この方法は、計算モデリングや心臓弁疾患の治療方法の改良に非常に有用であり得る心臓弁バイオメカニクスのより良い理解を提供することができます。このプロトコルは、統一された試験方式を用いて心臓弁組織の機械的特性を実行するために使用することができるので、他の確立された試験プロトコルと比較して有利である。統一された試験方式を用いたこの二軸試験プロトコルは、軟部組織バイオメカニクスの動脈血管および皮膚組織の完全な特性評価などの機械的定量の研究に有益である。
まず、鉗子を使用して、目的のリーフレット標本をPBSストレージから取り除く。カットマットの上にリーフレットを平らにし、半径方向を Y 方向に整列し、円周方向を X 方向に整列させます。リーフレットの中央領域を試験部として特定し、所望の組織試験領域がカミソリの刃の境界内になるようにティッシュカッターを整列させる。
1つの水平および1つの垂直切断を行い、所望の寸法の正方形の領域を形成し、外科用ペンを使用して組織の放射方向にラベルを付けます。次に、鉗子を使用してリーフレットからコードを伸ばし、カミソリの刃を使用して、リーフレットに損傷を与えないように注意して、任意の弦のアタッチメントをトリミングします。鉗子を使用して、組織標本をへらの上に平らに置き、デジタルキャリパーを使用して、3つの異なるリーフレット位置でヘラと組織のペアの厚さを測定する。
次に、二軸試験システムに組織を取り付け、試料の周方向および放射方向が機械のXおよびY方向に合っていることを確認する。受託者マーカーの配置のために、ガラスビーズを1つの小さなオープンフェイスコンテナに入れ、別の容器にスーパーグルーの小さなプールを追加します。細かいチップのツールの先端に少量のスーパーグルーをコーティングし、個々のビーズをツールの先端に貼り付けます。
次に、この工具を用いて、組織検査領域の中央3分の1の片隅にビードを移し、4つのビーズの正方形配列が形成されるまでこの配置を繰り返す。二軸試験システムに接続されたコンピュータ上で、組織がピーク膜張力に関連する力で10回の負荷/アンロードサイクルを受け、最大力の2.5%のプレロードを含む毎分4.42ニュートンの負荷率を受けることができるように、プレコンディショニングプロトコルを作成します。新しい任意のテストディレクトリを作成して、プリコンディショニングデータを一時的に保存し、後続のテストのために1分間に4.42ニュートンの負荷レートを設定します。
テストパラメータの新しいセットを作成し、プロトコルの名前を Pre調べ0として設定します。X 軸と Y 軸の場合は、コントロール モードを [強制] に、[コントロール関数] を [ステップ] に設定します。[荷重の大きさ]を、ターゲットのピーク膜張力に関連付けられたフォースとして設定し、プリロードの大きさを最初の繰り返しの最大力の 2.5% として設定します。
[ストレッチ期間] と [回復期間] の両方を 25 秒に設定し、繰り返し回数を 10 に設定します。プレコンディショニングステップが終了したら、X方向とY方向の組織の変形をメモし、記録されたサイズから始まる最大力に標本を移動させるプロトコルを準備します。次に、機械が作動を開始したときにストップウォッチを同時に開始しながら、プレコンディショニング後の変形から始めて、最大力荷重プロトコルを開始します。
聴覚キューで示されているように、作動が停止した場合にストップウォッチを停止します。次に、ポストプレコンディショニングピーク組織変形を、最適な組織伸縮時間を表すストップウォッチからの時間と共に記録する。二軸式機械的テストでは、実例のように、1分間に 4.42 ニュートンの荷重レートで力制御プロトコルを準備し、新しいテストディレクトリを開きます。
テストに名前を付け、後で応力やひずみの計算に使用するために、既知の場所に保存するデータを設定します。標本を元の取り付け構成に戻し、First Image という名前のプロトコルセットを作成します。X 軸と Y 軸のコントロール モードを [強制] に設定し、[コントロール関数] を [ステップ] に設定します。
[荷重の大きさ]を 0 ミリニュートンに設定し、[ストレッチ時間]と[回復時間]の両方を 1 秒に設定します。繰り返し回数を 1 に設定し、データ出力周波数と画像出力周波数の両方を 1 つのヘルツに設定します。新しいテストセットを指示し、Pre調合Aという名前を付け、組織が示すように、目的の膜張力に対して標的力への周期的積み降り/荷下ろしの10回の繰り返しを受けるようテストパラメータを確立する。
プレコンディショニング A テスト セットと同じテスト パラメータを使用して、Preコンディショニング B という名前の別のテスト セットに指示しますが、画像出力周波数は 15 ヘルツに設定され、プリロードは適用されません。プレコンディショニングプロトコルの後、テストプロトコルを作成して、示された周対放射負荷比のピーク膜張力を毎分4.42ニュートンの負荷率でロードします。後続のデータ処理および説明の分析のために、各読み込み比率の最後の 2 サイクルからデータを取得します。
ピーク周回および放射状ストレッチに関連する変位に対して、X方向とY方向の荷重率4.42ニュートンで変位制御二軸ストレッチ試験プロトコルを準備します。X 方向に沿って純粋なせん断試験プロトコルを準備し、ピーク周回ストレッチに関連する X 方向に伸長し、変形の下で破線領域を一定に保ちながら Y 方向に短縮します。X 方向に沿って制約された単軸ストレッチテストプロトコルを準備します。
次に、Y方向に沿って純粋なせん断試験プロトコルを調製し、Y方向に沿って制約された単軸ストレッチ試験プロトコルを用意する。これらの各プロトコルの間に、元のマウントされた構成で組織を保持する1分間の休息サイクルを構築し、データ処理および分析のための各負荷比の最後の2サイクルからデータを取得する。次に、組織がピーク膜の緊張に関連する変位に毎分4.42ニュートンの負荷率で各方向にロードされ、その変位で15分間保持されるように、ストレス緩和プロトコルを準備します。
15分後、プロトコルは、元の取り付け構成に組織を回復するように設定する必要があります。代表的な力制御二軸機械的試験の応力ストレッチデータは、材料挙動曲線が横方に等方性で、放射状ストレッチが円周変形よりも大きい、指数曲線に似た非線形曲線を明らかにします。場合によっては、異方性の方向が反転し、円周方向が半径方向よりも大きなコンプライアンスを示す場合があります。
変位制御試験から、応力ストレッチデータは、張力を受けている主方向に対する非線形応答に従います。制約付き単軸張力プロトコルでは、応力伸縮応答が制約された方向に増加し、他方の主方向に適用されたストレッチの結合を示す。応力緩和試験から、正規化された膜張力時間データは非線形減衰曲線に従う。
僧帽弁と三尖弁のリーフレット組織は両方とも、周方向に比べて放射方向の応力低減が大きい。マッソンのトリクロム染色を用いた僧帽弁および三尖弁前葉組織切片の代表的な組織学的分析は、コラーゲン線維および弁膜間質細胞のような房室心弁に見られる典型的な構成物を示す。後処理工程中の組織変形計算で重大な誤りを避けるために、ガラスビーズが誤って接着されないことが重要です。
取得したデータは、後で弁がどのように機能し、弁の弁の治療のための外科的処置の改善のためにより良い情報を得ることができる心臓弁の計算モデリングに使用することができる。このプロトコルは、健康組織と病気の組織の機械的挙動を比較し、バイオミメティック材料を設計するための軟部組織バイオメカニクスの分野で扉を開きます。
