Questo metodo può fornire una migliore comprensione della biomeccanica delle valvole cardiache che può essere estremamente utile nella modellazione computazionale e nel perfezionamento dei metodi di trattamento per le malattie delle valvole cardiache. Questo protocollo è vantaggioso rispetto ad altri protocolli di test stabiliti perché può essere utilizzato per eseguire caratterizzazioni meccaniche dei tessuti delle valvole cardiache utilizzando uno schema di test unificato. Questo protocollo di test biassiale con lo schema di test unificato sarà vantaggioso per la ricerca di biomeccanica dei tessuti molli di quantificazioni meccaniche come la caratterizzazione completa dei vasi arteriosi e del tessuto cutaneo.
Iniziare utilizzando le forcep per rimuovere il campione di volantino di interesse dalla conservazione PBS. Disporre il foglio illustrativo piatto su un tappetino da taglio con la direzione radiale allineata alla direzione Y e la direzione circonferenziale allineata alla direzione X. Identificare la regione centrale del foglio illustrativo come sezione di prova e allineare una fresa tissutale in modo che la regione di test dei tessuti desiderata si trova entro i limiti delle lamette da barba.
Effettuare un taglio orizzontale e uno verticale per formare una regione quadrata delle dimensioni desiderate e utilizzare una penna chirurgica per etichettare l'orientamento radiale del tessuto. Quindi, utilizzare le forcep per allungare le chordae dal foglio illustrativo e utilizzare una lama di rasoio per tagliare eventuali attacchi cordali, facendo attenzione a non danneggiare il foglio illustrativo. Usando le pinze, posare il campione di tessuto piatto su una spatola e utilizzare una pinza digitale per misurare lo spessore della coppia spatola-tessuto in tre diverse posizioni del foglio illustrativo.
Successivamente, montare il tessuto sul sistema di prova biassiale, assicurando che le direzioni circonferenziali e radiali del campione siano allineate con le direzioni X e Y della macchina. Per il posizionamento del marcatore fiduciario, posizionare le perline di vetro in un piccolo contenitore a faccia aperta e aggiungere una piccola piscina di supercolla a un altro contenitore. Rivestire la punta di uno strumento a punta fine con una piccola quantità di supercolla e attaccare una perla individuale alla punta dell'utensile.
Quindi, utilizzare attentamente lo strumento per trasferire il tallone in un angolo del terzo centrale della regione di test dei tessuti, ripetendo questo posizionamento fino a formare una matrice quadrata di quattro perline. Sul computer collegato al sistema di prova biassiale, creare un protocollo di precondizione in modo che il tessuto subisca 10 cicli di carico/scarico alle forze associate alla tensione della membrana di picco e una velocità di carico di 4,42 newton al minuto, incluso un precarico del 2,5% della forza massima. Creare una nuova directory di test arbitraria per archiviare temporaneamente i dati di precondizione e stabilire una velocità di caricamento di 4,42 newton al minuto per i test successivi.
Creare un nuovo set di parametri di test e impostare il nome del protocollo come Preconditioning0. Per gli assi X e Y, impostate la modalità di controllo su Force e la funzione di controllo su Step. Impostate la magnitudine di carico come forza associata alla tensione della membrana di picco mirata e la magnitudine di precaricamento come 2,5% della forza massima solo per la prima ripetizione.
Impostare sia la durata dell'allungamento che la durata del recupero su 25 secondi e impostare il numero di ripetizioni su 10. Al termine della fase di precondizione, prendere nota della deformazione del tessuto nelle direzioni X e Y e preparare un protocollo per spostare il campione alla forza massima, a partire dalla dimensione registrata. Quindi, iniziare il protocollo di caricamento della forza massima, a partire dalla deformazione post-precondizionamento mentre si avvia contemporaneamente un cronometro quando la macchina inizia l'attuazione.
Fermare il cronometro quando l'azionamento si interrompe come indicato dai segnali uditivi. Quindi, registrare la deformazione del tessuto di picco post-precondizione, insieme al tempo dal cronometro che rappresenta il tempo di allungamento ottimale del tessuto. Per le prove meccaniche biassiali, preparare un protocollo controllato dalla forza a una velocità di carico di 4,42 newton al minuto come dimostrato e aprire una nuova directory di prova.
Assegnare al test il nome e impostare i dati da salvare in una posizione nota da utilizzare nei calcoli successivi di sollecitazione e deformazione. Spostate il campione nella configurazione di montaggio originale e create un set di protocolli intitolato First Image. Impostate la modalità di controllo dell'asse X e Y su Force e la funzione di controllo su Step.
Impostate la magnitudine di carico su zero millinewton e impostate sia la durata dell'allungamento che la durata del recupero su un secondo. Impostare il numero di ripetizioni su uno e sia la frequenza di output dei dati che la frequenza di output dell'immagine su un hertz. Istruire un nuovo set di prove e nominarlo Preconditioning A, stabilendo i parametri di prova in modo che il tessuto subisca 10 ripetizioni di carico/scarico ciclico alla forza mirata per la tensione della membrana desiderata come dimostrato.
Istruisci un altro set di test denominato Preconditioning B con parametri di test identici al set di test Preconditioning A, ma con la frequenza di output dell'immagine impostata su 15 hertz e senza precaricamento applicato. Dopo i protocolli di precondizionamento, creare i protocolli di prova in modo che il tessuto sia caricato alla tensione della membrana di picco nei rapporti di carico circonferenziali e radiali indicati ad una velocità di carico di 4,42 newton al minuto. Recuperare i dati dagli ultimi due cicli di ogni rapporto di caricamento per l'elaborazione e le analisi dei dati successive descritte.
Preparare un protocollo di test di stretching biassiale controllato dallo spostamento a una velocità di carico di 4,42 newton al minuto nelle direzioni X e Y per gli spostamenti associati rispettivamente ai tratti circonferenziali e radiali di picco. Preparare un protocollo di prova di taglio puro lungo la direzione X, allungandosi nella direzione X associata all'allungamento circonferenziale del picco e accorciando nella direzione Y mantenendo costante l'area tratteggiata sotto deformazione. Preparare un protocollo di test di allungamento uniassiale vincolato lungo la direzione X.
Quindi, preparare un protocollo di test di taglio puro lungo la direzione Y e un protocollo di test di allungamento uniassiale vincolato lungo la direzione Y. Tra ciascuno di questi protocolli, costruire un ciclo di riposo di un minuto che trattiene il tessuto alla configurazione montata originale e recuperare i dati dagli ultimi due cicli di ciascun rapporto di caricamento per l'elaborazione e l'analisi dei dati. Quindi, preparare un protocollo di rilassamento dello stress in modo che il tessuto sia caricato in ogni direzione ad una velocità di carico di 4,42 newton al minuto agli spostamenti associati alle tensioni di picco della membrana e tenuto a tale spostamento per 15 minuti.
Dopo 15 minuti, il protocollo deve essere impostato per recuperare il tessuto alla sua configurazione di montaggio originale. I dati di allungamento delle sollecitazioni da un rappresentante test meccanico biassiale controllato dalla forza rivelano una curva non lineare con una certa somiglianza con una curva esponenziale, con le curve di comportamento del materiale trasversalmente isotrope e l'allungamento radiale maggiore della deformazione circonferenziale. In alcuni casi, la direzione dell'anisotropia può capovolgersi, con la direzione circonferenziale che mostra una maggiore conformità rispetto alla direzione radiale.
Dai test controllati dallo spostamento, i dati sull'allungamento delle sollecitazioni seguono una risposta non lineare per la direzione principale sottoposta a tensione. Nel protocollo di tensione uniassiale vincolato, viene mostrata una crescente risposta di allungamento dello stress nella direzione vincolata, dimostrando l'accoppiamento dello stretching applicato nell'altra direzione principale. Dai test di rilassamento delle sollecitazioni, i dati del tempo di tensione della membrana normalizzati seguono una curva di decadimento non lineare.
Sia i tessuti del foglio illustrativo della valvola mitrale che quello tricuspide mostrano una maggiore riduzione dello stress nella direzione radiale rispetto a quella nella direzione circonferenziale. L'analisi istologica rappresentativa delle sezioni del tessuto del foglio illustrativo anteriore della valvola mitrale e tricuspide utilizzando la colorazione tricromatica di Masson dimostra i costituenti tipici presenti nelle valvole cardiache atrioventricolari come le fibre di collagene e le cellule interstiziali valvularie. È importante che le perle di vetro non siano incollate accidentalmente insieme per evitare errori significativi nel calcolo della deformazione tissutale durante la fase di post-elaborazione.
I dati acquisiti possono essere successivamente utilizzati nella modellazione computazionale della valvola cardiaca che può informare meglio come funziona la valvola e per migliorare le procedure chirurgiche per il trattamento delle malattie cardiache valvularie. Questo protocollo apre le porte nel campo della biomeccanica dei tessuti molli per confrontare i comportamenti meccanici tra tessuti sani e masi e per progettare materiali biomimetici.
