Transformation linéaire directe pour la mesure de la tension nerveuse périphérique in situ pendant l’étirement

Résumé

Ce protocole met en œuvre un système de caméra à imagerie stéréoscopique calibré à l’aide d’une transformation linéaire directe pour capturer des déplacements in situ tridimensionnels de nerfs périphériques étirés. En capturant ces déplacements, la tension induite à divers degrés d’étirement peut être déterminée en informant les seuils de blessure à l’étirement qui peuvent faire progresser la science de la réparation nerveuse dépendante de l’étirement.

Résumé

Les nerfs périphériques subissent des étirements physiologiques et non physiologiques au cours du développement, du mouvement articulaire normal, des blessures et, plus récemment, lors d’une réparation chirurgicale. La compréhension de la réponse biomécanique des nerfs périphériques à l’étirement est essentielle à la compréhension de leur réponse à différentes conditions de charge et, par conséquent, à l’optimisation des stratégies de traitement et des interventions chirurgicales. Ce protocole décrit en détail le processus d’étalonnage du système de caméra d’imagerie stéréoscopique par transformation linéaire directe et le suivi du déplacement tissulaire in situ tridimensionnel des nerfs périphériques pendant l’étirement, obtenu à partir des coordonnées tridimensionnelles des fichiers vidéo capturés par le système de caméra d’imagerie stéréo calibrée.

À partir des coordonnées tridimensionnelles obtenues, la longueur du nerf, la variation de la longueur du nerf et le pourcentage de déformation par rapport au temps peuvent être calculés pour un nerf périphérique étiré. L’utilisation d’un système de caméra à imagerie stéréo fournit une méthode non invasive pour capturer les déplacements tridimensionnels des nerfs périphériques lorsqu’ils sont étirés. La transformation linéaire directe permet des reconstructions tridimensionnelles de la longueur du nerf périphérique pendant l’étirement pour mesurer la déformation. À l’heure actuelle, il n’existe aucune méthodologie permettant d’étudier la déformation in situ des nerfs périphériques étirés à l’aide d’un système de caméra stéréo-imagerie calibré par transformation linéaire directe. La capture de la tension in situ des nerfs périphériques lorsqu’ils sont étirés peut non seulement aider les cliniciens à comprendre les mécanismes de lésion sous-jacents des lésions nerveuses lorsqu’ils sont trop étirés, mais aussi aider à optimiser les stratégies de traitement qui reposent sur des interventions induites par l’étirement. La méthodologie décrite dans l’article a le potentiel d’améliorer notre compréhension de la biomécanique des nerfs périphériques en réponse à l’étirement afin d’améliorer les résultats des patients dans le domaine de la gestion et de la réadaptation des lésions nerveuses.

Introduction

Les nerfs périphériques (PN) subissent un étirement au cours du développement, de la croissance, du mouvement articulaire normal, des blessures et de la chirurgie¹. Les PN présentent des propriétés viscoélastiques pour protéger le nerf lors de mouvements réguliers ^2,3 et maintenir la santé structurelle de ses fibres nerveuses². Parce qu’il a été démontré que la réponse de la NP à l’étirement mécanique dépend du type de lésion des fibres nerveuses⁴, des lésions des tissus conjonctifs adjacents ^2,4

Protocole

Toutes les procédures décrites ont été approuvées par le Comité institutionnel de soin et d’utilisation des animaux de l’Université Drexel (IACUC). Le porcelet nouveau-né a été acquis d’une ferme approuvée par le ministère de l’Agriculture des États-Unis (USDA) située en Pennsylvanie, aux États-Unis.

1. Configuration du système d’imagerie stéréo

1. Fixez un système de caméra stéréo capable de capturer jusqu’à 100 images/s (FPS) à un support utilitaire. Le système de caméra stéréo utilisé dans cette étude est une caméra stéréo passive avec deux caméras alignées horizontalement (appelées caméras gauche et droite) sépar....

Discussion

Les études faisant état des propriétés biomécaniques des nerfs périphériques (PN) en raison d’une blessure par étirement varient, et cette variation peut être attribuée à des méthodologies d’essai telles que l’équipement d’essai et l’analyse de l’allongement 5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,16,24 .......

matériels

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