Tests biomécaniques des tendons murines

Le protocole décrit une méthode efficace et reproductible pour l’essai biomécanique des tendons de souris par des montages imprimés 3D réutilisables adaptés sur mesure. Les nouvelles méthodes réduisent le temps nécessaire pour tester l’échantillon d’heures à quelques minutes et éliminer un artefact de préhension majeur qui était un problème courant dans les méthodes précédentes. Cette méthode ne se limite pas aux tendons supraspinatus et achilles.

Il peut facilement être adapté pour tester d’autres tendons et tendons de souris de plus gros animaux. Pour assurer la reproductibilité et l’efficacité de l’approche, plusieurs cycles de prototypage et de validation de conception peuvent être nécessaires pour les appareils non décrits ici. Pour commencer, effectuez un balayage de tomographie micro-calculée de l’os entier dans le gel d’agarose.

Après la reconstruction en images transversales, sélectionnez le fichier de commande ouvert pour ouvrir le jeu de données de fichiers. Ouvrez les préférences de fichier de dialogue et sélectionnez l’onglet Advanced. Utilisez l’algorithme de rendu adaptatif pour construire les modèles 3D qui fournissent des détails de surface plus lisses.

Utilisez 10 comme paramètre de localité qui définit la distance en pixels au point voisin utilisé pour trouver la bordure de l’objet. Réduisez au minimum la tolérance à 0,1 pour diminuer la taille du fichier. Pour spécifier le volume d’intérêt, sélectionnez manuellement deux images à définir en haut et en bas de la plage VOI sélectionnée, puis passez à la deuxième page, Région d’intérêt.

Sélectionnez manuellement la région d’intérêt sur une seule image transversale. Répétez la sélection du roi pour chaque 10 à 15 images transversales. Ensuite, passez à la troisième page, Sélection binaire.

Sur le menu Histogramme, cliquez sur From Dataset pour afficher la distribution histogramme de luminosité à partir de toutes les images de l’ensemble de données. Également sur le menu Histogramme, cliquez sur le menu Créer un fichier modèle 3D. Enregistrez un modèle 3D de l’os en format fichier STL.

Dans le logiciel Meshmixer, importez le maillage et sélectionnez Tous pour modifier. Choisissez produire à partir de la modification de l’ensemble d’outils, puis sélectionnez Triangle Budget à partir de l’ensemble d’outils Réduire l’objectif. Réduisez le tricompte et acceptez les modifications.

Resavez le fichier nouvellement réduit en format STL en choisissant Export As.To concevoir un os huméral tendon supraspinatus, utiliser un solide modèle assisté par ordinateur programme de conception pour créer un modèle personnalisé de montage humérus-préhension. Ouvrez le fichier format STL de l’os de l’humérus dans un programme de modélisation solide et économisez en tant que fichier de pièce dans le format SLDPRT. Ouvrez ensuite le fichier Partie pour créer manuellement trois plans anatomiquement pertinents, par exemple, sagittal, coronal et transversal.

Cliquez sur Fichier Nouveau pour créer la partie composant de bloc solide. Cliquez sur Fichier Nouveau pour créer un modèle d’assemblage avec deux composants, le bloc solide et l’os de l’humérus droit ou gauche. Définissez l’orientation de l’os dans le bloc pour s’assurer que l’angle entre le tendon et l’os soit de 180 degrés.

Assurez-vous que tout le volume osseux s’insère à l’intérieur du bloc. Dans la fenêtre Assembly, sélectionnez le bloc et cliquez sur Modifier le composant de la barre d’outils de l’Assemblage. Cliquez sur Insert, Caractéristiques, Cavité.

Sélectionnez mise à l’échelle uniforme et entrez 0% comme valeur à l’échelle dans toutes les directions. Supprimer la partie osseuse et enregistrer l’assemblage en tant que partie. Ouvrez le cylindre avec une partie de cavité.

Créer un croquis, assurez-vous de ne laisser que 0,5 millimètre au-dessus de la tête humérale. Parmi les fonctionnalités, sélectionnez Coupe extrudée. Couper l’assemblage le long du plan sagittal pour créer deux composants symétriques qui s’adaptent à l’os antérieurement et postérieurement.

Coupez la partie d’assemblage le long du plan sagittal pour créer deux composants symétriques qui s’adaptent à l’os antérieurement et postérieurement. Il est essentiel d’assurer la tête humérale pour prévenir la défaillance de la plaque de croissance et de définir un dégagement serré qui évite le désengagement de l’humérus du modèle pendant les essais. Procédez tel que décrit dans le manuscrit pour terminer le composant postérieur et le composant antérieur.

Enregistrez les deux composants sous forme de fichiers de pièces distincts. Appuyez maintenant sur Insérer le motif, le miroir et sélectionnez Miroir pour créer des modèles miroir 3D pour chaque composant de l’appareil pour le membre opposé. Sélectionnez la face avant comme une plaine de face miroir.

Sélectionnez la pièce comme corps à refléter. Sélectionnez le plan miroir et créez un croquis qui inclut tout le matériel. À partir de fonctionnalités, sélectionnez Coupe extrudée pour supprimer la pièce d’origine et ne garder qu’une partie en miroir.

Cliquez sur le bas de la pièce et utilisez-le comme plan pour faire un croquis. Cliquez sur Sketch Text et ajoutez L ou R.This ajoute une gravure sur le bas des appareils pour distinguer entre les côtés gauche et droit. Enregistrez toutes les pièces de montage au format de fichier standard STL en vue de l’impression 3D.

Pour disséquer le tendon musculaire supraspinatus, spécimen d’os d’humérus, placez d’abord la souris euthanasiée dans une position sujette et faites une incision dans la peau au-dessus du coude de la scie avant vers l’épaule. Utilisez des forceps pour enlever soigneusement la peau avec une dissection émoussée afin que la musculature de l’épaule soit visible. Enlever le tissu entourant l’humérus jusqu’à ce que l’os soit exposé.

Tenez l’humérus avec des forceps et retirez soigneusement les muscles deltoïdes et trapèzes pour exposer l’arc coracoacromial. Identifiez l’articulation AC et séparez soigneusement la clavicule de l’acromion à l’aide d’une lame de scalpel. En prenant soin de ne pas endommager le tendon supraspinatus et son attachement osseux, retirez le muscle de son attachement scapulaire à l’aide d’une lame de scalpel.

Détachez la tête humérale du glenoïde et lacérer la capsule articulaire et le subscapularis infraspinatus et teres tendons mineurs. Désarticuler l’articulation du coude pour séparer l’humérus de l’ulna et du rayon. Isoler le spécimen de muscle du tendon humérus-supraspinatus et nettoyer l’excès de tissus mous sur l’humérus et la tête humérale.

Pour disséquer le tendon d’Achille, l’os du calcanée, placez une souris euthanasiée dans une position couchée. En prenant soin de ne pas endommager le tendon d’Achille et son attachement osseux, enlever la peau avec dissection émoussée de sorte que la musculature autour de la cheville et les articulations du genou est exposée. À l’aide d’une lame de scalpel, à partir de l’attachement tendon d’Achille-calcaneus, détachez soigneusement le muscle gastrocnemius de ses attachements proximaux.

Désarticuler soigneusement le calcanée des différents os adjacents et isoler le spécimen tendon d’Achille-calcanée et nettoyer les tissus mous excédentaires. Pour déterminer la zone transversale du tendon, insérez l’os à l’envers pour suspendre le spécimen dans le cryotube rempli de gel agarose avec l’os dans le gel agarose et le tendon et le muscle à l’extérieur. Après l’analyse à l’aide d’une tomographie micro-calculée, retirez doucement le muscle du tendon à l’aide d’une lame de scalpel.

Insérez l’os dans l’appareil imprimé en 3D et fixez-les aux grilles d’essai. Insérez et collez le tendon entre un papier de soie mince plié et serrez-le à l’aide de poignées de film minces. Insérez l’échantillon et les poignées dans un bain d’essai de PBS à 37 degrés Celsius et effectuez un test mécanique.

Dans cette étude, utilisant les montages imprimés 3D réutilisables pour saisir l’os, le temps de préparation de spécimen a été réduit d’heures à minutes. Les courbes représentatives de déformation de charge pour l’essai tensile du tendon supraspinatus utilisant les méthodes courantes ont éliminé l’artefact principal de préhension tel que la défaillance de plaque de croissance. Les propriétés mécaniques des tendons supraspinatus et Achille démontrent un effet significatif du sexe basé sur des essais non apprirés de T avec la valeur de P moins de 0.05.

Micro CT a mesuré avec succès la zone transversale le long de la longueur du tendon supraspinatus le long de la longueur du tendon d’Achille. Il est important de se rappeler que chaque site anatomique a des critères de conception spécifiques nécessaires pour une préhension efficace. Par conséquent, la conception de chaque appareil doit être adaptée en conséquence.

En plus des tests tensiles à l’échec, ces appareils peuvent être utilisés pour les tests de chargement cyclique, qui fournissent des informations sur la fatigue des tendons et les propriétés viscoéléastiques. La caractérisation des propriétés mécaniques des tendons murins est rare dans la littérature en raison d’un certain nombre de raisons, y compris la difficulté à saisir ces petits tissus, les méthodes fastidieuses et longues de préparation de spécimen, et les ruptures de plaque de croissance. Ce protocole présente une méthode efficace dans le temps et reproductible pour tester les tendons de souris qui a éliminé les défaillances d’adhérence artifactual et a triplé le nombre de spécimens qui peuvent être testés en une journée.