Ce protocole fournit un moyen de préparer les fonctions de gel imitant les tissus dans les méthodes de caractérisation biomécanique ex vivo et in vivo, qui sont essentielles pour comprendre et trouver de nouveaux biomarqueurs pour les tissus. L’indentation peut mesurer des échantillons de tissus de petite taille et est facile à réaliser, tandis que le même échantillon peut être testé à l’aide de MRE, fournissant une estimation directe des scénarios de test in vivo. Cette méthode pourrait fournir un aperçu des propriétés mécaniques viscoélastiques dépendantes de la fréquence des échantillons biologiques mous, tels que le cerveau, le foie, les tissus tumoraux, etc. Des propriétés similaires d’autres fantômes d’échantillons peuvent également être mesurées.
Commencez par mélanger la poudre de gélatine avec de l’eau pour obtenir la solution de gélatine. Chauffer la solution de gélatine à 60 degrés Celsius dans un bain-marie et ajouter du glycérol à la solution tout en maintenant la température. Remuez la solution et chauffez-la à nouveau à 60 degrés Celsius.
Verser la solution mélangée dans un récipient qui sera utilisé pour les essais d’EMR et d’indentation. Refroidir la solution à température ambiante et attendre que la solution soit solidifiée. Placez le fantôme de gélatine dans la bobine de tête.
Ensuite, placez la plaque vibrante sur le fantôme de gélatine. Assurez-vous que le contact entre le fantôme et la plaque vibrante est ferme. Placez des éponges et des sacs de sable autour du fantôme de gélatine pour vous assurer que le fantôme est bien placé.
Montez un actionneur électromagnétique sur la bobine de tête et connectez la barre de transmission à la plaque vibrante. Connectez les lignes électriques de l’actionneur à l’amplificateur, puis connectez les lignes de contrôle au contrôleur. Réglez la forme d’onde, la fréquence de vibration et l’amplitude dans le générateur de fonctions.
Réglez l’amplitude de vibration souhaitée en ajustant l’amplificateur de puissance. Ensuite, réglez le générateur de fonctions pour qu’il fonctionne en mode déclencheur. Connectez la ligne de déclenchement au port de déclenchement externe de l’appareil IRM.
Réglez la fréquence de balayage EMR sur la même que celle du générateur de fonctions, de sorte que le gradient d’encodage de mouvement soit synchronisé avec le mouvement de la plaque vibrante. Ensuite, réglez l’angle de retournement sur 30 degrés, TR et TE sur 50 et 31 millisecondes, le champ de vision sur 300 millimètres, l’épaisseur de la tranche sur cinq millimètres et la taille du voxel sur 2,34 par 2,34 millimètres carrés. Mesurez les images de phase à quatre points temporels dans un cycle sinusoïdal.
Appliquez des mouvements positifs et négatifs et des dégradés de codage à chaque point temporel. Sur la base de l’image de phase acquise, supprimez la phase d’arrière-plan en soustrayant les images de phase codées positives et négatives. Déballez la phase avec un algorithme de tri basé sur la fiabilité.
Extrayez les principales composantes du mouvement en appliquant une transformée de Fourier rapide aux images de phase non encapsulées. Filtrez l’image de phase avec un filtre passe-bande numérique et estimez le module de cisaillement avec un algorithme d’inversion directe 2D pour obtenir le module de stockage G-prime et le module de perte G-double prime. Utilisez un poinçon circulaire pour couper le fantôme de gélatine en un échantillon cylindrique et utilisez une lame chirurgicale pour le couper en un échantillon cuboïde.
Coupez la surface de l’échantillon avec une lame tranchante pour la rendre aussi lisse que possible pour l’indentation. Allumez l’alimentation du testeur d’indentation et cliquez sur le bouton Back Off dans l’interface graphique pour initialiser le processus d’étalonnage. Lisez la valeur du capteur laser et tapez la valeur dans la zone Ligne de base.
Placez une lame de verre sur la plaque de déflecteur et notez la valeur indiquée par le capteur laser. Ensuite, placez l’échantillon sur la lame de verre et placez-les ensemble sur la plaque de déflecteur. Lisez la valeur du capteur laser et tapez cette valeur dans la zone Exemple de diapositive.
La différence entre ces deux valeurs est l’épaisseur de l’échantillon dans la région d’intérêt. Placez soigneusement l’échantillon avec la lame de verre sous-jacente juste en dessous de l’indentateur, puis cliquez sur le bouton Contact pour initier un contact automatique entre le pénétrateur et la surface de l’échantillon. Sur la base de l’épaisseur de l’échantillon mesurée, estimer le déplacement d’indentation en multipliant l’épaisseur par la déformation d’essai en retrait.
Tapez les valeurs de déplacement dans la zone Déplacement. Réglez le temps de relaxation sur 180 secondes dans la zone Temps d’arrêt et cliquez sur le bouton Indentation. Le déplacement et la force réactive pendant la procédure ramp/hold seront automatiquement enregistrés et enregistrés dans un fichier au chemin de fichier spécifié.
Les images de propagation des ondes pour les deux fantômes de gélatine à 40 et 50 hertz sont présentées ici. Les quatre phases correspondent aux quatre points temporels à un cycle sinusoïdal. Les propriétés viscoélastiques mesurées à partir d’expériences d’EMR et d’indentation sont présentées ici.
Les images représentatives représentent des cartes G-prime et G-double nombre premier estimées typiques à 40 et 50 hertz pour les deux fantômes de gélatine de MRE. La moyenne et l’écart-type des valeurs G-zéro et G-infini pour les deux fantômes des six essais d’indentation répétés sont présentés ici. Les images graphiques montrées à l’écran représentent la moyenne et l’écart-type des valeurs G-prime et G-double prime à 40 et 50 hertz pour les deux fantômes des six tests MRE répétés.
Le symbole astérisque indique une différence significative. Lorsque vous tentez cette procédure, assurez-vous que la plaque vibrante est fermement enfoncée sur le fantôme et ne pas trop appuyer sur la plaque. Lors du traitement de l’échantillon, assurez-vous que la surface est aussi plane que possible.
Cette technique ouvre la voie à l’exploration des propriétés biomécaniques liées aux études pathologiques et au développement de biomarqueurs basés sur la biomécanique pour le diagnostic et le pronostic des maladies.
