 mililitros cheia de líquido através da pele até a porta do expansor e remova o ar do expansor puxando o êmbolo. Depois que todo o ar for removido, injete na porta do expansor aproximadamente 10 mililitros do líquido para confirmar se ele está cheio corretamente.

Finalmente, feche todas as três incisões aplicando suturas cirúrgicas e, em seguida, prossiga marcando o local da incisão entre as duas grades no lado oposto do corpo do porco para colocar o segundo expansor diagonalmente em relação ao local de colocação do primeiro expansor. Depois de anestesiar o animal, prenda fitas métricas flexíveis de plástico entre as grades usando fita cirúrgica e coloque o animal de lado para documentar a grade. É fundamental tirar as fotografias de muitos ângulos diferentes, certificando-se de que as imagens estejam focadas e contenham principalmente o objeto de interesse e não o fundo.

Isso garantirá uma reconstrução precisa da geometria 3D, o que é crucial para a análise. Comece posicionando a câmera acima do animal, mas inclinando-se para o lado caudal para capturar uma foto aproximadamente paralela ao solo, onde as grades tatuadas são totalmente visíveis e preenchem o quadro, depois mova-se em um padrão circular ao redor do animal em um arco da direção caudal para a rostral, tirando fotos ao longo do caminho e sempre capturando todas as grades tatuadas no quadro, com as grades preenchendo o quadro. Em seguida, posicione a câmera em direção ao lado ventral para capturar um ângulo de disparo aproximadamente paralelo ao solo e tire fotos em um arco da região ventral à dorsal.

Após fotografar os dois lados do animal, execute a etapa de insuflação de acordo com o protocolo em uso. Primeiro, limpe a pele do animal ao redor da porta com álcool isopropílico. Em seguida, carregue uma seringa com solução salina injetável a 0,9% e conecte-a a uma agulha borboleta de calibre 25

Em seguida, conecte a agulha à porta e injete a solução salina no expansor. Após a injeção, fotografe as grades novamente, como antes. Para fazer a reconstrução digital, utilize um software disponível comercialmente.

Nesta demonstração, o MVS é usado. Comece selecionando a foto para 3D no canto superior esquerdo. Em seguida, clique em adicionar fotos, navegue até o local das imagens e selecione manualmente as 30 fotografias correspondentes a um único modelo, nomeie o modelo e clique em criar.

Pode levar vários minutos para que o modelo seja criado. Em seguida, clique no painel à direita para voltar e ver imagens representativas dos modelos geométricos. Para salvar um modelo para análise, selecione-o no canto inferior direito, clique em downloads e selecione obj.

Use software de código aberto para processar o modelo geométrico. Importe o arquivo gerado a partir do software MVS e, na parte inferior da visualização 3D, clique em sombreamento da janela de visualização e selecione a textura. Procure uma guia à direita da vista 3D com o submenu contendo sombreamento.

Em sombreamento, selecione sem sombra, clique com o botão direito do mouse em uma geometria para selecioná-la e, na parte inferior de uma vista 3D, escolha o modo de edição para visualizar a malha triangular. Agora, um por um, selecione os nós da grade clicando com o botão direito do mouse e destacando o ponto. As coordenadas do ponto aparecerão na guia no lado direito da vista 3D.

Selecione e copie essas coordenadas e cole-as em um arquivo de texto. Prossiga para fazer isso para todos os pontos da grade para salvar todas as 121 coordenadas e, em seguida, siga as instruções no protocolo de texto para quantificar a deformação desses dados. Esta metodologia tem sido empregada com sucesso para estudar a deformação induzida por diferentes geometrias de expansores.

As variações nas deformações regionais induzidas por expansores de esfera e crescente foram enfocadas. Ambos os dispositivos foram preenchidos com o mesmo volume em todos os momentos. A partir das superfícies spline reconstruídas, as deformações foram calculadas usando uma referência e uma grade deformada.

O dia zero foi considerado a referência. Comparando o final de cada etapa de inflação com os resultados da configuração de referência e os gráficos de contorno, a progressão da mudança de área, e o alongamento nas duas direções ortogonais, lambda, foram então analisados. Em última análise, a variação espacial dos gráficos de contorno revelou que a pele estava esticada mais no centro do expansor do que na periferia.

Curiosamente, embora ambos os expansores tenham sido preenchidos com o mesmo volume, o preenchimento do expansor em forma de esfera induziu deformações maiores em comparação com o preenchimento do expansor em forma de meia-lua. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter um bom entendimento de como quantificar mapas de deformação da pele usando análise estéreo e isogeométrica multivisualização. Ao tentar este procedimento, é importante documentar com foto todas as etapas do processo com fitas métricas para que as geometrias possam ser dimensionadas durante a análise.

Após esse procedimento, outros métodos, como biópsias de tecido, análise histoquímica subsequente e sequenciamento do genoma, podem ser realizados para responder a perguntas adicionais sobre as respostas celulares subjacentes ao alongamento da pele.