Магнитно резонансная Эластография методологии по оценке тканей Разработан Construct роста

Для обследования инженерных тканей конструкций проводятся традиционные механические испытания, в результате которых часто происходит разрушение образца, что не приемлемо. Этот метод использует микроскопическую магнитно-резонансную эластографию или микроМРТ в качестве неинвазивного метода измерения механических свойств небольших мягких тканей. Сначала клетки помещаются на каркас из биоматериала для создания ткани.

Ткань подвешивается в геле aros, и в гель помещается наконечник привода. Затем для определения характеристик движение привода передается на образец и обнаруживается с помощью лазера. Doppler viter.

Образец и привод переводятся на магнит и магнитный резонанс. Получены эластографические изображения. Анализ полученных изображений показывает изменение абсолютной жесткости как для остеогенных, так и для адипогенных конструкций.

Сначала у нас появилась идея этой техники, и мы наблюдали за магнитной резидентурой для диагностики заболеваний и поняли, что ее можно распространить на тканевую инженерию. Основное преимущество этого метода перед другими существующими методами, такими как механические испытания, заключается в том, что он применяет неинвазивную технологию МРТ к основным механическим свойствам тканей. Применение этого метода распространяется и на тканевую инженерию, поскольку знание механических свойств гарантирует, что он подходит для использования по назначению в костной и хрящевой инженерии.

Хотя эти методы дают ценную информацию о тканевой инженерии, они также могут быть использованы для диагностики заболеваний различных органов, таких как, например, фиброз печени, черепно-мозговая травма или рак мозга. Визуальная демонстрация этого метода имеет решающее значение, потому что она включает в себя шаги, которые трудно освоить, и предварительное знание тканевой инженерии и визуализации ритма. Гарс. Процесс подготовки тканевого конструкта состоит из трех основных этапов: увеличение популяции клеток, посев клеток на каркас биоматериала и дифференцировка с помощью химических сигнальных молекул.

После культивирования и расширения клеточной линии мезенхимальные стволовые клетки человека или ГМК помещаются на желатиновую губку с плотностью от 1 до 10 до шести клеток на миллилитр для формирования кости. Примерно через три дня клетки должны образовываться сливающимися на каркасе, чтобы вызвать дифференцировку. Удалите среду и замените ее средой для индукции жировой ткани.

Затем инкубируйте клетки при температуре 37 градусов Цельсия с 5% углекислым газом через три дня. Замените среду поддерживающей средой, которая состоит из расширительной среды, содержащей 10 микрограммов на миллилитр человеческого рекомбинантного инсулина. После инкубации в течение 24 часов замените поддерживающую среду на индукционную.

Повторите этот цикл три раза. После этого заменяйте поддерживающую среду каждые два дня в течение четырех недель, чтобы вызвать остеогенез. Заменяйте свежей остеогенной средой каждые два дня на время исследования.

Здесь исследование длится четыре недели, и МРЭ проводится каждую неделю. Магнитно-резонансная эластография основана на распространении механических сдвиговых волн для оценки локальных значений механических свойств. Таким образом, эти механические колебания должны быть сгенерированы и охарактеризованы в исследуемой ткани с помощью пизоэлектрического привода Чтобы подготовить образец, перенесите культуру ткани в пробирку диаметром 10 мм, содержащую твердое основание и слой 0,5% геля AGROS.

Затем добавьте теплый 0,5 акро геля. Чтобы огородить его. Дайте гелю agros застыть в течение пяти минут.

При комнатной температуре вставьте наконечник электроизгибающегося мотора piso в поверхность геля. Далее прикрепите трубку с образцом и приводом к жесткой опоре. Направьте луч лазерного доплеровского барометра к наконечнику механического привода.

Отрегулируйте позиционирование системы для оптимизации уровня отраженного сигнала, который отображается на барометре. Чтобы максимизировать отражение, используйте светоотражающую ленту, если необходимо настроить привод на генерацию безвредных отвесных волн со значительной амплитудой около 250 микрон. Настройте генератор функций на развертку в нужном диапазоне частот с использованием рабочего напряжения 20 вольт на пике с сигналом белого шума.

Для этого эксперимента желаемый диапазон частот составляет от 20 до 2000 герц. Для просмотра характеризируемого спектра в программе Polytech Rsof выберите отображение скорости и БПФ. Начните захват сигнала и определите резонансную частоту системы на основе пиков спектра.

Затем, чтобы измерить прогиб привода, настройте привод так, чтобы он подавал непрерывную синусоиду на характерной резонансной частоте. Используя рабочее напряжение в 200 вольт peak tope и обозначив генерируемое смещение, подаваемое исполнительным механизмом на поверхность геля, установите волокна мягкими для отображения БПФ со смещением в качестве оси Y. После того, как характеристики привода будут определены, поместите пробирку с образцом и приводом в отверстие в 10-миллиметровой радиочастотной катушке, поместите образец и привод в центр МРТ-сканера.

Получите изображение скаута для определения местоположения конструкции. После того, как тканевый конструкт найден, установите параметры для получения. Типичное сагиттальное сканирование in vitro будет иметь время повторения 1000 миллисекунд.

Время эха от 20 до 40 миллисекунд, толщина среза от 0,5 до одного миллиметра и поле зрения 12 на 10 миллиметров в квадрате, с размером матрицы 1 28 на 1 28 пикселей. Для параметров эластографии установите частоту привода на значение, определенное с помощью лазерного допплеровского определения характеристик витера. Для этой выборки необходима одна пара bi с амплитудой градиента 50 гаусс на сантиметр и задержкой MRE, равной нулю.

Переведите генератор функций в пакетный режим и настройте параметры генератора функций в соответствии с параметрами сбора данных эластографии, включая частоту и количество циклов. Также настройте генератор функций на внешний запуск. Чтобы получить сагиттальное изображение, установите сенсибилизацию движения в положительном направлении среза и начните сканирование после получения изображения.

Проверьте изображение, чтобы оценить качество сигнала в тканевой конструкции. Если изображение выглядит слишком темным, отрегулируйте параметры МРТ и сделайте еще одно сканирование. Затем измените сенсибилизацию на отрицательное направление среза.

Перенесите файлы с МРТ-сканера на другой компьютер, оснащенный MATLAB, и выполните программу MATLAB, которая выполнит сложное деление для создания изображения, отражающего распространение поперечных волн. Оцените изображение на наличие поперечных волн и возможных артефактов, таких как профили линий фазовой оборачиваемости, которые могут быть построены для лучшей оценки качества и амплитуды волны. Если происходит обмотка, уменьшите амплитуду градиента и получите еще один скан.

Если никаких корректировок изображения не требуется. Отрегулируйте размер массива параметров до восьми равноудаленных значений в диапазоне от нуля секунд до полного периода характеризуемой резонансной частоты. После получения изображений выполните сканирование как в позитивной, так и в негативной ориентации среза.

Используйте программу MATLAB, предназначенную для генерации данных чистой волны и соответствующего фильма о волне, распространяющейся в образце. Это тот файл, который понадобится для оценки механических свойств. Заключительным этапом MRE является расчет абсолютной жесткости по изображениям отвесных волн

Начните с помещения данных в программу MATLAB, которая оценит трехмерный набор данных, укажет параметры изображения, включая поле зрения, градиент, амплитуду и количество биполярных пар, и запустит код. Алгоритм позволяет выбрать области интереса, для которых вычисляется среднее значение и стандартное отклонение каждого параметра. Нарисуйте контуры тканевой конструкции, чтобы выбрать интересующую область.

Отображаются среднее значение и стандартное отклонение жесткости, накопления, модуля упругости и модуля потерь в пределах выбранной области интереса. Программа также предоставляет промежуточные результаты, включая фильтры после волны, направленную фильтрацию после волны и профили линий, которые помогают оценить достоверность восстановления. Для точной оценки отфильтрованная волна должна быть гладкой.

Стандартное отклонение параметра в определенной области интереса также является индикатором качества расчета: при необходимости корректируйте другие параметры по мере необходимости, чтобы получить точные значения механических свойств, наблюдать за изменениями механических свойств спроектированных конструкций по мере их разработки. Тестирование MRE применялось в течение четырех недель. На этой карте развития конструкций показаны адипогенные, обозначенные буквой A, и остеогенные, обозначенные буквой O, с соответствующими изображениями величины, изображениями отвесных волн, ELA и средней жесткостью сдвига.

Цветовая карта для ELA соответствует цветовой схеме бара. Диаграмма и полосы погрешностей представляют собой стандартное отклонение в пределах каждой области интереса конструкции. Со временем адипогенные конструкции стали менее жесткими, что свидетельствует о свойствах, схожих с жировой тканью.

Аналогичным образом, остеогенные конструкции стали более жесткими в течение четырехнедельного периода, что указывает на костеподобную дифференцировку. При попытке выполнить эту процедуру важно полностью охарактеризовать привод после этой процедуры. Такие методы, как биохимический анализ и гистология, могут быть использованы для ответа на такие вопросы, как подтверждение отложения минералов.

Не забывайте при работе с человеческим клеточным материалом и МРТ, это может быть крайне опасно и осведомленность о правильном BL два и МРТ. При выполнении этих процедур следует соблюдать меры предосторожности.