Биомеханическое тестирование нерва in vivo: методика биомеханического анализа повреждения нерва плечевого сплетения на модели неонатальной свиньи

Аннотация

Источник: Singh, A., et al. Методы биомеханических испытаний in vivo на плечевом сплетении у неонатальных поросят. J. Vis. Exp. (2019).

В этом видео мы демонстрируем биомеханическое испытание нерва плечевого сплетения на модели свиньи, чтобы измерить пороговую прочность нерва на растяжение при растяжении. Этот метод помогает в определении структурных и механических свойств нерва.

Протокол

Все процедуры, связанные с животными, были проверены местным институциональным комитетом по уходу за животными и ветеринарным наблюдательным советом JoVE.

1. Биомеханические испытания

1. Настройка устройства для биомеханических испытаний
   ПРИМЕЧАНИЕ: Было разработано и изготовлено специально разработанное механическое испытательное устройство для выполнения in vivo растяжения нерва плечевого сплетения (АД) (Рисунок 1).
   1. Прикрепите основание установки к тележке.
   2. Прикрепите электромеханический привод к основанию с помощью больших С-образных зажимов. Привод может обеспечить усилие 150 фунтов, ход 10 дюймов и скорость 15 мм/с. Скорость может быть снижена до 0,2 мм/с и по-прежнему работать по желанию.
   3. Прикрепите тензодатчик 200 Н к приводу.
   4. Прикрепите (вкрутите) зажим к тензодатчику, состоящему из мягкого оргстекла, который предотвращает концентрацию напряжения в месте зажима.
   5. Прикрепите фотоаппарат к штативу. Убедитесь, что фотокамера поддерживает запись со скоростью до 120 кадров в секунду с разрешением 658 x 4926 пикселей.
   6. Подключите USB-кабели от камеры, привода и тензодатчика к компьютеру для интеграции и синхронизации всех компонентов системы.
   7. Подключите компьютер, привод и тензодатчик к источнику питания.
2. Откалибруйте тензодатчик перед регистрацией приложенных нагрузок. Для этого выполните следующие действия:
   1. Установите привод под углом 90° с помощью регулируемой ручки и проверьте угол с помощью транспортира.
   2. Откройте программное обеспечение, которое работает с тензодатчиком (Таблица материалов). Нажмите кнопку «Пуск», чтобы отобразить показания напряжения в реальном времени.
   3. Подвешивайте грузы к зажиму в диапазоне от 0 до 1 000 г с шагом 100 г от установки и записывайте измеренное напряжение.
   4. Рассчитайте линейное уравнение напряжений и весов, найдя наклон (m) и точку пересечения (b). Это делается с помощью программы для работы с электронными таблицами и включенной в нее функции наклона для вычисления b из уравнения 1 ниже. Вставьте уравнение 2, показанное ниже, в код механической настройки.
      Уравнение 1: b = y – mx
      Где: y — вес, x — напряжение, m — наклон, а b — пересечение (постоянно).
      Уравнение 2: y = mx + b
      Где: y — вес, x — напряжение, m — наклон, b — константа.
3. Тестирование: нерв АД разрезается и фиксируется на испытательной установке с помощью специально изготовленного зажима.
   1. Поместите неонатальную свинью под наркозом в положение лежа на спине с обнаженным нервом АД.
   2. Разрежьте нерв АД с помощью тонких ножниц.
   3. Зажмите перерезанную сторону нерва АД в специально изготовленном зажиме (Рисунок 1).
   4. Вручную нанесите черную акриловую краску или индийские чернила на зажатый сегмент BP (Рисунок 2).
   5. Поместите калибровочную сетку, которая представляет собой линейку длиной 1 см, внутри животного, чтобы установить шкалу для анализа данных.
   6. Используйте программное обеспечение камеры для просмотра положения камеры непосредственно над исследуемыми сегментами, тем самым позволяя отслеживать движение/смещение маркеров и определять фактическую деформацию тканей в любой момент времени.
   7. Запишите первоначальные измерения, такие как высота, на которой нерв вводится в тело со стола, и высота зажима со стола, угол привода и полная длина ткани.
   8. Откройте программное обеспечение (таблицу, содержащую графический интерфейс пользователя [GUI] (рис. 3).
   9. Запустите графический интерфейс, нажав кнопку «Выполнить».
   10. Инициализируйте систему, нажав кнопку Инициализировать.
   11. Тарируйте систему нажатием кнопки Тара.
   12. Растяните сегмент АД, нажав кнопку запуска теста. При этом ткань подтягивается с заданной скоростью 500 мм/мин до тех пор, пока в любом сегменте АД не произойдет полное разрушение. Программа также сохраняет видеофайл, приложенную растягивающую нагрузку, смещение тканей и продолжительность испытания.
   13. Запишите место повреждения, которое является точкой разрыва ткани.

Результаты

Рисунок 1: Подробная информация об устройстве для механических испытаний in vivo, включая привод, тензодатчик и зажим.

Рисунок 2: Маркеры, размещенные на сегментах АД для регистрации деформаций, испытываемых тканями во время растяжения.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье

Имя	Компания	Каталожный номер	Комментарии
Датчик нагрузки на растяжение и сжатие Omega Subminature	омега	ЛКМ201-200Н	Грузовой отсек 200 Н
Камера Basler acA640-120uc	Компания Basler	acA640-120uc	- T
Линейный привод с обратной связью	Прогрессивная автоматизация	ПА-14П	Ход 10 дюймов, сила 150 фунтов, скорость 15 мм/с
Программное обеспечение для отслеживания движения	Киновеа	Н/Д	Открытый исходный код
Программное обеспечение для прорамления - MATLAB	Математические работы	Н/Д	версия 2018A
ножницы	Файн Сайенс Инструментс Инк	14094-11 или 14060-09	- T