Questo articolo presenta una dimostrazione e un riassunto dei protocolli di produzione di fantasmi di gelatina che imitano i tessuti molli e la corrispondente caratterizzazione viscoelastica utilizzando l'indentazione e l'elastografia a risonanza magnetica.
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Articolo metodologico
Caratterizzazione viscoelastica di fantocci di gelatina che imitano i tessuti molli mediante indentazione ed elastografia a risonanza magnetica
In questo articolo
Sommario
Abstract
La caratterizzazione delle proprietà biomeccaniche dei tessuti biologici molli è importante per comprendere la meccanica dei tessuti ed esplorare i meccanismi biomeccanici correlati alla malattia, alle lesioni e allo sviluppo. Il metodo di prova meccanica è il modo più semplice per la caratterizzazione dei tessuti ed è considerato come verifica per la misurazione in vivo . Tra le molte tecniche di test meccanici ex vivo , il test di indentazione fornisce un modo affidabile, specialmente per campioni piccoli, difficili da fissare e viscoelastici come il tessuto cerebrale. L'elastografia a risonanza magnetica (MRE) è un metodo clinicamente utilizzato per misurare le proprietà biomeccaniche dei tessuti molli. Sulla base della propagazione dell'onda di taglio nei tessuti molli registrata utilizzando la risonanza magnetica, le proprietà viscoelastiche dei tessuti molli possono essere stimate in vivo sulla base dell'equazione delle onde. Qui, le proprietà viscoelastiche dei fantocci di gelatina con due diverse concentrazioni sono state misurate mediante MRE e indentazione. Sono stati presentati i protocolli di fabbricazione fantasma, test e stima del modulo.
Introduzione
La maggior parte dei tessuti biologici molli sembrano avere proprietà viscoelastiche che sono importanti per comprendere la loro lesione e sviluppo 1,2. Inoltre, le proprietà viscoelastiche sono importanti biomarcatori nella diagnosi di una varietà di malattie come la fibrosi e il cancro 3,4,5,6. Pertanto, la caratterizzazione delle proprietà viscoelastiche dei tessuti molli è cruciale. Tra le molte tecniche di caratterizzazione utilizzate, i test meccanici ex vivo di campio....
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Protocollo
1. Preparazione fantasma di gelatina
- Pesare gelatina, glicerolo e acqua secondo la Tabella 1. Mescolare la polvere di gelatina con acqua per ottenere la soluzione di gelatina.
NOTA: Le concentrazioni dei singoli componenti per la preparazione dei due fantocci sono indicate nella tabella 1. Maggiore è la concentrazione di gelatina, più rigido è il fantasma. - Riscaldare la soluzione di gelatina a 60 °C a bagnomaria. Aggiungere glicerolo alla soluzione di gelatina mantenendo la temperatura.
NOTA: Il glicerolo stabilizza le miscele di gelatina aumentando la loro temperatura di fusione e il modulo ....
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Risultati
Seguendo il protocollo MRE, è stata osservata una chiara propagazione dell'onda di taglio nei fantocci di gelatina a 40 e 50 Hz (Figura 3). Le proprietà viscoelastiche misurate dalla MRE e i test di indentazione sono mostrati nella Figura 4. I valori stimati di G' e G" ad ogni prova per ciascun fantasma sono riassunti nella Tabella 2. Seguendo il protocollo di indentazione, le proprietà viscoelastiche di ciascun fantoccio in ciascun punto di pro.......
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Discussione
I fantocci di gelatina sono comunemente usati come materiali che imitano i tessuti per testare e convalidare algoritmi e dispositivi 17,19,22,23,24,25,26,27. Uno degli studi pionieristici che utilizzano il fantasma di gelatina per confrontare MRE e test di .......
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Dichiarazioni
Gli autori non dichiarano conflitti di interesse.
Ringraziamenti
È riconosciuto il sostegno finanziario della National Natural Science Foundation of China (grant 31870941), Natural Science Foundation of Shanghai (grant 22ZR1429600) e della Science and Technology Commission of Shanghai Municipality (grant 19441907700).
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Testa a 24 canali e Bobina del collo | United Imaging Healthcare | 100120 | Attrezzatura |
| 3T MR Scanner | United Imaging Healthcare | uMR 790 | Attrezzatura |
| Scheda di acquisizione | Advantech Co | PCI-1706U | |
| Attrezzatura Computer-Windows | HP | 790-07 | |
| Attrezzatura Attuatore elettromagnetico | Shanghai Jiao Tong University | Equipment | |
| Generatore di funzioni | RIGOL | DG1022Z | Equipment |
| Gelatina | CARTE D'OR | Reagente | |
| Glicerolo | Vance Bioenergy Sdn.Bhd | Reagente | |
| Indentatore programma di controllo | progettato | ; accessibile tramite: https://github.com/aaronfeng369/FengLab_indentation_code. | |
| Sensore laser | Panasonic | HG-C1050 | Attrezzatura |
| Cella di carico | Trasduttore Tecnica | GSO-10 | Attrezzatura |
| MATLAB | Mathworks | Software | |
| Amplificatore di potenza | Yamaha | A-S201 | Attrezzatura |
| Motore elettrico a bobina mobile | SMAC Corporation | DB2583 | Attrezzatura |
Riferimenti
- Qiu, S., et al. Viscoelastic characterization of injured brain tissue after controlled cortical impact (CCI) using a mouse model. Journal of Neuroscience Methods. 330, 108463(2020).
- Garcia, K. E., et al.
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Ristampe e permessi
