このプロトコルは、再利用可能なカスタムフィット3Dプリントフィクスチャを通じて、マウス腱の生体力学的検査のための効率的で再現可能な方法を記述しています。新しい方法では、サンプルのテストに必要な時間を時間から分に短縮し、以前のメソッドで一般的な問題であった主要なグリップアーティファクトを排除します。この方法は、上スピナトゥス腱およびアキレス腱に限定されない。
それはより大きい動物からの他のマウス腱および腱をテストするために容易に合わせることができる。このアプローチの再現性と効率を確保するために、ここで説明されていないフィクスチャに対して、設計のプロトタイプ作成と検証の複数のサイクルが必要になる場合があります。まず、アガロースゲル中の骨全体のマイクロコンピュータ断層撮影を行う。
断面イメージへの再構築後に、[ファイルを開く] コマンドを選択してファイル データセットを開きます。ダイアログファイルの環境設定を開き、[詳細設定]タブを選択します。アダプティブ レンダリング アルゴリズムを使用して、サーフェスの詳細を滑らかにする 3D モデルを構築します。
オブジェクトの境界線を見つけるために使用される隣接点までの距離をピクセル単位で定義する、地域性パラメータとして 10 を使用します。許容値を 0.1 に最小化して、ファイル サイズを小さくします。対象のボリュームを指定するには、選択した VOI 範囲の上部と下部に設定する 2 つのイメージを手動で選択し、2 番目のページの [対象地域] に移動します。
単一の断面イメージ上の対象領域を手動で選択します。10 ~15 枚の断面画像ごとに ROI を繰り返します。次に、3 番目のページである [バイナリ選択] に移動します。
[ヒストグラム] メニューの [データセットから] をクリックして、データセットのすべての画像から明るさのヒストグラム分布を表示します。また、[ヒストグラム] メニューの [3D モデル ファイルの作成] メニューをクリックします。ボーンの 3D モデルを STL ファイル形式で保存します。
Meshmixer ソフトウェアでメッシュをインポートして[すべて]を選択して編集します。トリカウントを減らし、変更を受け入れます。
STL形式で新しく縮小されたファイルを保存し直すAs.To上副脊髄腱骨を設計するを選択し、固体モデリングコンピュータ支援設計プログラムを使用して上腕骨をつかむフィクスチャのカスタムフィットモデルを作成します。ソリッドモデリングプログラムで上腕骨のSTLフォーマットファイルを開き、SLDPRT形式でパーツファイルとして保存します。次に、Part ファイルを開き、サジタル、コロナ、横など、3 つの解剖学的に関連する平面を手動で作成します。
[ファイル新規作成]をクリックして、ソリッド ブロック コンポーネント パーツを作成します。[ファイル新規作成]をクリックすると、ソリッド ブロックと右または左の上腕骨の 2 つの構成部品を含むアセンブリ モデルが作成されます。ブロック内のボーンの方向を定義して、腱とボーンの間の角度を 180 度にします。
ボーンボリューム全体がブロック内に収まることを確認します。[アセンブリ]ウィンドウでブロックを選択し、[アセンブリ]ツールバーの[コンポーネントを編集]をクリックします。挿入、フィーチャー、キャビティをクリックします。
[均等スケーリング]を選択し、すべての方向にスケーリングする値として0%を入力します。ボーン部品を省略し、アセンブリを部品として保存します。キャビティパーツで円柱を開きます。
スケッチを作成し、上腕頭の上に0.5ミリメートルだけ残すことを確認してください。[フィーチャ]から、[押し出し切り]を選択します。矢状平面に沿ってアセンブリを切断し、骨を前部および後部に収める2つの対称的なコンポーネントを作成します。
矢状平面に沿ってアセンブリ部品をカットして、骨を前部および後方にフィットする 2 つの対称的なコンポーネントを作成します。成長プレートの故障を防ぐために上腕頭を確保し、テスト中に上腕骨がモデルから外れないようにする密閉的なクリアランスを定義することが重要です。原稿に記載されているとおりに進み、後部成分と前部成分を仕上げ。
両方のコンポーネントを個別の部品ファイルとして保存します。今度は、[パターンを挿入]、[ミラー]を押して[ミラー]を選択し、反対側の四肢のフィクスチャの各コンポーネントに対して 3D ミラー モデルを作成します。正面を鏡面平野として選択します。
ミラーするボディとしてパーツを選択します。ミラー平面を選択し、すべての材料を含むスケッチを作成します。フィーチャーから、元の部品を除去し、ミラー化された部品のみを保持するには、[押し出し切り]を選択します。
部品の下部をクリックし、スケッチを作成する平面として使用します。[スケッチ文字]をクリックして L または R を追加します。3D プリントの準備として、すべてのフィクスチャパーツを STL 標準ファイル形式で保存します。
上腕脊髄性筋腱、上腕骨の骨標本を解剖するために、最初に安楽死させたマウスを起こしやすい位置に位置し、前足の肘の上から肩に向かって皮膚の切開を行う。肩の筋肉が見えるように、鈍い解剖で慎重に皮膚を除去するために鉗子を使用してください。骨が露出するまで上腕骨を取り巻く組織を取り除きます。
鉗子で上腕骨を保持し、慎重にコラ血科のアーチを露出するために三角筋とトラペジウス筋肉を除去します。ACジョイントを識別し、慎重にメスのブレードでアクロミオンから鎖骨を分離します。上頭蓋腱とその骨の付着を損傷しないように注意して、メスの刃を使用して肩甲骨付着から筋肉を取り除きます。
グレノイドから上腕頭を取り外し、関節カプセルと眼圧下垂体と短靭腱を裂きます。肘関節を非連結して、上腕骨と尺骨と半径を分離する。上腕上腕脊髄性腱筋標本を分離し、上腕骨および上腕骨の頭部の余分な軟部組織をきれいにする。
アキレス腱を解剖するために、踵骨を、安楽死させたマウスを起こしやすい位置に位置する。アキレス腱とその骨の付着を損傷しないように注意して、足首と膝関節の周りの筋肉が露出するように鈍い解剖で皮膚を取り除きます。メスの刃を使用して、アキレス腱-カルカニュースの付着から始めて、慎重にその近位の付着から胃頭筋を取り外します。
様々な隣接する骨から慎重にカルカニューを除去し、アキレス腱-カルカニューサンプルを分離し、余分な軟組織をきれいにします。腱の断面積を決定するには、骨を逆さまに挿入して、アガロースゲルの骨と腱と筋肉を外側に含むアガロースゲルで満たされたクライオチューブに標本を吊り下げる。マイクロコンピュータ断層撮影を使用してスキャンした後、メスの刃を使用して腱から筋肉を静かに取り除きます。
3D プリントされたフィクスチャにボーンを挿入し、テスト グリッドにアタッチします。折りたたまれた薄いティッシュペーパーの間に腱を挿入して接着し、薄膜グリップを使用して締め付けます。サンプルとグリップを37°CのPBSの試験浴場に挿入し、機械的なテストを行います。
本研究では、再利用可能な3Dプリントされたフィクスチャを使用して骨を握り、検体の調製時間を数時間から数分に短縮した。現在の方法を用いた上垂脊髄腱の引張試験のための代表的な負荷変形曲線は、成長板の故障などの主要な把持アーティファクトを排除した。上スピナトゥス腱とアキレス腱の機械的特性は、P値が0.05未満の非対Tテストに基づいてセックスの有意な効果を示す。
マイクロCTは、アキレス腱の長さに沿った上脊髄腱の長さに沿った断面積の測定に成功した。各解剖学的部位には、効果的なグリップに必要な特定の設計基準があることを覚えておくことが重要です。したがって、各器具の設計は、それに応じて適合する必要があります。
故障までの引張試験に加えて、腱疲労および粘性特性に関する情報を提供する周期的な負荷試験に使用することができる。マウス腱の機械的特性を特徴付けるのは、これらの小さな組織をつかむのが難しいこと、退屈で時間のかかる標本調製方法、および成長プレート骨折を含む多くの理由から、文献では珍しい。このプロトコルは、実際のグリップの失敗を排除し、1日にテストできる標本の数を3倍にしたマウス腱をテストするための時間効率と再現性の高い方法を提示します。
