שיטות לVivo בדיקות ביומכנית על מקלעת ברכאל בחזירונים
Summary
המוצגים כאן הם שיטות לביצוע בדיקה ביומכנית vivo על מקלעת ברכמאל במודל חזרזיר התינוק.
Abstract
שיתוק מוחין (NBPP) הוא פגיעה מתוחה המתרחשת במהלך תהליך הלידה בתסביכים עצביים הממוקמים באזורי הצוואר והכתפיים, המכונים באופן קולקטיבי את מקלעת הידיים (BP). למרות ההתקדמות האחרונה בטיפול מיילמנת, הבעיה של NBPP ממשיכה להיות נטל בריאות גלובלי עם שכיחות של 1.5 מקרים לכל 1,000 חי לידות. סוגים חמורים יותר של פציעה זו עלולים לגרום לשיתוק קבוע של הזרוע מהכתף למטה. מניעה וטיפול של NBPP מצווים על הבנה של התגובות הביומכנית והפיסיולוגיים של עצבי BP היילוד כאשר נתון מתיחה. הידע הנוכחי של bp היילוד הוא אומדן של בעל חיים מבוגרים או רקמה bp מחזור במקום ברקמת bp vivo. מחקר זה מתאר התקן בדיקות vivo מכני והליך לנהל בדיקות vivo ביומכניים בחזירונים הבין-מכאניים. המכשיר מורכב מלחציים, מפעיל, תא טען, מערכת המצלמה להחיל ולפקח על vivo זנים וטוען עד כישלון. מערכת המצלמה מאפשרת גם ניטור של מיקום הכישלון במהלך הקרע. באופן כללי, השיטה המוצגת מאפשרת אפיון ביומכאני מפורט של BP של התינוק כאשר הוא נתון למתיחה.
Introduction
למרות ההתקדמות האחרונה במיילדות, הבעיה של nbpp נגרמת על ידי פגיעה מתיחה מורכבת BP ממשיך להיות נטל בריאות גלובלי, עם שכיחות של 1.5 מקרים לכל 1,000 חי לידות1,2. גורמי סיכון הקשורים יכול להיות אימהית (כלומר, משקל עודף, סוכרת אימהית, מומים הרחם, ההיסטוריה של שיתוק BP), העובר (כלומר, העובר macrosomia), או הקשורות לידה (כלומר, כתפיים dystocia, עבודה ממושכת, סיוע משלוח עם מלקחיים או ואקום, מצגת עכוז3). בעוד סיבוכים אלה הם בלתי נמנעים בנסיבות מסוימות, מניעה וטיפול של NBPP צווי הבנה של התגובות הביומכנית והפיסיולוגית של BP כאשר נתון למתוח.
דיווחו על מחקרים ביומאריים על BP השתמשו בעלי חיים מבוגרים ורקמות מחזור האדם להראות אי-התאמות משמעותיות4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15. הרלוונטיות הקלינית של תכונות ביו-ממכאניות של רקמת BP מורכבת מהווה מודל בעלי חיים בבית החיות, כמו גם הגישה בדיקות ביומכנית vivo. יתר על כן, מגבלות עם למידה פציעה BP למתוח בתרחישי משלוח מסובכים בעולם האמיתי מגביר את ההסתמכות על דגמי המחשב המספקים שיטות המאפשר חקירה של ההשפעות של סיבוכים משלוח שונים וטכניקות. המפתח לרלוונטיות קלינית של מודלים אלה הוא הביונאמנות שלהם (תגובה אנושית). מודלים חישוביים זמינים על-ידי Gonik ואח ‘16 ו גרים ואח ‘17 מסתמכים על הארנב ורקמת עצב החולדה, אבל לא רקמות העור. ביצוע בדיקות ביו-מvivo במודל בעלי חיים הרלוונטיים קלינית יכול למלא את הפער הקריטי של נתונים לא זמינים של ה.
המחקר הנוכחי מתאר התקן בדיקות vivo מכני והליך לניהול בדיקות ביומכנית ב 3-5 ביום בן זכר בחזרזירונים של יורקשייר. המכשיר מורכב מלחציים, מפעיל, תא טען, מערכת המצלמה להחיל ולפקח על זנים vivo ועומסים במהלך הכישלון. מערכת המצלמה מאפשרת גם ניטור של מיקום הכישלון במהלך הקרע. בסך הכל, המערכת מאפשרת אפיון ביו-מכני מפורט של BP ה, כאשר הוא נתון למתיחה, ובכך לספק את הזנים סף של BP ומדגיש לכישלון מכני vivo. הנתונים שהושגו יכולים לשפר עוד יותר את ההתנהגות האנושית (ביולוגית) של המודלים החישוביים הקיימים המיועדים לחקור את ההשפעות של כוחות אקסוגני ואנדוגני על מתיחה BP בתרחישי מסירה המשויכים ל-NBPP.
Protocol
Representative Results
Discussion
הספרות הזמינות על התגובות הביומכנית של למתוח על התצוגה רקמת BP מגוון רחב של ערכי הסף, כמו גם אי-התאמות מתודולוגיים4,6,8,18,19,20,21,22,23…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקרים שדווחו בפרסום זה נתמך על ידי יוניס קנדי Shriver המכון הלאומי לבריאות הילד והתפתחות האדם של המוסדות הלאומיים לבריאות תחת מספר הפרס R15HD093024 ועל ידי פרס מדעי המדינה הלאומית של קרן . מספר 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 |
References
- Chauhan, S. P., Blackwell, S. B., Ananth, C. V. Neonatal brachial plexus palsy: Incidence, prevalence, and temporal trends. Seminars in Perinatology. 38 (4), 210-218 (2014).
- Foad, S. L., Mehlman, C. T., Ying, J. The epidemiology of neonatal brachial plexus palsy in the United States. Journal of Bone and Joint Surgery – Series A. 90 (60), 1258-1264 (2008).
- García Cena, C. E., et al. Skeletal modeling, analysis and simulation of upper limb of human shoulder under brachial plexus injury. Advances in Intelligent Systems and Computing. 252, 195-207 (2014).
- Marani, E., van Leeuwen, J. L., Spoor, C. W. The tensile testing machine applied in the study of human nerve rupture: a preliminary study. Clinical Neurology and Neurosurgery. 95, S33-S35 (1993).
- Zapałowicz, K., Radek, A. Mechanical properties of the human brachial plexus. Neurologia i Neurochirurgia Polska. 34 (6), 89-93 (2000).
- Singh, A., Shaji, S., Delivoria-Papadopoulos, M., Balasubramanian, S. Biomechanical Responses of Neonatal Brachial Plexus to Mechanical Stretch. Journal of Brachial Plexus and Peripheral Nerve Injury. 13 (1), e8-e14 (2018).
- Driscoll, P. J., et al. An in vivo study of peripheral nerves in continuity: biomechanical and physiological responses to elongation. Journal of Orthopaedic Research. 20 (2), 370-375 (2002).
- Zapalowicz, K., Radek, A. Experimental investigations of traction injury of the brachial plexus. Model and results. Annales Academiae Medicae Stetinensis. 51 (2), 11-14 (2005).
- Ma, Z., et al. In vitro and in vivo mechanical properties of human ulnar and median nerves. Journal of Biomedical Materials Research – Part A. 101 (9), 2718-2725 (2013).
- Rydevik, B. L., et al. An in vitro mechanical and histological study of acute stretching on rabbit tibial nerve. Journal of Orthopaedic Research. 8 (5), 694-701 (1990).
- Kwan, M. K., Wall, E. J., Massie, J., Garfin, S. R. Strain, stress and stretch of peripheral nerve rabbit experiments in vitro and in vivo. Acta Orthopaedica. 63 (3), 267-272 (1992).
- Takai, S., et al. In situ strain and stress of nerve conduction blocking in the brachial plexus. Journal of Orthopaedic Research. 20 (6), 1311-1314 (2002).
- Zhe, S., Feng, T., Sun, C., Ma, H. Tensile mechanical properties of the brachial plexus of experimental animals. Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research. 14 (20), 3730-3733 (2010).
- Alexander, M. J., Barkmeier-Kraemer, J. M., Geest, J. P. Vande Biomechanical properties of recurrent laryngeal nerve in the piglet. Annals of Biomedical Engineering. 38 (8), 2553-2562 (2010).
- Zilic, L., et al. An anatomical study of porcine peripheral nerve and its potential use in nerve tissue engineering. Journal of Anatomy. 227 (3), 302-314 (2015).
- Gonik, B., Zhang, N., Grimm, M. J. Prediction of brachial plexus stretching during shoulder dystocia using a computer simulation model. American Journal of Obstetrics and Gynecology. 189 (4), 1168-1172 (2003).
- Grimm, M. J., Costello, R. E., Gonik, B. Effect of clinician-applied maneuvers on brachial plexus stretch during a shoulder dystocia event: Investigation using a computer simulation model. Obstetrical and Gynecological Survey. 203 (4), (2011).
- Kawai, H., et al. Stretching of the brachial plexus in rabbits. Acta Orthopaedica. 60 (6), 635-638 (1989).
- Narakas, A. O. Lesions found when operating traction injuries of the brachial plexus. Clinical Neurology and Neurosurgery. 95, S56-S64 (1993).
- Kleinrensink, G. J., et al. Upper limb tension tests as tools in the diagnosis of nerve and plexus lesions – Anatomical and biomechanical aspects. Clinical Biomechanics. 15 (1), 9-14 (2000).
- Zapałowicz, K., Radek, A. Mechanical properties of the human brachial plexus. Neurologia, i Neurochirurgia Polska. 34 (6), 89-93 (2000).
- Singh, A., Lu, Y., Chen, C., Cavanaugh, J. Mechanical properties of spinal nerve roots subjected to tension at different strain rates. Journal of Biomechanics. 39 (9), 1669-1676 (2006).
- Singh, A., Lu, Y., Chen, C., Kallakuri, S., Cavanaugh, J. M. A new model of traumatic axonal injury to determine the effects of strain and displacement rates. Stapp Car Crash Journal. 50, 601-623 (2006).
- Gonik, B., et al. The timing of congenital brachial plexus injury: A study of electromyography findings in the newborn piglet. American Journal of Obstetrics and Gynecology. 178 (4), 688-695 (1998).
