저자는 골절 테스트 수행에 그들의 기술 지원에 대 한 자료와 메이 요 클리닉에서 구조 테스트 코어를 감사 하 고 싶습니다. 또한 우리 Ramesh Raghupathy과 Ian Gerstel DIC 스크립트와 DIC 프로토콜의 구체적인 내용을 메이 요 클리닉에 그들의 임기 동안 빅터 Barocas 연구 그룹, 미네소타의 대학에 대 한 개발에 그들의 도움에 감사 하 고 싶습니다는 디지털 이미지 상호 관계 긴장 계산11의 핵심을 수행 하는 기본 오픈 소스 소프트웨어. 이 연구는 Grainger 재단에서 Grainger 혁신 기금에 의해 재정적으로 지원 되었다.

모든 실험 기관 검토 위원회 승인을 실시 했다. 샘플 공동에서 해부학 연구소에서 입수 했다.
 1. 테스트를 위해 준비 하 고 표본 <li>24 h. 위해 RT에서 femora 해 동</li> <ol>
	<li>때 대 퇴 골은 테스트를 위해 큐에 동결 전에 적용 된 모든 포장을 제거 하 고 남은 수 분, 지방 예금 또는 부드러운 조직 제거를 마른 수건으로 대 퇴 골을 닦아냅니다. 뼈 시멘트와 조립식된 알루미늄 컵으로 더 중대 한 trochanter 냄비.</li>
	<li>흰색 플라스틱 뇌관 얇은, 균일 코팅을 달성 하기 위해 뼈 스프레이 가능한 만큼, 입자를 포함 하는 상자를 사용 하 여. 최적의 대비 및 대 퇴 골 표면에 강한 접착에 대 한 페인트의 한 균일 한 층으로 뼈를 돌. 
	참고: 두께 측정 되지 했다.</li>
	<li>하자 페인트 적어도 5 분 동안 건조. 이것은 제 2에 얼룩 덜 룩 한 방울과 의도 하지 않은 혼합을 피하기 위해 중요 하다.</li>
	<li>뼈 조직의 건조를 피하기 위해 젖은 천으로 포장.</li>
</ol> 2. 프로세스 speckling <ol><li>약, 뼈에 좋은 speckling를 위한 페인트의 2 부품 물 1 일부 추가. 검은 색을 만들기 위해 아크릴 페인트에 점차적으로 (에 대 한 더 나은 혼합) 물을 추가.</li>
	<li>색깔을 흡수 하 고 흰색 코팅에 검은 speckles을 브러시 터치에 블랙 페인트의 팔레트에서 깨끗 한 칫 솔을 찍어.</li>
	<li>하자 진행 하기 전에 5 분 동안 건조 페인트.</li>
</ol> 3. 이미지 수집 <ol><li>정착 물에 화분된 선단부를 삽입 하 여 기계적 테스트 컴퓨터에 준비 된 얼룩 덜 룩 한 대 퇴 골을 탑재 하 고 표본을 확보 하 여 두 개의 나사를 조입니다.</li>
	<li>는 카메라 이미지에 반사를 피하 면 서 가능한 가장 높은 조명을 달성 하는 대 퇴 골 표면 같은 두 고 강도 출력 빛 반사 경을 조정 합니다. 다음 단계는 테스트 전에 가벼운 방사선에서 견본의 원치 않는 열을 피하기 위해 제 3에 신속 하 게 진행</li>
	<li>앞의 조리개를 줄이고 다시 보기 고속 비디오 카메라 렌즈는 전체 보기의 필드에 대 퇴 골의 관심 영역에 초점.</li>
	<li>더 섬광을 줄이면서 조명 개선에 빛 반사를 조정.</li>
	<li>6000 프레임/s 1024 x 512 픽셀의 해상도 캡처 이미지 수집 소프트웨어를 설정 합니다. 12288에 트리거 신호를 받은 후 취득 프레임의 총 수를 설정 합니다. 테스트 시스템에서 트리거 신호를 수신할 때 이미지 수집을 위한 고속 비디오 소프트웨어를 팔. 비디오 카메라에 있는 테스트 완료 되 면 &#39; s 버퍼 메모리.</li>
	<li>원하는 경로 파일 이름을 지정 하 고 클릭 하 여 비디오를 디스크에 저장 이미지 수집 소프트웨어를 사용 하 여 &#34; 저장 &#34;. 저장 프레임 수에 따라 완료 하는 데이 과정에 대 한 5-40 분 사이 대기 준비.</li>
</ol> 4. 이미지 준비 <ol><li>대 퇴 골의 전면 및 후면 보기에 대 한 별도 작업 디렉터리를 만들기.</li>
	<li>비디오 분석 소프트웨어를 사용 하 여 적절 한 고속 비디오 녹화를 열고 로드 프레임 액추에이터 움직임, 고 2)는 프레임의 시작 1) 키 프레임 참조 번호를 즉시 참고 후 골절 이벤트.</li>
	<li>다운 샘플링 고속 비디오에서 압축 되지 않은 TIFF 이미지 시퀀스, 열고 실행 하는 &#34; mov_frames.m &#34; 관련 대 퇴 골 쪽에 대 한 작업 디렉터리에 스크립트.
	<ol><li>결과 대화 상자에서 25-40의 스텝 크기와 단계 4.2에서 식별 끝 프레임 번호를 입력. 클릭 &#34; 추출 프레임 &#34; *.tiff 파일 올바르게 추출 된 보장 하기 위해 작업 디렉터리를 검사 하 고.</li>
	</ol></li></ol> 5. 유한 요소 메쉬 생성 유한 요소 메쉬를 만드는 프로그램 <ol><li>사용 외부는 유한 요소 메쉬. 유한 요소 방법으로 차동 변위 벡터에서 2D 긴장을 계산 합니다. 스플라인 창조에 대 한 템플릿으로 유한 요소 소프트웨어 사전 프로세서로 초기 추출 된 *.tiff 이미지를 가져옵니다.</li>
	<li>두 프레임의 반대 모서리에 있는 이미지의 수 탁자 포인트를 식별 하 고 기록 (이들은 결국 사용 단계 6.1에서) 그들의 X 및 Y 좌표를 쉽게 찾을. 이 좌표는 임의 FEA 소프트웨어 가져올 *.tiff 이미지를 사용 하 여 규칙에 따라. 이 점의 좌표 단계 6.2에서 비디오 이미지의 해당 픽셀의 유한 요소 메쉬 노드를 등록 하는 데 사용 됩니다.</li>
	<li>이미지 편집 소프트웨어에서에서 유한 요소 소프트웨어 전처리기에 가져온 동일한 이미지 열고 단계 5.2에서에서 식별 포인트와 관련 된 픽셀의 X 및 Y 방향 값을 기록. 이들은 결국 단계 6.1에서 사용 합니다.</li>
	<li>에는 &#34; 스케치 &#34; 유한 요소 프로그램을 meshing의 모듈 스플라인 도구를 사용 하 여 관심 영역을 나타내는 폐쇄 섹션 개요. 확인 지역 너무 큰 뼈의 표면 회전으로 인해 골절을 지역 사전에 밖으로 이동 되도록.</li>
	<li>글로벌 메쉬 크기 메뉴에서 1 m m의 가장자리를 시드 여 meshing 단계 5.4에서 만든 닫힌된 단면을 준비 &#34; 씨 부품 인스턴스 &#34;.</li>
	<li>아래 &#34; 할당 메쉬 컨트롤 &#34;, 사각형 요소 모양 설정.</li>
	<li>닫힌된 단면을 메쉬.</li>
	<li>꾸벅꾸벅 졸 기 좌표 및 요소 정의의 구성 된 메쉬 데이터베이스의 ASCII 파일로 메시를 익스포트합니다.</li>
	<li>결과 유한 요소 입력 파일 텍스트 편집기에서 열려, 노드 번호 및 새 텍스트 파일에 좌표를 포함 하는 노드 블록을 복사 하 고 다른 이름으로 저장 &#34; nodes.txt &#34;. 요소 블록 반복 하 고 새 텍스트 파일을 저장 &#34; elements.txt &#34;.</li>
</ol> 6. 높은 속도 비디오 이미지와 디지털 이미지 상호 관계 분석 실시 FE 메쉬 등록 <ol><li>새 세션 2-요소 행 벡터 ab1, ab2 단계 5.2에서 확인 된 값을 라는 만듭니다., px1 그리고 px2와 함께 그 벡터 이름을 명령줄에 입력 하 여 단계 5.3에 식별 하는 값입니다. 작업 영역으로 저장 &#34; points.mat &#34;.</li>
	<li>스크립트 실행 &#34; convert_imagesize.m &#34; 추출 된 고속 비디오 이미지에서 유한 요소 메쉬 포인트 등록.</li>
	<li>스크립트 실행 &#34; rrImageTrackGui.m &#34;. 첫 번째 이미지 로드 (&#34; p01.tif &#34;) 이미지 처리의 총 수로 추출 된 마지막 *.tiff 파일의 번호를 입력 하십시오.</li>
	<li>로드 메쉬 메쉬 옵션은 설정 하 여 단계 5.7에서 만든 &#34; 파일에서 읽는 &#34; 클릭 하 고 &#34; 허용 &#34;. 유한 요소 메쉬 뼈 이미지 위에 나타납니다.</li>
	<li>매개 변수를 추적 하는 것에 대 한 다음 지침에 따라 추적 값을 지정 하 고 클릭 &#34; 진행 &#34; (유지 매개 변수 값은 이미지 크기, 텍스처 및 변형 일어나, 양의 마음 하 고 테스트 해야 신중 하 게 경우에-의해-사건을 기준으로)에.
	21의 <ol><li>사용 시작 커널 크기입니다. 커널 크기, n, 이다 크기 of는 n x n (여기서 n은 홀수) 픽셀의 교차 상관 및 스트레인 계산에 사용 될 그 지역에 대 한 변형 벡터의 결정에 사용 되는.</li>
		<li>4의 시작 하위 픽셀 크기를 사용합니다. 픽셀 크기, m, 그 하위 창에는 (2 m + 1) x (2 m + 1) 서브는 서브 픽셀 이상의 변형 균질 스트레인을 가정 하 여 계산의 크기는.</li>
		<li>2 시작 부드럽게 배를 사용합니다. 부드럽게 요소 긴장을 계산 하기 전에 추적된 위치에서 변위 필드에 적용 하는 스무 딩의 금액입니다.</li>
		<li>10의 시작 maxMove 요소를 사용 하 여. maxMove 요소 노드 이웃 기준 그것의 궤도에서 수 있는 픽셀의 최대 수는 &#39; s 궤도. 이 심하게 변형에 추적 하는 것을 방지할 수.</li>
		<li>15의 시작 smoothGrid 요소를 사용합니다. SmoothGrid 요소는 다듬기에 사용 되는 (추적 노드 메쉬 보다 약간 낮은) 격자의 크기 이다.</li>
	</ol></li> <li>섬광 또는 흐림의 영역을 피하는 동안 주위 중요 한 대조는 가이드 포인트를 선택. 클릭 하 여이 확인 &#34; 체크 가이드 &#34; 강한 상관 피크를 확인 하 고 (적어도 두 번 진폭) 그것의 이웃 사람에 비해. 클릭 &#34; 허용 &#34; 및 &#34; 추적 수행 &#34; 만족. 이 차동 변위 임시 이미지 시퀀스에 대 한 계산 됩니다 긴 계산 프로세스가 될 수 있습니다.</li>
	<li>단계 6.6 후 완료를 클릭 &#34; 애니메이션 &#34;. 애니메이션 완료 되 면, 클릭 &#34; 긴장 (포스트 프로세싱 소프트웨어) 쓰기 &#34;, *.exe를 입력 한 다음 writeStrainRR_simple.exe 11을 선택. 이 긴장을 계산 합니다. GUI를 닫습니다.</li>
</ol> 7. 변위 및 변형 데이터의 후 처리 <li>실행 변형 프레임 번호 대를 <ol>&#34; analyzeFailurePrecursor.m &#34; 스텝 크기의 입력 인수로 명령줄에서 (20-30을 선택). 봉우리 뼈 손상을 의미 합니다 그리고 가장 큰 피크 글로벌 뼈 실패에 가까운 프레임에 해당 합니다.</li>
	<li>긴장의 동영상 파일을 만들려면 실행 &#34; makeMovies.m &#34; (numVars, endstep, 플래그) 인수 명령 창에서. 
	참고: 인수 numVars는 1-3으로 정의 되어 변위, 4-6 되 고 xx, yy 및 xy 스트레인 구성 요소, 7 &#38; 8 두 원금과 폰 Mises 긴장, 그리고 9 스트레인 에너지. 인수 endstop은 영화에 포함 시킬 마지막 프레임.
	<ol><li>1만 numVars 인수에 지정 된 엔터티에 대 한 영화를 만들 모든 변수의 영화를 만들려고 0에 선택적 인수 플래그 설정.</li>
	</ol></li></ol> 8. 조정 및 결과의 구체화 <ol><li>경우 DIC 추적 외부 연속체 역학 가정에 있는 불연속 변형 필드 같은 가난한 결과 했다, 무슨 일이 일어나 고 추적 실패 하는 이유를 확인. 추적 매개 변수 조정에 특히 주의 지불 하는 섹션 6을 반복 합니다. 보조 옵션 유한 요소 소프트웨어에 돌아와서 더 균일 하 고 미세한 가능성이 메쉬를 작성 하는 것.</li>
	<li>경우 DIC 추적 했다 합리적인 결과, DIC에 대 한 미세한 일련의 이미지를 만듭니다. 포인트 6 더 이상 이동 해야 하는 마음에 요구와 골절 테스트에 관심의 3 개의 다른 정권에 대 한 프레임 간격을 식별 단계 4.2 및 비디오의 해당 프레임 속도에서 그 키 프레임 참조 번호를 사용 하 여 프레임 사이의 픽셀. 
	참고: 테스트의 초기 세그먼트에 대 한 긴장은 건물 천천히 대 퇴 골 때 프레임 간격 것입니다 비교적 큰 (예, 100 m m/s의 변위 속도 대 한이 부분에 대 한 프레임 간격은 3333 µs). 테스트 가까이 골절 프레임의 중간 부분에 대 한 긴장은 더 급속 하 게 증가 이며 작은 프레임 간격 필요한 (1667 μ s 100 m m/s의 변위 속도 대 한). 골절 직전 마지막 부분에 대 한 프레임 간격의 작은 (16.7 μ s 100 m m/s 변위 속도)에.</li>
	<li>설명서에 대 한 선택만 목적: 서식이 지정 된 데이터를 ASCII 파일에서 항목 제목 만들기 단계 8.2에서 정보를 사용 하 여 &#34; steps.txt &#34; 각 프레임 간격에 대 한 데이터 행을 포함 하. 각 행의 형식 (단계 8.2에 따라) 건너뛸 프레임 수를 구분 하는 그 정권의 시작 프레임 콜론으로 구분 그 정권의 마지막 프레임 다음 될 것입니다 (즉, 형식 a &#34; 1:20:200 &#34; 추출 하도록 지시할 것입니다 추출 하는 소프트웨어 프레임 20의 단계에서 프레임 200 1).
	<ol><li>즉시 다음 지정, 탭을 삽입 하 고 이미지 추출 지정 번호 범위 (대 한는 &#34; 1:20:200 &#34; 예를 들어, 전체 행 지정 될 &#34; 1:20:200 &#60; 보도 탭 &#62; 1시 11분 &#34; 인용 없이). 세 행의 정보에 있을 것입니다 그래서 다른 두 정권 테스트 반복은 &#34; steps.txt &#34; 파일. 어떻게 이미지 원래 고속 비디오에서 추출 된에 대 한 기록으로이 파일은.</li>
	</ol></li> <li>런타임에 mov_Frames.m 코드 다시이 대화 상자에서 여러 프레임 간격 정권 지정 하. 프레임 번호를 입력 하 고 단계 시작, 끝, 및 프레임 건너뛰기 매개 변수 도구에서 예상을 확인 하려면 단계 8.2에서 확인 된 크기 &#39; s 대화 상자. 이렇게 하려면 새 디렉터리에 그렇지 않으면 원본 이미지 확인을 덮어쓰게 됩니다.</li>
	<li>섹션 6과 7을 반복 하 고 개선에 대 한 결과 검토. 각 대 퇴 골 골절 이벤트, 얼룩 무늬, 및 점화의 성격에 따라 다른 추가 반복 해야 합니다. 반복 단계 6.5 때 동일 하 게 유지 설정을 제외 하 고 6에 maxMove (10)를 줄일.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Peters, W., Ranson, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+imaging+techniques+in+experimental+stress+analysis.">Digital imaging techniques in experimental stress analysis.</a> Opt Eng. 21 (3), 213427-213427 (1982).</li><li>Kwon, O., Hanna, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Enhanced+Digital+Image+Correlation+Technique+for+Feature+Tracking+During+Drying+of+Wood.">The Enhanced Digital Image Correlation Technique for Feature Tracking During Drying of Wood.</a> Strain. 46 (6), 566-580 (2010).</li><li>Sutton, M. A., Orteu, J. J., Schreier, H. 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O., Dragomir-Daescu, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Validated+finite+element+models+of+the+proximal+femur+using+two-dimensional+projected+geometry+and+bone+density.">Validated finite element models of the proximal femur using two-dimensional projected geometry and bone density.</a> Comput Methods Programs Biomed. 104 (2), 168-174 (2011).</li><li>Keyak, J. H., Rossi, S. A., Jones, K. A., Skinner, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prediction+of+femoral+fracture+load+using+automated+finite+element+modeling.">Prediction of femoral fracture load using automated finite element modeling.</a> J Biomech. 31 (2), 125-133 (1998).</li><li>Lotz, J. C., Cheal, E. J., Hayes, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fracture+Prediction+for+the+Proximal+Femur+Using+Finite-Element+Models+.+1Linear-Analysis.">Fracture Prediction for the Proximal Femur Using Finite-Element Models . 1Linear-Analysis.</a> J Biomech Eng-T Asme. 113 (4), 353-360 (1991).</li><li>Cody, D. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Femoral+strength+is+better+predicted+by+finite+element+models+than+QCT+and+DXA.">Femoral strength is better predicted by finite element models than QCT and DXA.</a> J Biomech. 32 (10), 1013-1020 (1999).</li><li>Dragomir-Daescu, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robust+QCT/FEA+models+of+proximal+femur+stiffness+and+fracture+load+during+a+sideways+fall+on+the+hip.">Robust QCT/FEA models of proximal femur stiffness and fracture load during a sideways fall on the hip.</a> Ann Biomed Eng. 39 (2), 742-755 (2011).</li><li>Bettamer, A., Hambli, R., Allaoui, S., Almhdie-Imjabber, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+visual+image+measurements+to+validate+a+novel+finite+element+model+of+crack+propagation+and+fracture+patterns+of+proximal+femur.">Using visual image measurements to validate a novel finite element model of crack propagation and fracture patterns of proximal femur.</a> Comput Methods Biomech Biomed Eng Imaging Vis. , 1-12 (2015).</li><li>Raghupathy, R., Barocas, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Robust Image Correlation Based Strain Calculator for Tissue Systems. , (2016).</li><li>Taddei, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subject-specific+finite+element+models+of+long+bones:+An+in+vitro+evaluation+of+the+overall+accuracy.">Subject-specific finite element models of long bones: An in vitro evaluation of the overall accuracy.</a> J Biomech. 39 (13), 2457-2467 (2006).</li><li>Grassi, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accuracy+of+finite+element+predictions+in+sideways+load+configurations+for+the+proximal+human+femur.">Accuracy of finite element predictions in sideways load configurations for the proximal human femur.</a> J Biomech. 45 (2), 394-399 (2012).</li><li>Gerstel, I., Raghupathy, R., Dragomir-Daescu, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+Image+Correlation+Identifies+Quantitative+Characteristics+in+Proximal+Femur+Fracture+Crack.">Digital Image Correlation Identifies Quantitative Characteristics in Proximal Femur Fracture Crack.</a> ORS Annual Mtg. , (2012).</li></ol>

저자 아무 관련이 공개 있다.

우리는 지속적으로 테스트는 다음 DIC 전체 필드 스트레인 분포를 추정 하는 데 사용 했다 골절 중 고대비 이미징 대 퇴 샘플을 준비 하는 프로토콜을 도입. 이 프로토콜 뼈 표면에 단단한 흰색 배경에 대해 speckles을 추적 하는 블랙의 적절 한 명암 질감을 보장 합니다. 이 프로토콜에 따라 우리는 성공적으로 일 femora DIC 분석을 사용 하 여 긴장의 추정을 복제.
DIC는 고속 비디오 ...

디지털 이미지 상호 관계 (DIC) 후 현재 프로토콜에 기계 골절 테스트 기간 동안 얻은 시간 시퀀스 이미지에서 싱가포르로 퇴 테스트 견본의 전체 필드 표면 긴장을 추정 하는 데 사용 되는 메서드를 처리 하는 이미지입니다. 기술을 처음 개발 되었다 1980 년대에 실험적 스트레스 분석에 적용 하 고 최근 몇 년 동안1,2,3사용의 급속 한 증가 경험 했다. 그것은 몇 가지 주요 이점을 스트레인 필드의 증가 공간 배급을 포함 하 여 구조에 스트레인 게이지를 장착의 더 전통적인 방법, 세밀 하 게 통해 증가 카메라 해상도 및 스트레인 게이지와 함께 문제를 피할 길이 측정 접착제 접착 또는 준수입니다. 생물 조직, 뼈, 등에 대 한 DIC의 주요 이점은 이다 매우 이질적인 소재 속성4,5의 구성 된 불규칙 한 형상에 적용할 수 있습니다. 전통적인 스트레인 수집 방법의 주요 결점은 충분 한 공간 및 시간 샘플링을 정확 하 게 달성 하는 관심의 영역의 측정에 대 한 충분 한 해상도의 비싼 고속 비디오 카메라를 요구 한다 스트레인 필드 예상.
대 퇴 골 강도5의 QCT/FEA 모델에 스트레인 의견 확인 하 뼈 골절 DIC는 분석에서에서 얻은 시간 변형 필드의 기본 응용 프로그램이입니다. 이러한 유효성 검사는 주로 힘과 변위 로드 셀 및 변위 변환기6,7,8에서 원격 측정을 활용 하는 많은 정형 외과 연구 그룹의 초점 이다. 또한, 골절 패턴의 후 골절 이미지 분석 모델 유효성 검사9의 추가 수단으로 이러한 원격 측정으로 결합 되었습니다. 더 최근에, DIC 메서드는 골절의 FEA 모델의 유효성을 검사 하 고 근 위 대 퇴 골10전파 균열에 적용 되었습니다. 모델과 실험 사이 긴장에 상관 관계를 이용 하 여 인접 femora의 계산 모델의 타당성에 더 많은 자신감 얻을 것 이다 그리고 더 QCT/FEA 진단 방법 임상 가까이 사용을 사전.
이 작품 골절 근 위 femora의 테스트에 DIC 분석에 대 한 필요한 단계를 통합 하는 자세한 프로토콜에 설명 합니다. 절차는 뼈 표면에 흰색 페인트를 분사 하 고 뼈의 말린된 흰색 표면에 검은 반점이 다음 speckling의 뼈 준비 단계를 포함, 높은 사용 하 여 충분 한 공간 및 시간 해상도 가진 이미지를 얻기의 방법을 속도 비디오 카메라, 프로세스 그리고 우리는 이러한 이미지에서 스트레인 필드에 사용 되는 도구. 우리는 또한 측정의 품질에 영향을 미칠 수 있습니다 몇 가지 주의 사항을 설명 했다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1549">
	<tbody>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:285px;">Krylon plastic primer white</td>
			<td style="width:360px;">Krylon, Peoria, AZ, USA</td>
			<td style="width:425px;">N/A</td>
			<td style="width:479px;">Used as a base coat for a smooth white finish on bone surface</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:285px;">Water-based acrylic white and black paint&#160;</td>
			<td style="width:360px;">Plaid Enterprises (Ceramcoat), Norcross, GA, USA</td>
			<td style="width:425px;">N/A</td>
			<td style="width:479px;">Paint source for white and black colors</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:285px;">Mixing bowl</td>
			<td style="width:360px;">Not specific (generic)</td>
			<td style="width:425px;">N/A</td>
			<td style="width:479px;">Used to mix and prepare paint</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:285px;">Foam brush</td>
			<td style="width:360px;">Linzer Products, Wyandanch, NY, USA</td>
			<td style="width:425px;">N/A</td>
			<td style="width:479px;">Used to apply paint on bone surface</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:285px;">Toothbrush</td>
			<td style="width:360px;">Colgate-Palmolive, New York, NY, USA</td>
			<td style="width:425px;">Firm bristle</td>
			<td style="width:479px;">Used to apply appropriate size and distribution of speckling pattern</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:285px;">Hygenic Orthodontic Resin (PMMA)</td>
			<td style="width:360px;">Patterson Dental, St Paul, MN, USA</td>
			<td style="width:425px;">H02252</td>
			<td>Controlled substance and can be purchased with proper approval</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:285px;">Kenmore Freezer</td>
			<td style="width:360px;">Sears Holdings, Hoffman Estates, IL, USA</td>
			<td style="width:425px;">N/A</td>
			<td>Used to maintain a -20oC storage enviroment for bone specimens</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:285px;">Physiologic Saline (0.9% Sodium Chloride)</td>
			<td style="width:360px;">Baxter Healthcare, Deerfield, IL, USA</td>
			<td style="width:425px;">NDC 0338-0048-04</td>
			<td>Used for keeping specimens hydrated</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:285px;">Scalpels and scrapers</td>
			<td style="width:360px;">Aspen Surgical (Bard-Parker), Caledonia, MI, USA&#160;</td>
			<td style="width:425px;">N/A</td>
			<td>Used to remove soft tissue from bone specimens</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:285px;">Fume Hood</td>
			<td style="width:360px;">Hamilton Laboratory Solutions, Manitowoc, WI, USA</td>
			<td style="width:425px;">70532</td>
			<td>Used for ventilation when preparing PMMA for potting of specimens</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:285px;">Lighting units</td>
			<td style="width:360px;">ARRI, Munich, Germany</td>
			<td style="width:425px;">N/A</td>
			<td>Needed for illumination of target for image capture</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:285px;">High-speed video camera</td>
			<td style="width:360px;">Photron Inc., San Diego, CA, USA</td>
			<td style="width:425px;">Photron Fastcam APX-RS&#160;</td>
			<td>Used to capture the high speed video recordings of the fracture events</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:285px;">Photron FASTCAM Imager and Viewer</td>
			<td style="width:360px;">Photron Inc., San Diego, CA, USA</td>
			<td style="width:425px;">Ver.3392(x64)</td>
			<td>Used to record and view the high speed video recordings</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:285px;">Camera lens</td>
			<td style="width:360px;">Zeiss, Oberkochen, Germany</td>
			<td style="width:425px;">Zeiss Planar L4/50 ZF Lens</td>
			<td>Needed for appropriate image resolution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:285px;">ABAQUS CAE</td>
			<td style="width:360px;">Dassault System&#232;s, Waltham, MA, USA</td>
			<td style="width:425px;">Versions 6.13-4</td>
			<td>Used for defining region of interest and creating finite element mesh</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:285px;">MATLAB</td>
			<td style="width:360px;">Mathworks, Natick, MA, USA</td>
			<td style="width:425px;">Version 2015b</td>
			<td>Used for image processing and DIC analysis</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:285px;">TecPlot</td>
			<td style="width:360px;">TecPlot Inc., Bellevue, WA</td>
			<td style="width:425px;"></td>
			<td>Used for post processing of strain fields</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:285px;">Strain Calculator Software</td>
			<td style="width:360px;">Victor Barocas Research Group, University of Minnesota, Minneapolis, MN, USA</td>
			<td style="width:425px;">http://license.umn.edu/technologies/20130022_robust-image-correlation-based-strain-calculator-for-tissue-systems</td>
			<td>Used to calculate strain field</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:285px;">mov_frames.m</td>
			<td style="width:360px;">Matlab script, Mayo Clinic, Rochester, MN,USA</td>
			<td style="width:425px;">N/A</td>
			<td>Used to downsample uncompressed images from high speed video files</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:285px;">convert_imagesize.m</td>
			<td style="width:360px;">Matlab script, Mayo Clinic, Rochester, MN,USA</td>
			<td style="width:425px;">N/A</td>
			<td>Used to register image pixel coordinates with mesh coordinates</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;">rrImageTrackGui.m</td>
			<td style="width:360px;">Matlab script, Mayo Clinic, Rochester, MN,USA</td>
			<td style="width:425px;">N/A</td>
			<td>Used to perform the image cross-correlation to obtain deformations and run Strain Calculator</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:285px;">analyzeFailurePrecursor.m</td>
			<td style="width:360px;">Matlab script, Mayo Clinic, Rochester, MN,USA</td>
			<td style="width:425px;">N/A</td>
			<td>Used to track the peak strain components temporally</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:285px;">makeMovies.m</td>
			<td style="width:360px;">Matlab script, Mayo Clinic, Rochester, MN,USA</td>
			<td style="width:425px;">N/A</td>
			<td>Used to create portable *.avi movies of the deformation components, strain components, principal strains, von Mises strain, and strain energy</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a method to estimate cadaveric femur cortical strains during fracture testing using digital image correlation

이 프로토콜 디지털 이미지 상관 관계를 사용 하 여 기계적 테스트에서 얻은 싱가포르로 퇴 표면의 고속 비디오 이미지에서 대뇌 피 질의 변형 추정 하는 방법을 설명 합니다. 이 광학 방법 로드는 견본에 적용 되어 단단한 흰색 배경에 많은 대조 신탁 표시의 질감을 표면 변형의 정확한 추적을 위해 필요 합니다. 테스트, 직전 카메라 보기의 표면 수성 백색 뇌관으로 그린 고 몇 분 동안 건조 수 있었습니다. 그런 다음 검은 페인트가 끝났습니다 얼룩 덜 룩 한 신중 하 게도 크기와 작은 물방울의 모양에 대 한 특별 한 고려 사항 가진 백색 배경. 조명은 신중 하 게 설계 하 고 필터를 사용 하 여 반사를 최소화 하면서 이러한 표시의 최적의 대비 되도록 설정 합니다. 이미지는 최대 12, 000 프레임/s 고속 비디오 캡처를 통해 얻은 했다. 이전 및 골절 이벤트를 포함 하 여 주요 이미지 추출 되 고 변형 관심의 지정된 된 영역을 통해 신중 하 게 크기의 심문 윈도에서 연속 프레임 사이 견적 된다. 이러한 변형 다음 골절 테스트 기간 동안 일시적으로 표면 긴장을 계산 하는 데 사용 됩니다. 스트레인 데이터 골절, 대 퇴 골 내 개시를 식별 하는 데와 근 위 대 퇴 골 골절 강도 모델 양적 단층 기반 유한 요소 분석 (QCT/FEA)에서 파생 된의 최종 유효성 검사에 대 한 매우 유용 합니다.

Speckling 과정을 하기 전에 퇴 과잉 지방과 부드러운 조직에서 청소 하 고 더 중대 한 trochanter 알루미늄 컵에 화분. Polymethylmethacrylate (PMMA)의 응고, 동안 뼈 조직의 건조를 피하기 위해 염 분 젖은 헝겊에 싸여 있다. 뼈 청소 PMMA 경화 되 면 (그림 1)를분사 하기 전에 다시 마우스 오른쪽. 다음, 뼈 표면 살포 또는 물을 기반 플라스틱 화이트 색?...

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A Method to Estimate Cadaveric Femur Cortical Strains During Fracture Testing Using Digital Image Correlation

이 프로토콜에서 대 퇴 골 표면 긴장 골절 디지털 이미지 상호 관계 기술을 사용 하 여 테스트 하는 동안에 견적 된다. 방법의 참신 대 퇴 골 표면, 신중 하 게 지정 된 조명, 고속 비디오 캡처 및 스트레인 계산에 대 한 디지털 이미지 상호 관계 분석에 높은 대비 확률적 얼룩 패턴의 응용 프로그램을 포함 한다.

방법 골절 디지털 이미지 상관 관계를 사용 하 여 테스트 하는 동안 싱가포르로 대 퇴 골 피 질 긴장을 예상

This protocol describes the method using digital image correlation to estimate cortical strain from high speed video images of the cadaveric femoral ...

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

7.3K 조회수.  Mayo Clinic. 이 프로토콜에서 대 퇴 골 표면 긴장 골절 디지털 이미지 상호 관계 기술을 사용 하 여 테스트 하는 동안에 견적 된다. 방법의 참신 대 퇴 골 표면, 신중 하 게 지정 된 조명, 고속 비디오 캡처 및 스트레인 계산에 대 한 디지털 이미지 상호 관계 분석에 높은 대비 확률적 얼룩 패턴의 응용 프로그램을 포함 한다.

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Optical Frequency Domain Imaging of Ex vivo Pulmonary Resection Specimens: Obtaining One to One Image to Histopathology Correlation

Lung cancer is the leading cause of cancer-related deaths1. Squamous cell and small cell cancers typically arise in association with the conducting airways, whereas adenocarcinomas are typically more peripheral in location. Lung malignancy detection early in the disease process may be difficult due to several limitations: radiological resolution, bronchoscopic limitations in evaluating tissue underlying the airway mucosa and identifying early pathologic changes, and small sample size and/or incomplete sampling in histology biopsies. High resolution imaging modalities, such as optical frequency domain imaging (OFDI), provide non-destructive, large area 3-dimensional views of tissue microstructure to depths approaching 2 mm in real time (Figure 1)2-6. OFDI has been utilized in a variety of applications, including evaluation of coronary artery atherosclerosis6,7 and esophageal intestinal metaplasia and dysplasia6,8-10.
Bronchoscopic OCT/OFDI has been demonstrated as a safe in vivo imaging tool for evaluating the pulmonary airways11-23 (Animation). OCT has been assessed in pulmonary airways16,23 and parenchyma17,22 of animal models and in vivo human airway14,15. OCT imaging of normal airway has demonstrated visualization of airway layering and alveolar attachments, and evaluation of dysplastic lesions has been found useful in distinguishing grades of dysplasia in the bronchial mucosa11,12,20,21. OFDI imaging of bronchial mucosa has been demonstrated in a short bronchial segment (0.8 cm)18. Additionally, volumetric OFDI spanning multiple airway generations in swine and human pulmonary airways in vivo has been described19. Endobronchial OCT/OFDI is typically performed using thin, flexible catheters, which are compatible with standard bronchoscopic access ports. Additionally, OCT and OFDI needle-based probes have recently been developed, which may be used to image regions of the lung beyond the airway wall or pleural surface17.
While OCT/OFDI has been utilized and demonstrated as feasible for in vivo pulmonary imaging, no studies with precisely matched one-to-one OFDI:histology have been performed. Therefore, specific imaging criteria for various pulmonary pathologies have yet to be developed. Histopathological counterparts obtained in vivo consist of only small biopsy fragments, which are difficult to correlate with large OFDI datasets. Additionally, they do not provide the comprehensive histology needed for registration with large volume OFDI. As a result, specific imaging features of pulmonary pathology cannot be developed in the in vivo setting. Precisely matched, one-to-one OFDI and histology correlation is vital to accurately evaluate features seen in OFDI against histology as a gold standard in order to derive specific image interpretation criteria for pulmonary neoplasms and other pulmonary pathologies. Once specific imaging criteria have been developed and validated ex vivo with matched one-to-one histology, the criteria may then be applied to in vivo imaging studies. Here, we present a method for precise, one to one correlation between high resolution optical imaging and histology in ex vivo lung resection specimens. Throughout this manuscript, we describe the techniques used to match OFDI images to histology. However, this method is not specific to OFDI and can be used to obtain histology-registered images for any optical imaging technique. We performed airway centered OFDI with a specialized custom built bronchoscopic 2.4 French (0.8 mm diameter) catheter. Tissue samples were marked with tissue dye, visible in both OFDI and histology. Careful orientation procedures were used to precisely correlate imaging and histological sampling locations. The techniques outlined in this manuscript were used to conduct the first demonstration of volumetric OFDI with precise correlation to tissue-based diagnosis for evaluating pulmonary pathology24. This straightforward, effective technique may be extended to other tissue types to provide precise imaging to histology correlation needed to determine fine imaging features of both normal and diseased tissues.

Optical Frequency Domain Imaging of Ex vivo Pulmonary Resection Specimens: Obtaining One to One Image to Histopathology Correlation

A method to image ex vivo pulmonary resection specimens with optical frequency domain imaging (OFDI) and obtain precise correlation to histology is described, which is essential to developing specific OFDI interpretation criteria for pulmonary pathology. This method is applicable to other tissue types and imaging techniques to obtain precise imaging to histology correlation for accurate image interpretation and assessment. Imaging criteria established with this technique would then be applicable to image assessment in future in vivo studies.

의 광 주파수 도메인 영상<em&gt; 예 생체</em&gt; 폐 절제술의 표본 : 조직 병리학 간 상관 관계에 하나에 하나의 이미지를 얻기

Lung cancer is the leading cause of cancer-related deaths1. Squamous cell and small cell cancers typically arise in association with the conducting ...

연구

생체공학

Micropipette Aspiration of Substrate-attached Cells to Estimate Cell Stiffness

Growing number of studies show that biomechanical properties of individual cells play major roles in multiple cellular functions, including cell proliferation, differentiation, migration and cell-cell interactions. The two key parameters of cellular biomechanics are cellular deformability or stiffness and the ability of the cells to contract and generate force. Here we describe a quick and simple method to estimate cell stiffness by measuring the degree of membrane deformation in response to negative pressure applied by a glass micropipette to the cell surface, a technique that is called Micropipette Aspiration or Microaspiration.
Microaspiration is performed by pulling a glass capillary to create a micropipette with a very small tip (2-50 &mu;m diameter depending on the size of a cell or a tissue sample), which is then connected to a pneumatic pressure transducer and brought to a close vicinity of a cell under a microscope. When the tip of the pipette touches a cell, a step of negative pressure is applied to the pipette by the pneumatic pressure transducer generating well-defined pressure on the cell membrane. In response to pressure, the membrane is aspirated into the pipette and progressive membrane deformation or "membrane projection" into the pipette is measured as a function of time. The basic principle of this experimental approach is that the degree of membrane deformation in response to a defined mechanical force is a function of membrane stiffness. The stiffer the membrane is, the slower the rate of membrane deformation and the shorter the steady-state aspiration length.The technique can be performed on isolated cells, both in suspension and substrate-attached, large organelles, and liposomes.
Analysis is performed by comparing maximal membrane deformations achieved under a given pressure for different cell populations or experimental conditions. A "stiffness coefficient" is estimated by plotting the aspirated length of membrane deformation as a function of the applied pressure. Furthermore, the data can be further analyzed to estimate the Young's modulus of the cells (E), the most common parameter to characterize stiffness of materials. It is important to note that plasma membranes of eukaryotic cells can be viewed as a bi-component system where membrane lipid bilayer is underlied by the sub-membrane cytoskeleton and that it is the cytoskeleton that constitutes the mechanical scaffold of the membrane and dominates the deformability of the cellular envelope. This approach, therefore, allows probing the biomechanical properties of the sub-membrane cytoskeleton.

Here we describe a quick and simple method to measure cell stiffness. The general principle of this approach is to measure membrane deformation in response to well-defined negative pressure applied through a micropipette to the cell surface. This method provides a powerful tool to study biomechanical properties of substrate-attached cells.

기판에 연결된 전지의 Micropipette의 열망은 셀 강성을 추정하기 위해

Growing number of studies show that biomechanical properties of individual cells play major roles in multiple cellular functions, including cell ...

A Microfluidic Device for Studying Multiple Distinct Strains

The study of cell responses to environmental changes poses many experimental challenges: cells need to be imaged under changing conditions, often in a comparative manner. Multiwell plates are routinely used to compare many different strains or cell lines, but allow limited control over the environment dynamics. Microfluidic devices, on the other hand, allow exquisite dynamic control over the surrounding conditions, but it is challenging to image and distinguish more than a few strains in them. Here we describe a method to easily and rapidly manufacture a microfluidic device capable of applying dynamically changing conditions to multiple distinct yeast strains in one channel. The device is designed and manufactured by simple means without the need for soft lithography. It is composed of a Y-shaped flow channel attached to a second layer harboring microwells. The strains are placed in separate microwells, and imaged under the exact same dynamic conditions. We demonstrate the use of the device for measuring protein localization responses to pulses of nutrient changes in different yeast strains.

We present a simple method to produce microfluidic devices capable of applying similar dynamic conditions to multiple distinct strains, without the need for a clean room or soft lithography.

여러 고유 긴장 유학을위한 마이크로 유체 장치

The study of cell responses to environmental changes poses many experimental challenges: cells need to be imaged under changing conditions, often in a ...

An Improved Mechanical Testing Method to Assess Bone-implant Anchorage

Recent advances in material science have led to a substantial increase in the topographical complexity of implant surfaces, both on a micro- and a nano-scale. As such, traditional methods of describing implant surfaces -&#160;namely numerical determinants of surface roughness -&#160;are inadequate for predicting in vivo performance. Biomechanical testing provides an accurate and comparative platform to analyze the performance of biomaterial surfaces. An improved mechanical testing method to test the anchorage of bone to candidate implant surfaces is presented. The method is applicable to both early and later stages of healing and can be employed for any range of chemically or mechanically modified surfaces -&#160;but not smooth surfaces. Custom rectangular implants are placed bilaterally in the distal femora of male Wistar rats and collected with the surrounding bone. Test specimens are prepared and potted using a novel breakaway mold and the disruption test is conducted using a mechanical testing machine. This method allows for alignment of the disruption force exactly perpendicular, or parallel, to the plane of the implant surface, and provides an accurate and reproducible means for isolating an exact peri-implant region for testing.

An improved method to mechanically test bone anchorage to candidate implant surfaces is presented. This method allows for alignment of the disruption force exactly perpendicular, or parallel, to the plane of the implant surface, and provides an accurate means to direct the disruption forces to an exact peri-implant region.

뼈 이식 앵커리지 평가하는 향상된 기계적 시험 방법

Recent advances in material science have led to a substantial increase in the topographical complexity of implant surfaces, both on a micro- and a ...

Method and Instrumented Fixture for Femoral Fracture Testing in a Sideways Fall-on-the-Hip Position

Mechanical testing of femora brings valuable insights into understanding the contribution of clinically-measureable variables such as bone mineral density distribution and geometry on the femoral mechanical properties. Currently, there is no standard protocol for mechanical testing of such geometrically complex bones to measure strength, and stiffness. To address this gap we have developed a protocol to test cadaveric femora to fracture and to measure their biomechanical parameters. This protocol describes a set of adaptable fixtures to accommodate the various load magnitudes and directions accounting for possible bone orientations in a fall on the hip configuration, test speed, bone size, and left leg-right leg variations. The femora were prepared for testing by cleaning, cutting, scanning, and potting the distal end and greater trochanter contact surfaces in poly(methyl methacrylate) (PMMA) as presented in a different protocol. The prepared specimens were placed in the testing fixture in a position mimicking a sideways fall on the hip and loaded to fracture. During testing, two load cells measured vertical forces applied to the femoral head and greater trochanter, a six-axis load cell measured forces and moments at the distal femoral shaft, and a displacement sensor measured differential displacement between the femoral head and trochanter contact supports. High speed video cameras were used to synchronously record the sequence of fracture events during testing. The reduction of this data allowed us to characterize the strength, stiffness, and fracture energy for nearly 200 osteoporotic, osteopenic, and normal cadaveric femora for further development of engineering-based diagnostic tools for osteoporosis research.

In this manuscript, we present a protocol to fracture test cadaveric proximal femora in a sideways fall on the hip configuration using instrumented fixtures mounted on a standard servo hydraulic frame. Nine digitized signals comprising forces, moments, and displacement along with two high speed video streams are acquired during testing.

방법 및 대 퇴 골절 옆으로을-에서--엉덩이 위치에서 테스트를 위해 계측된 설비

Mechanical testing of femora brings valuable insights into understanding the contribution of clinically-measureable variables such as bone mineral density ...

Quantifying Microorganisms at Low Concentrations Using Digital Holographic Microscopy (DHM)

Accurately detecting and counting sparse bacterial samples has many applications in the food, beverage, and pharmaceutical processing industries, in medical diagnostics, and for life detection by robotic missions to other planets and moons of the solar system. Currently, sparse bacterial samples are counted by culture plating or epifluorescence microscopy. Culture plates require long incubation times (days to weeks), and epifluorescence microscopy requires extensive staining and concentration of the sample. Here, we demonstrate how to use off-axis digital holographic microscopy (DHM) to enumerate bacteria in very dilute cultures (100-104 cells/mL). First, the construction of the custom DHM is discussed, along with detailed instructions on building a low-cost instrument. The principles of holography are discussed, and a statistical model is used to estimate how long videos should be to detect cells, based on the optical performance characteristics of the instrument and the concentration of the bacterial solution (Table 2). Video detection of cells at 105, 104, 103, and 100 cells/mL is demonstrated in real time using un-reconstructed holograms. Reconstruction of amplitude and phase images is demonstrated using an open-source software package.

Quantifying Microorganisms at Low Concentrations Using Digital Holographic Microscopy DHM

Digital holographic microscopy (DHM) is a volumetric technique that allows imaging samples 50-100X thicker than brightfield microscopy at comparable resolution, with focusing performed post-processing. Here DHM is used for identifying, counting, and tracking microorganisms at very low densities and compared with optical density measurements, plate count, and direct count.

디지털 홀로그램 현미경 (DHM)를 사용 하 여 낮은 농도에서 미생물 측정

Accurately detecting and counting sparse bacterial samples has many applications in the food, beverage, and pharmaceutical processing industries, in ...

An Efficient and Reproducible Protocol for Distraction Osteogenesis in a Rat Model Leading to a Functional Regenerated Femur

This protocol describes the use of a newly developed external fixator for distraction osteogenesis in a rat femoral model. Distraction osteogenesis (DO) is a surgical technique leading to bone regeneration after an osteotomy. The osteotomized extremities are moved away from each other by gradual distraction to reach the desired elongation. This procedure is widely used in humans for lower and upper limb lengthening, treatment after a bone nonunion, or the regeneration of a bone defect following surgery for bone tumor excision, as well as in maxillofacial reconstruction. Only a few studies clearly demonstrate the efficiency of their protocol in obtaining a functional regenerated bone, i.e., bone that will support physiological weight-bearing without fracture after removal of the external fixator. Moreover, protocols for DO vary and reproducibility is limited by lack of information, making comparison between studies difficult. The aim of this study was to develop a reproducible protocol comprising an appropriate external fixator design for rat limb lengthening, with a detailed surgical technique that permits physiological weight-bearing by the animal after removal of the external fixator.

This study describes a reproducible and detailed protocol using a newly developed external fixator for distraction osteogenesis (DO) in a femoral rat model which permits physiological weight-bearing by the animal after removal of the external fixator.

주의 골 기능 재생성 된 대 퇴 골으로 이어지는 쥐 모델에 대 한 효율적이 고 재현 가능한 프로토콜

This protocol describes the use of a newly developed external fixator for distraction osteogenesis in a rat femoral model. Distraction osteogenesis (DO) ...

Fragility Assessment of Bovine Cortical Bone Using Scratch Tests

Bone is a complex hierarchical material with five distinct levels of organization. Factors like aging and diseases like osteoporosis increase the fragility of bone, making it fracture-prone. Owing to the large socio-economic impact of bone fracture in our society, there is a need for novel ways to assess the mechanical performance of each hierarchical level of bone. Although stiffness and strength can be probed at all scales &#8211; nano-, micro-, meso-, and macroscopic &#8211; fracture assessment has so far been confined to macroscopic testing. This limitation restricts our understanding of bone fracture and constrains the scope of laboratory and clinical studies. In this research, we investigate the fracture resistance of bone from the microscopic to the mesoscopic length scales using micro scratch tests combined with nonlinear fracture mechanics. The tests are performed in the short longitudinal orientation on bovine cortical bone specimens. A meticulous experimental protocol is developed and a large number (102) of tests are conducted to assess the fracture toughness of cortical bone specimens while accounting for the heterogeneity associated with bone microstructure.

This study assesses the fracture toughness of bovine cortical bone at the sub-meso levels using microscopic scratch tests. This is an original, objective, rigorous, and reproducible method proposed to probe fracture toughness below the macroscopic scale. Potential applications are studying changes in bone fragility due to diseases like osteoporosis.

스크래치 테스트를 사용 하 여 소 피 질 골의 취약성 평가

Bone is a complex hierarchical material with five distinct levels of organization. Factors like aging and diseases like osteoporosis increase the ...

A Rapid Image-based Bacterial Virulence Assay Using Amoeba

Traditional bacterial virulence assays involve prolonged exposure of bacteria over the course of several hours to host cells. During this time, bacteria can undergo changes in the physiology due to the exposure to host growth environment and the presence of the host cells. We developed an assay to rapidly measure the virulence state of bacteria that minimize the extent to which bacteria grow in the presence of host cells. Bacteria and amoebae are mixed together and immobilized on a single imaging plane using an agar pad. The procedure uses single-cell fluorescence imaging with calcein-acetoxymethyl ester (calcein-AM) as an indicator of host cell health. The fluorescence of host cells is analyzed after 1 h of exposure of host cells to bacteria using epifluorescence microscopy. Image analysis software is used to compute a host killing index. This method has been used to measure virulence within planktonic and surface-attached Pseudomonas aeruginosa sub-populations during the initial stage of biofilm formation and may be adapted to other bacteria and other stages of biofilm growth. This protocol provides a rapid and robust method of measuring virulence and avoids many of the complexities associated with the growth and maintenance of mammalian cell lines. Virulence phenotypes measured here using amoebae have also been validated using mouse macrophages. In particular, this assay was used to establish that surface attachment upregulates virulence in P. aeruginosa.

Here, we present a protocol to measure the virulence of planktonic or surface-attached bacteria using D. discoideum (amoeba) as a host. Virulence is measured over a period of 1 h and host killing is quantified using fluorescence microscopy and image analysis. We demonstrate this protocol using the bacterium P. aeruginosa.

아메바를 사용 하 여 빠른 이미지 기반 세균 독성 분석 결과

Traditional bacterial virulence assays involve prolonged exposure of bacteria over the course of several hours to host cells. During this time, bacteria ...

An Automated Method to Perform The In Vitro Micronucleus Assay using Multispectral Imaging Flow Cytometry

The in vitro micronucleus (MN) assay is often used to evaluate cytotoxicity and genotoxicity but scoring the assay via manual microscopy is laborious and introduces uncertainty in results due to variability between scorers. To remedy this, automated slide-scanning microscopy as well as conventional flow cytometry methods have been introduced in an attempt to remove scorer bias and improve throughput. However, these methods have their own inherent limitations such as inability to visualize the cytoplasm of the cell and the lack of visual MN verification or image data storage with flow cytometry. Multispectral Imaging Flow Cytometry (MIFC) has the potential to overcome these limitations. MIFC combines the high resolution fluorescent imagery of microscopy with the statistical robustness and speed of conventional flow cytometry. In addition, all collected imagery can be stored in dose-specific files. This paper describes the protocol developed to perform a fully automated version of the MN assay on MIFC. Human lymphoblastoid TK6 cells were enlarged using a hypotonic solution (75 mM KCl), fixed with 4% formalin and the nuclear content was stained with Hoechst 33342. All samples were run in suspension on the MIFC, permitting acquisition of high resolution images of all key events required for the assay (e.g. binucleated cells with and without MN as well as mononucleated and polynucleated cells). Images were automatically identified, categorized and enumerated in the MIFC data analysis software, allowing for automated scoring of both cytotoxicity and genotoxicity. Results demonstrate that using MIFC to perform the in vitro MN assay allows statistically significant increases in MN frequency to be detected at several different levels of cytotoxicity when compared to solvent controls following exposure of TK6 cells to Mitomycin C and Colchicine, and that no significant increases in MN frequency are observed following exposure to Mannitol.

The in vitro micronucleus assay is a well-established method for evaluating genotoxicity and cytotoxicity but scoring the assay using manual microscopy is laborious and suffers from subjectivity and inter-scorer variability. This paper describes the protocol developed to perform a fully automated version of the assay using multispectral imaging flow cytometry.

다중 스펙트럼 화상 진찰 교류 세포측정을 사용하여 시험관 내 미세핵 분석기를 능력을 발휘하는 자동화된 방법

The in vitro micronucleus (MN) assay is often used to evaluate cytotoxicity and genotoxicity but scoring the assay via manual microscopy is laborious and ...