Name: Quantificação de Strain em um modelo suíno de expansão de pele Usando Multi-View Aparelho de som e Isogeometric Cinemática (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-04-16T14:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 14 s
Description: Aprenda a quantificar mapas de deformação da pele durante expansão tecidual usando análise isogeométrica e estéreo multivisual em modelo suíno Yucatan. Este método computacional permite monitoramento em tempo real no ambiente cirúrgico.

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Este trabalho foi apoiado pela concessão do NIH 1R21EB021590-01A1 para Arun Gosain e Ellen Kuhl.

Este protocolo envolve a experimentação animal. O protocolo foi aprovado pelo IRB de Ann e Hospital de Robert H. Lurie Children of Chicago Centro de Pesquisa Animal Care e do Comitê Use a garantir um tratamento humano dos animais. Os resultados para os dois estudos de expansão utilizando este protocolo de ter sido publicado anteriormente 16, 31. A execução deste protocolo exige uma equipe com competências complementares. A primeira parte do protocolo descreve o procedimento cirúrgico no modelo animal, que requer pessoal com formação médica adequada. A análise posterior, em especial as secções 4 e 5, envolvem habilidades de programação de computador básicas em C ++ e Python, e utilização de um shell de linha de comando. 1. Procedimento cirúrgico para Expander Placement NOTA: O pessoal envolvido na operação deve ser limpo e vestida de forma estéril. Sterile toalhas e cortinas são aplicados em todo o campo cirúrgico para manter a esterilidade. Todos os instrumentos, suturas, e expansores de tecido são recebidos em embalagem estéril e manuseado apenas por pessoal estéreis. Esterilidade do local da cirurgia não deve ser violada até que o procedimento está completo. <ol><li> Aclimatar um mês de idade, mini-porcos Yucatan masculinos à habitação padrão para uma semana, e alimentar ad libitum. </li><li> No dia da cirurgia, anestesiar os animais utilizando cetamina / acepromazina por indução (4-6 mg / kg), em seguida, isoflurano para manutenção. Avaliar a profundidade da anestesia, monitorando o reflexo palpebral. Além disso, monitorizar os sinais vitais (ritmo cardíaco, a temperatura do corpo, a frequência respiratória, e / ou resposta ao apertar por uma pinça). Aplicar pomada oftálmica para os olhos para se proteger contra abrasões da córnea. </li><li> Administrar antibióticos pré-processuais e limpar a pele dorsal com sabão cirúrgico à base de cloro-hexidina. Transferência de quatro 10 x 10 cm 2, grelhas, dois em cada lado doanimal, com 1 cm marcações de linha para a pele de um porco utilizando meio de transferência de tatuagem. As grades correspondem às quatro regiões seguintes: rostral esquerda, rostral direita, caudal esquerdo, e caudal direita. Use um modelo com uma referência linha média para assegurar a colocação simétrica dos padrões de grade. <ol><li> Criar as grades em papel traçando a grade descreve fortemente com uma caneta esferográfica. Lava-se a área em que o animal em que a grelha é para ser colocado com álcool isopropílico. </li><li> Aplicar a grade (lado caneta de tinta para baixo) directamente sobre a pele. O álcool serve para sanguessuga alguma da tinta fora do papel, a transferência da grelha para a pele do animal. </li></ol></li><li> Injectar anestésico local (1% de lidocaína com adrenalina 1: 100.000) por via subcutânea no local de cada incisão planeado. </li><li> Faça uma incisão em cada lado do animal no ponto médio entre as duas redes. NOTA: As incisões são colocadas no lado esquerdo e direito do animal entre as 2 grades emaquele lado. Há uma esquerda lado incisão e uma incisão do lado direito </li><li> Use uma pinça hemostática para desenvolver um túnel subcutâneo abaixo da grade de interesse. Depois de desenvolver um túnel, insira o expansor abaixo da grade. NOTA: Os túneis são colocados sob qualquer grade que terá um expansor de tecido. </li><li> Coloque a porta para a inflação expansor remotamente através de um túnel subcutâneo desenvolvido de uma forma semelhante ao longo da linha média dorsal do animal. feridas reparo por sutura. </li><li> No pós-operatório, tratar o animal com antibióticos profiláticos (ceftiofur 5 mg / kg IM uma vez), bem como analgésicos (Buprenorfina 0,05-0,1 mg / kg) via injecção intramuscular a cada 12 h para 4 doses, com doses adicionais disponíveis para a evidência de desconforto dos animais. </li><li> Observe os animais continuamente durante 2 horas após a cirurgia, incluindo a medição rotineira de sinais vitais depois de terem retomado ambulação e são capazes de manter a normotermia. Casa do animal em uma gaiola separada e monitor até it é capaz de andar de forma independente em todos os 4 pernas antes de transferi-lo de volta à sua área normal de habitação e o abandona. </li><li> Após o período de recuperação pós-anestésica imediata, verificar os animais diariamente para avaliar a cicatrização de feridas. Retirar as suturas 14 dias de pós-operatório. Estas incisões não exigem curativos. Deixar as incisões para curar por 3 - 4 semanas antes de iniciar a expansão </li></ol> Protocolo 2. Inflação NOTA: O momento das insuflações e quantidade de solução utilizada em cada expansor depende da questão específica a ser estudada. Para caracterizar o efeito de diferentes geometrias de expansão, um protocolo adequado é a realização de cinco passos de inflação, a 0, 2, 7, 10, e 15 dias para atingir um volume de enchimento de 50, 75, 105, 165, e 225 cc, respectivamente. <ol><li> Antes de cada passo da inflação, a cetamina sedar animais administração (4-6 mg / kg) e dexmedetomidina em 20 - 80 ug / kg. NOTA: A dexmedetomidina é umn agonista alfa-adrenérgicos que podem ser revertidos com atipamezol (1: 1 volume: volume), para facilitar a recuperação mais rápida; no entanto, este nível de sedação pode não ser adequada para o animal a tolerar expansão sem indevida risco de dano para o animal ou manipuladores. Se este for o caso, administrar anestesia geral, fornecendo isoflurano através de ventilação com máscara após a indução cetamina / acepromazina. </li><li> Anexar duas fitas métricas flexíveis de plástico para a pele do animal com fita cirúrgica. Coloque as fitas métricas entre as grades nas laterais esquerda e direita. </li><li> Colocar o animal em um lado e adquirir 30 fotografias da cena de tantos ângulos diferentes quanto possível. NOTA: O objetivo é capturar a geometria das duas grades visíveis quando o animal está colocando para baixo em um lado. <ol><li> Em primeiro lugar, posicionar a câmara acima do animal e inclinando-se para o lado caudal, para capturar um tiro onde as grades são tatuados totalmente visível e preencher o quadro. </li><li> Move em um padrão circular em torno do animal em um arco a partir do caudal para a direção rostral, tirar fotografias ao longo do caminho, garantindo que, para cada fotografia, as grades tatuados que são visíveis aparecem inteiramente no quadro. <ol><li> Ao mesmo tempo, tentar maximizar o espaço que as grades ocupam no quadro. Um tiro ideal seria capturar o dorso do animal com as grades tatuados e apenas pequenas regiões do fundo. </li></ol></li><li> Em seguida, posicionar a câmera para o lado ventral para capturar um ângulo de tiro que é aproximadamente paralelo ao chão e tirar fotografias em um arco do ventral para a região dorsal. NOTA: A quantidade de fotografias não é um valor fixo. Para uma boa reconstrução, cada ponto no grid tatuado deve estar em pelo menos 3 fotografias; 30 fotografias total é uma quantidade adequada para a reconstrução da geometria bem sucedida. </li></ol></li><li> Colocar o animal no lado oposto e tirar 30 fotografias dos doisrestantes grelhas seguindo os mesmos passos descritos acima. </li><li> Realizar o passo de inflação, encontrando a porta de enchimento remoto e injectando a quantidade necessária de solução de soro fisiológico que corresponde ao protocolo de expansão de interesse. Use 0,9% de solução salina estéril injectável. <ol><li> Localizar os portos e preparação sobre a pele do animal com algodão embebido em álcool isopropílico. Acessar a porta com uma agulha de borboleta de calibre 25 estéril ligada a uma seringa cheia com solução salina estéril injectável. NOTA: Como descrito acima, as portas são subcutaneamente para uma posição sobre o dorso linha média anterior, durante a colocação expansor. </li><li> Injectar a quantidade desejada de solução salina. Por favor, consulte a nota no início desta seção para os volumes de inflação injetados em cada etapa do processo de expansão. </li></ol></li><li> Repita os passos de aquisição foto após a inflação. </li><li> Uma vez que o protocolo de insuflação está completa, sacrificar os animais. <ol><li> administrar geralanestesia, fornecendo isoflurano através de ventilação com máscara após a indução cetamina / acepromazina. Avaliar a profundidade da anestesia, monitorando o reflexo palpebral. Além disso, monitorizar os sinais vitais (ritmo cardíaco, a temperatura do corpo, a frequência respiratória, e / ou resposta ao apertar com uma pinça). </li><li> Eutanásia do animal por dose excessiva intravenosa de pentobarbital de 90 - 100 mg / kg. Após sobredosagem de pentobarbital para a eutanásia, confirmar a morte pela ausência de batimentos cardíacos detectável utilizando um oxímetro de pulso e palpação do pulso, bem como a ausência de respiração espontânea. </li></ol></li></ol> 3. Multi-vista estéreo Reconstrução <ol><li> Use software disponível comercialmente para fazer o upload dos arquivos de imagem e reconstruir os modelos geométricos. <ol><li> Inicie o software MVS no navegador e faça login. </li><li> Selecione Foto para 3D no canto superior esquerdo. </li><li> Clique adicionar fotos, vá até o local do imidades e selecionar manualmente as 30 fotografias que correspondem a um único modelo. </li><li> Nome do modelo e clique criar </li><li> Aguarde até que o modelo a ser criado. Isso pode levar vários minutos. Clique painel à direita para voltar à página de destino original do software. NOTA: O painel mostra imagens representativas dos modelos geométricos que foram criados pelo usuário. </li><li> Coloque o cursor sobre o modelo que acaba de ser criado. Coloque o cursor no canto inferior direito da imagem do modelo. Clique de downloads e selecione obj. </li></ol></li></ol> 4. Fit Superfície Spline <ol><li> Use um software de código aberto para processar os modelos geométricos. </li><li> Clique File-&gt; Import-&gt; obj para importar o arquivo gerado a partir do software MVS. Na parte inferior da 3D View, clique em Viewport Shading e seleTextura ct. Procure por um guia sobre o direito da Vista 3D com os submenus: transformar, Grease Pencil, Vista, 3D Lápis, etc. Clique em sombreamento e selecione Shadeless. </li><li> Botão direito do mouse sobre a geometria para selecioná-lo. Na parte inferior da vista 3D, selecione Edit Mode para visualizar a malha triangular. </li><li> Escolha um por um os nós nas marcações de 1 cm da fita métrica. <ol><li> Para selecionar um ponto, clique direito sobre ele, e destacar o ponto. Coordenadas para o ponto de aparecer no guia sobre o lado direito da Vista 3D. Selecione e copie as coordenadas do ponto selecionado para um arquivo de texto. </li><li> Repita esta operação para todos os pontos sobre as marcas de 1 cm da fita métrica. </li><li> Faça isso para ambas as medidas de fita. Exemplos de coordenar arquivos de texto são fornecemd: tape1.txt, tape2.txt. NOTA: Se não houver nós da malha no ponto de interesse, subdividir a malha até que haja um nó no ponto de interesse. Para subdividir a malha selecionar os três vértices de um triângulo pressionando a tecla Shift e clique com o botão direito sobre os vértices. Em seguida, clique no botão Subdivide no separador que aparece no lado esquerdo da vista 3D. Esta operação adiciona mais três nós no interior do triângulo selecionado. </li></ol></li><li> Selecione as 11 x 11 pontos da grade e guardar as coordenadas dos 121 pontos para um arquivo de texto no padrão mostrado na Figura 1. <ol><li> Analogamente ao que foi feito para as medidas de fita, para selecionar um ponto da grelha, clique direito sobre ele, o ponto será destacado. Coordenadas para o ponto aparecerá na guia sobre o lado direito da Vista 3D. Selecione e copie as coordenadas do ponto selecionado para um arquivo de texto NOTA: A numeração dos pontos da grade é ALWcaudal ays para rostral e a partir da linha média dorsal para a região ventral. Esta ordenação garante que o espaço de parâmetros é consistente para quaisquer dois patches. Como um exemplo, o gridReference.txt ficheiro que contém as coordenadas de pontos 121 de um penso para a pele é fornecida. </li></ol></li><li> Download, compilar e instalar bibliotecas de spline C ++. O splineLibraryInstallation.txt arquivo contém o link para o código-fonte das bibliotecas de spline e instruções para a instalação. </li><li> Compilar o generateCurve.cpp código fonte para gerar o generateCurve executável NOTA: O generateCurve programa só precisa ser compilado uma vez. Para compilar este código fonte C ++ e gerar um executável siga as instruções na parte superior do arquivo de código fonte generateCurve.cpp. </li><li> Use o generateCurve programa para caber estrias às medidas de fita e os pontos de grade. Para executar o executável em um Bcasca de cinzas, tipo diretório $ ./generateCurve <ol><li> Ao executar o programa, ele irá solicitar que o usuário digite o caminho para o arquivo que contém as coordenadas da fita métrica. Em seguida, o programa irá pedir um nome para o arquivo de saída. Adicione o .g2 rescisão ao nome do arquivo. NOTA: A terminação .g2 significa ferramentas ir, e está associada às bibliotecas de spline. Dois exemplos de ficheiros de spline que correspondem às medidas de fita estão disponíveis com este protocolo (tape1.g2, tape2.g2). </li></ol></li><li> Use o scalePoints.py script Python para escalar os pontos da grade. Executar o programa em um prompt shell Bash com três argumentos: o nome do arquivo dos pontos de grade e os nomes de arquivo das ranhuras correspondentes às medidas de fita diretório $ python scalePoints.py gridReference.txt tape1.g2 tape2.g2 NOTA: O script scalePoints.py importa os scripts de B_spline.py e NURBS_Curv<html> e.py, portanto, todos os três scripts devem estar na mesma pasta. </li><li> Compilar o generateSurface.cpp código fonte para gerar o generateSurface executável. NOTA: Este passo só precisa ser feito uma vez. Instruções mais detalhadas estão disponíveis no início do arquivo de código fonte generateSurface.cpp. </li><li> Use o generateSurface programa para caber uma superfície spline para os pontos de grade. Execute o generateSurface executável no shell Bash diretório $ ./generateSurface <ol><li> A execução do programa em um shell irá pedir o nome do arquivo contendo os pontos em escala. Em seguida, ele irá pedir o nome do arquivo de saída. Adicione o .g2 rescisão ao nome do arquivo de saída. NOTA: O .g2 rescisão é sugerido pelas bibliotecas de spline e stands para obter ferramentas go. Os arquivos gridReference.g2 e gridDeformed.g2 são fornecidos como exemplos. </li></ol></li></ol>itle &quot;&gt; 5. Quantificação de deformação induzida pela expansão <ol><li> Comece Python no prompt shell Bash diretório $ python NOTA: Python inicializa o intérprete, que é uma interface semelhante à casca que irá mostrar um novo ambiente de linha de comando &gt;&gt;&gt; </li><li> Importar o script expansionIGA.py que contém uma função chamada evaluateMembraneIGA &gt;&gt;&gt; de evaluateMembraneIGA importação expansionIGA </li><li> Chame a função evaluateMembraneIGA para calcular os mapas de deformação. NOTA: Esta função toma como argumentos: Nome do ficheiro da superfície de referência Nome do ficheiro da superfície deformada Resolução da avaliação (quantos pontos são avaliados em cada sentido) valor mínimo de estiramento área usado para dimensionar o gráfico de contorno valor máximo de estiramento área usado para dimensionar o gráfico de contorno valor mínimo de estiramento no sentido longitudinal nosed dimensionar os contornos O valor máximo de estiramento na direcção longitudinal usado para dimensionar os contornos O valor mínimo de estiramento na direcção transversal usado para dimensionar os contornos O valor máximo de estiramento na direcção transversal usado para dimensionar os contornos O espaçamento entre as linhas de grade na trama contorno arquivo de saída <ol><li> Por exemplo, execute &gt;&gt;&gt; evaluateMembraneIGA ( &#39;gridReference.g2&#39;, &#39;gridDeformed.g2&#39;, 250, 3, 0,5, 2, 0,5, 2, 0,5, 25, &#39;deformação&#39;) NOTA: Este comando irá gerar e salvar seis arquivos de saída. Note-se que o último argumento no exemplo acima é a deformação arquivo de saída, assim, os arquivos que serão gerados são: gráfico de contorno do trecho área: deformation_theta.png deformation_theta.txt: tabela de valores correspondentes para o traçado de contorno de estiramento área gráfico de contorno do Alon trecho: deformation_G1.pngg o eixo longitudinal do animal deformation_G1.txt: tabela de valores correspondentes para o traçado de contorno de se estende ao longo do eixo longitudinal do animal traçado de contorno da componente de alongamento em que o eixo transversal do animal: deformation_G2.png deformation_G2.txt: tabela de valores correspondentes para o traçado de contorno da componente do estiramento no eixo transversal do animal NOTA: Não confunda o término do arquivos de spline, .g2, com a G2 vetor. Os arquivos de spline ter terminando .g2 seguir as convenções de nomenclatura da biblioteca spline. Por outro lado, o G1 e G2 vectores denotar as direcções longitudinal e transversal em relação ao animal. NOTA: Os Arquivos do contorno são gerados com características distintas nos quatro cantos para facilitar a interpretação do espaço de parâmetros: Preto do pixel: mais caudal, a maioria de ponto dorsal; canto de pixel vermelho: most rostral, ponto mais dorsal; canto de pixel verde: a maioria, ponto mais ventral caudal; canto azul do pixel: mais rostral, ponto mais ventral. </li></ol></li></ol>

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Sthe autores não têm nada a divulgar.

<html> Aqui, apresentado um protocolo para caracterizar as deformações induzidas durante um processo de expansão de tecido num modelo suíno utilizando multi-vista estéreo (MVS) e cinemática isogeometric (cinemática IgA). Durante a expansão do tecido, pele sofre grandes deformações que vão de uma superfície lisa e relativamente plana para uma forma de cúpula como 3D. Pele, como outras membranas biológicas 34, responde a esticar produzindo material novo, aumentando em área que pode ser então utiliza...

A expansão do tecido é uma técnica comum em cirurgia plástica e reconstrutiva que cresce a pele in vivo, para a correcção de grandes defeitos cutâneos 1. Neumann, em 1957, foi o primeiro cirurgião a documentar este procedimento. Ele implantou um balão abaixo da pele de um paciente e inflado gradualmente ao longo de um período de várias semanas para crescer novos tecidos e ressurgir uma orelha 2. Pele, como a maioria dos tecidos biológicos, adapta-se a forças e deformações aplicadas, a fim de alcançar a homeostase mecânica. Quando esticado para além do regime fisiológico, pele cresce 3, 4. Uma das vantagens centrais de expansão do tecido é a produção de pele com vascularização adequada e na mesma orientação de cabelo, as propriedades mecânicas, cor e textura como o tecido circundante 5. Após sua introdução há seis décadas, expansio pelen tem sido amplamente adoptada por cirurgiões plásticos e reconstrutivas e é actualmente utilizado para corrigir queimaduras, grandes defeitos congénitos, e para reconstrução da mama após mastectomia 6, 7. No entanto, apesar de seu uso generalizado, procedimentos de expansão de pele pode levar a complicações 8. Isto é em parte devido à falta de evidência quantitativa suficiente necessário para entender a mechanobiology fundamental do procedimento e para guiar o cirurgião durante o planejamento pré-operatório 9, 10. Parâmetros-chave nesta técnica são a taxa de enchimento, o volume de enchimento por inflação, a selecção da forma e tamanho do expansor, e o posicionamento do dispositivo 11, 12. planejamento pré-operatório atual se baseia em grande parte na experiência do médico, resultando em uma ampla variedade de protocolos arbitrários que muitas vezes diferem greatly 13, 14, 15. Para abordar as lacunas de conhecimento actual, apresenta-se um protocolo experimental para quantificar deformação induzida por expansão em um modelo animal porcino de expansão do tecido. O protocolo baseia-se na utilização de múltiplos vista estéreo (MVS) para reconstruir geometrias tridimensionais (3D) de sequências de (2D) imagens bidimensionais com posições da câmara desconhecidos. Empregando estrias, a representação de superfícies lisas conduz ao cálculo dos mapas de deformação correspondentes por meio de um (IGA) Descrição isogeometric. A análise da geometria é baseada no quadro teórico da mecânica do contínuo de membranas tendo uma parametrização explícita 16. Caracterizar fisiologicamente deformações relevantes de substâncias durante longos períodos de tempo vivendo continua a ser um problema desafiador. estratégias comuns paraimagiologia de tecidos biológicos incluem correlação estereoscópico de imagem digital, sistemas de captura de movimento comerciais com marcadores reflectores, e de vídeo de fluoroscopia biplanar 17, 18, 19. No entanto, estas técnicas requerem uma configuração experimental restritiva, são geralmente caros, e têm sido utilizados principalmente para ex vivo ou aguda em ambientes in vivo. A pele tem a vantagem de ser uma estrutura fina. Mesmo que consiste em várias camadas, a derme é em grande parte responsável pelas propriedades mecânicas do tecido e, assim, a deformação da superfície é de importância primária 20; pressupostos cinemáticas razoáveis podem ser feitas em relação à deformação fora do plano 21, 22. Além disso, a pele já está exposta ao ambiente externo, tornando possível a utilização de ferramentas de imagem convencionais para capturar sua geometria. Here nós propomos o uso de MVS como uma abordagem acessível e flexível para monitorizar in vivo deformações da pele ao longo de várias semanas, sem interferir majoritariamente com um protocolo de expansão do tecido. MVS é uma técnica que extrai representações 3D de objetos ou cenas de uma coleção de imagens 2D com câmera desconhecido ângulos 23. Só nos últimos três anos, vários códigos comerciais têm aparecido (ver lista de materiais para exemplos). A elevada precisão do modelo de reconstrução com MVS, com erros tão baixas quanto 2% 24, faz com que esta abordagem adequada para a caracterização cinemática da pele in vivo durante longos períodos de tempo. Para obter os correspondentes mapas de deformação da pele durante a expansão do tecido, pontos entre quaisquer duas configurações geométricas são combinados. Convencionalmente, os pesquisadores em biomecânica computacional usaram malhas de elementos finitos e análise inversa para recuperar o mapa deformação25, 26. A abordagem IGA empregada aqui usa funções de base de spline que oferecem várias vantagens para a análise de membranas finas 27, 28. Ou seja, a disponibilidade de polinômios alto grau facilita representações de geometrias suaves, mesmo com malhas muito grossas 29, 30. Além disso, é possível encaixar o mesmo parametrização subjacente a todas as manchas superficiais, que contorna a necessidade de um problema inverso para contabilizar discretizações não correspondentes. O método descrito aqui abre novos caminhos para estudar a mecânica da pele em relevantes em contextos in vivo durante longos períodos de tempo. Além disso, estamos esperançosos de que nossa metodologia é um passo permitindo que para o objetivo final do desenvolvimento de ferramentas computacionais para o planejamento do tratamento personalizado no ambiente clínico. &lt;/ P&gt;

<table><tbody><tr><td>Suínos miniatura de Yucatan</td><td>Sinclair Bioresources, Windham, ME</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Antibióticos</td><td>Santa Cruz Animal Health, Paso Robles, CA</td><td>sc-362931Rx</td><td>Ceftiofur, dosagem 5 mg/kg sabonete cirúrgico intramuscular</td></tr><tr><td>à base de clorexidina</td><td>Cardinal Health, Dublin, OH</td><td>AS-4CHGL(4-32)</td><td>4% gluconato de clorexidina esfoliante cirúrgico para as mãos</td></tr><tr><td>Meio de transferência de tatuagem&nbsp;</td><td>Hildbrandt Tattoo Supply, Point Roberts, WA</td><td>TRANSF</td><td>Estêncil papel de transferência de tatuagem térmica</td></tr><tr><td>Lidocaína com epinefrina</td><td>ACE Surgical Supply Co, Brockton, MA</td><td>001-1423</td><td>Lidocaína Hcl 1% (xilocaína) - Epinefrina 1:100.000, 20 mL</td></tr><tr><td>Buprenorfina</td><td>ZooPharm, Windsor, CO</td><td></td><td>1 mg/mL de liberação sustentada, dosagem 0,01 mg/kg intramuscular</td></tr><tr><td>Câmera digital</td><td>Sony</td><td>Alpha33</td><td>Câmera digital padrão com 18 - 35&nbsp; mm, abertura de 3,5 - 5,6. Usado no modo automático, sem flash</td></tr><tr><td>Fita métrica</td><td>Medline, Mundelein, Illinois</td><td>NON171330</td><td>Fita métrica retrátil, pano, caixa de plástico, 72 polegadas</td></tr><tr><td>Expansores de tecido</td><td>PMT, Chanhassen, MN</td><td>03610-06-02</td><td>4 cm x 6 cm, retangular, 120 cc, série 3610 Expansor de tecido de 2 estágios com porta padrão</td></tr><tr><td>ReCap360</td><td>Autodesk</td><td>N/A</td><td>MVS Software, Aplicativo Web: recap360.autodesk.com</td></tr><tr><td>Blender</td><td>Blender Foundation</td><td>N/A</td><td>Software de Computação Gráfica, código aberto: blender.org</td></tr><tr><td>SISL</td><td>SINTEF</td><td>N/A</td><td>C++ spline libraries, código aberto: https://www.sintef.no/projectweb/geometry-toolkits/sisl/</td></tr></tbody></table>

quantificação de strain em um modelo suíno de expansão de pele usando multi-view aparelho de som e isogeometric cinemática

Quantification of Strain in a Porcine Model of Skin Expansion Using Multi-View Stereo and Isogeometric Kinematics

A expansão tecidual é uma técnica popular em cirurgia plástica e reconstrutiva que faz crescer a pele in vivo para correção de grandes defeitos, como queimaduras e nevos congênitos gigantes. Apesar de seu amplo uso, o planejamento e a execução de um protocolo de expansão são desafiadores devido à dificuldade em medir a deformação imposta a cada etapa de insuflação e ao longo do procedimento. Quantificar os campos de deformação é crucial, pois a distribuição do alongamento ao longo do tempo determina a taxa e a quantidade de pele crescida no final do tratamento. Neste manuscrito, apresentamos um método para estudar a expansão tecidual a fim de obter conhecimento quantitativo das deformações induzidas durante um processo de expansão. Este protocolo experimental incorpora análise cinemática estéreo e isogeométrica multi-view em um modelo suíno de expansão tecidual. O estéreo multivisualização permite a reconstrução geométrica tridimensional a partir de sequências de imagens não calibradas. A análise cinemática isogeométrica usa splines para descrever as deformações regionais entre superfícies lisas com poucos pontos de malha. Nosso protocolo tem o potencial de preencher a lacuna entre a investigação científica básica sobre a mecânica da expansão da pele e o ambiente clínico. Eventualmente, esperamos que o conhecimento adquirido com nossa metodologia permita o planejamento do tratamento usando simulações computacionais de deformação da pele de maneira personalizada.

Esta metodologia tem sido utilizada com êxito para estudar a deformação induzida por diferentes geometrias expansor: rectângulo, esfera e expansores crescente 31, 32. Os resultados correspondentes para a esfera e crescente expansores são discutidas a seguir. A Figura 2 ilustra os três passos de MVS reconstrução modelo. O ponto de partida é uma coleção de fotografias de uma cena estática. O animal com as grades ta...

Este protocolo utiliza multi-vista estéreo para gerar modelos tridimensionais (3D) para fora de sequências não calibrados de fotografias, tornando-o acessível e ajustável para um ambiente cirúrgico. Mapas de tensão entre os modelos 3D são quantificados com cinemática isogeometric à base da ranhura, que facilitam a representação de superfícies lisas mais malhas grosseiras que partilham a mesma parametrização.

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

Tissue expansion is a popular technique in plastic and reconstructive surgery that grows skin in vivo for correction of large defects such as burns and ...

O objetivo geral deste experimento é quantificar mapas de deformação da pele durante a expansão tecidual utilizando análise isogeométrica e estereoscopia multivisão. Este método pode ajudar a responder perguntas fundamentais na área da cirurgia reconstrutiva com expansão tecidual, como determinar as deformações regionais induzidas por diferentes formas, tamanhos e taxas de inflação dos expansores. A principal vantagem desta técnica é que utiliza análise computacional e técnicas flexíveis de imagem 3D.Assim, pode ser utilizado na sala de operação sem alterar o procedimento de rotina. As implicações dessa técnica estendem-se à terapia, pois podem ser facilmente traduzidas para o ambiente clínico, a fim de monitorar mapas de deformação da pele de pacientes humanos submetidos à expansão tecidual. Para começar, prepare e anestesie um porco miniatura Yucatan para a cirurgia, depilando sua pele dorsal com uma lâmina de barbear.Remova os pelos remanescentes com fita adesiva e limpe a pele cuidadosamente com álcool isopropílico para eliminá-la de contaminantes. Em seguida, identifique a linha média dorsal no corpo do animal e, usando uma caneta, marque os limites dorsais de quatro grades de

quantification-strain-porcine-model-skin-expansion-using-multi-view

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioengenharia

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

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

O método apresentado envolve alongamento uniaxial de hidrogéis macios 3D embutidos na borracha de silicone, permitindo microscopia confocal ao vivo. Demonstra-se a caracterização das cepas de hidrogel externos e internos, bem como o alinhamento de fibras. O dispositivo e o protocolo desenvolvidos podem avaliar a resposta das células a vários regimes de tensão.

Tensão controlada de hidrogéis 3D sob imagem de microscopia ao vivo

A fluoroscopia dupla captura com precisão o movimento dinâmico in vivo das articulações humanas, que podem ser visualizadas em relação à anatomia reconstruída (por exemplo, artrokinematics). Aqui é apresentado um protocolo detalhado para quantificar a artrokinemática do quadril durante atividades de suporte de peso da vida diária, incluindo a integração da fluoroscopia dupla com a captura tradicional de movimento de marcador de pele.

In vivo Quantificação da Artrokinematics de Quadril durante atividades dinâmicas de peso usando fluoroscopia dupla

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.

Medindo Cepas de Tecido Local em Tendões via Correlação de Imagem Digital de Código Aberto

Este protocolo apresenta um modelo padronizado de flexão de sutura em camundongo e um método de visualização 3D para estudar as alterações mecanobiológicas da sutura e remodelação óssea sob carga de força de tração.

Técnica de visualização 3D para remodelação óssea em modelo de sutura em camundongo expansor

Este protocolo implementa um sistema de câmera de imagem estéreo calibrado usando transformação linear direta para capturar deslocamentos tridimensionais in situ de nervos periféricos alongados. Ao capturar esses deslocamentos, a tensão induzida em vários graus de estiramento pode ser determinada informando os limiares de lesão por estiramento que podem avançar na ciência do reparo nervoso dependente do estiramento.

Transformação linear direta para a medição da tensão nervosa periférica in-situ durante o alongamento

Aqui, apresentamos um dispositivo de estiramento equibiaaxial versátil que é acionado pneumaticamente e compatível com microscopia de alta resolução.

Dispositivo de alongamento equibiaxial para microscopia de fluorescência confocal de células vivas de alta ampliação

A vascularização é essencial para abordagens de engenharia de tecidos bem sucedida. Portanto, tecnologias confiáveis ​​são necessários para avaliar o desenvolvimento de redes vasculares em tecido construções. Aqui apresentamos um método simples e de baixo custo para visualizar e quantificar a vascularização in vivo.

A pele completa Defeito Modelo Estudar a vascularização de Biomateriais<em&gt; In Vivo</em

Aprenda a quantificar mapas de deformação da pele durante expansão tecidual usando análise isogeométrica e estéreo multivisual em modelo suíno Yucatan. Este método computacional permite monitoramento em tempo real no ambiente cirúrgico.

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

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