Doku Değerlendirilmesinde Manyetik Rezonans Elastography Metodoloji Construct Büyüme Tasarlandı

Tasarlanmış doku yapılarını incelemek için geleneksel mekanik testler kabul edilemez, bu da genellikle numunenin yok edilmesiyle sonuçlanır. Bu yöntem, küçük yumuşak dokuların mekanik özelliklerini ölçmek için invaziv olmayan bir teknik olarak mikroskobik manyetik rezonans elastografi veya mikro MRE kullanır. İlk hücreler, doku oluşturmak için bir biyomateryal iskelesine oturtulur.

Doku aros jel içinde süspanse edilir ve bir aktüatörün ucu jelin içine yerleştirilir. Daha sonra aktüatörü karakterize etmek için hareket numuneye aktarılır ve bir lazer kullanılarak tespit edilir. Doppler viter.

Numune ve aktüatör bir mıknatısa ve manyetik rezonansa aktarılır. Elastografi görüntüleri elde edilir. Elde edilen görüntülerin analizi, hem osteojenik hem de adipojenik yapılar için saf sertlikteki değişikliği göstermektedir.

Bu teknik için ilk olarak fikrimiz vardı ve hastalık teşhisinde kullanılmak üzere manyetik uzmanlık ftografisini gözlemledik ve bunun doku mühendisliğine genişletilebileceğini fark ettik. Bu tekniğin mekanik testler gibi diğer mevcut tekniklere göre en büyük avantajı, non-invaziv MRG teknolojisini dokuların ana mekanik özelliklerine uygulamasıdır. Bu tekniğin uygulamaları doku mühendisliğine kadar uzanır, çünkü mekanik özelliklerin bilinmesi, kemik ve kıkırdak mühendisliğinde amaçlanan kullanımlarına uygun olmasını sağlayacaktır.

Bu yöntemler doku mühendisliği hakkında değerli bilgiler sağlasa da, örneğin karaciğer fibrozu, travmatik beyin hasarı veya beyin kanseri gibi farklı organlardaki hastalıkları teşhis etmek için de kullanılabilir. Bu yöntemin görsel gösterimi, öğrenmesi zor olan adımları ve doku mühendisliği ve büyüklük ritim görüntüleme hakkında önceden farkındalığı içerdiği için kritiktir. Gars. Doku yapısı hazırlama süreci, hücre popülasyonunun genişletilmesi, hücrelerin bir biyomateryal iskelesi üzerine tohumlanması ve kimyasal sinyal moleküllerinin kullanılması yoluyla farklılaşma olmak üzere üç ana aşamadan oluşur.

Hücre hattının kültürü ve genişlemesinden sonra, insan mezenkimal kök hücrelerini veya HMC'leri, kemik oluşumu için mililitrede 10 ila altı hücre yoğunluğunda bir kez jelatin sünger üzerine tohumlayın. Yaklaşık üç gün sonra, farklılaşmayı indüklemek için hücreler iskele üzerinde birleşmiş görünmelidir. Ortamı çıkarın ve adipoz indüksiyon ortamı ile değiştirin.

Daha sonra hücreleri üç gün sonra% 5 karbondioksit ile 37 santigrat derecede inkübe edin. Ortamı, mililitre insan rekombinant insülini başına 10 mikrogram içeren genleşme ortamından oluşan bakım ortamıyla değiştirin. 24 saat inkübe ettikten sonra, bakım ortamını indüksiyon ortamıyla değiştirin.

Bu döngüyü üç kez tekrarlayın. Osteogenezi indüklemek için bakım ortamını daha sonra dört hafta boyunca her iki günde bir değiştirin. Çalışma süresince her iki günde bir taze osteojenik ortam ile değiştirin.

Burada çalışma dört hafta sürer ve her hafta MRE yapılır. Manyetik rezonans elastografisi, mekanik özelliklerin yerel değerlerini değerlendirmek için mekanik kesme dalgalarının yayılmasına dayanır. Bu nedenle, bu mekanik titreşimlerin, bir piso elektrikli aktüatör kullanılarak ilgilenilen doku içinde üretilmesi ve karakterize edilmesi gerekir Numuneyi hazırlamak için, doku kültürünü katı bir baz ve %0,5'lik bir AGROS jel tabakası içeren 10 milimetre çapında bir test tüpüne aktarın.

Sonra ılık 0.5 acro jel ekleyin. Onu çevrelemek için. Agros jelin beş dakika kurumasına izin verin.

Oda sıcaklığında, piso elektrikli bükme motorunun ucunu jelin yüzeyine yerleştirin. Ardından, numuneyi ve aktüatörü içeren tüpü sert bir desteğe takın. Lazer doppler barometresinin ışınını mekanik aktüatörün ucuna doğru yönlendirin.

Barometrede görüntülenen yansıyan sinyal gücünü optimize etmek için sistemin konumunu ayarlayın. Yansımayı en üst düzeye çıkarmak için, aktüatörü yaklaşık 250 mikronluk önemli genliklere sahip zararsız şeffaf dalgalar üretecek şekilde ayarlamak için gerekirse yansıtıcı bant kullanın. Fonksiyon üretecini, beyaz gürültü sinyali ile 20 voltluk bir tepe tepesi çalışma voltajı kullanarak istenen frekans aralığını tarayacak şekilde ayarlayın.

Bu deney için istenen frekans aralığı 20 ila 2000 hertz'dir. Polytech Rsof programında karakterize edilen spektrumu görüntülemek için hız ve FFT ekranını seçin. Sinyali yakalamaya başlayın ve spektrumun tepe noktalarına dayalı olarak sistemin rezonans frekansını belirleyin.

Ardından, aktüatörün sapmasını ölçmek için, aktüatörü karakterize edilen rezonans frekansında sürekli bir sinüzoid verecek şekilde ayarlayın. 200 voltluk bir çalışma voltajı kullanarak, tepe tepesi ve aktüatör tarafından jel seti fiberin yüzeyine iletilen üretilen yer değiştirmeyi belirtin, FFT'yi Y ekseni olarak yer değiştirmeli olarak görüntülemek için yumuşak. Aktüatör karakterize edildikten sonra, numuneyi ve aktüatörü içeren test tüpünü 10 milimetrelik bir RF bobinindeki bir yuvaya yerleştirin, numuneyi ve aktüatörü MRI tarayıcısının ortasına yerleştirin.

Yapı konumunun tanımlanması için bir keşif görüntüsü edinin. Doku yapısı bulunduktan sonra, edinme için parametreleri ayarlayın. Tipik bir in vitro sagital tarama, 1000 milisaniyelik bir tekrarlama süresine sahip olacaktır.

20 ila 40 milisaniye yankı süresi, 0,5 ila bir milimetre dilim kalınlığı ve 12 x 10 milimetre kare görüş alanı, matris boyutu 1 28 x 1 28 piksel. Elastografi parametreleri için aktüatör frekansını lazer doppler viter karakterizasyonu tarafından belirlenen değere ayarlayın. Bu numune için, santimetre başına 50 gauss'luk bir gradyan genliği ve sıfıra ayarlanmış bir MRE gecikmesi ile bir bi çifti gereklidir.

Fonksiyon üretecini seri çekim moduna değiştirin ve fonksiyon üretecinin parametrelerini, frekans ve döngü sayısı dahil olmak üzere elastografi toplama parametrelerindekilerle eşleşecek şekilde ayarlayın. Ayrıca fonksiyon üretecini harici olarak tetiklenecek şekilde ayarlayın. Sagital bir görüntü elde etmek için, hareket duyarlılığını pozitif dilim yönünde olacak şekilde ayarlayın ve alımın ardından taramayı başlatın.

Doku yapısındaki sinyal kalitesini değerlendirmek için görüntüyü kontrol edin. Görüntü çok karanlık görünüyorsa, MR parametrelerini ayarlayın ve başka bir tarama yapın. Ardından, duyarlılığı negatif dilim yönüne değiştirin.

Dosyaları MRI tarayıcısından MATLAB ile donatılmış başka bir bilgisayara aktarın ve kesme dalgalarının yayılmasını gösteren bir görüntünün oluşturulması için karmaşık bir bölme gerçekleştirecek MATLAB programını çalıştırın. Görüntüyü kesme dalgalarının varlığı açısından değerlendirin ve dalganın kalitesini ve genliğini daha iyi değerlendirmek için faz sarma hattı profilleri gibi olası artefaktlar çizilebilir. Sarma meydana gelirse, gradyan genliğini azaltın ve başka bir tarama elde edin.

Görüntüde herhangi bir ayarlama yapılması gerekmiyorsa. Parametre dizisi boyutunu, sıfır saniyeden karakterize edilen rezonans frekansının tam periyoduna kadar değişen sekiz eşit aralıklı değere ayarlayın. Görüntüler elde edildikten sonra hem pozitif hem de negatif dilim yönlerinde bir tarama elde edin.

Saf dalga verilerini ve numunede yayılan dalganın karşılık gelen filmini oluşturmak için tasarlanmış bir MATLAB programı kullanın. Bu, mekanik özellikleri tahmin etmek için ihtiyaç duyulacak dosyadır. MRE'nin son adımı, saf dalga görüntülerinden saf sertliği hesaplamaktır.

Verileri, üç boyutlu veri kümesini değerlendirecek MATLAB programına yerleştirerek başlayın, görüş alanı, gradyan, genlik ve bipolar çiftlerin sayısı dahil olmak üzere görüntüleme parametrelerini belirtin ve kodu çalıştırın. Algoritma, her bir parametrenin ortalama ve standart sapmasının hesaplandığı ilgi bölgelerinin seçimine izin verir. İlgilenilen bölgeyi seçmek için doku yapısının dış hatlarını çizin.

Seçilen ilgi alanı içindeki sertlik, depolama, modül ve kayıp modülünün ortalama ve standart sapması görüntülenir. Program ayrıca, kurtarmanın aslına uygunluğunu tahmin etmeye yardımcı olan dalga ardışık filtreler, yönlü filtreleme ve çizgi profilleri dahil olmak üzere ara sonuçlar sağlar. Doğru bir tahmin için, filtrelenmiş dalganın pürüzsüz olması gerekir.

Belirli bir ilgi alanındaki bir parametrenin standart sapması aynı zamanda hesaplamanın kalitesinin bir göstergesidir, gerekirse mühendislik yapılarının mekanik özelliklerindeki değişiklikleri gözlemlemek için mekanik özelliklerin doğru değerlerini elde etmek için diğer parametreleri gerektiği gibi ayarlayın. MRE testi dört haftalık bir süre boyunca uygulandı. Bu yapı geliştirme haritası, A harfi ile gösterilen adipojenik ve O harfi ile gösterilen osteojenik yapıları ve karşılık gelen büyüklük görüntüleri, saf dalga görüntüleri, ELA'lar ve görüntülenen ortalama kesme sertliğini gösterir.

ELA'ların renk haritası, çubuğun renk şemasına karşılık gelir. Grafik ve hata çubukları, her bir yapının ilgilendiği bölgedeki standart sapmayı temsil eder. Zamanla, adipojenik yapılar daha az sertleşti ve bu da yağ dokusuna benzer özellikleri gösterdi.

Benzer şekilde, osteojenik yapılar dört haftalık süre boyunca daha sert hale geldi ve kemik benzeri farklılaşmayı gösterdi Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik uygun şekilde yapılırsa yaklaşık iki saat içinde yapılabilir. Bu prosedürü denerken, bu prosedürü takiben aktüatörü tam olarak karakterize etmek önemlidir. Biyokimyasal analiz ve histoloji gibi yöntemler, mineral birikiminin doğrulanması gibi soruları cevaplamak için kullanılabilir.

İnsan hücresel materyali ve MRG ile çalışırken, son derece tehlikeli olabilir ve uygun BL iki ve MRG hakkında farkındalık olabilir. Bu işlemler yapılırken önlem alınmalıdır.