Trasformazione lineare diretta per la misurazione della deformazione dei nervi periferici in situ durante lo stretching

Riepilogo

Questo protocollo implementa un sistema di telecamere stereoscopiche calibrate utilizzando la trasformazione lineare diretta per catturare gli spostamenti tridimensionali in situ dei nervi periferici allungati. Catturando questi spostamenti, è possibile determinare la deformazione indotta a vari gradi di allungamento, informando le soglie di lesione da stiramento che possono far progredire la scienza della riparazione nervosa dipendente dallo stiramento.

Abstract

I nervi periferici subiscono uno stiramento fisiologico e non fisiologico durante lo sviluppo, il normale movimento articolare, lesioni e, più recentemente, durante la riparazione chirurgica. Comprendere la risposta biomeccanica dei nervi periferici all'allungamento è fondamentale per comprendere la loro risposta alle diverse condizioni di carico e, quindi, per ottimizzare le strategie di trattamento e gli interventi chirurgici. Questo protocollo descrive in dettaglio il processo di calibrazione del sistema di telecamere stereo-imaging tramite trasformazione lineare diretta e il tracciamento dello spostamento tissutale tridimensionale in situ dei nervi periferici durante l'allungamento, ottenuto dalle coordinate tridimensionali dei file video catturati dal sistema di telecamere stereo-imaging calibrato.

Dalle coordinate tridimensionali ottenute, la lunghezza del nervo, la variazione della lunghezza del nervo e la percentuale di deformazione rispetto al tempo possono essere calcolate per un nervo periferico allungato. L'utilizzo di un sistema di telecamere stereoscopiche fornisce un metodo non invasivo per catturare gli spostamenti tridimensionali dei nervi periferici quando vengono allungati. La trasformazione lineare diretta consente ricostruzioni tridimensionali della lunghezza del nervo periferico durante l'allungamento per misurare la deformazione. Attualmente, non esiste alcuna metodologia per studiare la deformazione in situ dei nervi periferici allungati utilizzando un sistema di telecamere stereo-imaging calibrato tramite trasformazione lineare diretta. Catturare la deformazione in situ dei nervi periferici quando allungati può non solo aiutare i medici a comprendere i meccanismi di lesione alla base del danno nervoso quando sono eccessivamente allungati, ma anche aiutare a ottimizzare le strategie di trattamento che si basano su interventi indotti dallo stiramento. La metodologia descritta nel documento ha il potenziale per migliorare la nostra comprensione della biomeccanica dei nervi periferici in risposta allo stretching per migliorare i risultati dei pazienti nel campo della gestione e della riabilitazione delle lesioni nervose.

Introduzione

I nervi periferici (PN) subiscono un allungamento durante lo sviluppo, la crescita, il normale movimento articolare, le lesioni e la chirurgia¹. I PN mostrano proprietà viscoelastiche per proteggere il nervo durante i movimenti regolari ^2,3 e mantenere la salute strutturale delle sue fibre nervose². Poiché è stato dimostrato che la risposta PN all'allungamento meccanico dipende dal tipo di danno alle fibre nervose⁴, dalle lesioni ai tessuti connettivi adiacenti ^2,4 e dagli approcci....

Protocollo

Tutte le procedure descritte sono state approvate dal Comitato Istituzionale per la Cura e l'Uso degli Animali (IACUC) della Drexel University. Il suinetto neonatale è stato acquistato da un'azienda agricola approvata dal Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti (USDA) situata in Pennsylvania, USA.

1. Configurazione del sistema di imaging stereo

1. Collega un sistema di telecamere stereoscopiche che acquisisce fino a 100 fotogrammi/s (FPS) a un supporto di servizio. Il sistema di telecamere stereoscopiche utilizzato in questo studio è una telecamera stereo passiva con due telecamere allineate orizzontalmente (....

Discussione

Gli studi che riportano le proprietà biomeccaniche dei nervi periferici (PN) a causa di lesioni da stiramento variano e tale variazione può essere attribuita a metodologie di test come apparecchiature di prova e analisi dell'allungamento 5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,16,24

Materiali

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