ストレッチング中の in-situ 末梢神経ひずみの測定のための直接線形変換

要約

このプロトコルは、直接線形変換を使用して較正されたステレオイメージングカメラシステムを実装し、伸張した末梢神経の3次元 その場 変位をキャプチャします。これらの変位を捕捉することにより、さまざまな程度の伸張で誘発されるひずみを決定し、伸張依存性神経修復の科学を進歩させることができる伸張損傷の閾値を通知することができます。

要約

末梢神経は、発達中、正常な関節運動、損傷、そして最近では外科的修復を受けている間、生理学的および非生理学的ストレッチを受けます。伸張に対する末梢神経の生体力学的反応を理解することは、さまざまな負荷条件に対する末梢神経の反応を理解し、治療戦略と外科的介入を最適化するために重要です。このプロトコルは、直接線形変換によるステレオイメージングカメラシステムのキャリブレーションプロセスと、キャリブレーションされたステレオイメージングカメラシステムによってキャプチャされたビデオファイルの3次元座標から得られる、ストレッチ中の末梢神経の3次元 in-situ 組織変位の追跡を説明しています。

得られた3次元座標から、伸張した末梢神経の神経長、神経長の変化、および時間に対する負担率を計算できます。ステレオイメージングカメラシステムを使用すると、伸ばしたときの末梢神経の3次元変位を非侵襲的にキャプチャする方法が提供されます。直接線形変換により、ストレッチ中の末梢神経長を3次元的に再構成し、ひずみを測定することができます。現在、直接線形変換によって較正されたステレオイメージングカメラシステムを使用して、伸張した末梢神経の in-situ ひずみを研究する方法論は存在しません。伸展時の末梢神経の in-situ ひずみを捉えることは、臨床医が過度に伸ばしたときの神経損傷の根本的な損傷メカニズムを理解するのに役立つだけでなく、伸張誘発性介入に依存する治療戦略を最適化するのにも役立ちます。この論文で説明されている方法論は、神経損傷の管理とリハビリテーションの分野で患者の転帰を改善するために、ストレッチに応答する末梢神経の生体力学の理解を深める可能性を秘めています。

概要

末梢神経(PN)は、発達、成長、正常な関節運動、損傷、および手術中にストレッチを受けます¹。PNは、^{規則的な運動}中に神経を保護し、その神経線維²の構造的健康を維持するための粘弾性特性を示します^2,3。なぜなら、機械的伸張に対するPN応答は、神経線維損傷⁴、隣接する結合組織^2,4への損傷、および試験アプローチ(すなわち、負荷率または方向)5,6,7,8,9,10,11,12,13,14の種類に依存することが示されているからである。<....

プロトコル

記載されているすべての手順は、ドレクセル大学の動物管理および使用委員会(IACUC)によって承認されています。この新生児用子豚は、米国ペンシルベニア州にある米国農務省(USDA)承認の農場から取得されました。

1. ステレオイメージングシステムのセットアップ

1. 最大100フレーム/秒(FPS)をキャプチャするステレオイメージングカメラシステムをユーティリティスタンドに取り付けます。本研究で用いたステレオイメージングカメラシステムは、2台のカメラ(左右カメラ)をベースライン63mmで離して水平に並べたパッシブステレオカメラです(図1)。

図1:ステレオイメージングカメラシステム、 (A)2台のカメラ(左右のカメラ)をベースライン63mmで区切ったパ....

ディスカッション

伸張損傷による末梢神経(PN)の生体力学的特性を報告する研究はさまざまであり、その変動は試験装置や伸長解析などの試験方法に起因する可能性があります5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,16,24

資料

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