El protocolo describe un método eficiente y reproducible para las pruebas biomecánicas de tendones de ratón a través de accesorios impresos 3D reutilizables personalizados. Los nuevos métodos reducen el tiempo necesario para probar la muestra de horas a minutos y eliminan un artefacto de agarre importante que era un problema común en los métodos anteriores. Este método no se limita a los supraespinatus y tendones de Aquiles.
Se puede adaptar fácilmente a probar otros tendones de ratón y tendones de animales más grandes. Para garantizar la reproducibilidad y la eficiencia del enfoque, pueden ser necesarios varios ciclos de creación de prototipos de diseño y validación para accesorios que no se describen aquí. Para comenzar, realice una tomografía microcomputada de todo el hueso en el gel de agarosa.
Después de la reconstrucción en imágenes de sección transversal, seleccione el comando Abrir archivo para abrir el conjunto de datos de archivos. Abra el archivo de diálogo Preferencias y seleccione la pestaña Avanzadas. Utilice el algoritmo de renderizado adaptable para construir los modelos 3D que proporcionan un detalle de superficie más suave.
Utilice 10 como parámetro de localidad que define la distancia en píxeles al punto vecino utilizado para encontrar el borde del objeto. Minimice la tolerancia a 0.1 para reducir el tamaño del archivo. Para especificar el volumen de interés, seleccione manualmente dos imágenes para establecer como la parte superior e inferior del rango de VOI seleccionado y, a continuación, vaya a la segunda página, Región de interés.
Seleccione manualmente la región de interés en una sola imagen de sección transversal. Repita la selección del ROI para cada 10 a 15 imágenes de sección transversal. A continuación, vaya a la tercera página, Selección binaria.
En el menú Histograma, haga clic en Desde conjunto de datos para mostrar la distribución del histograma del brillo de todas las imágenes del conjunto de datos. También en el menú Histograma, haga clic en el menú Crear un archivo de modelo 3D. Guarde un modelo 3D del hueso en formato de archivo STL.
En el software Meshmixer, importe la malla y seleccione Todo para editar. Reduzca el tricount y acepte los cambios.
Vuelva a guardar el archivo recién reducido en formato STL eligiendo Exportar As.To diseñar un hueso humeral del tendón supraespinatus, utilice un programa de diseño asistido por computadora de modelado sólido para crear un modelo personalizado de accesorio de agarre del húmero. Abra el archivo de formato STL del hueso del húmero en un programa de modelado sólido y guárdelo como archivo de pieza en formato SLDPRT. A continuación, abra el archivo Pieza para crear manualmente tres planos anatómicamente relevantes, por ejemplo, sagital, coronal y transversal.
Haga clic en Nuevo archivo para crear la pieza de componente de bloque sólido. Haga clic en Archivo nuevo para crear un modelo de ensamblaje con dos componentes, el bloque sólido y el hueso del húmero derecho o izquierdo. Defina la orientación del hueso dentro del bloque para asegurar que el ángulo entre el tendón y el hueso sea de 180 grados.
Asegúrese de que todo el volumen óseo se ajuste dentro del bloque. En la ventana Ensamblaje, seleccione el bloque y haga clic en Editar componente en la barra de herramientas Ensamblaje. Haga clic en Insertar, Operaciones, Cavidad.
Seleccione Escala uniforme e introduzca 0% como valor para escalar en todas las direcciones. Suprima la pieza ósea y guarde el ensamblaje como pieza. Abra el cilindro con la parte de la cavidad.
Cree un croquis, asegúrese de dejar sólo 0,5 milímetros por encima de la cabeza del húmero. En Operaciones, seleccione Corte extruido. Corte el ensamblaje a lo largo del plano sagital para crear dos componentes simétricos que se ajusten al hueso antes y después.
Corte la pieza del ensamblaje a lo largo del plano sagital para crear dos componentes simétricos que se ajusten al hueso antes y después. Es fundamental asegurar la cabeza humeral para evitar el fallo de la placa de crecimiento y definir un espacio libre ajustado que evite el desenganchamiento del húmero del modelo durante las pruebas. Proceda como se describe en el manuscrito para finalizar el componente posterior y el componente anterior.
Guarde ambos componentes como archivos de pieza independientes. Ahora presione Insertar patrón, Espejo y seleccione Espejo para crear modelos de espejo 3D para cada componente de la luminaria para la extremidad opuesta. Seleccione la cara frontal como una cara de simetría.
Seleccione la pieza como el sólido que desea reflejar. Seleccione el plano de simetría y cree un croquis que incluya todo el material. En Operaciones, seleccione Corte extruido para eliminar la pieza original y mantener solo la pieza simétrica.
Haga clic en la parte inferior de la pieza y utilice como plano para crear un croquis. Haga clic en Texto de boceto y agregue L o R.Esto añade un grabado en la parte inferior de los accesorios para distinguir entre los lados izquierdo y derecho. Guarde todas las piezas de accesorios en formato de archivo estándar STL como preparación para la impresión 3D.
Para diseccionar el supraespinatus músculo-tendón, muestra de hueso del húmero, primero coloque el ratón eutanizado en una posición propensa y haga una incisión en la piel desde arriba del codo de la parte delantera hacia el hombro. Utilice fórceps para eliminar cuidadosamente la piel con disección contundente de modo que la musculatura del hombro sea visible. Retire el tejido que rodea el húmero hasta que el hueso quede expuesto.
Sostenga el húmero con fórceps y retire cuidadosamente los músculos deltoides y trapezius para exponer el arco coracoacromial. Identifique la articulación ac y separe cuidadosamente la clavícula del acromion con una cuchilla de bisturí. Teniendo cuidado de no dañar el tendón supraespinatus y su apego óseo, retire el músculo de su apego escapular usando una cuchilla de bisturí.
Separe la cabeza del húmero del glenoide y lacera la cápsula articular y los tendones menores infraespinatus subscapularis y teres. Desarticular la articulación del codo para separar el húmero del cúbito y el radio. Aísle la muestra del músculo tendón humerus-supraspinatus y limpie el exceso de tejidos blandos en el húmero y la cabeza del húmero.
Para diseccionar el tendón de Aquiles, el hueso calcáneo, coloque un ratón eutanizado en una posición propensa. Teniendo cuidado de no dañar el tendón de Aquiles y su apego óseo, retire la piel con disección contundente para que la musculatura alrededor de las articulaciones del tobillo y la rodilla quede expuesta. Usando una cuchilla de bisturí, comenzando en el apego tendón-calcáneo de Aquiles, desasocie cuidadosamente el músculo gastrocnemius de sus accesorios proximales.
Desarticular cuidadosamente el calcáneo de los diversos huesos adyacentes y aislar la muestra de tendón-calcáneo de Aquiles y limpiar el exceso de tejidos blandos. Para determinar el área transversal del tendón, inserte el hueso boca abajo para suspender el espécimen en el criotubo lleno de gel de agarosa con el hueso en el gel de agarosa y el tendón y el músculo exterior. Después de la exploración con tomografía microcomputada, retire suavemente el músculo del tendón usando una cuchilla de bisturí.
Inserte el hueso en el accesorio impreso 3D y adjúntelo a las rejillas de prueba. Inserte y pegue el tendón entre un papel de tejido delgado doblado y fíjelo con finos agarres de película. Inserte la muestra y las empuñaduras en un baño de prueba de PBS a 37 grados Celsius y realice una prueba mecánica.
En este estudio, utilizando accesorios impresos en 3D reutilizables para agarrar el hueso, el tiempo de preparación de la muestra se redujo de horas a minutos. Las curvas representativas de deformación de carga para las pruebas de tracción del tendón supraespinato utilizando métodos actuales eliminaron artefactos de agarre principales, como la falla de la placa de crecimiento. Las propiedades mecánicas de los supraespinatus y tendones de Aquiles demuestran un efecto significativo del sexo basado en pruebas T no pares con un valor P inferior a 0,05.
Micro CT midió con éxito el área transversal a lo largo de la longitud del tendón supraespinatus a lo largo de la longitud del tendón de Aquiles. Es importante recordar que cada sitio anatómico tiene criterios de diseño específicos necesarios para un agarre efectivo. Por lo tanto, el diseño de cada accesorio debe adaptarse en consecuencia.
Además de las pruebas de tracción al fallo, estos accesorios se pueden utilizar para pruebas de carga cíclica, que proporcionan información sobre la fatiga del tendón y las propiedades viscoelásticas. Caracterizar las propiedades mecánicas de los tendones murinos es poco común en la literatura debido a una serie de razones, incluyendo la dificultad para agarrar estos pequeños tejidos, métodos de preparación de muestras tediosos y lentos, y fracturas de placas de crecimiento. Este protocolo presenta un método reproducible y eficiente en el tiempo para probar los tendones del ratón que ha eliminado los errores de agarre artefacto y ha triplicado el número de muestras que se pueden probar en un día.
