Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Bioengineering
Click here for the English version

Bioengineering

אפיוני מכני biaxial של מסתמי הלב Atrioventricular

Published: April 9, 2019 doi: 10.3791/59170
Automatic Translation
*1, *1, 1, 1,2
1Biomechanics and Biomaterials Design Laboratory (BBDL), School of Aerospace and Mechanical Engineering, The University of Oklahoma, 2Institute for Biomedical Engineering, Science and Technology (IBEST), The University of Oklahoma
* These authors contributed equally

Summary

פרוטוקול זה כרוך אפיוני עלעלים שסתום atrioventricular עם כוח מבוקר, מבוקר הזחה, ובדיקות מכני biaxial מתח-הרפיה הליכים. תוצאות רכשה עם פרוטוקול זה יכול לשמש לפיתוח מודל מכוננת לדמות את התנהגות מכאנית של שסתומים מתפקדים תחת מסגרת סימולציה סופיים.

Abstract

Biaxial מכני בדיקות מקיפות של העלעלים שסתום הלב atrioventricular יכול להיות מנוצל כדי להפיק אופטימלי פרמטרים שנעשה בהם שימוש במודלים מכוננת, אשר מספקים ייצוג מתמטי של הפונקציה מכני של אותם מבנים. הציג biaxial מכני הבדיקה פרוטוקול זה כרוך רכישה רקמות (i), (ii) הכנה של דגימות רקמה, בדיקות מכניות biaxial (iii) ו postprocessing (iv) של הנתונים נרכשים. ראשית, רקמות רכישה מחייב קבלת לבבות חזירי או ovine אוכל מקומי, שאושרו על-ידי והתרופות האמריקני מטבחיים עבור ניתוח מאוחר יותר כדי לאחזר העלעלים שסתום. שנית, הכנת הרקמה מחייבת שימוש חותכני דגימות רקמה על הרקמה העלון כדי לחלץ אזור נקי לבדיקה. השלישי, biaxial בדיקות מכניות של הדגימה עלעל מחייב שימוש מסחרי biaxial מכני כבודק, אשר מורכב של כוח מבוקר, שבשליטת הזחה, ואת הלחץ-הרפיה בדיקות פרוטוקולים לאפיון של הרקמה עלעל תכונות מכניות. לבסוף, שלאחר עיבוד מחייב השימוש של נתוני התמונה המתאם טכניקות ובחומר כוח ותזוזה לסיכום התנהגויות מכני של הרקמה בתגובה טעינה חיצוני. באופן כללי, תוצאות של בדיקות biaxial מדגימות הרקמות עלעל תשואות לתגובה מכני לא לינארית, אנאיזוטרופי. הליך הבדיקה biaxial הציג מהווה יתרון בשיטות אחרות מאז מאפשרת השיטה המובאת כאן אפיון מקיף יותר של הרקמה עלעל שסתום ערכת בדיקה אחידה אחד, בניגוד פרוטוקולי בדיקה נפרדת על דגימות רקמות שונות. שיטת הבדיקה המוצעת יש המגבלות בכך מאמץ גזירה קיים פוטנציאל דגימת הרקמות. עם זאת, כל גזירה פוטנציאליים יש להניח זניח.

Introduction

תפקוד הלב תקין מסתמך על התנהגויות המתאימות מכני של העלעלים שסתום הלב. במצבים איפה מכניקה עלעל שסתום הלב הם בסכנה, מחלה במסתם הלב מתרחשת, אשר עלול לגרום בעיות אחרות הקשורות בלב. הבנת מחלת שסתום לב דורשת הבנה מעמיקה של התנהגויות מכני תקין של העלעלים לשימוש מודלים ופיתוח טיפולית, וככזה, יש לפתח ערכת בדיקה במדויק לאחזר הבריאים תכונות מכניות של פליירים. בספרות הקודם, אפיון מכני זה נערך באמצעות נוהלי הבדיקה מכני biaxial.

Biaxial נוהלי הבדיקה מכני על הרקמות הרכות להשתנות לאורך כל הספרות, במסגרות בדיקות שונות מנוצל כדי לאחזר מאפיינים שונים1,2,3,4, 5,6,7,8,9,10,11,12,13, 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19. שיטות בדיקה יש הוארך החקירות של מאפייני פליירים שסתום הלב מכני. באופן כללי, biaxial בדיקות מכניות כרוך טעינת הרקמה שסתום הלב עם כוחות בו זמנית בשני כיוונים עיקריים, אבל איך זה הבדיקות נעשות משתנה בהתבסס על המאפיינים biomechanical שחלים. חלק מהם בדיקת הפרוטוקולים כוללים זן קצב (i), (ii) שרץ, (iii) מתח-הרפיה, ובדיקות (iv) כוח מבוקר.

ראשית, בדיקות מאמץ-קצב יש כבר מנוצל כדי לקבוע את התנהגות תלוית זמן מתוך רקמת פליירים18,20. בפרוטוקול הבדיקה הזו, פליירים נטענים על מתח הממברנה המרבי בזמנים שונים, חצי-מחזור (קרי, 1, 0.5, 0.1 ו 0.05 s) כדי לקבוע אם יש הבדל משמעותי שיא מתיחה או היסטרזיס בין זמני טעינה. עם זאת, אלה בדיקות הראו הבדל זניח סיום נצפתה עם זן-המחירים משתנים. שנית, ב השרץ בדיקות, הרקמה הוא טעון למתח הממברנה שיא םיקזחומה מתח הממברנה שיא. בדיקה זו מאפשרת הדגמה של איך העקירה של הרקמה מפחיד כדי לשמור על המתח ממברנה שיא. עם זאת, הוכח כי השרץ הוא חסר ערך עבור עלונים שסתום הלב תחת פיזיולוגית תפקוד3,20. שלישית, מתח-הרפיה בדיקות, הרקמה טעון למתח הממברנה שיא, העקירה המשויך מתקיים קבוע לתקופה ממושכת של זמן3,21,22. בסוג זה של בדיקות, הלחץ רקמות יש ירידה בולטים מן המתח ממברנה שיא. לבסוף, הנשלטות על-ידי כוח במבחנים, רקמות נטענים המזמורים על יחסי גודל שונים של המתח ממברנה שיא לכל כיוון17,23. בדיקות אלה חושפים. בנוגע למקורו של החומר והתגובה מתח לא לינארית-זן, על-ידי טעינת הרקמה תחת יחסי שונים, דפורמציות הפיזיולוגיות פוטנציאליים עשוי להיות כדאי שאבין. האלה החקירות האחרונות קרבי זה המתח-המנוחה הזאת, פרוטוקולים הנשלטות על-ידי כוח להוכיח המועילה ביותר לבצע אפיון מכני של פליירים שסתום הלב. למרות ההתקדמות אלה אפיון ביו-מכני של שסתום הלב, הבדיקה לא התבצע תחת אחת מאוחדת בדיקות הערכה, קיימות שיטות מוגבלת כדי לחקור את צימוד בין הכיוונים.

מטרת שיטה זו היא להקל על אפיון החומרים המלאה של העלעלים שסתום הלב על ידי מאוחדת biaxial ערכת הבדיקה מכני. ערכת בדיקה אחידה נחשב אחד שבו כל עלעל נבדק תחת כל הפרוטוקולים בדיקות בהפעלה אחת. זהו יתרון, כמו רקמות מאפיינים הם מטבעם משתנה בין עלונים, כך אפיון מלא עבור כל עלעל מוכיח מדויק כמתאר יותר ביצוע כל פרוטוקול באופן עצמאי על פליירים שונים. ערכת בדיקה כוללת שלושה מרכיבים מרכזיים, כלומר (i) שבשליטת כוח biaxial הבדיקה פרוטוקול (ii) שבשליטת הזחה biaxial הבדיקה פרוטוקול, (iii) פרוטוקול בדיקת מתח biaxial-הרפיה. כל ערכות בדיקה לנצל את קצב הטעינה של N 4.42/min, 10 מחזורים העמסה-פריקה כדי להבטיח מתח-זן עקומת replicability על ידי י' מחזור (כפי שנמצא בעבודה הקודמת)23. כל הפרוטוקולים נבנות גם מבוסס על ההנחה מתח הממברנה, אשר דורשת כי העובי להיות פחות מ- 10% האורכים הדגימה יעילות.

פרוטוקול הנשלטות על-ידי כוח בשימוש בשיטה זו הציג מורכב 10 העמסה ופריקה של מחזורי שיא המתיחות ממברנה של 100 N/m ו- N 75/m עבור הדו-צניפי (MV) ו השסתום התלת-צניפי (טלוויזיה), בהתאמה15,17. חמישה יחסי ההעמסה נחשבים ב שבשליטת כוח הבדיקה פרוטוקול זה, כלומר 1:1, 0.75:1, 1:0.75, 0.5:1 ו 1:0. 5. אלה יחסי ההעמסה חמש להוכיח שימושי המתארת את הכתב מדגיש וללחצים על כל העיוותים הפיזיולוגיות פוטנציאליים עלון ויוו.

פרוטוקול שבשליטת הזחה הציג בשיטה זו מורכב שני תרחישים דפורמציה, כלומר (i) מוגבל uniaxial מתיחות וחיזוק הטיה (ii) טהור. ב מתיחה uniaxial מוגבלת, כיוון אחד של הרקמה הוא שנעקרו למתח הממברנה שיא תוך תיקון בכיוון ההפוך. בכיוונון הטיה טהור, הרקמה נמתח לכיוון אחד, בתבונה מקוצר בכיוון ההפוך, כך אזור הרקמה נשאר קבוע תחת דפורמציה. כל התהליכים הללו בדיקות שבשליטת העקירה מבוצעת לכל רקמות בשני הכיוונים (הכוונה במבניו ו רדיאלי).

פרוטוקול מתח-הרפיה בשימוש בשיטת הציג מושגת על ידי מחזיק את הרקמה-displacements כתב למשך 15 דקות לעקוב אחר התנהגות הרפיה של הרקמה מתח וטעינה הרקמה למתח הממברנה שיא בשני הכיוונים. ההליכים ניסיוני מפורט נידונות הבא.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

כל השיטות המתוארות אושרו על ידי טיפול בעלי חיים מוסדיים ועל שימוש הוועדה (IACUC) ב- האוניברסיטה של אוקלהומה. לכל רקמות חיות נרכשו מ ארצות הברית מחלקת שאושרו על-ידי החקלאות המשחטה (מדינה הביתה בשר ושות', אדמונד, בסדר).

1. רקמות רכישה וניקוי

  1. לאחזר את הלבבות חיות באותו יום כמו החיה אשחוט ולאחסן את הלבבות בחזה קרח כדי להבטיח רעננות רקמות. להעביר את ליבם אל שטח הבניין.
  2. עם ההגעה למעבדה, להטביע את הלב בדלי תמיסת באגירה פוספט (PBS) כדי לשטוף עודף דם. אחזר מלקחיים מצעית, להב כירורגי, דלי של פתרון PBS, אקונומיקה, שקית ניילון. הכן את מצעית על ידי הנחת אותו על הדלפק לנתיחה, המאפשר ניקוי קל דם-הבלגן. אחרי הלב כבר שטפה מספיק, במקום הלב על מצעית (איור 1 א').
  3. עם המלקחיים, לאתר את הקו פרידה בין אטריה את הנוזלים בכל צד של הלב. בעזרת סכין גילוח, בזהירות אעשה חתך לאורך הקו הזה פרידה ולחשוף את מסתמי הלב ואת החדרים (איור 1b). לבצע את החתך לאורך ההיקף החיצוני כולו של הלב, כך אטריה ואת כל החומר לב נעלה החדרים יוסרו.
  4. עם המלקחיים, משוך בזהירות את קרישי דם שנצפו בכל החדרים (איור 1 c). אם מתבצע ניסיון להסיר קריש דם, אבל זה לא לזוז, להבטיח את chordae tendineae או לא יש כבר תפס פליירים. הצב קרישי דם בתיק הביולוגי על האשפה.
  5. כאשר כל קרישי דם הוסרו מן החדרים, לשטוף את הלב בפעם האחרונה בדלי עם פתרון PBS. מקום בלב נקי בשקית פלסטיק ולאחסן אותו במקפיא.
  6. באמצעות פתרון של אקונומיקה 10% ל- 90% מים, לערבב הדם עם מלבין פתרון, מערבבים ברציפות במשך כ 10 דקות לחפש טיפול מוצלח אקונומיקה, שמציין הפתרון משתנה מאדום לצהוב. השלך הדם שטופלו אקונומיקה דרך ניקוז.
    התראה: אקונומיקה הוא חומר רעיל, יכול להיות מזיק אם בלע.
    הערה: הפרוטוקול אפשר לעצור כאן.

2. לב ניתוח ובחינה של אנטומיה

  1. אחזר את הלב נקי בעבר, לאפשר את הפשרת באמבט מים חמים. החומרים הדרושים עבור ניתוח כוללים מלקחיים להבים כירורגי, פלייסמטים, PBS, מיכלי אחסון קטן. אחרי הלב לחלוטין מופשר הוא, שים את זה על מצעית כדי לספוג את כל הדם שנשאר.
  2. החזקת את הלב עבור מבט מלמעלה (ממונה) להתבונן בצורה אופטימלית את המבנים שסתום. החל MV על הצד השמאלי של הלב, להשתמש מלקחיים כדי לתפעל העלעלים ולזהות בקפידה של commissure, או קו פרידה, בין העלעלים.
  3. אעשה חתך לאורך commissure, לחתוך בזהירות דרך הקיר חדרית, מוודא שלא יגרמו נזק העלעלים. יתכן צורך לחתוך את הקבצים המצורפים מיתרי בתהליך זה כדי לפתוח באופן מלא את הנוזלים. לאחר החיתוך מלא, פתח את הנוזלים (איור 2 א).
  4. לזהות MV anterior ואת אחורי העלעלים ולהשתמש להב כירורגי לנתק את הקבצים המצורפים מיתרי לשרירים papillary. באמצעות מלקחיים, למתוח את העלעלים מתוח, לבצע קיצוצים להפריד העלעלים טבעת. למקם את העלעלים נכרת במיכל שכותרתו כראוי מלא עם פתרון PBS, לאחסן אותו במקרר-כ 4 מעלות צלזיוס.
  5. החזקת את הלב לקבלת תצוגה מלמעלה ולזהות את הטלוויזיה בצד ימין של הלב. לאתר את commissures ולעשות חתך דרך אחד commissures את הקיר חדרית (איור 2b).
  6. לזהות טלוויזיה העלעלים במחיצה הבין-פרוזדורית אחורי, קדמי, ולבצע הפקת עלון כפי שנעשה צעד 2.4. למקם כל שהושג פליירים במיכל שכותרתו מלא עם PBS פתרון ולאחסן את המיכל במקרר-כ 4 מעלות צלזיוס.
    הערה: הפרוטוקול אפשר לעצור כאן. עם זאת, רקמות biomechanical בדיקות וניתוחים היסטולוגיה עוקבות צריך להתרחש תוך יומיים של הקרע הלב.

3. רקמות לנתיחה

  1. לאחזר עלון על המקרר, את החותך רקמות אופטים הגודל שצוין, עט כירורגי, מלקחיים, סכיני גילוח של שטיח חיתוך.
  2. באמצעות מלקחיים, להסיר את הדגימה של הפתרון PBS ושים אותה שוכבת על השטיח חיתוך בכיוון רדיאלי (R) המיושר כיוון Y, לכיוון במבניו (ג) המיושר כיוון X (איור 3 א). זיהוי של העלעל באזור המרכז כמו בסעיף הבדיקה.
  3. יישר את החותך רקמות כך אזור הרקמה הרצויה הבדיקה נמצא בתוך הגבולות גילוח. להפוך אחד חתך אופקי ועוד אנכית כדי ליצור אזור מרובע הממדים הרצויים (איור 3b). באמצעות העט כירורגי, תווית בכיוון רדיאלי של הרקמה (איור 3b).
  4. שימוש של גילוח, חתוך המצורפים מיתרי על-ידי מתיחה של chordae מ העלעל עם המלקחיים וביצוע חתך בזהירות מבלי לגרום נזק העלעל.
    הערה: הפרוטוקול אפשר לעצור כאן. אם הפרוטוקול מושהה, לאחסן את הרקמה משרטוטי במיכל שכותרתו מלא עם פתרון PBS, לאחסן את הגורם המכיל מקרר כ 4 מעלות צלזיוס (כמוסבר בשלב 2.6). עם זאת, בדיקת רקמות צריך להתרחש תוך יומיים של הקרע.

4. מדידת עובי וההתקנה בודק biaxial

  1. אחזר הדגימה רקמות משרטוטי מחוגות שרטוט דיגיטליות, מרית מתכת קטן. שימוש של מחוגות שרטוט דיגיטליות, למדוד ולהקליט את העובי של המרית מתכת.
  2. באמצעות מלקחיים, שכב הדגימה רקמות על מתכת המרית. שימוש של מחוגות שרטוט דיגיטליות, למדוד את העובי בזוג מרית-רקמות (איור 3 c) בשלושה מקומות שונים העלעל. להחסיר והמרית עובי מ כל אחת מהמידות ולהקליט את עובי ממוצע.
  3. הכנת אמבט PBS ב 37 מעלות צלזיוס, המתאים בתנאים פיזיולוגיים של הרקמה.

5. רקמות הרכבה ומיקום סמן fiducial

  1. אחזר מלקחיים הדגימה רקמות, הרכבה חומרה, כלי שקצהו פיין, חרוזי זכוכית (עם קטרים של 300 – 500 מיקרומטר), דבק סופר.
  2. הר הרקמה למערכת בדיקה biaxial (דמות תלת-ממדe). בעת התקנה, ודא כיוונים במבניו ו רדיאלי של הרקמה מיושרים עם X - ו Y-כיוונים המכונה.
  3. עבור הצבת סמן fiducial, למקם חרוזי זכוכית אחת מיכל דניים קטנים ובריכה קטנה של דבק סופר בגורם אחר. באמצעות הכלי שקצהו פיין, מעיל את הטיפ עם כמות קטנה של דבק סופר ולהישאר עם חרוז בודדים ועד קצה הכלי.
  4. בזהירות להשתמש בכלי להעברת החרוז בפינה אחת של השליש האמצעי האזור בדיקה של הרקמה (איור 3f). חזור על שלב זה עד מערך ריבוע של חרוזים ארבע נוצר (איור 3 g).
    הערה: חשוב כי עודף דבק ומופיעה כי סמני fiducial לא מקל ביחד כמו טכניקות קורלציה (DIC) תמונה דיגיטלית מאוחר יותר יפיקו תוצאות מעקב חסר תועלת. חשוב כי המערך הריבועי חייב להיות בתוך השליש האמצעי של הרקמה בדיקות באזור.

6. preconditioning שלב והעיתוי משך

  1. כדי לחשב את מתח הממברנה המתאים, להשיג אורך הבדיקה קצה של הרקמה ולהשתמש במשוואה הבאה.
    Equation 1(1)
    הערה: כאן, T הוא המתח ממברנה ביחידת כוח/אורך, f הוא הכוח, והוא L אורך הבדיקה יעילה של הדגימה.
  2. ליצור פרוטוקול preconditioning כך הרקמה תעבור 10 מחזורים העמסה/פריקה על כוחות המשויך שיא מתח הממברנה בקצב הטעינה של 4.42 N/min, כולל של preload של 2.5% של הכוח המרבי (איור 4).
    1. ליצור ספריה חדשה בדיקה שרירותית לאחסון זמני של נתונים preconditioning, כי זה לא הכרחי לצורך חישובים בעתיד. ליצור קצב הטעינה של N 4.42/min עבור בדיקות עוקבות.
    2. ליצור קבוצה חדשה של בדיקות הפרמטרים ולהגדיר את השם של הפרוטוקול כמו Preconditioning0 (איור 4a). כדי להפוך את X - Y-axes, קבעו את לשלוט במצב כוח , פונקציית הבקרה צעד. להגדיר את לטעון גודל הכוח המשויך ממוקד מתח הממברנה שיא (cf. שלב 6.1) (איור 4b). הגדר את גודל preload 2.5% של הכוח המרבי עבור חזרה הראשונה בלבד (איור 4 c). הגדר את להימתח משך וגם משך ההחלמה יהיה סט ס' 25 מספר חזרות 10 (איור 4e).
  3. לאחר סיום השלב preconditioning, רשום של דפורמציה של הרקמה ב X - ו Y-ההוראות. הכנת פרוטוקול כדי להעביר את הדגימה הכוח המרבי, החל גודל המוקלט.
    1. אחזר סטופר למטרות תזמון. להתחיל את הכוח המרבי טעינת פרוטוקול ולהתחיל העצר בו זמנית כאשר המכונה מתחילה הופעה (איור 5a). לעצור את הסטופר כאשר מפסיק הופעה. עצירה יהיה ברור דרך רמזים השמיעה.
    2. שיא שיא פוסט-preconditioning רקמות להרכב לצד מעת העצר המייצג של הרקמה אופטימלית מתיחה (איור 5b).

7. בדיקות מכניות biaxial

  1. הכנת פרוטוקול הנשלטות על-ידי כוח בקצב הטעינה של N 4.42/min.
    1. לפתוח ספריה בדיקה חדשה, שם את הבדיקה. הגדר את הנתונים כדי לשמור במיקום ידוע לשימוש בחישובים לחץ ומתח מאוחר יותר. העבר את הדגימה חזרה תצורת הרכבה המקורית.
    2. ליצור ערכה פרוטוקול בשם FirstImage. הגדר את ה -x ועל ציר ה-y לשלוט במצב כדי לכפות את הפקד אל שלב. הגדר את לטעון גודל 0 mN. הגדר את למתוח את משך הזמן ואת משך ההחלמה כל לשנייה אחת. הגדר את מספר החזרות ל- 1. הגדר את הנתונים פלט תדר , תדירות התפוקה תמונה כל 1 הרץ.
    3. לבנות ערכת בדיקה חדשה, בשם PreconditioningA. להקים את הפרמטרים בדיקה כזאת הרקמה תעבור 10 חזרות של מחזורי טעינה/פריקה לכוח ממוקד במתח הקרום הרצוי בדיוק כפי הוכן בשלב 6.2. שימו לב כי עכשיו, וזמן לשחזר מתיחה צריכה להיות הפעם רשמת בשלב 6.3.2. אין תמונות נלכדים ברישום ה א בדיקות מערכת, אך הנתונים נלכדו ב 15 הרץ.
    4. לבנות עוד בדיקות קבע, בשם PreconditioningB. כל הפרמטרים הבדיקה צריך להיות זהים לאלו כפי שהוזכר בשלב הקודם, למעט זה תדירות התפוקה התמונה מוגדר הרץ 15ולאחר preload לא מוחל.
    5. לאחר פרוטוקול preconditioning, ליצור פרוטוקולים הבדיקה כך הרקמה טעון למתח הממברנה שיא ב- היחס במבניו רדיאלי הטעינה הבא בשיעור הטעינה של N 4.42/min: 1:1, 0.75:1, 1:0.75, 0.5:1 ו- 1:0.5 (איור 6 ). לאחזר נתונים שמחזורי שתי האחרונות כל יחס טעינה עבור עיבוד הנתונים הבאים וניתוחים המתוארות בסעיף 10. עיין טבלה 1 לקבלת תיאור מפורט של הפרוטוקולים שתוקם.
  2. מכינים כדלקמן פרוטוקול הבדיקה הנשלטות על-ידי תזוזה בקצב הטעינה של N 4.42/min. (ט) Biaxial מתיחה בכיוון X ו Y-כיוון displacements המשויך את שיא במבניו ואת מוקדי מתיחות, בהתאמה (איור 7 א). (ii) טהור להטיה לאורך כיוון X – מתיחה בכיוון X-הקשורים עם רצועת במבניו שיא, לקיצור בכיוון Y-, תוך שמירה על האזור מקווקו מתמדת תחת דפורמציה (איור 7 ב). (iii) מתיחה uniaxial המאולץ לאורך כיוון X (איור 7c). (iv) טהור להטיה לאורך כיוון Y (איור 7 d). (v) מתיחה uniaxial המאולץ לאורך כיוון Y (איור 7-אי).
    1. בין כל אחד מהצעדים הללו, לבנות מנוחה "מחזור" של 1 דקות שמחזיק את הרקמה-תצורת הנטען המקורית. לאחזר נתונים שני מחזורי כל יחס טעינה עבור עיבוד נתונים וניתוחים (סעיף 9). עיין בטבלה 2 לקבלת תיאור מפורט של הפרוטוקולים שתוקם.
  3. הכנת פרוטוקול מתח-הרפיה כך הרקמה טעון בכל כיוון, בקצב הטעינה של 4.42 N/דקה displacements המשויך המתחים ממברנה שיא (שלב 7.2) םיקזחומה העקירה הזו למשך 15 דקות (איור 8 ו איור 9). לאחר 15 דקות, הפרוטוקול להגדיר כדי לשחזר את הרקמה בתצורה המקורית שלו גובר.
    הערה: במקרה של קריעת רקמות, בטל את הבדיקה מיד כדי למנוע כל אפשרות של נזק שנגרם למערכת בדיקה biaxial.

8. רקמות קיבוע לניתוח היסטולוגיה

  1. טעינת הרקמה ממערכת בדיקה biaxial. למקם את הרקמה לתוך מיכל מלא עם 10% פורמלין, ולאחר מכן מקם את המיכל בסביבה בקירור כ 4 º C. לתקן את הרקמות במשך 24-48 שעות, תלוי בעובי של הרקמה.
    התראה: פורמלין הוא חומר מסרטן ידוע, אם, נשמו את עודף עלול לגרום הריאות כדי להיות קבוע. כל העבודה עם פורמלין צריכה להתבצע בשכונה fume עם אוורור נאותים.
  2. לאחר הרקמה תוקנה בפורמלין במשך 24-48 שעות, להעביר את הרקמה פתרון 80% אתנול היסטולוגיה מאוחר יותר. הרקמה צריך להיות מאוחסן בפתרון בסביבה בקירור ב 4 º C.
    הערה: הפרוטוקול אפשר לעצור כאן. ברגע הרקמות קבועים, ניתן לנתח דגימות בכל עת. אם הפרוטוקול מושהה, לאחסן את הרקמה במיכל שכותרתו מלא 80% אתנול, אחסן את המיכל מקרר כ 4 מעלות צלזיוס (כמוסבר בשלב 8.2).
  3. להכין את הרקמות לניתוח היסטולוגיה מסחרי לפי הוראות הספק. אם מסוימים עלעל נתין, קולגן, אלסטין, glycosaminoglycans, וכו ', הוא עניין של המחקר, ודא כי הכתם היסטולוגיה המתאים הוא מועסק.
    הערה: היסטולוגיה שקופיות עשוי להיות visualized באמצעות מיקרוסקופ כדי לבחון את המרכיבים הרצוי (איור 10).
  4. שימוש בתמונה עיבוד תוכנית ImageJ, לבצע צבע deconvolution שיטות כדי לקבוע את אחוזי כל המכוננת מוכתם ברקמה. לקבלת פרטים נוספים על נהלים אלה, עיין Ruifrok, ג'ונסטון24.

9. biaxial נתונים בדיקה שלאחר עיבוד תהליכי

  1. לבצע מעקב מבוסס-DIC על הסימנים fiducial ארבעה מן התמונות שצולמו במהלך מכונות biaxial בדיקות (איור 11) כדי לקבוע את מיקומי סמן תלויי-זמן.
    Equation 2(2)
    1. אם זה רצוי לבצע את הניתוח בכל הנוגע לתצורת הרכבה, תן Xאני להיות העמדות סמן במדינת undeformed בהתחלה של הבדיקה biaxial. אם זה רצוי לבצע הניתוח ביחס להרכב פוסט-preconditioning, תן Xאני להיות העמדות סמן בסוף הפרוטוקול preconditioning.
      הערה: השלבים הבאים תיעשה באופן זהה, ללא קשר לתצורת הפניה שנבחרה.
      הערה: כאן, Xאני ו xאני המיקומים undeformed, המעוות של הסמנים, בהתאמה, dאני הוא וקטור עקירה של כל סמן.
  2. חשב את ההדרגה דפורמציה (F) סמנים fiducial באמצעות של האלמנטים הסופיים דו-ליניארי ארבע-node2,23,25.
    Equation 3(3)
    הערה: כאן, של BxIו- Bייהם נגזרות הפונקציה הצורה סופיים ב X - ו Y-בהוראות של צומת אני, בהתאמה, ו- uאני(t) ו- ( vאני t) הן תלויי-זמן X - ו Y-displacements, בהתאמה, נקבע כאמור מ שלב 9.1. שימו לב כי מיושרים X ו- Y-הקואורדינטות - כיוונים במבניו ו רדיאלי של הרקמה.
  3. חשב את הזכות קושי – ירוק דפורמציה טנזור (C) ואת של טנזור ירוקה הזנים (E).
    Equation 4(4)
    הערה: כאן, אני הוא טנזור זהות מסדר שני. לקבוע שבמבניו ואת מוקדי מתיחות על ידי לקיחת שורשי כיכר הערכים עיקרון של C.
  4. לקבוע את הראשון Piola-קירכהוף (1st-PK) טנזור (P).
    Equation 5(5)
    הערה: כאן, t עובי של הדגימה, TC ו- TR הן המתחים ממברנה יישומית בכיוונים במבניו ו רדיאלי, בהתאמה.
  5. כמו כן, חשב tensors מתח אחרים, כגון קושי טנזור (σ), את השני Piola-Kirchoff (2nd-PK) טנזור (S).
    Equation 6(6)
    הערה: כאן, ג'יי הוא Jacobian של טנזור הדרגתי דפורמציה F.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

מתח-מתיחה נתונים מניסוי הנשלטות על-ידי כוח biaxial מכני חושף עקומה לא ליניארית עם דמיון מסוים עקומה מעריכית (איור 12). לגבי התגובה לכל כיוון העיקרי, ההתנהגות גשמי הוא באופן רוחבי איזוטרופיות, עם רצועת רדיאלי גדול יותר להרכב במבניו. במקרים מסוימים, הכיוונים של חיזקו עלול להפוך, עם הכיוון במבניו מפגין תאימות גדולה יותר מאשר בכיוון רדיאלי. תגובה הפוכה זו נצפית בטלוויזיה לעתים קרובות יותר מאשר ב- MV

מ שבשליטת הזחה בדיקות, מתח-מתיחה נתונים בעקבות תגובה לא-ליניאריות הכיוון העיקרי שעברו מתח (טהור-הטיה, מאולצות uniaxial המתח [איור 13]). כאשר הרקמה מתקצר בכיוון השני העיקרי, הוא ציין "מתח (compressive) שלילי". בפרוטוקול מאולצות המתח uniaxial, שם גם תערוכות מענה מתח-מתיחה גדל והולך לכיוון מאולצות, הממחיש את צימוד של מתיחות יישומית לכיוון ההפוך העיקרי.

מן הלחץ-הרפיה בדיקות, מנורמל כדלקמן נתוני זמן-מתח הממברנה עיקול רקובה לא לינארית (איור 14א, ב). רקמות עלעל MV והן טלוויזיה מציגים ירידה גדולה יותר הלחץ בכיוון רדיאלי בהשוואה לזה בכיוון במבניו.

נציג תוצאות היסטולוגית של העלון הקדמי הדו-צניפי (MVAL) ורקמות עלעל הקדמי (TVAL) השסתום התלת-צניפי באמצעות מאסון של trichrome מוצגים באיור10. כתם trichrome של מאסון מדגים טיפוסי המרכיבים שנמצאו מסתמי הלב atrioventricular, כגון סיבי קולגן (כחול) ותאים valvular בין-תאי (ציטופלזמה אדום, גרעינים שחורים). כתמים אחרים ניתן להמחיש המרכיבים אלסטין (Verhoeff-ואן Gieson כתם) ו glycosaminoglycans (כתם כחול Alcian).

Figure 1
איור 1: ניסיוני תמונות של לבבות חזירי שאוחזר ממטבחיים המקומי. () A ליבי שוטפים של דם עם פתרון PBS. (b) A החתך בין החדרים אטריה לחשוף שני השסתומים, של המסתם הדו-צניפי. קרישי דם (c) ואז מוסרים מן הלב לפני האחסון. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
איור 2: תמונות ניסיוני נפתח הלב חזירי חושף את חמשת atrioventricular לב פליירים שסתום ורכיבים אחרים של המנגנון שסתום. () המסתם עם הקרע של הלב השמאלי לאורך commissure בין השני עלונים, מציג העלון הקדמי (MVAL) עלעל האחורי (MVPL), ואני (b) השסתום התלת-צניפי עם ניתוח דומה מצד ימין של הלב, חושף את העלון הקדמי (TVAL), עלון האחורי (TVPL) ו עלעל במחיצה הבין-פרוזדורית (TVSL). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 3
איור 3: תמונות ניסיוני של העלעל נכרת להיות מוכן לבדיקה מכני biaxial. שסתום הלב בדיקות עלעל דורש () העלעל בצובר כדי להיות אזור הבדיקה משרטוטי לתוך (b) 10 מ"מ x 10 מ"מ (בכיוון רדיאלי שהצהיר סמני עט כירורגית). (ג) העלעל עובי נמדד. דגימות תיטען למערכת (d) biaxial בדיקה על ידי (e) פירסינג הרקמה עם שיני מתכת. לאחר הרכבה, סמנים fiducial (f) מודבקים על גבי המשטח של הרקמה לפני צלילה (g) בתמיסה PBS ב 37 º C. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 4
איור 4: דוגמה פרוטוקול פרמטרים לבדיקה preconditioning של הדו-צניפי עלון הקדמי של 7.5 מ"מ x 7.5 מ"מ בדיקות באזור. פרוטוקול preconditioning נוצר על-ידי הגדרת שם () הפרוטוקול, (b) לשלוט במצב בדיקה וכוח ציר ה-x, (ג) preload התנאים, פרמטרים (d) ציר ה-y זהה כמו ה-x, ו- (e. ) הפרמטרים מחזור. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 5
איור 5: דוגמה פרוטוקול פרמטרים עבור השלב תזמון עבור עלון הקדמי צניפי של 7.5 מ"מ x 7.5 מ"מ בדיקות באזור. הצעד תזמון דורש () העברת הרקמה מ להרכב פוסט-preconditioning ה ל שיא קרום המתח (דפורמציה שיא המתאימים) בעת הפעלת סטופר כדי לתעד את הזמן למתוח בו זמנית. כאשר הכוח המטרה הושגה, נרשם (b) להרכב פוסט-preconditioning. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 6
איור 6: סכימטי של כוח מבוקר biaxial הבדיקה הליך בדיקה המסתם הדו-צניפי, פליירים השסתום התלת-צניפי. פרוטוקול בדיקה מורכבת טעינה equibiaxial preconditioning שלב לממש את הרקמה למצבו ויוו, ואחריו שונים יחסי ההעמסה של המתח ממברנה שיא לכל כיוון רקמות (Tx:Ty): 1:1, 0.75:1, 1:0.75, 0.5:1 ו 1:0. 5. כל תת-סעיף של פרוטוקול הבדיקה שבשליטת בכוח מבוצע עבור העמסה/פריקה 10 מחזורים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 7
איור 7: סכימטי של שבשליטת הזחה biaxial הבדיקה הליך בדיקה המסתם הדו-צניפי, פליירים השסתום התלת-צניפי. פרוטוקול הבדיקה מורכב displacements biaxial () המשויך שיא ממברנה המתחים, הטיה טהור (b) X-כיוון, (ג) מוגבל הזחה uniaxial בכיוון X-, הטיה טהור (d) ב- כיוון Y, ו- (e) מוגבל הזחה uniaxial Y-כיוון. כל תת-סעיף של פרוטוקול הבדיקה שבשליטת העקירה מבוצעת עבור העמסה/פריקה 10 מחזורים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 8
איור 8: דוגמה מתח-הרפיה פרמטרים בדיקה עבור עלון הקדמי צניפי עם אזור בדיקה יעילה של 7.5 מ"מ x 7.5 מ"מ. בדיקת פרמטרים שהוגדרו עבור מתח-הרפיה בדיקות עבור עלון הקדמי צניפי איפה הזחה יישוב להרכב רקמות שיא ספציפי זה רקמות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 9
איור 9: סכימטי של 15 דקות הרפיה מתח הבדיקה הליך בדיקה המסתם הדו-צניפי, פליירים השסתום התלת-צניפי. פרוטוקול הבדיקה כרוכה מחזיק displacements biaxial המשויך את המתחים ממברנה שיא למשך 15 דקות, לאחר מכן הרקמה מוחזר בתצורת הרכבה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 10
איור 10: נתוני היסטולוגית לדוגמה מפליירים את מסתמי הלב atrioventricular הקדמי. היסטולוגיה נציג תמונות של העלון () המסתם הקדמי (b) העלעל האחורי השסתום התלת-צניפי. שניהם מוכתמים של מאסון הכתם trichrome: קולגן כחול, הציטופלסמה, קרטין באדום, גרעינים שחורים. סרגל קנה מידה = 200 מיקרומטר. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 11
איור 11: להחליפן בתמונות הממחישות את המעקב אחר הקואורדינטות של ארבעה סמנים fiducial במהלך בדיקות מכניות biaxial באמצעות נתונים תמונה טכניקת מתאם (DIC). תצורת הרכבה () הרקמה. (b) התצורה לאחר השלב preconditioning. (ג) תצורת מעוותים הקשורים הדגימה רקמות תחת העמסה מכנית. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 12
איור 12: נציג נתונים מן הפרוטוקולים הנשלטות על-ידי כוח עבור העלעל הקדמי הדו-צניפי (MVAL). נציג נתונים מדגים את גשמי. בנוגע למקורו והתגובה זן לא לינארית של הרקמות מתחת biaxial העמסה שונים יחסי ההעמסה של מתח הממברנה שיא לכל כיוון רקמות (Tx:Ty): 0.75:1 (b) () 1:1, (ג) 1:0.75, 0.5:1 (ד) ו- (e) 1:0. 5. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 13
איור 13: נציג נתונים מ שבשליטת הזחה פרוטוקולים עבור העלעל הקדמי הדו-צניפי (MVAL). נציג נתונים מדגים את גשמי. בנוגע למקורו והתגובה זן לא לינארית של הרקמות במהלך displacements biaxial () המשויך שיא ממברנה המתחים, הטיה טהור (b) בכיוון X-, (ג) מוגבל הזחה uniaxial בכיוון X-, הטיה טהור (d) בכיוון Y-, ו- (e) מוגבל הזחה uniaxial Y-כיוון. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 14
איור 14: נציג נתונים מן הפרוטוקולים מתח-הרפיה כדי להפוך את המסתם הדו-צניפי של שסתום פליירים הקדמי. נציג נתונים עבור () MVAL ואת (ב') TVAL, הממחישות את הפחתת מתח מעריכי לאורך זמן. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

שם סדרה ציר ה-x ציר ה-y מתיחה (s) החזק (s) לשחזר (s) השאר (s) XPreload (אן אם) YPreload (אן אם) נציגי נתוני (Hz) התמונה (Hz)
FirstImage שלב 0.0 (אם אן) שלב 0.0 (אם אן) 1 0 1 0 0.0 (הראשון) 0.0 (הראשון) 1 1 1
PreconditioningA שלב F (אם אן) שלב F (אם אן) t 0 t 0 0.025*F (הראשון) 0.025*F (הראשון) 8 15 0
PreconditioningB שלב F (אם אן) שלב F (אם אן) t 0 t 0 אף אחד אף אחד 2 15 15
1:1A שלב F (אם אן) שלב F (אם אן) t 0 t 0 אף אחד אף אחד 10 15 0
1:1B שלב F (אם אן) שלב F (אם אן) t 0 t 0 אף אחד אף אחד 2 15 15
0.75:1A שלב (0.75*נ) (אם אן) שלב F (אם אן) t 0 t 0 אף אחד אף אחד 10 15 0
0.75:1B שלב (0.75*נ) (אם אן) שלב F (אם אן) t 0 t 0 אף אחד אף אחד 2 15 15
1:0.75A שלב F (אם אן) שלב (0.75*נ) (אם אן) t 0 t 0 אף אחד אף אחד 10 15 0
1:0.75B שלב F (אם אן) שלב (0.75*נ) (אם אן) t 0 t 0 אף אחד אף אחד 2 15 15
0.5:1A שלב (0.5*נ) (אם אן) שלב F (אם אן) t 0 t 0 אף אחד אף אחד 10 15 0
0.5:1B שלב (0.5*נ) (אם אן) שלב F (אם אן) t 0 t 0 אף אחד אף אחד 2 15 15
1:0.5A שלב F (אם אן) שלב (0.5*נ) (אם אן) t 0 t 0 אף אחד אף אחד 10 15 0
1:0.5B שלב F (אם אן) שלב (0.5*נ) (אם אן) t 0 t 0 אף אחד אף אחד 2 15 15

טבלה 1: מלא בדיקות פרמטרים עבור כל הפרוטוקולים של ערכת בדיקה שבשליטת כוח. כוחות (millinewtons) נכתבות כמו F לייצג את הכוח הקשורים במתח הממברנה שיא יישוב. הזמן למתוח נכתב כ/כפי t כדי לייצג מתיחה הזמן (בשניות) ספציפי אל הרקמה הנבדקת.

ציר ה-x ציר ה-y מתיחה (s) החזק (s) לשחזר (s) השאר (s) XPreload (אן אם) YPreload (אן אם) נציגי נתוני (Hz) התמונה (Hz)
שלב 0.0 (אם אן) שלב 0.0 (אם אן) 1 0 1 0 0.0 (הראשון) 0.0 (הראשון) 1 1 1
סוללה dx (%) סוללה dy (%) t 0 t 0 0.025*F (הראשון) 0.025*F (הראשון) 10 15 0
סוללה dx (%) סוללה dy (%) t 0 t 0 אף אחד אף אחד 2 15 15
הרמפה 0.0 (%) הרמפה 0.0 (%) 0 0 0 60 אף אחד אף אחד 1 15 0
סוללה dx (%) כבש 1 /dy (%) t 0 t 0 אף אחד אף אחד 10 15 0
סוללה dx (%) כבש 1 /dy (%) t 0 t 0 אף אחד אף אחד 2 15 15
הרמפה 0.0 (%) הרמפה 0.0 (%) 0 0 0 60 אף אחד אף אחד 1 15 0
כבש 1 /dx (%) סוללה dy (%) t 0 t 0 אף אחד אף אחד 10 15 0
כבש 1 /dx (%) סוללה dy (%) t 0 t 0 אף אחד אף אחד 2 15 15
הרמפה 0.0 (%) הרמפה 0.0 (%) 0 0 0 60 אף אחד אף אחד 1 15 0
סוללה dx (%) הרמפה 0.0 (%) t 0 t 0 אף אחד אף אחד 10 15 0
סוללה dx (%) הרמפה 0.0 (%) t 0 t 0 אף אחד אף אחד 2 15 15
הרמפה 0.0 (%) הרמפה 0.0 (%) 0 0 0 60 אף אחד אף אחד 1 15 0
הרמפה 0.0 (%) סוללה dy (%) t 0 t 0 אף אחד אף אחד 10 15 0
הרמפה 0.0 (%) סוללה dy (%) t 0 t 0 אף אחד אף אחד 2 15 15

בטבלה 2: מלא בדיקות פרמטרים עבור כל הפרוטוקולים של ערכת בדיקה שבשליטת הזחה. Displacements (באחוזים) נכתבות כמו dx ו- dy לייצג את הפסגה פוסט-preconditioning אחוז התארכות ב X - ו Y-ההוראות, בהתאמה. הזמן למתוח נכתב כ/כפי t כדי לייצג מתיחה הזמן (בשניות) ספציפי אל הרקמה הנבדקת. קיצורים: PS = גוזז טהור; CU = מוגבל uniaxial.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

שלבים קריטיים עבור זה בדיקות מכניות biaxial כוללים (i) את הכיוון הנכון של העלעל, בוחן biaxial (ii) ראוי ההתקנה עבור גזירה זניח (iii) יישום זהיר סמנים fiducial. הכיוון של העלעל חיוני כדי אפיון מכני שהושג הרקמה עלעל כמו החומר הוא אניסוטרופי בטבע. לכן, ההוראות רדיאלי, במבניו צריך יהיה ידוע כראוי יישור דגימות רקמה עם ההוראות X ו- Y בדיקות. . זה גם הכרחי כי הבודק biaxial כראוי מכויל כך הדגימה, מותקן על המערכת עם גזירה זניח הציג. אם כמות שעצירת של הטיה נצפית, התוצאות להיות מוטה מאוד בחישובים המתח והלחץ רקמות עוקבות. תשומת לב מיוחדת נדרשת ליישום סמנים fiducial 4 כדי לוודא כי אף אחד הסמנים להיצמד לאחרים להימנע חישובים לא מדויקים של רקמות זנים. לגבי החישובים זן רקמות, הקוראים מעוניינים נקראים ההליכים כמפורט מחקרים קודמים2,23,25.

כמה שיפורים זה עשוי להיות הפרוטוקולים הנוכחי כוללים הוספת זן-קצב, שרץ בדיקות ובדיקות מסגרת. בדיקות אלה מאפשרים תובנה viscoelastic שונים המאפיינים של העלעל שסתום (AHV) הלב אבי העורקים, אך הוכח בספרות הקודמת כי זן-קצב ואת השרץ חסרי חשיבות לרקמות העלון של שסתום הלב תחת פיזיולוגית תנאי לתפקוד.

מגבלות של שיטה זו כוללים את פוטנציאל ההטיה מבוא במקרים של יישור מישורי פסולים של הדגימה, תקוע סמנים fiducial לפסול נתונים, כאמור. מגבלות אחרות של שיטה זו כוללים את השימוש שיני עבור הדגימה הרכבה, הדגימה נמצאת בשליטת רק חמש נקודות על מקצה אחד, יותר מאשר עם מלא מחבר חובק למעקה לקצוות הדגימה שליטה. השימוש של שיני על פני שיטות clamping גורם בעיות עם פרוטוקולי בדיקה uniaxial כך שיני עשוי לאפשר דפורמציות קטן למרות העקירה של שן-הסוף המחובר למערכת בדיקה biaxial ונאמן. עם זאת, זו דפורמציה של שן בודדת התנועה ניתן להניח זניח.

שיטה זו היא משמעותית על יתרונות לעומת שיטות אחרות כי כל בדיקת הפרוטוקולים (הנשלטות על-ידי כוח, שבשליטת הזחה, מתח- הרפיה) מתבצעות בדגימות רקמה אחידה אחת. חלופות המתודולוגיה שהוצגו יכול לבצע רק פרוטוקול בדיקה אחד עבור כל רקמות, במקום שלוש בשילוב בדיקות פרוטוקולים. זה כרוך כי חלופות אלו לא יכול להיות מדויק בתיאור שלהם של רקמות התנהגויות כמו רקמות מאפיינים יכול להשתנות באופן משמעותי בין רקמות מן הנבדקים בעלי חיים שונים.

בשיטה זו ניתן להרחיב על ידי יישום חומרים אחרים מלבד העלעלים שסתום הלב atrioventricular. לדוגמה, שיטות אלה עשוי להיות שימושי באפיון רקמות רכות אחרות, או חומרים פולימרים/גומי-סוג. המצורפת ערכה לספק אפיון מלא של כל חומר כזה תואם עם מכשיר בדיקה biaxial, בתנאי התקנה נאותה, כגון קיבולת עומס-תאים מתאים ולא גודל הדגימה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgments

עבודה זו נתמכה על ידי 16SDG27760143 מענק פיתוח מדען איגוד הלב האמריקאי. המחברים גם רוצה להכיר את מלגת מחקר הדריך ממחקר של אוניברסיטת אוקלהומה Office של הסמכה לתמיכה קולטון רוס והן דבין לורנס.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
10% Formalin Solution, Neutral Bufffered Sigma-Aldrich HT501128-4L 
40X-2500X LED Lab Trinocular Compound Microscope AmScope SKU: T120C
BioTester - Biaxial Tester CellScale Biomaterials Testing 1.5N Load Cell Capacity
ImageJ National Institute of Health, Bethesda, MD Version 1.8.0_112
LabJoy CellScale Biomaterials Testing Version 10.66
MATLAB MathWorks Version 2018b
Phosphate-Buffered Saline n/a Recipe for 1L 1X PBS Solution: 8.0g NaCl, 0.2g KCl, 1.44g Na2HPO4, 0.24g KH2PO4
Single Edge Industrial Razor Blades (Surgical Carbon Steel) VWR International H3515541105024 Razord blades for tissue retrieval and preparation procedures

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. May-Newman, K., Yin, F. Biaxial mechanical behavior of excised porcine mitral valve leaflets. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 269 (4), H1319-H1327 (1995).
  2. Billiar, K., Sacks, M. A method to quantify the fiber kinematics of planar tissues under biaxial stretch. Journal of Biomechanics. 30 (7), 753-756 (1997).
  3. Grashow, J. S., Sacks, M. S., Liao, J., Yoganathan, A. P. Planar Biaxial Creep and Stress Relaxation of the Mitral Valve Anterior Leaflet. Annals of Biomedical Engineering. 34 (10), 1509-1518 (2006).
  4. Humphrey, J. D., Vawter, D. L., Vito, R. P. Quantification of strains in biaxially tested soft tissues. Journal of Biomechanics. 20 (1), 59-65 (1987).
  5. Sacks, M. A method for planar biaxial mechanical testing that includes in-plane shear. Journal of Biomechanical Engineering. 121 (5), 551-555 (1999).
  6. Sacks, M., Chuong, C. Biaxial mechanical properties of passive right ventricular free wall myocardium. Journal of Biomechanical Engineering. 115 (2), 202-205 (1993).
  7. Stella, J. A., Sacks, M. S. On the biaxial mechanical properties of the layers of the aortic valve leaflet. Journal of Biomechanical Engineering. 129 (5), 757-766 (2007).
  8. Lanir, Y., Fung, Y. Two-dimensional mechanical properties of rabbit skin-II. Experimental results. Journal of Biomechanics. 7 (2), 171-182 (1974).
  9. Sun, W., Sacks, M. S., Sellaro, T. L., Slaughter, W. S., Scott, M. J. Biaxial mechanical response of bioprosthetic heart valve biomaterials to high in-plane shear. Journal of Biomechanical Engineering. 125 (3), 372-380 (2003).
  10. Sommer, G., Regitnig, P., Költringer, L., Holzapfel, G. A. Biaxial mechanical properties of intact and layer-dissected human carotid arteries at physiological and supraphysiological loadings. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 298 (3), H898-H912 (2009).
  11. Tong, J., Cohnert, T., Regitnig, P., Holzapfel, G. A. Effects of age on the elastic properties of the intraluminal thrombus and the thrombus-covered wall in abdominal aortic aneurysms: biaxial extension behaviour and material modelling. European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 42 (2), 207-219 (2011).
  12. Billiar, K. L., Sacks, M. S. Biaxial mechanical properties of the natural and glutaraldehyde treated aortic valve cusp-Part I: Experimental results. Transactions-American Society of Mechanical Engineers Journal of Biomechanical Engineering. 122 (1), 23-30 (2000).
  13. Jett, S., et al. Biaxial mechanical data of porcine atrioventricular valve leaflets. Data in Brief. 21, 358-363 (2018).
  14. Pham, T., Sun, W. Material properties of aged human mitral valve leaflets. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 102 (8), 2692-2703 (2014).
  15. Pierlot, C. M., Moeller, A. D., Lee, J. M., Wells, S. M. Biaxial creep resistance and structural remodeling of the aortic and mitral valves in pregnancy. Annals of Biomedical Engineering. 43 (8), 1772-1785 (2015).
  16. Potter, S., et al. A Novel Small-Specimen Planar Biaxial Testing System With Full In-Plane Deformation Control. Journal of Biomechanical Engineering. 140 (5), 051001 (2018).
  17. Khoiy, K. A., Amini, R. On the biaxial mechanical response of porcine tricuspid valve leaflets. Journal of Biomechanical Engineering. 138 (10), 104504 (2016).
  18. Grashow, J. S., Yoganathan, A. P., Sacks, M. S. Biaixal stress-stretch behavior of the mitral valve anterior leaflet at physiologic strain rates. Annals of Biomedical Engineering. 34 (2), 315-325 (2006).
  19. Huang, H. -Y. S., Lu, J. Biaxial mechanical properties of bovine jugular venous valve leaflet tissues. Biomechanics and Modeling in Mechanobiology. , 1-13 (2017).
  20. Stella, J. A., Liao, J., Sacks, M. S. Time-dependent biaxial mechanical behavior of the aortic heart valve leaflet. Journal of Biomechanics. 40 (14), 3169-3177 (2007).
  21. Sacks, M. S., David Merryman, W., Schmidt, D. W. On the biomechanics of heart valve function. Journal of Biomechanics. 42 (12), 1804-1824 (2009).
  22. Sacks, M. S., Yoganathan, A. P. Heart valve function: a biomechanical perspective. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences. 362 (1484), 1369-1391 (2007).
  23. Jett, S., et al. An investigation of the anisotropic mechanical properties and anatomical structure of porcine atrioventricular heart valves. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 87, 155-171 (2018).
  24. Ruifrok, A. C., Johnston, D. A. Quantification of histochemical staining by color deconvolution. Analytical and Quantitative Cytology and Histology. 23 (4), 291-299 (2001).
  25. Sacks, M. S. Biaxial mechanical evaluation of planar biological materials. Journal of Elasticity. 61 (1), 199 (2000).

Tags

בביו-הנדסה גיליון 146 בדיקות מכניות Biaxial הדו-צניפי השסתום התלת-צניפי רקמות ביומכניקה מתח & זן חישובים המתאם תמונה דיגיטלי ניתוח היסטולוגית מתח מנוחה
אפיוני מכני biaxial של מסתמי הלב Atrioventricular
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Ross, C., Laurence, D., Wu, Y., Lee, … More

Ross, C., Laurence, D., Wu, Y., Lee, C. H. Biaxial Mechanical Characterizations of Atrioventricular Heart Valves. J. Vis. Exp. (146), e59170, doi:10.3791/59170 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter