Cette méthode peut fournir une meilleure compréhension de la biomécanique valvulaire cardiaque qui peut être extrêmement utile dans la modélisation computationnelle et dans le raffinement des méthodes de traitement pour les maladies valvulaires cardiaques. Ce protocole est avantageux par rapport à d’autres protocoles d’essai établis, car il peut être utilisé pour effectuer des caractérisations mécaniques des tissus valvulaires cardiaques à l’aide d’un système d’essai unifié. Ce protocole d’essai biaxial avec le système d’essai unifié sera bénéfique pour la recherche biomécanique des tissus mous des quantifications mécaniques telles que la caractérisation complète des vaisseaux artériaux et des tissus cutanés.
Commencez par utiliser des forceps pour retirer l’échantillon de folioles d’intérêt de l’entreposage de PBS. Déposer le folioles à plat sur un tapis de coupe avec la direction radiale alignée sur la direction Y et la direction circonférentielle alignée sur la direction X. Identifiez la région centrale du dépliant comme section d’essai et alignez un coupe-tissu de sorte que la région d’essai de tissu désirée se trouve dans les limites des lames de rasoir.
Faire une coupe horizontale et une coupe verticale pour former une région carrée des dimensions désirées et utiliser un stylo chirurgical pour étiqueter l’orientation radiale du tissu. Ensuite, utilisez les forceps pour étirer les chordae du foliole et utilisez une lame de rasoir pour couper les attaches chordal, en prenant soin de ne pas endommager le foliole. À l’aide de forceps, déposer le spécimen de tissu à plat sur une spatule et utiliser un étrier numérique pour mesurer l’épaisseur de la paire spatule-tissu à trois endroits différents de folioles.
Ensuite, montez le tissu au système d’essai biaxial, en veillant à ce que les directions circonférentielles et radiales de l’échantillon soient alignées avec les directions X et Y de la machine. Pour le placement du marqueur fiducial, placer les perles de verre dans un petit récipient à face ouverte et ajouter une petite piscine de superglue à un autre récipient. Enduire le bout d’un outil à pointe fine d’une petite quantité de superglue et coller une perle individuelle à l’extrémité de l’outil.
Ensuite, utilisez soigneusement l’outil pour transférer la perle dans un coin du tiers moyen de la région d’essai des tissus, en répétant ce placement jusqu’à ce qu’un tableau carré de quatre perles soit formé. Sur l’ordinateur connecté au système d’essai biaxial, créer un protocole de préconditionnement de sorte que le tissu subira 10 cycles de chargement / déchargement aux forces associées à la tension de la membrane de pointe et un taux de chargement de 4,42 newtons par minute, y compris une préchargement de 2,5% de la force maximale. Créez un nouveau répertoire de test arbitraire pour stocker temporairement les données de préconditionnement et établissez un taux de chargement de 4,42 newtons par minute pour les tests ultérieurs.
Créez un nouvel ensemble de paramètres de test et définissez le nom du protocole comme condition préalable0. Pour les axes X et Y, réglez le mode de commande à la force et la fonction de contrôle à l’étape. Définissez la magnitude de charge comme la force associée à la tension de la membrane de pointe ciblée, et la magnitude de préchargement comme 2,5 % de la force maximale pour la première répétition seulement.
Réglez la durée d’étirement et la durée de récupération à 25 secondes et réglez le nombre de répétitions à 10. Lorsque l’étape de préconditionnement se termine, notez la déformation du tissu dans les directions X et Y et préparez un protocole pour déplacer l’échantillon à la force maximale, à partir de la taille enregistrée. Ensuite, commencez le protocole de chargement de force maximale, à partir de la déformation post-conditionnement tout en commençant simultanément un chronomètre lorsque la machine commence l’actionnement.
Arrêtez le chronomètre lorsque l’actionnement s’arrête comme indiqué par les signaux auditifs. Ensuite, enregistrez la déformation des tissus de pointe post-conditionnement, ainsi que le temps du chronomètre représentant le temps d’étirement optimal des tissus. Pour les essais mécaniques biaxiaux, préparez un protocole contrôlé par la force à un taux de chargement de 4,42 newtons par minute tel que démontré et ouvrez un nouveau répertoire d’essai.
Nommez le test et définissez les données à enregistrer à un endroit connu pour une utilisation dans les calculs ultérieurs de stress et de tension. Déplacez le spécimen vers la configuration de montage d’origine et créez un ensemble de protocoles intitulé First Image. Réglez le mode de commande de l’axe X et Y à la force et la fonction de commande à l’étape.
Réglez la magnitude de charge à zéro millinewton et réglez la durée d’étirement et la durée de récupération à une seconde. Définissez le nombre de répétitions en une seule et à la fois la fréquence de sortie des données et la fréquence de sortie d’image à un hertz. Instruire un nouvel ensemble d’essais et le nommer Conditionné A, en établissant les paramètres d’essai de sorte que le tissu subira 10 répétitions de chargement cyclique / déchargement à la force ciblée pour la tension de la membrane désirée comme démontré.
Instruisez un autre ensemble de tests nommé Preconditioning B avec des paramètres de test identiques à l’ensemble de test Préconditionnement A, mais avec la fréquence de sortie d’image réglée à 15 hertz et sans préchargement appliqué. Après les protocoles de préconditionnement, créer les protocoles d’essai de sorte que le tissu est chargé à la tension de la membrane de pointe dans les rapports de charge circonférentielle à radiale indiqués à un taux de chargement de 4,42 newtons par minute. Récupérer les données des deux derniers cycles de chaque ratio de chargement pour le traitement ultérieur des données et les analyses décrites.
Préparez un protocole d’essai biaxial d’étirement contrôlé par le déplacement à un taux de chargement de 4,42 newtons par minute dans les directions X et Y pour les déplacements associés aux étirements circonférentiels et radiaux de pointe respectivement. Préparer un protocole d’essai de cisaillement pur le long de la direction X, en s’étendant dans la direction X associée à l’étirement circonférentiel de pointe et en raccourcissant dans la direction Y tout en gardant la zone pointillée constante sous déformation. Préparez un protocole d’essai d’étirement uniaxial contraint le long de la direction X.
Ensuite, préparez un protocole d’essai de cisaillement pur le long de la direction Y et un protocole d’essai d’étirement uniaxial contraint le long de la direction Y. Entre chacun de ces protocoles, construire un cycle de repos d’une minute qui maintient le tissu à la configuration montée d’origine et récupérer les données des deux derniers cycles de chaque rapport de chargement pour le traitement des données et les analyses. Ensuite, préparez un protocole de relaxation du stress afin que le tissu soit chargé dans chaque direction à un taux de chargement de 4,42 newtons par minute aux déplacements associés aux tensions de la membrane maximale et maintenu à ce déplacement pendant 15 minutes.
Après 15 minutes, le protocole doit être réglé pour récupérer le tissu à sa configuration de montage d’origine. Les données d’étirement de stress d’un essai mécanique biaxial contrôlé par la force représentative révèlent une courbe non linéaire avec une certaine ressemblance avec une courbe exponentielle, avec les courbes de comportement matériel transversal isotropique et l’étirement radial plus grand que la déformation circonférentielle. Dans certains cas, la direction de l’anisotropie peut basculer, la direction circonférentielle présentant une plus grande conformité que la direction radiale.
À partir d’essais contrôlés par le déplacement, les données de l’étirement du stress suivent une réponse non linéaire pour la direction principale en cours de tension. Dans le protocole de tension uniaxiale contrainte, une réponse croissante d’étirement de contrainte est exhibante dans la direction contrainte, démontrant le couplage de l’étirement appliqué dans l’autre direction principale. À partir des tests de relaxation du stress, les données normalisées sur le temps de tension membranaire suivent une courbe de décomposition non linéaire.
Les tissus mitrals et tricuspid de folioles de valve montrent une plus grande réduction de stress dans la direction radiale comparée à cela dans la direction circonférentielle. L’analyse histologique représentative de la valve mitrale et des sections antérieures de tissu de folioles de valve tricuspid utilisant la coloration trichrome de Masson démontre les constituants typiques trouvés dans les valves cardiaques atrioventriculaires telles que des fibres de collagène et des cellules interstitielles valvulaires. Il est important que les perles de verre ne soient pas accidentellement collées ensemble pour éviter des erreurs significatives dans le calcul de déformation tissulaire pendant l’étape post-traitement.
Les données acquises peuvent être plus tard utilisées dans la modélisation computationnelle de valve cardiaque qui peut mieux informer comment la valve fonctionne et pour des améliorations dans les procédures chirurgicales pour traiter des maladies cardiaques valvulaires. Ce protocole ouvre des portes dans le domaine de la biomécanique des tissus mous pour comparer les comportements mécaniques entre les tissus sains et les tissus pathogènes ainsi que pour la conception de matériaux biomimétiques.
