Introduction
50 yılı aşkın bir araştırma zengin tarihi vasküler dokularda mekanik özelliklerini miktarının üzerinde yoğunlaştı. Bu çalışmalar daha iyi, kan damarlarının fizyolojik ve patolojik davranış hem anlama etkinliği / endovasküler cihazların uyumluluğunu ve yardım tasarımı ve mühendislik vasküler imalat 1-6 yapıları değerlendirmek için bir temel sağlamaktayız. Yumuşak doku ve mekanik özelliklerinin kurucu modelleme mekanik yanıtın doğru ölçülmesi özünde çoğu doku tipleri tarafından sergilenen mekanik heterojenite, anizotropide ve doğrusal olmama nedeniyle zordur. Ayrıca, deneysel ölçümler genellikle yerel mekanik test sırasında numune kavrama arayüzleri tanıtıldı karmaşıklıklar (örneğin, bükme, sürtünme, stres konsantrasyonları, sulanma) ve doku canlı hayvan kesilip sonra mekanik özelliklerinin kaçınılmaz geçişle şaşırmış edilir. </ p>
Bir tek eksenli çekme deneyi sert bir malzemeden yapılmış bir örnek üzerinde gerçekleştirilebilir basit mekanik testler arasında ve genellikle vasküler dokunun mekanik yanıtını değerlendirmek için kullanılır. Bu deneylerin sonuçları yerli ve mühendislik doku kaynakları için yararlı ön bilgi sağlamak ve damar duvarının 7-11 mekanik davranışına bazı tedaviler, hastalık durumları veya farmakolojik bileşiklerin etkilerini karşılaştırmak için de kullanılabilir.
Yumuşak dokuların tek eksenli mekanik test tipik olarak en yaygın olarak köpek kemiği veya halka 7,8,12-14 şeklinde nispeten düzgün geometriye sahip numuneler üzerinde gerçekleştirilir. Ancak, bu idealize edilmiş geometriler gelen önemli ayrılma nedeniyle test sistemi içinde doku diseksiyonu, izolasyon ve sıkma ile ilişkili zorluklar oluşabilir. Geometri herhangi düzensizlik sonuçta heterojen stres ve gerginlik sebebiyet verecekalanları Örnek gerçek örnek şekline bağlıdır heterojenlik, yanı sıra örnek büyüklüğüne (kulpları göre) malzemenin 9,15,16 mekanik özelliklerinin derecesi ile tek eksenli uzatma gücüne tabi tutulduğunda. Alan heterojenliklerdir önemli olduğunda, göreceli kavrama pozisyonlarına dayalı örnek gerilme hesaplamaları yanlış ve mekanik davranışları değerlendirmek için böylece yetersiz temelidir.
Video analiz sistemleri yaygın sık numune yüzeyine 17,18 uygulanan yüksek kontrastlı boya işaretlerini kullanarak, yumuşak dokuların gerilme ölçümleri için kullanılmıştır. Dijital görüntü korelasyon deformasyon öncesi ve sonrası, numune yüzeyi üzerinde gri seviye yoğunluk değerlerini karşılaştırarak tam-alan yüzey gerilimini ölçen bir optik metrolojik teknik, yumuşak doku 19-21 analizleri video bağlantılı olarak kullanılmaktadır. Dijital görüntü korelasyon çeşitli avantajları interferometr kıyasla vardırölçümler için kullanılabilir ic yöntemleri. İlk olarak, bir temassız ölçüm tekniği olarak, bu ölçüm sistemi numune etki biçimi nedeniyle malzeme özellikleri modifiye karıştırıcı etkilerini en aza indirir. İkincisi, çok daha az sıkı ölçüm ortamı gerektirir ve diğer yöntemlere göre daha hassasiyet ve çözünürlük, daha geniş bir yelpazesine sahiptir. Üçüncüsü, görüş tam bir alanı yakalama yeteneği ile donatılmış, bu teknik ortalama ve yerel mekanik yanıtları hem karakterize olabilir. Yöntemin ayrıntılı bir açıklama için, okuyucular Sutton 22 kitabını görmek için teşvik edilir.
Numune yüzeyindeki gerilme alanları elde etmek için, iki boyutlu dijital görüntü korelasyon tekniği (2D-DIC) kullanılabilir. Kısacası, numune görüntüleri yüksüz ve çeşitli yüklü devletler yakalanır. Ilk görüntü sonraki hesaplanması için bir örgü oluşturan altkümelerini (M × M piksel) olarak adlandırılan küçük karelere bölünmüş2B gerilme alanları. Deforme örnekte her karenin pozisyonu bir görüntü eşleştirme algoritması kullanılarak elde edilir. Her bir karenin hareketi daha sonra polinom uydurma ya da sonlu elemanlar enterpolasyon dahil çeşitli yöntemlerle yoluyla deformasyon degradeler ve suşları türetmek için kullanılabilir deplasman alanları verimli, görüntü-by-görüntü izlenir. Mevcut yazıda, tek eksenli çekme testi ve 2D-DIC entegrasyonu yoluyla yerli vasküler dokularda yüzey gerilme alanlarının değerlendirilmesi için ayrıntılı bir metodoloji sağlamaktadır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
NOT: Aşağıda açıklanan prosedürleri Columbia University of South Carolina, Güney Carolina Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu tarafından onaylanan protokol kapsamında gerçekleştirilmiştir.
1. Doku Toplama ve diseksiyonu
- Doku diseksiyonu önce tüm cerrahi aletler sterilize edin. Otoklav cerrahi makas ve ince forseps standart olarak 15 dakika boyunca 15 psi'lik basınç ve 121 ° C sıcaklık altında cerrahi bıçaklar.
- Taze domuz (7 aylık Landrace erkeklerde, 60-70 kg) yerel bir mezbahadan sağlam aort ile böbreklerin bir set edinin. Lütfen buzlu% 1, fosfat tamponlu tuzlu su (PBS) çözeltisi içinde laboratuara nakliye dokusudur.
- Hemen girişte, cerrahi makas ve forseps kullanarak dokuyu çevreleyen abdominal aorta izole.
- PBS (pH 7.2) ile doldurulmuş bir 50 ml şırınga kullanarak, kabı üç kez yıkayın. Makas ve forseps kullanarak, poss kadar perivasküler doku çıkarmakNumunenin bütünlüğünden ödün vermeden ible.
- Dikey geminin orta bölümü üzerine keskin bir jilet bıçağı yerleştirin ve damar uzunlamasına eksenine dik olduğundan emin olun. Jilet ile ardışık üç çevresel kesim uygulanarak, yaklaşık 20 mm'lik bir genişliğe sahip iki halka örnekleri, her oluşturun.
- Dikey kanatlı radyal yönde yönlendirilmiştir öyle ki bir halka numunesi üzerine keskin tıraş bıçağını. Tek eksenli mekanik testler için, bir şerit şekilli örnek sonuçlanan radyal bir kesittir, elde etmek için bir dar kuvvet uygulanır. 100 mm cam Petri kabındaki örnek yerleştirin ve yüzey speckling uygulama kadar PBS içinde daldırın. İkinci halka numune için tekrarlayın.
Yüzey Benek Desen 2. Yaratılış
- Basınç valfi için hava püskürteci bağlayın.
- Meme çapı için meme 60-100 mikron benekler elde etmek için airbrush çapını (uygun aralık ayarlama gerekir) ön çalışmalar belirlenebilir.
- Airbrush ağırlık besleyiciye siyah doku işaretleme boya yaklaşık 2 ml dökün.
- Yaklaşık 0.5 m uzakta numuneden airbrush yerleştirin.
- Petri çanağından çıkart. 100 psi'lik bir püskürtme basıncı altında, yaklaşık 5 saniye için örnek intimal yüzeyinde doku işaret boya püskürtün. Benek deseni düzgün numune yüzeyini kaplayan sağlamak için üç kez tekrarlayın.
Deney 3. Performans
- Bir doku yapıştırıcı kullanılarak plastik bir şerit (1 cm genişliğinde x 1 cm uzunluk x 0,5 cm kalınlığında) numunenin her bir ucunu takın. Bir doku kesme tahtası üzerinde örnek yerleştirin. Düzleşene şekilde numuneyi yerleştirin ve dijital kumpas kullanarak boyutlarını ölçmek.
- Mekanik testler için sistem kontrollerini başlatın. Sistem giriş ekranını kontrol On, "Setup" sekmesinde bulunan görev çubuğundaki "Dalgaformu" seçeneğini seçin.
- Reklam-4 mm (sistemde belirlenen başlangıç pozisyonuna göre 4 mm uzatma) mekanik test üst kavrama sadece konumu. Yavaşça mekanik test üst kavrama içine bir plastik şeridin (3.1 numune bağlı) güvenli ve örnek serbestçe asmak için izin verir. Örnek ve üst kavrama arasındaki mesafe 2 mm 'den az olmasını sağlamak için dijital kumpas kullanarak.
- Numunenin serbest ucu uzantısı olmadan güvenli olabilir, böylece el alt kavrama konumunu ayarlamak. Yavaşça mekanik test cihazı alt kavrama halinde Numunenin serbest ucuna bağlanmış plastik bir şerit sabitleyin.
- Örnek ve alt kavrama arasındaki mesafe 2 mm 'den az olmasını sağlamak için dijital kumpas kullanarak. Sistem yük hücresini sıfır. Numunenin uzunluğunu ölçün ve küresel çevresel suşları hesaplanması için referans uzunluk olarak kullanmak.
- Mekanik test protokolünü girin. T kullanılan protokol,Onun gösteri 0.01 mm / sn bir yer değiştirme hızında% 18 oranında örnek uzatmak 4 tek eksenli deplasman döngüleri gerektirir.
- Aralıklı o hidrate kalmasını sağlamak için kalan test protokolü boyunca numune üzerinde PBS sprey.
- Yükleme çerçevesinden 1.5 m konumlandırılmış bir tripod üzerine kamera (5 mega piksel kamera, 100 mm mercek, 3.49 mikron piksel boyutu) monte edin. Kamera ve örnek yüzey derinliği en uygun alana kamerayı ayarlama ve görüş tüm alan odakta olacak şekilde uyumunu manipüle ederek dik olduğundan emin olun.
- Görüntü yakalama yazılımını açın.
- Seçeneği "Select sistemi" nde "BGK-2" seçeneğini seçin.
- Görüntüleri kaydetmek için proje yolunu seçin analiz edilecek.
- "Time Square" simgesine tıklayın ve 5 saniye olarak satın alma aralığı belirtin.
- Numunenin net bir görünüm elde edecek şekilde lens pozlama, sayısal açıklık ve odağı ayarlamak.
- Numune üzerinde yeterli aydınlatma sağlamak üzere LED konumunu ayarlayın.
- Numune yüzeyinin bir görüntü elde etmek için görüntü yakalama yazılımı "Başlat" simgesini tıklatın.
- Görüntü analiz yazılımı açın.
- Elde edilen görüntü aktarma. Bireysel benek yakınlaştırmak ve bu bireysel benek içindeki piksel sayısını.
Not: Bir temsili siyah benek tanımlayın. Benzer olarak yüksek değerlere sahip benek her iki piksel arasındaki doğrusal mesafe olarak benek boyutunu tanımlar. Kabul edilebilir bir benek boyutu, tipik bir benek genişliği boyunca piksel sayısı 3 piksel daha büyük olmalıdır. , Mümkünse ölçümlerde uzaysal çözünürlüğü artırmak için, çoğu benekler benek genişliği boyunca en fazla 5-7 piksel olmalıdır. Böylece, bu durum için, tipik bir benek ile 10 um, küçük de ve 23 um doğrusal boyut en az aralığı olacaktır. Uygun bir alt kümesini belirlemek içinboyut, tipik bir alt kümesi genişliği boyunca en az beyaz 3 ve 3 siyah benekleri olmalıdır. Tipik bir benek doğrusal boyut 5 piksel ise, o zaman her bir 31x31 alt küme doğrusal boyut en az 105 um olabilir. Alt kümesi merkezleri arasındaki mesafe doğrusal boyut en az 1/6 olmalıdır. Böylece, bir 31x31 altkümesi boyutu için mesafe doğrusal mesafe 18 mikron temsil eden 5 piksel. - Benek desen kalitesini doğruladıktan sonra, aynı anda test başlatmak için görüntü yakalama yazılımı sistemde "Çalıştır" ikonuna ve "Başlat" ikonuna tıklayın.
- Kamera ve görüntü yakalama yazılımı kullanarak test boyunca görüntüleri bir dizi yakalayın.
Deney sonrası 4. Temizlik-up İşlemleri
- Biohazard torbaya atılır örnek yerleştirin ve torbayı kapatın. Uygun şekilde bertaraf edilmesi için Güney Carolina Üniversitesi'nde Çevre Sağlığı ve Güvenliği (EHS) Bölümü arayın.
- Bir fosfat hazırlayındistile su, deterjan dezenfektan bir 1:64 seyreltme oranı ile ücretsiz dezenfektan solüsyon. 20 dakika için bu çözelti içinde cerrahi aletler bekletin.
- İyice damıtılmış su ile 4.2 tarif öğeleri durulayın. Bir kağıt havlu kullanarak araçları kurutun ve daha sonra% 70 etanol çözeltisi ile sprey. Bir kez daha kağıt havlu kullanarak cerrahi aletleri kurulayın ve cerrahi araç kutusunda onları geri koydu.
Yerel Gerginlik Alan Tedbir 5. Görüntü Analizi
- Görüntü analiz yazılımı açın.
- Analiz edilmesi gereken tüm görüntüleri seçmek, "Benek görüntüleri" sekmesine tıklayın.
- Dikdörtgen aracını tıklayın ve ilk görüntüdeki ilgi alanı seçin.
- Altküme boyutu 41 × 41 piksel ve adım büyüklüğü 5 piksel girin.
- , Yazılımda analiz sekmesini tıklatın başlatmak optimize 8-tuzak olarak interpolasyon seçin; Gauss olarak seçenek sıfır normalize kare farklılıklar ve alt kümesi ağırlıkları ölçütü seçin.
- Yazılımın varsayılan olarak eşik seçeneklerini ayarlayın.
- Başlangıç analizi sekmesinde post-processing alt sekmesine tıklayın. Seçenek gerilme hesaplama tıklayın ve filtre boyutu ve yazılımda varsayılan olarak filtre türünü bırakın. Seç tensör Lagrange yazın.
- Veri sekmesini seçin ve ardından yüzey gerilme alanının görüntülenmesi için herhangi bir analiz resmi seçin.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Damar dokusu üzerinde rampalı tek eksenli uzatma testinden elde edilen mekanik veriler, belirli bir deplasman hızında uygulanan numune değiştirme ilişkileri karşı yük oluşur. Bu çalışmada, tek eksenli mekanik test ile bağlantılı olarak 2D-DIC, çeşitli deforme Birleşik Devletler 'dikey yönde eden yüzey streyn alanları ölçmek için kullanılır. Vasküler doku viskoelastik yapısı mekanik önkoşullamanın önce yük-deplasman eğrileri histerezis önemli derecesi ile kendini gösterir. Histerezis yavaş yavaş (Şekil 1) azalır burada mekanik test tekrarlanabilirliği teşvik etmek ve elastik mekanik bir tepki elde etmek için, doku çeşitli yükleme-boşaltma döngüsünden yoluyla öngörülmekte. Son derece dikkatli numune hazırlama ve montaj rağmen, 2D-DIC ölçümler sonuçtaki intimal yüzey gerilme alanı hem de son derece heterojen olduğunu göstermek çevresel ve boyuna yönde. Beklendiği gibi, yerel çevresel gerilme değerleri uygulanan örnek deplasman artar. Çevresel gerilme desen heterojenite genellikle numune kavrama arabiriminin yanında kıyasla numunenin merkezine yakın düşük değerler, yerel suşları üzerinde tutunma etkilerini yansıtan (Şekil 2) verir. Örnek yavaş yavaş genişletilirken aralannda gibi uzunlamasına yönde, örnek intimal yüzeyi üzerinde elde edilen homojen olmayan bir basınç suşları artar ve sonuçta meydana gelen gerilme alanı çevre yönünde (Şekil 3) ile karşılaştırıldığında heterojenlik, daha belirgin bir derecesini gösterir. Dik yönlerde yüzey gerilme alanlarının varyasyon (CV) katsayıları seçkin deneysel devletler saha heterojenite derecesini yansıttığı hesaplandı ve tekdüze artan numune uzantısı (Tablo 1) ile azalma saptandı.
1 ">:" keep-together.within sayfa = fo "jove_content
Şekil 1. tek eksenli çekme testi için vasküler doku örneğinin Deneysel önkoşullanma. Bir dikdörtgen şekilli numunesi çoğaltılabilir elastik bir tepki elde etmek için üç yükleme-boşaltma döngüleri ile öngörülmekte. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Ilgi numune alanı içinde 2. Çevresel gerilme alanını rakam. (A) benekli numune intimal yüzeyinin Temsilcisi örnek ve ilgi belirlenen alan. Artırmayı ilgi belirlenen alan içinde (B) Yerel çevresel gerilme ε yy (%)uygulanan küresel çevresel zorlanma düzeyleri (soldan sağa, 18% 9 ila% 1.6% artan). Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Ilgi numune alanı içinde Şekil 3. Boyuna gerilme alanı. (A) benekli numune intimal yüzeyinin Temsilcisi örnek ve ilgi belirlenen alan. Uygulanan küresel çevresel zorlanma düzeylerini artırmayı ilgi belirlenen alan içinde (B) Yerel boyuna gerilme ε xx (%). (Soldan sağa, 18% 9 ila% 1.6 ila% artarak) bir görüntülemek için tıklayınız Bu rakamın daha büyük bir versiyonu.
Tablo gerilme alanlarının varyasyonun 1. Katsayıları. Hem çevresel (ε yy) örnek intimal yüzey gerilme alanlarının varyasyon (CV) ve boyuna (ε xx) uygulanan küresel çevresel gerginlik seçkin düzeyde yön Katsayıları.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Önceki çalışmalar örnek zorlanma 18,20,21,23,24 değerlendirmek için boya izleme, video yöntemleri geniş bir yelpazede kullanılan-olmasına rağmen, bugünkü amacı değerlendirilmesi için 2D-DIC ile çift tek eksenli çekme testi için kapsamlı bir metodoloji sağlamaktır vasküler doku örnekleri üzerinde yüzey suşları. Numune tek eksenli yükleme uğrar gibi yüksek çözünürlüklü kamera ve in-house görüntü analizi yazılımı ile, gerilme alanı önceden belirlenmiş bir yüzey bölgesi içinde ölçülebilir. Vasküler dokunun mekanik test için özel önem, sunulan tekniği ile doğrudan da kurucu malzeme özelliklerinin belirlenmesini mümkün kılmaktadır düzlemsel iki-eksenli testlerinde yüzey suşları değerlendirmek için adapte edilebilir.
Dijital görüntü korelasyon analizi kolaylaştırmak amacıyla, bir leke örüntüsü Örnek yüzeyine uygulanmaktadır. Speckling için kullanılan boya çoğu tarafından kolaylıkla yumuşak doku yüzeylerine yapışan bir doku markalama boyadır. Bir elde etmek içinAksine kaliteli ve benek desen, 60-100 mikron optimal benek boyutu doğru yoğunluk ve 0.5 m püskürtme mesafesi airbrush meme çapı ve numune ve airbrush arasındaki mesafeyi ayarlayarak gerçekleştirilmektedir. Kullanılan benek boyutu sonuçtaki ölçümlerin 23,25 çözümüne doğrudan ilişkilidir. Her benek olarak kabul edilebilir bir görüntü korelasyonu elde etmek üzere en az 3-5 piksel numune gereklidir. Görüş 22 mm x 18 mm alan ve kullanılan benek büyüklüğü göz önüne alındığında, sunulan deney çözünürlüğü 9 mikron / piksel.
Damar dokusu 26,27 için yarı-statik deforme denge devletlerin bir dizi elde etmek için 0.01 mm / sn bir yükleme hızı mekanik testler için kullanılır. Kamera ve yüksek kalitede yük hücresi, her iki titreşime derece hassas olduğundan, deney sırasında az hareket olmalıdır; hatta küçük ise, katı cisim kamera / numune hareketi oluşabilir ve w olabilirkötü şaşırtmak 2D-DIC-tabanlı ölçümler. Benzer şekilde, örnek deformasyon böylece PBS 2D-DIC doğruluğunu teşvik etmek test yoluyla uygulanan önemlidir, doku su kaybı nedeniyle oluşabilir.
2D-DIC için gerekli özellikleri alt küme boyutu ve görüntü işleme algoritması 22 kullanılan adım yüksekliği bulunmaktadır. Önemsiz önyargı ile doğru sonuçlar elde etmek için, en az 3 siyah ve beyaz benekler 3 en az 3-5 piksel örneklenen her benek ile her alt mevcut olmalıdır. Çıktısında Her veri noktası bilgileri deney mekansal çözünürlükte olarak kabul alt kümesi boyutu (41x41 piksel), karşılık gelen bir kutu üzerinden ortalama sağlar. Adım büyüklüğü bakımından iki veri noktası arasındaki mesafe, bu deneyde 5 pikseldir. Benek deplasman / yüzey gerilme ölçümlerinin doğruluğu en üst düzeye çıkarmak amacıyla, 8 musluk spline enterpolasyon yöntemi doğru, sub-pixel yoğunluğu değerleri elde etmek için uygulanır. 8-tap method 4 musluk ya da 6-tap interpolasyon filtresi kullanılarak elde edilen sonuçlarla karşılaştırıldığında suşları elde biraz daha yüksek doğruluğa sahiptir. O aydınlatma ölçekte bir değişiklikten etkilenmez çünkü korelasyon kriter "normalize kare farkları" eşleştirme için seçildi (örneğin, deforme olmuş bir alt kümesi referansı% 30 daha parlak olduğunda). Bu seçim yazılımında varsayılan seçim ve genellikle esneklik en iyi kombinasyonunu sunar ve 28 sonuçlanır. Alt kümesi içindeki piksel eşleştirme işleminde ağırlıklı nasıl kontrol Subset ağırlıklandırma, Gauss olarak seçilir. Üniforma ağırlıkları, alt kümesi içindeki her piksel eşit kabul edilir; Gauss ağırlıklar uzaysal çözünürlük ve deplasman çözünürlükte en iyi kombinasyonu sunar.
Yüzey gerilme alanının varyasyon katsayıları içi görüntü analiz yazılımı ile hesaplanır ve gerilme heterojenite derecesini ölçmek için kullanıldı. Katsayısıhem çevresel hem de uzunlamasına yönlerde streyn alanının varyasyon ficient önce vasküler doku tiplerinin (yayınlanmamış sonuçlar) üzerine benzer bir mekanik testler gözlenmiştir artan küresel çevresel suşu ile azalmıştır. Bu kalıcı bir trend dayanarak, yüzey gerilme alanları yeterince küresel ve yerel ölçümler yakınsama şekilde uzatma bazı kritik derecede üstünde homojenize ki beklemek mantıklıdır. Bununla birlikte, bu kritik değer esas malzeme özellikleri ve böylece doğru tanımlanmasını lokal uzama ölçümleri kullanımını destekleyen, kağıt mendil ve örnek özgü olması muhtemeldir.
Birçok sınırlamalar bizim sunulan metodoloji ve sonuçların doğru yorumlanması için dikkate alınmalıdır. Biz, küresel çevresel gerginlik ılımlı bir dizi reçete böylece hem çevresel ve boyuna yönlerde bizim gerçekleştirilen yerel gerilme büyüklükleri anlamlı derecede düşük bulundu in vivo olarak görülen değerlerden. Dahası, biz tek bir örnek yönlendirme altında tek eksenli mekanik yanıtını değerlendirildi ve bu nedenle damar dokusu 29,30 bünye malzeme özelliklerini belirlemek için yeterli veri oluşturmak. Ancak, amacımız domuz aort kapsamlı bir mekanik analiz yapmak için, daha ziyade yumuşak doku üzerinde bir tek eksenli mekanik testlere çift 2D-DIC deneysel bir protokol göstermek için değil. Burada sunulan teknik halen çift eksenli mekanik test ve dolayısıyla vasküler dokuların 31-33 kurucu mekanik özelliklerin ölçümü için uzatılabilir. 2D-DIC yöntem sadece numune yüzeyine karşılık gelen bir düzlemsel gerilme alanı yakalar. Numune düzleminden dışarı deforme veya numune bir düzlemsel olmayan geometri olduğunda (örneğin, kan damarı), stereo görme görüntüleme ve 3D-DIC tekniği kapsamlı gerilme ölçümü 23,25 için uygulanabilir zaman.
Mevcut el yazması tek eksenli çekme testi ve dijital görüntü korelasyonu entegre etmek metodoloji hakkında ayrıntılı bilgi sağlar Özetle nt "> yerli vasküler doku mekanik tepkisini karakterize etmek. Bu çalışmada sunulan yöntem kolayca diğer yerli mekanik karakterizasyonu için adapte edilebilir ve yumuşak dokuları yanı sıra yumuşak hidrojel / polimerik malzemeler mühendislik ve örnek yüzey gerilme alanı, mekanik test sırasında önemli heterojenliğini sergileyen zaman özellikle yararlıdır.Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar herhangi bir çıkar potansiyel çatışmaları var.
Acknowledgments
Yazılım ve teknik destek İlişkili Çözümleri Incorporated (www.correlatedsolutions.com) nezaket vardı.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Uniaxial tensile mechanical tester | Enduratec | 3230 AT/HR | |
| Blue tissue marking dye | http://www.ebay.com/itm/Tissue-Marking-Dye-in-Bottles-2oz-Bottle-1-ea-/201193551510?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item2ed811f696 | ||
| Sprayer | Anest-iwata | CM-B | Custom Micron B |
| Camera | Point Grey | GS2-GE-50S5M-C | |
| Lens | Tokina | AT-X M100 | |
| Vascular tissue | Caughman Inc | ||
| 0.9% Sodium Chloride Injection PBS | BAXTER HEALTHCARE CORP. | ||
| Vic_snap | Correlated Solutions | ||
| Vic_2D | Correlated Solutions | ||
| Wintest 4.1 | Bose ElectroForce | ||
| Tissue adhesive | 3M Vetbond | 1469SB | |
| Disinfectant | Fisher Scientific | 04-355-13 | Decon BDD Bacdown Detergent Disinfectant |
References
- Holzapfel, G. A.
- Vito, R. P., Dixon, S. A.
- Dodson, R. B., Martin, J. T., Hunter, K. S., Ferguson, V. L. Determination of hyperelastic properties for umbilical artery in preeclampsia from uniaxial extension tests. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol. 169, 207-212 (2013).
- Chuong, C. J., Fung, Y. C.
- Borschel, G. H., et al. Tissue engineering of recellularized small-diameter vascular grafts. Tissue Eng. 11, 778-786 (2005).
- Wagenseil, J. E., Mecham, R. P. Vascular extracellular matrix and arterial mechanics. Physiol Rev. 89, 957-989 (2009).
- Holzapfel, G. A. Determination of material models for arterial walls from uniaxial extension tests and histological structure. J Theor Biol. 238, 290-302 (2006).
- Tanaka, T. T., Fung, Y. C. Elastic and inelastic properties of the canine aorta and their variation along the aortic tree. J Biomech. 7, 357-370 (1974).
- Sokolis, D. Passive mechanical properties and structure of the aorta: segmental analysis. Acta physiologica. 190, 277-289 (2007).
- Twal, W., et al. Cellularized Microcarriers as Adhesive Building Blocks for Fabrication of Tubular Tissue Constructs. Ann Biomed Eng. , 1-12 (2013).
- Shazly, T., et al. On the Uniaxial Ring Test of Tissue Engineered Constructs. Exp Mech. , 1-11 (2014).
- Kim, J., Baek, S. Circumferential variations of mechanical behavior of the porcine thoracic aorta during the inflation test. J Biomech. 44, 1941-1947 (2011).
- Li, L., et al. Determination of material parameters of the two-dimensional Holzapfel-Weizsacker type model based on uniaxial extension data of arterial walls. Comput Methods Biomech Biomed Engin. 16, 358-367 (2013).
- Li, L., et al. Determination of the material parameters of four-fibre family model based on uniaxial extension data of arterial walls. Comput Methods Biomech Biomed Engin. 17, 695-703 (2014).
- Hoeltzel, D. A., Altman, P., Buzard, K., Choe, K. I. Strip extensiometry for comparison of the mechanical response of bovine, rabbit, and human corneas. J Biomech Eng. 114, 202-215 (1992).
- Guo, X., Kassab, G. S. Variation of mechanical properties along the length of the aorta in C57bl/6 mice. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 285, H2614-H2622 (2003).
- Smutz, W., Drexler, M., Berglund, L., Growney, E., An, K. Accuracy of a video strain measurement system. J Biomech. 29, 813-817 (1996).
- Genovese, K., Lee, Y. U., Lee, A. Y., Humphrey, J. D. An improved panoramic digital image correlation method for vascular strain analysis and material characterization. J Mech Behav Biomed Mater. 27, 132-142 (2013).
- Wang, C. C., Deng, J. M., Ateshian, G. A., Hung, C. T. An automated approach for direct measurement of two-dimensional strain distributions within articular cartilage under unconfined compression. J Biomech Eng. 124, 557-567 (2002).
- Ning, J., et al. Deformation measurements and material property estimation of mouse carotid artery using a microstructure-based constitutive model. J Biomech Eng. 132, 121010 (2010).
- Sutton, M. A., et al. Strain field measurements on mouse carotid arteries using microscopic three-dimensional digital image correlation. J Biomed Mater Res A. 84, 178-190 (2008).
- Sutton, M. A., Orteu, J. J., Schreier, H. Image correlation for shape, motion and deformation measurements: basic concepts, theory and applications. , Springer Science & Business Media. (2009).
- Verhulp, E., van Rietbergen, B., Huiskes, R. A three-dimensional digital image correlation technique for strain measurements in microstructures. J Biomech. 37, 1313-1320 (2004).
- Wang, C. C., Deng, J. M., Ateshian, G. A., Hung, C. T. An automated approach for direct measurement of two-dimensional strain distributions within articular cartilage under unconfined compression. Journal of Biomechanical Engineering. 124, 557-567 (2002).
- Franck, C., Hong, S., Maskarinec, S., Tirrell, D., Ravichandran, G. Three-dimensional full-field measurements of large deformations in soft materials using confocal microscopy and digital volume correlation. Exp Mech. 47, 427-438 (2007).
- Garcia, A., et al. Experimental study and constitutive modelling of the passive mechanical properties of the porcine carotid artery and its relation to histological analysis: Implications in animal cardiovascular device trials. Med Eng Phys. 33, 665-676 (2011).
- Miller, K. How to test very soft biological tissues in extension? J Biomech. 34, 651-657 (2001).
- Sutton, M. A. Springer handbook of experimental solid mechanics. , Springer. 565-600 (2008).
- Han, H. C., Fung, Y. C. Longitudinal strain of canine and porcine aortas. J Biomech. 28, 637-641 (1995).
- Sokolis, D. P. A passive strain-energy function for elastic and muscular arteries: correlation of material parameters with histological data. Med Biol Eng Comput. 48, 507-518 (2010).
- Zhou, B., Wolf, L., Rachev, A., Shazly, T. A structure-motivated model of the passive mechanical response of the primary porcine renal artery. J Mech Med Biol. , (2013).
- Zhou, B., Rachev, A., Shazly, T. The biaxial active mechanical properties of the porcine primary renal artery. J Mech Behav Biomed Mater. 48, 28-37 (2015).
- Sommer, G., Holzapfel, G. A. 3D constitutive modeling of the biaxial mechanical response of intact and layer-dissected human carotid arteries. J Mech Behav Biomed Mater. 5, 116-128 (2012).
