Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la bioingeniería, específicamente las relacionadas con la hemodinámica y sus interacciones con dispositivos intervasculares. La principal ventaja de esta técnica es que hace uso de equipos ya encontrados en la mayoría de los laboratorios de bioingeniería y esto puede ayudar a reducir la barrera de entrada para los no expertos. Mezcle la base del prepolímero PDMS en el agente de curado en una relación de 10 a una por peso.
Una mezcla de 66 gramos proporciona suficiente material para la fabricación de fantasmas con volúmenes de hasta 50 centímetros cúbicos. Coloque la mezcla en un desecador de vacío durante 60 minutos para desgasícela y minimice el atrapamiento de la burbuja. Utilice la despresurización de presurización cíclica para facilitar la ruptura de burbujas.
Para realizar la fundición montar el molde ABS impreso en una diapositiva de vidrio utilizando masilla de moldeo para sellar la interfaz. Vierta cuidadosamente la mezcla de PDMS en el molde mientras intenta minimizar el atrapamiento de burbujas. Las burbujas persistentes se pueden romper manualmente con una aguja.
Curar el fantasma fundido a temperatura ambiente durante al menos 24 horas. Se puede utilizar un recipiente para garantizar que el polvo no se asiente en el fantasma durante el curado. Para realizar la desmoldeación, disolver el ABS sumergiendo el fantasma en acetona.
Sonicar durante al menos 15 minutos utilizando potencias de hasta 70 vatios. Enjuague bien el fantasma con alcohol isopropílico y luego agua desionizada para eliminar los residuos de disolvente. Usando un microscopio óptico con una cámara conectada en el software de captura de imágenes, capture una imagen de una característica crítica dentro del fantasma bajo un aumento que maximice la característica dentro del campo de visión.
Capture una imagen de una retícula de calibración adecuada con el mismo aumento. Cargue ambas imágenes en ImageJ arrastrándolas a la barra de herramientas. Haga clic en la imagen de retícula de calibración para activarla y, a continuación, seleccione la herramienta de línea.
Con el ratón, dibuje una línea a lo largo de una entidad de una distancia conocida y seleccione analizar. Establezca la escala en el menú ImageJ. Introduzca la longitud de la entidad en el campo denominado Distancia conocida y su unidad en el campo denominado unidad de longitud.
Marque la casilla denominada global para aplicar este factor de calibración a todas las imágenes abiertas. Active la imagen de la entidad crítica fantasma y utilice la herramienta de línea para dibujar una línea a lo largo de una entidad de interés. En el menú ImageJ, seleccione analizar, mida para medir la longitud de la línea.
Compare el valor esperado con el valor de la longitud marcada de columna en la ventana de resultados para confirmar la fidelidad fantasma. Para hacer la solución de sangre simulada mezclar agua desionizada y glicerol en una proporción de 60 a 40 por volumen. Añadir un mililitro de 2.5% de solución de perlas de poliestireno fluorescente a la solución de sangre simulada, luego homogeneizar la mezcla en una placa de agitación magnética a 400 rpm durante 10 minutos.
Realice la configuración del sistema circulatorio in vitro como se describe en el protocolo de texto. Determine la relación de calibración de las imágenes de vídeo como antes. Se puede colocar una lámina de acrílico sobre la etapa del microscopio antes de colocar el fantasma PDMS para proteger el microscopio de derrames involuntarios.
Para configurar el aparato, coloque el fantasma PDMS en el escenario del microscopio de fluorescencia. Conecte el fantasma a la bomba de engranajes e introduzca la solución de sangre simulada. Ajuste el controlador del motor de la bomba para el caudal deseado en función de la curva de calibración de la bomba.
Ejecute la bomba durante uno o cinco minutos antes del experimento para garantizar condiciones de estado estable. Si se observa un pegado de cuentas después de un experimento, sonicar el fantasma en una solución de detergente acuoso utilizando potencias de hasta 70 vatios. La limpieza del modelo también es fundamental para la fidelidad de los campos vectoriales, ya que las perlas pegadas a la superficie del fantasma darán lugar a ventanas de interrogación con cero desplazamiento.
Para realizar el procesamiento de imágenes, arrastre el archivo AVI guardado a la ventana ImageJ para importarlo. Seleccione el cuadro marcado convertir a escala de grises. En el menú ImageJ, seleccione analizar, genere histograma para generar un histograma de intensidades de píxeles de imagen.
Tome nota de la media y la desviación estándar para la imagen sin procesar. En el menú ImageJ, seleccione la imagen, ajuste el brillo y el contraste para aplicar un filtro de contraste de brillo. En el menú de brillo y contraste, haga clic en el botón de conjunto para definir los límites de imagen.
Establezca el valor mínimo para que sea el valor medio más una desviación estándar y el valor máximo para que sea la intensidad máxima de la imagen. En el menú ImageJ, seleccione proceso, ruido, despeckle para reducir el número de píxeles saturados. A continuación, seleccione proceso, filtros, desenfoque gaussiano con un radio de 1,5.
Esto reducirá los artefactos derivados de la eliminación ocasional de píxeles iluminados en una vecindad 3x3 por la operación de despeckling anterior. Haga clic en la herramienta de polígono y, a continuación, haga clic en la imagen para describir la región de interés. En el menú ImageJ, seleccione editar, desactive el exterior para eliminar el ruido del sensor en lugares donde no se espera ninguna señal que pueda disminuir la relación señal/ruido general.
Continúe con el análisis de datos como se describe en el protocolo de texto. Aquí se muestra el fantasma completado resaltado con dimensiones, así como la velocimetría de imagen de partícula o región PIV de interés. Esta figura muestra las gráficas de contorno de intensidad de imagen y las gráficas de superficie resultantes de perlas fluorescentes en la arteria perforadora durante la captura de vídeo.
Esto demuestra la mejora en la relación señal-ruido después de que se realiza el límite de intensidad. Aquí se muestran los campos vectoriales resultantes obtenidos en vídeo sin procesar, después del límite de intensidad y, a continuación, de nuevo después de que el campo vectorial con límite de intensidad se valide mediante la prueba mediana normalizada. A medida que se emplean técnicas de postprocesamiento y validación de vectores, el campo vectorial se vuelve más uniforme y se asemeja más al perfil esperado para el flujo en un canal circular.
Al intentar este procedimiento es importante centrarse en minimizar el ruido en la propia señal adquirida. Si bien este protocolo describe técnicas basadas en software para mitigar estas aberraciones, se debe tener cuidado en cada paso para reducir su ocurrencia. No olvide que trabajar con acetona puede ser extremadamente peligroso y siempre debe usar equipo de protección personal, así como trabajar bajo una campana de humo lejos de cualquier fuente de ignición mientras realiza este procedimiento.
