Transformación lineal directa para la medición de la tensión de los nervios periféricos in situ durante el estiramiento

Resumen

Este protocolo implementa un sistema de cámara de imagen estereoscópica calibrado mediante transformación lineal directa para capturar desplazamientos tridimensionales in situ de nervios periféricos estirados. Al capturar estos desplazamientos, se puede determinar la tensión inducida en diversos grados de estiramiento, informando los umbrales de lesión por estiramiento que pueden avanzar en la ciencia de la reparación nerviosa dependiente del estiramiento.

Resumen

Los nervios periféricos experimentan un estiramiento fisiológico y no fisiológico durante el desarrollo, el movimiento normal de las articulaciones, las lesiones y, más recientemente, mientras se someten a una reparación quirúrgica. Comprender la respuesta biomecánica de los nervios periféricos al estiramiento es fundamental para comprender su respuesta a diferentes condiciones de carga y, por lo tanto, para optimizar las estrategias de tratamiento y las intervenciones quirúrgicas. Este protocolo describe en detalle el proceso de calibración del sistema de cámara de imagen estereoscópica mediante transformación lineal directa y el seguimiento del desplazamiento tridimensional del tejido in situ de los nervios periféricos durante el estiramiento, obtenido a partir de las coordenadas tridimensionales de los archivos de vídeo capturados por el sistema de cámara de imagen estereoscópica calibrado.

A partir de las coordenadas tridimensionales obtenidas, se puede calcular la longitud del nervio, el cambio en la longitud del nervio y el porcentaje de deformación con respecto al tiempo para un nervio periférico estirado. El uso de un sistema de cámara de imagen estereoscópica proporciona un método no invasivo para capturar desplazamientos tridimensionales de los nervios periféricos cuando se estiran. La transformación lineal directa permite reconstrucciones tridimensionales de la longitud de los nervios periféricos durante el estiramiento para medir la deformación. En la actualidad, no existe una metodología para estudiar la deformación in situ de los nervios periféricos estirados utilizando un sistema de cámara de imagen estereoscópica calibrado mediante transformación lineal directa. Capturar la tensión in situ de los nervios periféricos cuando se estiran no solo puede ayudar a los médicos a comprender los mecanismos de lesión subyacentes del daño nervioso cuando se estiran demasiado, sino que también ayuda a optimizar las estrategias de tratamiento que se basan en intervenciones inducidas por el estiramiento. La metodología descrita en el artículo tiene el potencial de mejorar nuestra comprensión de la biomecánica de los nervios periféricos en respuesta al estiramiento para mejorar los resultados de los pacientes en el campo del tratamiento y la rehabilitación de lesiones nerviosas.

Introducción

Los nervios periféricos (NP) se estiran durante el desarrollo, el crecimiento, el movimiento normal de las articulaciones, las lesiones^{y la cirugía}. Las NP muestran propiedades viscoelásticas para proteger el nervio durante los movimientos regulares ^2,3 y mantener la salud estructural de sus fibras nerviosas². Debido a que se ha demostrado que la respuesta de la NP al estiramiento mecánico depende del tipo de daño de las fibras nerviosas⁴, las lesiones a los tejidos conectivos adyacentes ^2,4 y los enfoque....

Protocolo

Todos los procedimientos descritos fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) de la Universidad de Drexel. El lechón neonatal fue adquirido de una granja aprobada por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) ubicada en Pensilvania, EE. UU.

1. Configuración del sistema de imagen estereoscópica

1. Conecte un sistema de cámara de imagen estéreo que capture hasta 100 fotogramas por segundo (FPS) a un soporte utilitario. El sistema de cámaras estereoscópicas utilizado en este estudio es una cámara estereoscópica pasiva con dos cámaras alineadas horizontalmente (den....

Discusión

Los estudios que informan sobre las propiedades biomecánicas de los nervios periféricos (NP) debido a la lesión por estiramiento varían, y esa variación puede atribuirse a las metodologías de prueba, como el equipo de prueba y el análisis de elongación 5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,16,24

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
Clear Acrylic Plexiglass Square Sheet	W W Grainger Inc	BULKPSACR9	Construct three-dimensional control volume
Stereo-imaging camera system - ZED Mini Stereo Camera	StereoLabs Inc.	N/A	N/A
Imaging Software - ZED SDK	StereoLabs Inc.	N/A	N/A
Maintence Software - CUDA 12	StereoLabs Inc.	N/A	Download to run ZED SDK
Camera stand - Cast Iron Triangular Support Stand with Rod	Telrose VWR Choice	76293-346	N/A
MicroSribe G2 Digitizer with Immersion Foot Pedal	SUMMIT Technology Group	N/A	N/A
Proramming Software - MATLAB	Mathworks	N/A	version 2019A or newer
DLTcal5.m	Hedrick lab	N/A	Open Source
DLTdv7.m	Hedrick lab	N/A	Open Source