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Bioengineering

अलिंद-निलय हृदय वाल्व के द्वि अक्षीय यांत्रिक लक्षण

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

इस प्रोटोकॉल में बल-नियंत्रित, विस्थापन-नियंत्रित, और तनाव-विश्राम द्विअक्षीय यांत्रिक परीक्षण प्रक्रियाओं के साथ अलिंद-निलय वाल्व पत्रक की विशेषताएं शामिल हैं । इस प्रोटोकॉल के साथ प्राप्त परिणाम एक परिमित तत्व सिमुलेशन ढांचे के तहत कार्य वाल्व के यांत्रिक व्यवहार अनुकरण करने के लिए संरक्टिव मॉडल विकास के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है ।

Abstract

अलिंद-वेंट्रिकुलर हार्ट वाल्व पत्रक के व्यापक द्वि अक्षीय यांत्रिक परीक्षण का उपयोग उन संरचनाओं के यांत्रिक प्रकार्य का गणितीय निरूपण प्रदान करने वाले, संरक्षी मॉडलों में प्रयुक्त इष्टतम पैरामीटरों को प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है । इस प्रस्तुत द्विअक्षीय यांत्रिक परीक्षण प्रोटोकॉल शामिल है (i) ऊतक अधिग्रहण, (ii) ऊतक नमूनों की तैयारी, (iii) द्विअक्षीय यांत्रिक परीक्षण, और (iv) अधिगृहीत आंकड़ों का पोस्टप्रोसेसिंग । सबसे पहले, ऊतक अधिग्रहण के लिए एक स्थानीय खाद्य और दवा प्रशासन से सुअर का या ovine दिल प्राप्त करने की आवश्यकता है, बाद में विच्छेदन के लिए वाल्व पत्रक पुनः प्राप्त करने के लिए-अनुमोदित बूचड़खाना । दूसरा, ऊतक की तैयारी के परीक्षण के लिए एक स्पष्ट क्षेत्र निकालने के लिए पत्रक ऊतक पर ऊतक नमूना कटर का उपयोग करने की आवश्यकता है । तीसरा, पुस्तिका नमूना के द्वि अक्षीय यांत्रिक परीक्षण एक वाणिज्यिक द्विअक्षीय यांत्रिक परीक्षक के उपयोग की आवश्यकता है, जो बल नियंत्रित, विस्थापन नियंत्रित, और तनाव छूट परीक्षण प्रोटोकॉल के शामिल करने के लिए पत्रक ऊतक की विशेषता यांत्रिक गुण । अंत में, पोस्ट-प्रोसेसिंग डेटा छवि सहसंबंध तकनीकों और बल और विस्थापन रीडिंग के उपयोग के लिए बाहरी लदान के जवाब में ऊतक यांत्रिक व्यवहार संक्षेप में प्रस्तुत करने की आवश्यकता है । सामान्य रूप से, द्विअक्षीय परीक्षण के परिणाम दर्शाते हैं कि पत्रक ऊतक एक अरैखिक, असमदैशिक यांत्रिक अनुक्रिया उत्पन्न करते हैं । प्रस्तुत द्विअक्षीय परीक्षण प्रक्रिया यहां प्रस्तुत विधि के बाद से अंय तरीकों के लिए लाभप्रद है एक एकीकृत परीक्षण योजना के तहत वाल्व पत्रक ऊतक के एक अधिक व्यापक लक्षण वर्णन के लिए अनुमति देता है, के रूप में अलग परीक्षण प्रोटोकॉल पर विरोध अलग ऊतक नमूनों । प्रस्तावित परीक्षण विधि कि कतरें तनाव में अपनी सीमाएं है संभावित ऊतक के नमूने में मौजूद है । हालांकि, किसी भी संभावित कतरनी नगण्य माना जाता है ।

Introduction

उचित हृदय समारोह हृदय वाल्व पत्रक के उचित यांत्रिक व्यवहार पर निर्भर करता है । जहां दिल वाल्व पत्रक यांत्रिकी समझौता कर रहे हैं स्थितियों में, हृदय वाल्व रोग होता है, जो अन्य दिल से संबंधित मुद्दों के लिए नेतृत्व कर सकते हैं. हार्ट वाल्व रोग को समझने के लिए कंप्यूटेशनल मॉडल और चिकित्सीय विकास में उपयोग के लिए पत्रक ' उचित यांत्रिक व्यवहार की एक पूरी तरह से समझ की आवश्यकता है, और इस तरह के रूप में, एक परीक्षण योजना सही स्वस्थ पुनः प्राप्त करने के लिए विकसित किया जाना चाहिए पत्रक ' यांत्रिक गुण । पिछले साहित्य में, यह यांत्रिक लक्षण वर्णन द्विअक्षीय यांत्रिक परीक्षण प्रक्रियाओं का उपयोग कर आयोजित किया गया है ।

कोमल ऊतकों के लिए द्विअक्षीय यांत्रिक परीक्षण प्रक्रियाओं विभिन्न विशेषताओं1,2,3,4को पुनः प्राप्त करने के लिए उपयोग किए गए विभिन्न परीक्षण चौखटे के साथ, साहित्य भर में बदलती हैं, 5,6,7,8,9,10,11,12,13, 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19. हृदय वाल्व पत्रक के यांत्रिक विशेषताओं की जांच के लिए परीक्षण विधियों का विस्तार किया गया है । सामांय में, द्वि अक्षीय यांत्रिक परीक्षण दो प्रमुख दिशाओं में एक साथ बलों के साथ दिल वाल्व ऊतक लदान शामिल है, लेकिन यह कैसे परीक्षण किया जाता है के आधार पर देखा जा करने के लिए बायोमैकेनिकल गुण पर निर्भर करता है । इनमें से कुछ परीक्षण प्रोटोकॉलों में (i) विकृति-दर, (ii) विसर्पण, (iii) तनाव-विश्रांति, और (iv) बल-नियंत्रित परीक्षण शामिल हैं ।

सबसे पहले, तनाव दर परीक्षण ऊतक पत्रक18,20के समय पर निर्भर व्यवहार का निर्धारण करने के लिए उपयोग किया गया है । इस परीक्षण प्रोटोकॉल में, पत्रक अलग आधा चक्र समय (यानी, 1, ०.५, ०.१, और ०.०५ s) पर एक अधिकतम झिल्ली तनाव के लिए लोड कर रहे है अगर वहां पीक खिंचाव या लोड हो रहा है के बीच हिस्टेरिसिस में एक महत्वपूर्ण अंतर है निर्धारित करने के लिए । तथापि, इन परीक्षणों ने विभिन्न विकृति दरों के साथ पे्रक्षित खंड में नगण्य अंतर प्रदशत किया है । दूसरा, रेंगना परीक्षण में, ऊतक शिखर झिल्ली तनाव के लिए भरी हुई है और शिखर झिल्ली तनाव में आयोजित किया । इस परीक्षण के एक प्रदर्शन की अनुमति देता है कि कैसे ऊतक विस्थापन के लिए शिखर झिल्ली तनाव को बनाए रखने के ढोंगी । तथापि, यह दिखाया गया है कि क्रीप हृदय वाल्व पत्रक के लिए शारीरिक रूप से काम कर रहे3,20के तहत नगण्य है । तीसरा, तनाव-विश्राम परीक्षण में, ऊतक शिखर झिल्ली तनाव के लिए भरी हुई है और संबंधित विस्थापन समय3,21,22की एक विस्तारित अवधि के लिए निरंतर आयोजित किया जाता है । परीक्षण के इस प्रकार में, ऊतक तनाव शिखर झिल्ली तनाव से एक उल्लेखनीय कमी है । अंत में, बल नियंत्रित परीक्षण में, ऊतकों cyclically प्रत्येक दिशा17,23में चोटी झिल्ली तनाव के विभिन्न अनुपात में भरी हुई हैं । इन परीक्षणों से पता चलता है सामग्री की विषमदैशिकता और अरैखिक तनाव-तनाव प्रतिक्रिया, और विभिन्न अनुपात के तहत ऊतक लोड करके, संभावित फिजियोलॉजिकल विकृतियों बेहतर समझा जा सकता है. ये हाल ही में जांच की यह स्पष्ट है कि तनाव छूट और बल नियंत्रित प्रोटोकॉल सबसे अधिक दिल वाल्व पत्रक के एक यांत्रिक लक्षण प्रदर्शन फायदेमंद साबित कर दिया । हृदय वाल्व biomechanical लक्षण वर्णन में इन अग्रिमों के बावजूद, परीक्षण एक एकीकृत परीक्षण योजना के तहत नहीं किया गया है, और वहां सीमित करने के लिए दिशाओं के बीच युग्मन की जांच करने के तरीके हैं ।

इस विधि का उद्देश्य एक एकीकृत द्विअक्षीय यांत्रिक परीक्षण योजना के द्वारा हृदय वाल्व पत्रक के एक पूर्ण सामग्री लक्षण वर्णन की सुविधा है । एक एकीकृत परीक्षण योजना एक के रूप में जहां प्रत्येक पत्रक एक सत्र में सभी परीक्षण प्रोटोकॉल के तहत परीक्षण किया जाता है माना जाता है । यह लाभप्रद है, के रूप में ऊतक गुण स्वाभाविक पत्रक के बीच चर रहे हैं, तो प्रत्येक पत्रक के लिए एक पूर्ण लक्षण वर्णन स्वतंत्र रूप से विभिंन पत्रक पर प्रत्येक प्रोटोकॉल प्रदर्शन से एक डिस्क्रिप्टर के रूप में अधिक सटीक साबित होता है । परीक्षण योजना के तीन मुख्य घटक हैं, अर्थात् (i) एक बल नियंत्रित द्विअक्षीय परीक्षण प्रोटोकॉल, (ii) एक विस्थापन-नियंत्रित द्विअक्षीय परीक्षण प्रोटोकॉल, और (iii) एक द्विअक्षीय तनाव-विश्रांति परीक्षण प्रोटोकॉल । सभी परीक्षण स्कीमें 10 वें चक्र (पिछले कार्य में पाए गए के रूप में) द्वारा तनाव-विकृति वक्र प्रतिकृतिशीलता सुनिश्चित करने के लिए ४.४२ N/मिनट की लोडिंग दर का उपयोग करतेहैं, और १० लोडिंग-अनलोडिंग चक्र । सभी प्रोटोकॉल भी झिल्ली तनाव धारणा है, जो की आवश्यकता है कि मोटाई प्रभावी नमूना लंबाई के 10% से कम हो के आधार पर निर्माण कर रहे हैं ।

इस प्रस्तुत विधि में प्रयुक्त बल-नियंत्रित प्रोटोकोल में 10 लोडिंग और उतराई चक्र होते हैं जिसमें पीक झिल्ली तनावों के साथ १०० है और ७५ एन/एम का मिट्रल वाल्व (एमवी) और त्रिकपर्द वाल्व (टीवी), क्रमशः15,17है । पांच लोडिंग अनुपात इस बल नियंत्रित परीक्षण प्रोटोकॉल, अर्थात् 1:1, 0.75:1, 1:0.75, 0.5:1, और 1:0.5 में माना जाता है । इन पांच लदान अनुपात विवो में पत्रक के सभी संभावित फिजियोलॉजिकल विकृतियों के लिए तनाव और उपभेदों संवाददाता का वर्णन करने में उपयोगी साबित होता है ।

इस विधि में प्रस्तुत किए गए विस्थापन-नियंत्रित प्रोटोकाल में दो विरूपण परिदृश्य होते हैं, अर्थात् (i) एकअक्षीय स्ट्रेचिंग और (पप) शुद्ध अपरूपण को विवश करते हैं । विवश एकाक्ष खींच में, ऊतक की एक दिशा चोटी झिल्ली तनाव के लिए विस्थापित है, जबकि दूसरी दिशा फिक्सिंग । शुद्ध कतरें सेटअप में, ऊतक एक दिशा में फैला है और विवेकपूर्ण ढंग से दूसरी दिशा में छोटा है, तो ऊतक के क्षेत्र विरूपण के तहत लगातार रहता है । इन प्रत्येक विस्थापन नियंत्रित परीक्षण प्रक्रियाओं के प्रत्येक दो ऊतक दिशाओं (परिधीय और रेडियल दिशाओं) में से प्रत्येक के लिए किया जाता है ।

प्रस्तुत विधि में प्रयोग किया जाने वाला तनाव-विश्राम प्रोटोकाल दोनों दिशाओं में शिखर झिल्ली तनाव में ऊतक को लोड करने और टिशू के तनाव छूट व्यवहार की निगरानी करने के लिए 15 मिनट के लिए संवाददाता विस्थापन में ऊतक को लदान द्वारा प्राप्त होता है । इसके बाद विस्तृत प्रायोगिक प्रक्रियाओं पर चर्चा की जाती है ।

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Protocol

वर्णित सभी विधियों को संस्थागत पशु देखभाल और उपयोग समिति (IACUC) द्वारा ओकलाहोमा विश्वविद्यालय में अनुमोदित किया गया था । सभी पशु ऊतकों संयुक्त राज्य अमेरिका के कृषि विभाग (USDA) से अधिग्रहीत किया गया था-(देश के घर मांस कं, Edmond, ठीक) को मंजूरी दे दी बूचड़खाना ।

1. ऊतक अधिग्रहण और सफाई

  1. पशु वध किया जाता है और एक बर्फ सीने में दिल की दुकान के रूप में एक ही दिन पर पशु दिलों को पुनः प्राप्त करने के लिए ऊतक ताजगी सुनिश्चित करने के लिए । प्रयोगशाला अंतरिक्ष के लिए दिलों परिवहन ।
  2. प्रयोगशाला में आगमन पर, फॉस्फेट की एक बाल्टी में दिल जलमग्न-buffered खारा (PBS) समाधान किसी भी अतिरिक्त रक्त कुल्ला करने के लिए । Forceps, एक placemat, एक शल्य ब्लेड, PBS समाधान, ब्लीच, और एक प्लास्टिक की थैली की एक बाल्टी पुनः प्राप्त । यह विच्छेदन काउंटर पर बिछाने से मैट तैयार, रक्त से संबंधित गंदगी की एक आसान सफाई के लिए अनुमति दी । के बाद दिल पर्याप्त rinsed गया है, मैट पर दिल जगह (चित्रा 1a) ।
  3. Forceps का उपयोग कर, दिल के प्रत्येक पक्ष पर अलिंद और वेंट्रिकले के बीच की पार्टिंग लाइन का पता लगाने । एक रेवर ब्लेड का प्रयोग, ध्यान से इस बिदाई लाइन के साथ एक चीरा बनाने के लिए और दिल वाल्व और निलय प्रकट (चित्र 1b) । दिल की पूरी बाहरी परिधि के साथ चीरा बनाओ, इस तरह कि अलिंद और सभी हृदय सामग्री निलय से बेहतर हटाया जा सकता है ।
  4. संदंश के साथ, ध्यान से निलय में किसी भी मनाया रक्त के थक्के बाहर खींच (चित्रा 1 सी) । यदि रक्त का थक्का निकालने के लिए कोई प्रयास किया जाता है, लेकिन यह नहीं चलता है, तो यह सुनिश्चित करें कि चोरडी टेन्डी या पत्रक को पकड़ा नहीं गया है । अपशिष्ट निपटान के लिए biohazard बैग में जगह रक्त के थक्के ।
  5. जब सभी रक्त के थक्के ventricles से हटा दिया गया है, PBS समाधान के साथ एक बाल्टी में दिल एक अंतिम समय कुल्ला । प्लास्टिक की थैली में साफ दिल प्लेस और एक फ्रीजर में स्टोर ।
  6. 10% ब्लीच और ९०% पानी का एक समाधान का उपयोग करना, ब्लीच समाधान के साथ रक्त मिश्रण और लगभग 10 मिनट के लिए लगातार हलचल. एक सफल ब्लीच उपचार के लिए देखो, लाल से पीले रंग में संक्रमण के समाधान द्वारा संकेत दिया । जल निकासी के माध्यम से ब्लीच इलाज रक्त का निपटान ।
    चेतावनी: ब्लीच एक विषाक्त पदार्थ है और अगर घूस दिया हानिकारक हो सकता है ।
    नोट: प्रोटोकॉल यहां रोका जा सकता है ।

2. हृदय विच्छेदन और शरीर रचना विज्ञान की परीक्षा

  1. पहले शुद्ध दिल पुनः प्राप्त और यह एक गर्म पानी स्नान में गल करने के लिए अनुमति देते हैं । विच्छेदन के लिए आवश्यक सामग्री में संदंश, शल्य चिकित्सा ब्लेड, मैट, PBS, और छोटे भंडारण कंटेनर शामिल हैं । के बाद दिल पूरी तरह से गल गया है, यह किसी भी शेष रक्त को अवशोषित करने के लिए एक मैट पर डाल दिया ।
  2. एक ऊपर से नीचे (सुपीरियर) दृश्य के लिए दिल पकड़ो वाल्व संरचनाओं का निरीक्षण इष्टतम । हृदय के बाईं ओर एमवी के साथ शुरुआत, सावधानी से पत्रक में हेरफेर और एक संयोजिका, या पार्टिंग लाइन, पत्रक के बीच की पहचान करने के लिए संदंश का उपयोग करें.
  3. संयोजिका के साथ एक चीरा बनाओ और ध्यान से वेंट्रिकुलर दीवार के माध्यम से कटौती, सुनिश्चित करने के लिए पत्रक को नुकसान नहीं है । यह पूरी तरह से वेंट्रिकले को खोलने के लिए इस प्रक्रिया के दौरान चोरडल संलग्नक में कटौती करने के लिए आवश्यक हो सकता है । एक बार पूर्ण चीरा बना दिया है, वेंट्रिकले खुला (चित्रा 2a).
  4. एमवी कीमोथैरेपी और पीछे पत्रक की पहचान और एक शल्य चिकित्सा ब्लेड का उपयोग करने के लिए पेशिका मांसपेशियों को चौरडल संलग्नक तोड़ देना । Forceps का उपयोग कर, पत्रक तना हुआ खिंचाव और कटौती करने के लिए वलय से पत्रक अलग । एक उचित लेबल PBS समाधान से भरा कंटेनर में excised पत्रक प्लेस और यह लगभग 4 डिग्री सेल्सियस पर एक रेफ्रिजरेटर में स्टोर ।
  5. एक ऊपर से नीचे देखने के लिए दिल पकड़ो और दिल के दाईं ओर टीवी की पहचान । Commissures की स्थिति जानें और एक commissures और वेंट्रिकुलर दीवार के माध्यम से एक चीरा बनाने (चित्रा 2b) ।
  6. टीवी septal, पीछे, और पूर्वकाल पत्रक की पहचान, और चरण २.४ में किया के रूप में पत्रक निष्कर्षण प्रदर्शन । एक लेबल वाले कंटेनर में सभी प्राप्त पत्रक प्लेस PBS समाधान से भरा है और लगभग 4 डिग्री सेल्सियस पर एक रेफ्रिजरेटर में कंटेनर स्टोर ।
    नोट: प्रोटोकॉल यहां रोका जा सकता है । हालांकि, ऊतक बायोकैनिकल परीक्षण और बाद के ऊतक विज्ञान का विश्लेषण हृदय विच्छेदन के 2 दिनों के भीतर हो जाना चाहिए ।

3. ऊतक विच्छेदन

  1. फ्रिज से एक पत्रक, निर्दिष्ट परिच्छेदन आकार के लिए ऊतक कटर, एक शल्य चिकित्सा कलम, forceps, रेजर ब्लेड, और एक काटने चटाई पुनः प्राप्त ।
  2. Forceps का उपयोग करना, PBS समाधान से नमूने को हटा दें और इसे समतल दिशा (R) Y-दिशा के साथ संरेखित, और परिधीय दिशा (C) X-दिशा (चित्रा 3a) के लिए संरेखित के साथ काटने चटाई पर रखना । पत्रक के मध्य क्षेत्र को परीक्षण अनुभाग के रूप में पहचानें ।
  3. ऊतक कटर संरेखित करें ताकि वांछित ऊतक परीक्षण क्षेत्र रेगर ब्लेड की सीमाओं के भीतर है । वांछित आयामों (चित्रा 3b) के एक वर्ग क्षेत्र के रूप में एक क्षैतिज और एक और खड़ी काट बनाओ । सर्जिकल पेन का प्रयोग, ऊतक के रेडियल दिशा (चित्रा 3b) लेबल ।
  4. रेवर ब्लेड का प्रयोग, एक संदंश के साथ पत्रक से अनुजीवा खींच और पत्रक के लिए किसी भी क्षति के कारण के बिना एक सावधान कटौती कर रही द्वारा किसी भी चोरडल संलग्नक ट्रिम कर दीजिए ।
    नोट: प्रोटोकॉल यहां रोका जा सकता है । यदि प्रोटोकॉल रुका हुआ है, तो PBS समाधान से भरे हुए लेबल किए गए कंटेनर में खोदी गई ऊतक को संग्रहीत करें, और कंटेनर को लगभग 4 ° c (जैसा कि चरण २.६ में समझाया गया है) पर एक रेफ्रिजरेटर में संग्रहीत करते हैं । हालांकि, ऊतक परीक्षण विच्छेदन के 2 दिनों के भीतर हो जाना चाहिए ।

4. मोटाई माप और द्विअक्षीय परीक्षक सेटअप

  1. खोदी ऊतक नमूना, डिजिटल कैलिपर्स, और एक छोटे से धातु spatula पुनः प्राप्त । डिजिटल नली का व्यास का उपयोग कर, उपाय और धातु spatula की मोटाई रिकॉर्ड ।
  2. Forceps का उपयोग करना, धातु spatula पर फ्लैट ऊतक नमूना रखना । डिजिटल नली का व्यास का उपयोग कर, spatula-ऊतक जोड़ी की मोटाई (चित्रा 3 सी) तीन अलग पत्रक स्थानों पर उपाय । प्रत्येक माप से spatula की मोटाई घटाना और औसत मोटाई रिकॉर्ड ।
  3. ३७ डिग्री सेल्सियस पर एक PBS स्नान तैयार है, जो ऊतक की शारीरिक परिस्थितियों से मेल खाती है ।

5. ऊतक बढ़ते और फिड्यूसियल मार्कर प्लेसमेंट

  1. , ऊतक नमूना, बढ़ते हार्डवेयर, एक ठीक-tipped उपकरण, कांच मोती (300 के व्यास के साथ-500 μm), और सुपर गोंद पुनः प्राप्त करें ।
  2. ऊतक को द्विअक्षीय परीक्षण प्रणाली (चित्र 3d, इ) में माउंट करें । बढ़ते हुए, यह सुनिश्चित करें कि ऊतक के परिधीय और रेडियल दिशाओं मशीन के एक्स और वाई दिशाओं के साथ गठबंधन कर रहे हैं ।
  3. निर्देश मार्कर प्लेसमेंट के लिए, एक छोटे से खुले सामना कंटेनर और एक और कंटेनर में सुपर गोंद का एक छोटा सा पूल में जगह कांच मोती । ठीक-tipped उपकरण का प्रयोग, सुपर गोंद की एक छोटी राशि के साथ टिप कोट और उपकरण की नोक पर एक व्यक्ति मनका छड़ी ।
  4. ध्यान से उपकरण का उपयोग करने के लिए है ऊतक परीक्षण क्षेत्र के मध्य तीसरे के एक कोने में मनका हस्तांतरण (चित्रा 3f) । चार मोतियों की एक वर्ग सरणी (चित्रा 3 जी) का गठन किया है जब तक इस कदम को दोहराएं ।
    नोट: यह महत्वपूर्ण है कि अतिरिक्त गोंद से बचा है, और है कि निर्देश मार्करों के रूप में बाद में डिजिटल छवि सहसंबंध (डीआईसी) तकनीकों बेकार ट्रैकिंग परिणाम का उत्पादन होगा के रूप में एक साथ रहना नहीं है । यह महत्वपूर्ण है कि वर्ग सरणी ऊतक के परीक्षण क्षेत्र के मध्य तीसरे के भीतर होना चाहिए ।

6. Preconditioning कदम और अवधि के समय

  1. उपयुक्त झिल्ली तनाव की गणना करने के लिए, ऊतक के प्रभावी परीक्षण एज लंबाई प्राप्त करने और निंनलिखित समीकरण का उपयोग करें ।
    Equation 11
    ध्यान दें: यहाँ , बल की एक इकाई में झिल्ली तनाव है, च बल है, और मैं नमूना की प्रभावी परीक्षण लंबाई है ।
  2. एक पूर्वानुकूलन प्रोटोकॉल बनाएं ताकि ऊतक अधिकतम बल (चित्रा 4) के २.५% की एक पूर्वानुकूलन सहित ४.४२ N/min की एक लोडिंग दर पर पीक झिल्ली तनाव से जुड़े बलों पर 10 लदान/उतराई चक्र से गुजरना होगा ।
    1. एक नई मनमाने ढंग से परीक्षण निर्देशिका बनाने के लिए अस्थाई रूप से पूर्वानुकूलन डेटा स्टोर, क्योंकि यह भविष्य की गणना के लिए आवश्यक नहीं है । बाद में परीक्षण के लिए ४.४२ N/
    2. परीक्षण पैरामीटर्स का एक नया सेट बनाएं और प्रोटोकॉल का नाम Preconditioning0 के रूप में सेट करें (चित्र 4a) । X-और Y-अक्ष के लिए, नियंत्रण मोड सेट करने के लिए बाध्य और नियंत्रण कार्य करने के लिए चरणहो । लक्षित चोटी झिल्ली तनाव (cf. चरण ६.१) (चित्रा 4b) के साथ जुड़े बल के रूप में लोड परिमाण सेट करें । पहले दोहराव के लिए अधिकतम बल के २.५% के रूप में प्रीलोड परिमाण सेट करें (चित्र 4c) । खिंचाव अवधि और वसूली की अवधि दोनों 25 एस होना करने के लिए सेट करें repetitions की संख्या 10 होना करने के लिए (चित्रा 4e).
  3. जब पूर्वानुकूलन कदम खत्म, एक्स में ऊतक विरूपण के एक नोट बनाने के लिए और Y-दिशाओं । नमूना को अधिकतम बल में ले जाने के लिए एक प्रोटोकॉल तैयार करें, जो रिकॉर्ड किए गए आकार से आरंभ होता है ।
    1. समय के प्रयोजनों के लिए एक स्टॉपवॉच पुनर्प्राप्त करें । अधिकतम बल लोड हो रहा है प्रोटोकॉल शुरू और स्टॉपवॉच एक साथ शुरू जब मशीन शुरू होता है (चित्रा 5a) । रोकें स्टॉपवॉच जब प्रवर्तन बंद हो जाता है । रोक श्रवण संकेतों के माध्यम से स्पष्ट हो जाएगा ।
    2. ऊतक के इष्टतम खिंचाव समय का प्रतिनिधित्व स्टॉपवॉच से समय के साथ पोस्ट preconditioning चोटी ऊतक विरूपण रिकॉर्ड (चित्रा 5b).

7. द्वि अक्षीय यांत्रिक परीक्षण

  1. ४.४२ N/min की लोडिंग दर पर एक बल-नियंत्रित प्रोटोकॉल तैयार करें ।
    1. एक नई परीक्षण निर्देशिका खोलें और परीक्षण का नाम है । बाद में तनाव और तनाव की गणना में उपयोग के लिए एक ज्ञात स्थान पर सहेजने के लिए डेटा सेट करें । नमूना मूल बढ़ते विंयास करने के लिए वापस ले जाएं ।
    2. Firstimageशीर्षक वाला प्रोटोकॉल सेट बनाएं । बल और नियंत्रण के लिए कार्य करने के लिए X-अक्ष और Y-अक्ष नियंत्रण मोड सेट करें चरण। लोड परिमाण 0 mNकरने के लिए सेट करें । खिंचाव अवधि और पुनर्प्राप्ति अवधि प्रत्येक 1 सेकंडके लिए सेट करें । 1के लिए repetitions की संख्या सेट करें । डेटा आउटपुट आवृत्ति और छवि आउटपुट आवृत्ति प्रत्येक 1 हर्ट्जके लिए सेट करें ।
    3. एक नया परीक्षण सेट का निर्माण, Preconditioningaनाम. परीक्षण पैरामीटरों को इस प्रकार स्थापित करना कि ऊतक को चक्रीय भारण/उतराई के 10 पुनर्वाणों को वांछित झिल्ली तनाव के लिए लक्षित बल के पास से गुजरना होगा जैसा कि चरण ६.२ में तैयार किया गया था । ध्यान दें कि अब, खिंचाव समय और ठीक समय कदम 6.3.2 में दर्ज समय होना चाहिए । कोई चित्र एक परीक्षण सेट में कब्जा कर लिया है, लेकिन डेटा 15 हर्ट्ज पर कब्जा कर लिया है.
    4. एक अंय परीक्षण सेट, Preconditioningbनाम का निर्माण । सभी परीक्षण पैरामीटर जो छवि आउटपुट आवृत्ति 15 हर्ट्जके लिए सेट किया गया है, और कोई प्रीलोड लागू किया गया है अपवाद के साथ पिछले चरण में उल्लेखित करने के लिए समरूप होना चाहिए ।
    5. पूर्वानुकूलन प्रोटोकॉल के बाद, परीक्षण प्रोटोकॉल बनाने के लिए ताकि ऊतक पीक झिल्ली तनाव करने के लिए निम्नलिखित परिधीय-से-रेडियल लोडिंग अनुपात में लोड हो रहा है ४.४२ N/min: 1:1, 0.75:1, 1:0.75, 0.5:1, और 1:0.5 (चित्रा 6 ). धारा 10 में वर्णित अनुवर्ती डेटा संसाधन और विश्लेषण के लिए प्रत्येक लोडिंग अनुपात के अंतिम दो चक्रों से डेटा प्राप्त करें । स्थापित करने के लिए प्रोटोकॉल का विस्तृत विवरण के लिए तालिका 1 देखें ।
  2. ४.४२ N/min की लोडिंग दर पर एक विस्थापन-नियंत्रित परीक्षण प्रोटोकॉल को निम्नानुसार तैयार करें । (प) शिखर परिधीय और रेडियल खंडों से संबद्ध विस्थापनों के लिए X-दिशा और Y-दिशा में द्विअक्षीय खिंचाव क्रमशः (चित्र 7a) । (पप) X-दिशा के साथ शुद्ध अपरूपण (चित्र 7b) के अंतर्गत धराशायी क्षेत्र को स्थिर रखते हुए, शिखर परिधीय खिंचाव से संबद्ध x-दिशा में स्ट्रेचिंग और वाई-दिशा में छोटा करना । (iii) X-दिशा (चित्र 7c) के साथ-साथ अनुअक्षीय खिंचाव को विवश करना । (पअ) अ-दिशा के साथ शुद्ध कतरनी (चित्र पहले 7d) । (अ) वाई-दिशा (चित्र 7e) के साथ एकअक्षीय खिंचाव को विवश कर रहा है ।
    1. इन चरणों में से प्रत्येक के बीच, एक आराम "चक्र" 1 मिनट कि मूल घुड़सवार विंयास में ऊतक रखती का निर्माण । डेटा प्रोसेसिंग और विश्लेषण के लिए प्रत्येक लोडिंग अनुपात के अंतिम दो चक्रों से डेटा प्राप्त (धारा 9) । प्रोटोकॉल स्थापित करने के लिए विस्तृत विवरण के लिए तालिका 2 को संदर्भित करें ।
  3. एक तनाव-विश्राम प्रोटोकॉल तैयार करें ताकि ऊतक प्रत्येक दिशा में लोड हो, ४.४२ N/min की लोडिंग दर पर, शिखर झिल्ली तनावों (चरण ७.२) से जुड़े विस्थापितों को और 15 मिनट के लिए उस विस्थापन में आयोजित (चित्रा 8 और चित्र 9) । 15 मिनट के बाद, प्रोटोकॉल अपने मूल बढ़ते विंयास के लिए ऊतक की वसूली के लिए सेट किया जाना चाहिए ।
    नोट: ऊतक फाड़ के मामले में, परीक्षण को तुरंत निरस्त करने के लिए किसी भी संभावित क्षति को रोकने के लिए कारण द्विअक्षीय परीक्षण प्रणाली ।

8. ऊतक विज्ञान विश्लेषण के लिए निर्धारण

  1. द्विअक्षीय परीक्षण प्रणाली से ऊतक अनमाउंट । एक 10% formalin से भरा कंटेनर में ऊतक प्लेस, और फिर लगभग 4 डिग्री सेल्सियस पर एक रेफ्रिजरेटेड वातावरण में कंटेनर जगह है । ऊतक की मोटाई के आधार पर 24 – 48 एच के लिए ऊतकों को ठीक करें ।
    सावधानी: formalin एक ज्ञात कैसरजन है और, अगर सांस में, एक अतिरिक्त फेफड़ों के लिए तय हो सकता है । फार्मेलिन के साथ सभी काम पर्याप्त वेंटिलेशन के साथ एक धूआं हुड में प्रदर्शन किया जाना चाहिए ।
  2. ऊतक के बाद फार्मेलिन में 24 के लिए तय किया गया है-48 एच, बाद में प्रोटोकॉल के लिए एक ८०% इथेनॉल समाधान के लिए ऊतक हस्तांतरण । ऊतक 4 ° c पर एक रेफ्रिजरेटेड वातावरण में समाधान में संग्रहित किया जाना चाहिए ।
    नोट: प्रोटोकॉल यहां रोका जा सकता है । एक बार ऊतक ठीक हो जाते हैं, नमूनों का विश्लेषण किसी भी समय किया जा सकता है । यदि प्रोटोकॉल रुका हुआ है, एक लेबल ८०% इथेनॉल से भरा कंटेनर में ऊतक स्टोर, और लगभग 4 डिग्री सेल्सियस पर एक रेफ्रिजरेटर में कंटेनर की दुकान (जैसा कि कदम ८.२ में समझाया) ।
  3. विक्रेता के निर्देशों के अनुसार वाणिज्यिक प्रोटोकॉल विश्लेषण के लिए ऊतक तैयार करें । यदि इस तरह के कोलेजन, elastin, glycosaminoglycans, आदि के रूप में एक निश्चित पत्रक घटक, अध्ययन के हित की है, यह सुनिश्चित करना है कि उपयुक्त ऊतक विज्ञान दाग कार्यरत है ।
    नोट: ऊतक विज्ञान स्लाइड एक सूक्ष्मदर्शी का उपयोग करने के लिए वांछित घटक (चित्रा 10) का पालन कल्पना की जा सकती है ।
  4. इमेज प्रोसेसिंग प्रोग्राम इमेजेज का प्रयोग करते हुए, ऊतक में प्रत्येक दाग घटक का प्रतिशत निर्धारित करने के लिए कलर डिकंवोल्यूशन विधियों का प्रदर्शन करें । इन प्रक्रियाओं के बारे में अधिक जानकारी के लिए, कृपया Ruifrok और Johnston24देखें ।

9. द्वि अक्षीय परीक्षण डेटा के बाद प्रसंस्करण प्रक्रियाओं

  1. प्रदर्शन डीआइसी-द्वि अक्षी यांत्रिक परीक्षण के दौरान लिया छवियों से चार निर्देश मार्कर पर ट्रैकिंग (चित्रा 11) समय पर निर्भर मार्कर पदों का निर्धारण करने के लिए ।
    Equation 22
    1. यदि यह बढ़ते विंयास के लिए संमान के साथ विश्लेषण करने के लिए वांछित है, चलो एक्समैं अविकृत राज्य में मार्कर स्थिति द्विअक्षीय परीक्षण की शुरुआत में । यदि यह पोस्ट पूर्वानुकूलन विरूपण, एक्समैं पूर्वानुकूलन प्रोटोकॉल के अंत में मार्कर की स्थिति हो जाने के संबंध में विश्लेषण करने के लिए वांछित है ।
      नोट: अनुवर्ती चरण एक ही तरीके से, चुने गए संदर्भ कॉन्फ़िगरेशन पर ध्यान दिए बिना किया जाएगा ।
      नोट: यहां, एक्समैं और एक्समैं कर रहे है और मार्करों के विकृत पदों क्रमशः, और डीमैं प्रत्येक मार्कर के विस्थापन सदिश है ।
  2. एक चार नोड द्वि रैखिक परिमित तत्व2,23,25का उपयोग कर निर्देश मार्कर के विरूपण ढाल (एफ) की गणना ।
    Equation 33
    नोट: यहां, बी हैxIऔर बीयीहै परिमित तत्व आकार समारोह में डेरिवेटिव है X-और Y-दिशा नोड के लिए मैं, क्रमशः, और यूमैं(टी) और वीमैं( t) समय-निर्भर X-और Y-displacements, क्रमशः, के रूप में पहले चरण ९.१ से निर्धारित हैं । ध्यान दें कि X-और Y-निर्देशांक ऊतक के परिधीय और रेडियल दिशाओं के लिए गठबंधन कर रहे हैं ।
  3. सही कौशी-हरी विरूपण टेन्सर (सी) और हरे रंग की विकृति टेन्सर (ई) की गणना ।
    Equation 44
    नोट: यहां, मैं दूसरी व्यवस्था पहचान टेंसर है । सीके सिद्धांत मूल्यों के वर्ग जड़ों को लेने के द्वारा परिधीय और रेडियल हिस्सों का निर्धारण ।
  4. पहला पिओला-किरछोफ (1st-पीके) तनाव टेन्सर (पी) निर्धारित करें ।
    Equation 55
    नोट: यहां, टी नमूना मोटाई है, और टीसी और टीआर क्रमशः परिधीय और रेडियल दिशाओं में लागू झिल्ली तनाव हैं ।
  5. इसके अलावा, अन्य तनाव टेन्सर्स की गणना, जैसे कौशी प्रतिबल टेन्सर (σ) और दूसरा पिओला-किरच्फ (2-पीके) तनाव टेन्सर (एस) ।
    Equation 66
    नोट: यहाँ, जंमू विरूपण ग्रेडिएंट टेन्सर एफकी जैकोबियन है ।

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Representative Results

बल-नियंत्रित द्विअक्षीय यांत्रिक परीक्षण से तनाव-खिंचाव डेटा एक घातांक वक्र के कुछ समानता के साथ एक अरैखिक वक्र से पता चलता है (चित्र 12) । प्रत्येक प्रमुख दिशा में प्रतिक्रिया के बारे में, सामग्री व्यवहार आनुप्रस्थिक isotropic, परिधीय विरूपण से अधिक रेडियल खिंचाव के साथ है । कुछ मामलों में, अनिसोट्रॉपी के निर्देश फ्लिप कर सकते हैं, परिधीय दिशा से रेडियल दिशा की तुलना में अधिक अनुपालन का प्रदर्शन । यह फ़्लिप की गई प्रतिक्रिया टीवी में अधिक बार एमवी में मनाया जाता है ।

विस्थापन नियंत्रित परीक्षण से, तनाव-खिंचाव डेटा प्रमुख दिशा के लिए एक अरैखिक प्रतिक्रिया का अनुसरण करता है तनाव (शुद्ध कतरें, विवश यूनिअक्षीय तनाव [चित्रा 13]) । जब ऊतक अंय प्रमुख दिशा में shortens, एक "नकारात्मक (compressive) तनाव" मनाया जाता है । विवश यूनिअक्षीय तनाव प्रोटोकॉल में, वहां भी एक बढ़ती तनाव को नियंत्रित दिशा में खिंचाव प्रतिक्रिया दर्शाती है, अंय प्रमुख दिशा में खींच लागू की युग्मन का प्रदर्शन ।

तनाव-विश्राम परीक्षण से, सामान्यीकृत झिल्ली तनाव-समय डेटा एक अरैखिक क्षय वक्र के बाद (चित्र 14ए, बी) । दोनों एमवी और टीवी पत्रक ऊतक परिधीय दिशा में है कि की तुलना में रेडियल दिशा में अधिक से अधिक तनाव में कमी का प्रदर्शन ।

मिट्रल वाल्व पूर्वकाल पत्रक (MVAL) और त्रिकपर्द वाल्व अग्र पत्रक (TVAL) के प्रतिनिधि ऊतक विज्ञान के परिणाम है Masson trichrome का उपयोग कर चित्रा 10में प्रस्तुत कर रहे हैं । है masson trichrome दाग ठेठ घटकों को दर्शाता है अलिंदनिलय संबंधी दिल वाल्व में पाया, जैसे कोलेजन फाइबर (नीला) और वाल्वुलर अंतरालीय कोशिकाओं (लाल कोशिका द्रव्य और काले नाभिक) । अंय दाग elastin (Verhoeff-वान Gieson दाग) और glycosaminoglycans (Alcian नीला दाग) के रूप में घटकों कल्पना करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है ।

Figure 1
चित्रा 1: सुअर का दिल की प्रयोगात्मक तस्वीरें एक स्थानीय बूचड़घर से पुनर्प्राप्त । (क) पूरे हृदय में पीबीएस विलयन के साथ रक्त की कुण्दी होती है । (इ) मिट्रल और त्रिकपर्दी दोनों वाल्वों को प्रकट करने के लिए अलिंद और निलय के बीच एक कट किया जाता है । (ग) रक्त के थक्के तो भंडारण से पहले दिल से हटा दिए जाते हैं । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 2
चित्रा 2: खोला सुअर का दिल की प्रयोगात्मक तस्वीरें पांच अलिंद हृदय वाल्व पत्रक और वाल्व उपकरण के अंय घटकों का खुलासा । (क) दो पत्तियों के बीच संयोजिका के साथ बाएं दिल के विच्छेदन के साथ मिट्रल वाल्व, पूर्वकाल पत्रक (mval) और पीछे पत्रक (mvpl) दिखा रहा है, और (ख) के दाईं ओर पर एक समान विच्छेदन के साथ त्रिकपर्दी वाल्व दिल, पूर्वकाल पत्रक (tval), पीछे पत्रक (tvpl), और पटीय पत्रक (tvpl) खुलासा । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 3
चित्रा 3: उत्तेजित पत्रक के प्रयोगात्मक तस्वीरें द्विअक्षीय यांत्रिक परीक्षण के लिए तैयार किया जा रहा है । हार्ट वाल्व पत्रक परीक्षण की आवश्यकता है (क) थोक पत्रक में (ख) एक 10 मिमी x 10 मिमी परीक्षण क्षेत्र (रेडियल दिशा सर्जिकल पेन मार्करों द्वारा नोट) में खोदी किया जा करने के लिए । (ग) पत्रक की मोटाई मापी जाती है । नमूनों को (घ) द्विअक्षीय परीक्षण प्रणाली (ई) द्वारा धातु tines के साथ ऊतक भेदी के लिए घुड़सवार कर रहे हैं । बढ़ते के बाद, (च) फिड्यूशियल मार्कर ३७ डिग्री सेल्सियस पर पीबीएस समाधान में (जी) जलमग्न से पहले ऊतक की सतह पर चिपका रहे हैं । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 4
चित्रा 4: उदाहरण के एक mitral वाल्व एक ७.५ मिमी x ७.५ मिमी परीक्षण क्षेत्र के पूर्वगामी पत्रक के पूर्वानुकूलन परीक्षण के लिए प्रोटोकॉल पैरामीटर । पूर्वानुकूलन प्रोटोकॉल (a) प्रोटोकॉल नाम, (b) परीक्षण नियंत्रण मोड और बल में x-अक्ष, (c) पूर्वानुकूलन शर्तों, (d) की स्थापना के द्वारा बनाया जाता है x-अक्ष के रूप में समान होना करने के लिए, और (e ) चक्र पैरामीटर । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 5
चित्रा 5: एक मिट्रल वाल्व एक ७.५ मिमी एक्स ७.५ मिमी परीक्षण क्षेत्र के पूर्वकाल पत्रक के लिए समय कदम के लिए उदाहरण प्रोटोकॉल पैरामीटर । समय कदम की आवश्यकता है (एक) के बाद चरम झिल्ली तनाव (और इसी चोटी विरूपण) के बाद preconditioning विरूपण से ऊतक चलती है, जबकि एक साथ एक स्टॉपवॉच शुरू करने के लिए खिंचाव समय रिकॉर्ड । जब लक्ष्य बल पहुंच गया है, (ख) बाद preconditioning विरूपण दर्ज की गई है । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 6
चित्र 6: बल-नियंत्रित द्विअक्षीय परीक्षण के लिए प्रक्रिया mitral और त्रिकपर्दी वाल्व पत्रक की योजनाबद्ध । परीक्षण प्रोटोकॉल एक equibiaxial लोड पूर्वानुकूलन कदम के लिए विवो राज्य में अपने ऊतक व्यायाम के होते हैं, प्रत्येक ऊतक दिशा (Tx: Ty): 1:1, 0.75:1, 1:0.75, 0.5:1 और 1:0.5 में पीक झिल्ली तनाव के विभिन्न लोडिंग अनुपात के बाद । बल नियंत्रित परीक्षण प्रोटोकॉल के प्रत्येक उपधारा के लिए किया जाता है 10 लोडिंग/ कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 7
चित्रा 7: विस्थापन नियंत्रित द्विअक्षीय परीक्षण के लिए प्रक्रिया mitral और त्रिकपर्दी वाल्व पत्रक की योजनाबद्ध । परीक्षण प्रोटोकॉल में (a) शिखर झिल्ली तनावों से संबंधित द्विअक्षीय विस्थापन, (b) x-दिशा में शुद्ध कतरन, (c) x-दिशा में एकअक्षीय विस्थापन को अवरोधित किया गया है, (d) शुद्ध कतरें Y-दिशा, और (e) y-दिशा में एकअक्षीय विस्थापन को विवश । विस्थापन नियंत्रित परीक्षण प्रोटोकॉल के प्रत्येक उपधारा के लिए किया जाता है 10 लोडिंग/ कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 8
चित्र 8: उदाहरण के लिए तनाव-विश्राम परीक्षण पैरामीटर एक mitral वाल्व के लिए पूर्वकाल पत्रक ७.५ मिमी x ७.५ मिमी के एक प्रभावी परीक्षण क्षेत्र के साथ । परीक्षण के लिए तनाव छूट परीक्षण के लिए सेट मापदंडों एक mitral वाल्व पूर्वकाल पत्रक जहां लक्षित विस्थापन चोटी ऊतक विरूपण इस ऊतक के लिए विशिष्ट है । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 9
चित्रा 9:15 मिनट तनाव छूट परीक्षण mitral और त्रिकपर्दी वाल्व पत्रक के लिए जांच प्रक्रिया की योजनाबद्ध । परीक्षण प्रोटोकॉल में 15 मिनट के लिए चोटी झिल्ली तनाव के साथ जुड़े द्विअक्षीय विस्थापन शामिल है, जिसके बाद ऊतक बढ़ते विंयास के लिए वापस आ गया है । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 10
चित्र 10: अलिंद-वेंट्रिकुलर हार्ट वाल्व के पूर्वकाल पत्रक से उदाहरण ऊतक संबंधी डेटा । (क) मिट्रल वाल्व अग्र पत्रक और (ख) त्रिकपर्द वाल्व पश् च पत्रक के प्रतिनिधि ऊतक विज्ञान छवियां । दोनों एक है Masson trichrome दाग के साथ दाग: नीले रंग में कोलेजन, कोशिका द्रव्य और लाल रंग में केरातिन, और काले में नाभिक हैं । स्केल बार = २०० μm. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 11
चित्र 11: एक डेटा छवि सहसंबंध (DIC) तकनीक का उपयोग कर द्वि अक्षीय यांत्रिक परीक्षण के दौरान चार निर्देश मार्कर के निर्देशांक की ट्रैकिंग illustrating प्रतिनिधि छवियों. (क) ऊतक बढ़ते विन्यास । (ख) पूर्वानुकूलन कदम के बाद विंयास । (ग) यांत्रिक लदान के अंतर्गत ऊतक प्रतिदर्श से संबद्ध विरूपित विन्यास । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 12
चित्र 12: मिट्रल वाल्व अग्रवर्ती पत्रक (MVAL) के लिए बल-नियंत्रित प्रोटोकॉल्स से प्रतिनिधि डेटा । प्रतिनिधि डेटा प्रत्येक ऊतक दिशा (Tx: Ty) में पीक झिल्ली तनाव के अलग लोडिंग अनुपात पर द्विअक्षीय लोडिंग के तहत ऊतकों की सामग्री विषमदैशिकता और अरैखिक तनाव प्रतिक्रिया दर्शाता है: (a) 1:1, (b) 0.75:1, (ग) 1:0.75, (d) 0.5:1, और (e) 1:0.5. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 13
चित्र 13: मिट्रल वाल्व पूर्वकाल पत्रक (MVAL) के लिए विस्थापन नियंत्रित प्रोटोकॉल से प्रतिनिधि डेटा । प्रतिनिधि डेटा, (क) शिखर झिल्ली तनावों के साथ जुड़े द्विअक्षीय विस्थापन, (ख) X-दिशा में शुद्ध कतरन, (ग) के दौरान ऊतकों की सामग्री विषमदैशिकता और अरैखिक तनाव प्रतिक्रिया प्रदर्शित करता है X-दिशा में, (घ) शुद्ध कतरनी y-दिशा में, और (ई) के लिए विवश यूनिअक्षीय विस्थापन y-दिशा में एक अक्षीय विस्थापन विवश । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 14
चित्र 14: मिट्रल और त्रिकपर्द वाल्व पूर्वकाल पत्रक के लिए तनाव-विश्राम प्रोटोकॉल से प्रतिनिधि डेटा । (क) mval और (ख) tval, समय के साथ घातांक तनाव में कमी Illustrating के लिए प्रतिनिधि डेटा । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

नाम सेट करें X-अक्ष Y-अक्ष खिंचाव (s) होल्ड करें (s) पुनर्प्राप्त करें (s) Rest (s) XPreload (mN) YPreload (mN) प्रतिनिधि डेटा (Hz) छवि (Hz)
फिरस्टिमागे चरण ०.० (mN) चरण ०.० (mN) 1 0 1 0 ०.० (प्रथम) ०.० (प्रथम) 1 1 1
PreconditioningA स्टेप F (mN) स्टेप F (mN) टी 0 टी 0 ०.०२५ *एफ (प्रथम) ०.०२५ *एफ (प्रथम) 8 15 0
PreconditioningB स्टेप F (mN) स्टेप F (mN) टी 0 टी 0 कोई नहीं कोई नहीं 2 15 15
1:1A स्टेप F (mN) स्टेप F (mN) टी 0 टी 0 कोई नहीं कोई नहीं 10 15 0
1:1B स्टेप F (mN) स्टेप F (mN) टी 0 टी 0 कोई नहीं कोई नहीं 2 15 15
0.75:1A चरण (०.७५ *F) (mN) स्टेप F (mN) टी 0 टी 0 कोई नहीं कोई नहीं 10 15 0
0.75:1B चरण (०.७५ *F) (mN) स्टेप F (mN) टी 0 टी 0 कोई नहीं कोई नहीं 2 15 15
1:0.75 ए स्टेप F (mN) चरण (०.७५ *F) (mN) टी 0 टी 0 कोई नहीं कोई नहीं 10 15 0
1:0.75 B स्टेप F (mN) चरण (०.७५ *F) (mN) टी 0 टी 0 कोई नहीं कोई नहीं 2 15 15
0.5:1A चरण (०.५ *F) (mN) स्टेप F (mN) टी 0 टी 0 कोई नहीं कोई नहीं 10 15 0
0.5:1B चरण (०.५ *F) (mN) स्टेप F (mN) टी 0 टी 0 कोई नहीं कोई नहीं 2 15 15
1:0.5 A स्टेप F (mN) चरण (०.५ *F) (mN) टी 0 टी 0 कोई नहीं कोई नहीं 10 15 0
1:0.5 B स्टेप F (mN) चरण (०.५ *F) (mN) टी 0 टी 0 कोई नहीं कोई नहीं 2 15 15

तालिका 1: बल-नियंत्रित परीक्षण योजना के सभी प्रोटोकॉल्स के लिए पूर्ण परीक्षण पैरामीटर्स । बलों (millinewtons में) के रूप में लिखा है के लिए लक्षित चोटी झिल्ली तनाव से जुड़े बल का प्रतिनिधित्व करते हैं । खिंचाव के समय (सेकंड में) खिंचाव के समय का प्रतिनिधित्व करने के लिए टी के रूप में लिखा है ऊतक के लिए विशिष्ट परीक्षण किया जा रहा है ।

X-अक्ष Y-अक्ष खिंचाव (s) होल्ड करें (s) पुनर्प्राप्त करें (s) Rest (s) XPreload (mN) YPreload (mN) प्रतिनिधि डेटा (Hz) छवि (Hz)
चरण ०.० (mN) चरण ०.० (mN) 1 0 1 0 ०.० (प्रथम) ०.० (प्रथम) 1 1 1
रैंप डीएक्स (%) रैंप डीy (%) टी 0 टी 0 ०.०२५ *एफ (प्रथम) ०.०२५ *एफ (प्रथम) 10 15 0
रैंप डीएक्स (%) रैंप डीy (%) टी 0 टी 0 कोई नहीं कोई नहीं 2 15 15
रैंप ०.० (%) रैंप ०.० (%) 0 0 0 ६० कोई नहीं कोई नहीं 1 15 0
रैंप डीएक्स (%) रैंप 1/ टी 0 टी 0 कोई नहीं कोई नहीं 10 15 0
रैंप डीएक्स (%) रैंप 1/ टी 0 टी 0 कोई नहीं कोई नहीं 2 15 15
रैंप ०.० (%) रैंप ०.० (%) 0 0 0 ६० कोई नहीं कोई नहीं 1 15 0
रैंप 1/ रैंप डीy (%) टी 0 टी 0 कोई नहीं कोई नहीं 10 15 0
रैंप 1/ रैंप डीy (%) टी 0 टी 0 कोई नहीं कोई नहीं 2 15 15
रैंप ०.० (%) रैंप ०.० (%) 0 0 0 ६० कोई नहीं कोई नहीं 1 15 0
रैंप डीएक्स (%) रैंप ०.० (%) टी 0 टी 0 कोई नहीं कोई नहीं 10 15 0
रैंप डीएक्स (%) रैंप ०.० (%) टी 0 टी 0 कोई नहीं कोई नहीं 2 15 15
रैंप ०.० (%) रैंप ०.० (%) 0 0 0 ६० कोई नहीं कोई नहीं 1 15 0
रैंप ०.० (%) रैंप डीy (%) टी 0 टी 0 कोई नहीं कोई नहीं 10 15 0
रैंप ०.० (%) रैंप डीy (%) टी 0 टी 0 कोई नहीं कोई नहीं 2 15 15

तालिका 2: पूर्ण परीक्षण पैरामीटर्स के सभी प्रोटोकॉल के लिए विस्थापन-नियंत्रित परीक्षण योजना । विस्थापनों (प्रतिशत में) क्रमशः X-और Y-दिशाओं में चोटी के बाद preconditioning प्रतिशत बढ़ाव का प्रतिनिधित्व करने के लिए dx और dy के रूप में लिखे गए हैं । खिंचाव के समय (सेकंड में) खिंचाव के समय का प्रतिनिधित्व करने के लिए टी के रूप में लिखा है ऊतक के लिए विशिष्ट परीक्षण किया जा रहा है । Abbreviations: PS = शुद्ध कतरें; घन = विवश uniaxial ।

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Discussion

इस द्विअक्षीय यांत्रिक परीक्षण के लिए महत्वपूर्ण कदम शामिल हैं (i) पत्रक का उचित ओरिएंटेशन, (ii) नगण्य कतरें के लिए उचित द्विअक्षीय परीक्षक सेटअप, और (iii) फिड्यूशियल मार्कर का एक सावधान अनुप्रयोग. पत्रक का अभिविन्यास, पत्रक ऊतक के प्राप्त यांत्रिक विशेषीकरण के लिए महत्वपूर्ण होता है क्योंकि यह पदार्थ प्रकृति में असमदैशिक है । इस प्रकार, रेडियल और परिधीय दिशाओं का परीक्षण X-और Y-दिशाओं के साथ ऊतक नमूनों को ठीक से संरेखित करने के लिए जाना जाता है । यह भी आवश्यक है कि द्विअक्षीय परीक्षक ठीक तरह से calibrated है कि नमूना नगण्य कतरें तनाव के साथ प्रणाली के लिए मुहिम शुरू की है । यदि एक गैर नगण्य राशि कतरें मनाया जाता है, परिणाम काफी बाद ऊतक तनाव और तनाव की गणना में विषम हो सकता है । विशेष ध्यान चार निर्देश मार्कर के आवेदन करने के लिए आवश्यक है कि मार्कर में से कोई भी दूसरों के लिए छड़ी को ऊतक उपभेदों की गलत गणना से बचने के लिए । ऊतक विकृति गणना के संबंध में, रुचि पाठकों पिछले अध्ययन2,23,25में विस्तृत रूप में प्रक्रियाओं के लिए भेजा जाता है ।

कुछ संशोधनों कि वर्तमान प्रोटोकॉल के लिए किया जा सकता है जोड़ने के तनाव दर और परीक्षण ढांचे के लिए परीक्षण रेंगना शामिल हैं । इन परीक्षणों के महाधमनी हार्ट वाल्व (ahv) पत्रक के विभिंन चिपचिपाती गुणों में अंतर्दृष्टि के लिए अनुमति देते हैं, लेकिन यह पिछले साहित्य में दिखाया गया है कि तनाव दर और रेंगना हृदय वाल्व पत्रक ऊतकों के लिए शारीरिक रूप से नगण्य है कामकाज की स्थिति ।

इस विधि की सीमाएं नमूना के अनुचित तलीय संरेखण के मामलों में कतरें परिचय के लिए क्षमता शामिल है और निर्देश मार्कर है कि अमान्य डेटा, aforementioned के रूप में अटक । इस विधि के अंय सीमाओं के बढ़ते नमूना के लिए tines का उपयोग शामिल है, के रूप में नमूना केवल प्रत्येक किनारे पर पांच बिंदुओं द्वारा नियंत्रित है, बजाय एक पूर्ण clamping नमूना किनारों को नियंत्रित करने के लिए । Clamping तरीकों से अधिक tines के उपयोग के साथ मुद्दों का कारण बनता है यूनिअक्षीय परीक्षण प्रोटोकॉल ऐसी है कि tines के विस्थापन के बावजूद छोटे विकृतियों की अनुमति दे सकता है तिने-अंत द्विअक्षीय परीक्षण प्रणाली से जुड़े लगातार जा रहा है । हालांकि, व्यक्तिगत तिने आंदोलन से इस विरूपण नगण्य माना जा सकता है ।

इस विधि के अंय तरीकों की तुलना में अपने फायदे में महत्वपूर्ण है क्योंकि सभी परीक्षण प्रोटोकॉल (बल नियंत्रित, विस्थापन नियंत्रित, और तनाव विश्राम) एक एकीकृत ऊतक नमूना में प्रदर्शन कर रहे हैं । प्रस्तुत कार्यप्रणाली के लिए विकल्प केवल प्रत्येक ऊतक के लिए एक परीक्षण प्रोटोकॉल प्रदर्शन, बजाय तीन संयुक्त परीक्षण प्रोटोकॉल कर सकते हैं । यह जरूरत पर जोर देता है कि उन विकल्पों के रूप में ऊतक व्यवहार के अपने विवरण में सही नहीं हो सकता है, के रूप में ऊतक गुण काफी विभिंन पशु विषयों से ऊतकों के बीच भिंन हो सकते हैं ।

इस विधि अलिंदनिलय संबंधी दिल वाल्व पत्रक के अलावा अंय सामग्री के लिए आवेदन द्वारा बढ़ाया जा सकता है । उदाहरण के लिए, इन विधियों अंय कोमल ऊतकों, या polymers/रबर प्रकार सामग्री की विशेषता में उपयोगी हो सकता है । प्रदान की गई योजना एक द्विअक्षीय परीक्षण उपकरण के साथ संगत ऐसी किसी भी सामग्री के पूर्ण लक्षण वर्णन के लिए प्रदान करेगा, बशर्ते कि एक उपयुक्त लोड सेल क्षमता और नमूना आकार के रूप में एक पर्याप्त सेटअप, है ।

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

इस काम के अमेरिकी हार्ट एसोसिएशन वैज्ञानिक विकास अनुदान 16SDG27760143 द्वारा समर्थित किया गया था । लेखक भी दोनों Colton रॉस और Devin लारेंस के समर्थन के लिए स्नातक अनुसंधान के ओकलाहोमा के कार्यालय के विश्वविद्यालय से Mentored अनुसंधान फैलोशिप स्वीकार करना चाहते हैं ।

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

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References

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Bioengineering अंक १४६ द्विअक्षीय यांत्रिक परीक्षण mitral वाल्व त्रिकपर्द वाल्व ऊतक biomechanics तनाव & विकृति गणना डिजिटल छवि सहसंबंध ऊतकीय विश्लेषण तनाव छूट
अलिंद-निलय हृदय वाल्व के द्वि अक्षीय यांत्रिक लक्षण
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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).

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