Methoden zur biomechanischen Prüfung von BrachialPlexus in In Vivo bei neonatalen Ferkeln
Summary
Hier werden Methoden zur Durchführung biomechanischer In-vivo-Tests an Brachialplexus in einem neonatalen Ferkelmodell vorgestellt.
Abstract
Neonatale Brachialplexuslähmung (NBPP) ist eine Dehnungsverletzung, die während des Geburtsprozesses in Nervenkomplexen im Nacken- und Schulterbereich auftritt, die kollektiv als Brachialplexus (BP) bezeichnet wird. Trotz der jüngsten Fortschritte in der geburtshilflichen Versorgung ist das Problem der NBPP nach wie vor eine globale Gesundheitsbelastung mit einer Inzidenz von 1,5 Fällen pro 1.000 Lebendgeburten. Schwerere Arten dieser Verletzung können zu einer dauerhaften Lähmung des Arms von der Schulter nach unten führen. Die Prävention und Behandlung von NBPP erfordert ein Verständnis der biomechanischen und physiologischen Reaktionen von neugeborenen BP-Nerven, wenn sie sich dehnen. Aktuelle Seuchenkenntnisse des neugeborenen BP werden aus erwachsenem tierischem oder kadaverischem BP-Gewebe anstelle von in vivo neonatalem BP-Gewebe extrapoliert. Diese Studie beschreibt ein mechanisches Prüfgerät und Verfahren in vivo zur Durchführung biomechanischer In-vivo-Tests an neugeborenen Ferkeln. Das Gerät besteht aus einem Klemmen-, Aktor-, Wägezellen- und Kamerasystem, das In-vivo-Stämme und -Lasten bis zum Ausfall auflädt und überwacht. Das Kamerasystem ermöglicht auch die Überwachung der Fehlerstelle während des Bruchs. Insgesamt ermöglicht die vorgestellte Methode eine detaillierte biomechanische Charakterisierung von neonatalem BP, wenn sie sich dehnen.
Introduction
Trotz der jüngsten Fortschritte in der Geburtshilfe ist das Problem der NBPP, das durch Dehnungsverletzungen am BP-Komplex verursacht wird, nach wie vor eine globale Gesundheitsbelastung, mit einer Inzidenz von 1,5 Fällen pro 1.000 Lebendgeburten1,2. Assoziierte Risikofaktoren können mütterlicherseits (d. h. übermäßiges Gewicht, mütterlicher Diabetes, Gebärmutteranomalien, Geschichte der BP-Lähmung), fetal (d. h. fetale Makrosomie) oder geburtsbedingt (d. h. Schulterdystozie, längere Arbeit, assistierte Entbindung mit Zangen oder Vakuumextraktoren, Breech-Präsentation3) sein. Während diese Komplikationen unter bestimmten Umständen unvermeidbar sind, rechtfertigt die Prävention und Behandlung von NBPP ein Verständnis der biomechanischen und physiologischen Reaktionen des neonatalen BP, wenn es sich erstreckt.
Berichtete biomechanische Studien über die BP haben erwachsene Tiere und menschliches kadaverisches Gewebe verwendet und zeigen erhebliche Diskrepanzen4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15. Die klinische Relevanz der biomechanischen Eigenschaften des komplexen BP-Gewebes rechtfertigt ein neonatales Tiermodell sowie einen biomechanischen Testansatz in vivo. Darüber hinaus erhöhen Einschränkungen bei der Untersuchung von BP-Stretch-Verletzungen in komplizierten realen Lieferszenarien die Abhängigkeit von Computermodellen, die Methoden bereitstellen, die die Untersuchung der Auswirkungen verschiedener Lieferkomplikationen und -techniken ermöglichen. Der Schlüssel zur klinischen Relevanz dieser Modelle ist ihre Biotreue (menschenähnliche Reaktion). Verfügbare Rechenmodelle von Gonik et al.16 und Grimm et al.17 basieren auf Kaninchen- und Rattennervengewebe, aber nicht auf neonatalem BP-Gewebe. Die Durchführung biomechanischer In-vivo-Tests in einem klinisch relevanten neonatalen Tiermodell kann die kritische Lücke nicht verfügbarer neonataler BP-Daten füllen.
Die aktuelle Studie beschreibt ein mechanisches Prüfgerät und Verfahren in vivo zur Durchführung biomechanischer Tests an drei- bis fünf Tage alten männlichen Yorkshire Neonatalferchen. Das Gerät besteht aus einem Klemmen-, Aktor-, Wägezellen- und Kamerasystem, das bei Ausfall belastungen und Lasten in vivo auflädt und überwacht. Das Kamerasystem ermöglicht auch die Überwachung der Fehlerstelle während des Bruchs. Insgesamt ermöglicht das System eine detaillierte biomechanische Charakterisierung des neonatalen BP, wenn es sich dehnen lässt, wodurch die Schwellenbelastungen und Belastungen des BP für mechanisches Versagen in vivo zur Verfügung gestellt werden. Die gewonnenen Daten können das menschenähnliche Verhalten (Biotreue) der bestehenden Rechenmodelle weiter verbessern, die entwickelt wurden, um die Auswirkungen exogener und endogener Kräfte auf BP-Dehnen in Lieferszenarien im Zusammenhang mit NBPP zu untersuchen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Verfügbare Literatur über die biomechanischen Reaktionen der Dehnung auf das BP-Gewebe weisen eine breite Palette von Schwellenwerten sowie methodische Diskrepanzen4,6,8,18,19,20,21,22,23. Abweichungen in den veröffentl…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die in dieser Publikation berichtete Forschung wurde vom Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development der National Institutes of Health unter der Award-Nummer R15HD093024 und vom National Science Foundation CAREER Award unterstützt. Nummer 1752513.
Materials
| Omega Subminature Tension & Compression Load Cell | Omega | LCM201-200N | 200N load cell |
| Basler acA640-120uc camera | Basler | acA640-120uc | |
| Feedback Linear Actuator | Progressive Automations | PA-14P | 10" stroke, 150lb force, 15mm/s speed |
| Motion Tracking Software | Kinovea | N/A | Open Source |
| Proramming Software – MATLAB | Mathworks | N/A | version 2018A |
| Surgical instruments | |||
| Forceps | Fine Science Tools Inc | 11006-12 and 11027-12 or 11506-12 | |
| Hemostats | Fine Science Tools Inc | 13009-12 | |
| Scissors | Fine Science Tools Inc | 14094-11 or 14060-09 |
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