Yenidoğan Domuzcuklarda Brakiyal Pleksus Üzerinde In Vivo Biyomekanik Test Yöntemleri
Summary
Burada sunulan bir yenidoğan piglet modelinde brakiyal pleksus üzerinde in vivo biyomekanik test yapmak için yöntemlerdir.
Abstract
Neonatal brakiyal pleksus felci (NBPP), boyun ve omuz bölgelerinde bulunan sinir komplekslerinde doğum işlemi sırasında meydana gelen ve topluca brakiyal pleksus (BP) olarak adlandırılan bir streç yaralanmadır. Kadın doğum bakımındaki son gelişmelere rağmen, NBPP sorunu her 1.000 canlı doğumda 1,5 vaka lık bir insidansı ile küresel bir sağlık yükü olmaya devam etmektedir. Bu yaralanmadaha ciddi türleri omuz aşağı kol kalıcı felç neden olabilir. NBPP’nin önlenmesi ve tedavisi, yenidoğan BP sinirlerinin esnemeye maruz kaldığında biyomekanik ve fizyolojik tepkilerinin anlaşılmasını gerektirmektedir. Yenidoğan BP mevcut bilgi in vivo neonatal BP doku yerine yetişkin hayvan veya kadavra BP doku dan ekstrapolated. Bu çalışmada, yenidoğan domuzyavrularında in vivo biyomekanik test yapılması için in vivo mekanik test cihazı ve prosedürü açıklanmaktadır. Cihaz, arızaya kadar in vivo suşları ve yükleri uygulayan ve izleyen bir kelepçe, aktüatör, yük hücresi ve kamera sisteminden oluşur. Kamera sistemi ayrıca yırtılma sırasında arıza yerinin izlenmesini sağlar. Genel olarak, sunulan yöntem germek tabi yenidoğan BP ayrıntılı bir biyomekanik karakterizasyonu sağlar.
Introduction
Obstetrik son gelişmelere rağmen, BP kompleksinin streç yaralanma neden NBPP sorunu küresel bir sağlık yükü olmaya devam ediyor, 1.000 canlı doğum başına 1.5 vaka bir insidansı ile1,2. İlişkili risk faktörleri maternal olabilir (yani, aşırı kilo, anne diyabeti, rahim anormallikleri, BP felci öyküsü), fetal (yani, fetal makrozomi), veya doğumla ilgili (yani, omuz distonisi, uzun süreli doğum, postps veya vakum ekstreleri ile yardımlı doğum, breech sunum3). Bu komplikasyonlar bazı durumlarda kaçınılmaz olmakla birlikte, NBPP’nin önlenmesi ve tedavisi, yenidoğan BP’nin esnemeye maruz kaldığında biyomekanik ve fizyolojik yanıtlarının anlaşılmasını gerektirmektedir.
BP rapor biyomekanik çalışmalar yetişkin hayvanlar ve insan kadavra doku kullanmış ve önemli tutarsızlıklar göstermek4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15. Kompleks BP dokusunun biyomekanik özelliklerinin klinik alaka lığı, yenidoğan hayvan modelinin yanı sıra in vivo biyomekanik test yaklaşımını da garanti eder. Ayrıca, karmaşık gerçek dünya teslimat senaryolarında BP streç yaralanma çalışma ile sınırlamalar çeşitli teslimat komplikasyonlar ve tekniklerin etkilerinin araştırılmasına olanak sağlayan yöntemler sağlayan bilgisayar modellerine güven artırır. Bu modellerin klinik alaka anahtarı onların biyofidelity (insan benzeri yanıt) olduğunu. Gonik ve ark.16 ve Grimm ve ark.17 tarafından mevcut hesaplama modelleri tavşan ve sıçan sinir dokusu değil, neonatal BP doku güveniyor. Klinik olarak ilgili bir neonatal hayvan modelinde in vivo biyomekanik testlerin yapılabilir ve ulaşılamayan neonatal BP verilerinin kritik boşluğunu doldurabilir.
Mevcut çalışma, 3-5 günlük erkek Yorkshire yenidoğan domuzcuklarında biyomekanik test yapmak için bir in vivo mekanik test cihazı ve prosedürü açıklar. Cihaz, arıza sırasında in vivo suşları ve yükleri uygulayan ve izleyen bir kelepçe, aktüatör, yük hücresi ve kamera sisteminden oluşur. Kamera sistemi ayrıca yırtılma sırasında arıza yerinin izlenmesini sağlar. Genel olarak, sistem yenidoğan BP ayrıntılı biyomekanik karakterizasyonu için izin verdiğinde germek tabi, bu nedenle bp eşik suşları ve mekanik arıza için gerilmeler sağlayan in vivo. Elde edilen veriler, NBPP ile ilişkili teslimat senaryolarında eksojen ve endojen kuvvetlerin BP streç üzerindeki etkilerini araştırmak üzere tasarlanmış mevcut hesaplama modellerinin insana benzer davranışını (biyosadakati) daha da artırabilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
BP doku streç biyomekanik tepkiler mevcut literatür eşik değerleri geniş bir yelpazede yanı sıra metodolojik tutarsızlıklar4,6,8,18,19,20,21,22,23sergiler . Yayınlanan sonuçlardaki farklılıklar doku işlemedek…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu yayında bildirilen araştırma, R15HD093024 Ödülü altında Ulusal Sağlık Enstitüleri Eunice Kennedy Shriver Ulusal Çocuk Sağlığı ve İnsanGelişimi Enstitüsü ve Ulusal Bilim Vakfı KARİYER Ödülü tarafından desteklenmiştir Numara 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 |
Riferimenti
- 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).
