Transformação linear direta para a medição da tensão nervosa periférica in-situ durante o alongamento

Resumo

Este protocolo implementa um sistema de câmera de imagem estéreo calibrado usando transformação linear direta para capturar deslocamentos tridimensionais in situ de nervos periféricos alongados. Ao capturar esses deslocamentos, a tensão induzida em vários graus de estiramento pode ser determinada informando os limiares de lesão por estiramento que podem avançar na ciência do reparo nervoso dependente do estiramento.

Resumo

Os nervos periféricos sofrem alongamento fisiológico e não fisiológico durante o desenvolvimento, movimento normal das articulações, lesão e, mais recentemente, durante o reparo cirúrgico. Compreender a resposta biomecânica dos nervos periféricos ao alongamento é fundamental para a compreensão de sua resposta a diferentes condições de carga e, portanto, para otimizar estratégias de tratamento e intervenções cirúrgicas. Este protocolo descreve em detalhes o processo de calibração do sistema de câmeras de imagem estéreo via transformação linear direta e o rastreamento do deslocamento tridimensional do tecido in-situ dos nervos periféricos durante o alongamento, obtido a partir de coordenadas tridimensionais dos arquivos de vídeo capturados pelo sistema de câmera de imagem estéreo calibrado.

A partir das coordenadas tridimensionais obtidas, o comprimento do nervo, a mudança no comprimento do nervo e a porcentagem de tensão em relação ao tempo podem ser calculados para um nervo periférico esticado. O uso de um sistema de câmera de imagem estéreo fornece um método não invasivo para capturar deslocamentos tridimensionais de nervos periféricos quando esticados. A transformação linear direta permite reconstruções tridimensionais do comprimento do nervo periférico durante o alongamento para medir a tensão. Atualmente, não existe metodologia para estudar a deformação in situ de nervos periféricos esticados usando um sistema de câmera de imagem estéreo calibrado por meio de transformação linear direta. Capturar a tensão in-situ dos nervos periféricos quando esticados pode não apenas ajudar os médicos a entender os mecanismos subjacentes de lesão de danos nos nervos quando esticados demais, mas também ajudar a otimizar as estratégias de tratamento que dependem de intervenções induzidas por alongamento. A metodologia descrita no artigo tem o potencial de melhorar nossa compreensão da biomecânica dos nervos periféricos em resposta ao alongamento para melhorar os resultados dos pacientes no campo do gerenciamento e reabilitação de lesões nervosas.

Introdução

Os nervos periféricos (NPs) sofrem alongamento durante o desenvolvimento, crescimento, movimento normal das articulações, lesão e cirurgia¹. Os NPs exibem propriedades viscoelásticas para proteger o nervo durante movimentos regulares ^2,3 e manter a saúde estrutural de suas fibras nervosas². Como a resposta do NP ao estiramento mecânico demonstrou depender do tipo de dano às fibras nervosas⁴, lesões nos tecidos conjuntivos adjacentes ^2,4 e abordagens de teste (ou seja, taxa ou direç....

Protocolo

Todos os procedimentos descritos foram aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais da Universidade Drexel (IACUC). O leitão neonatal foi adquirido de uma fazenda aprovada pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA) localizada na Pensilvânia, EUA.

1. Configuração do sistema de imagem estéreo

1. Conecte um sistema de câmera de imagem estéreo que captura até 100 quadros / s (FPS) a um suporte de utilidade. O sistema de câmera de imagem estéreo usado neste estudo é uma câmera estéreo passiva com duas câmeras alinhadas horizontalmente (chamadas de câmeras esquerda e direita) separadas p....

Discussão

Estudos que relatam propriedades biomecânicas de nervos periféricos (NPs) devido à lesão por estiramento variam, e essa variação pode ser atribuída a metodologias de teste, como equipamento de teste e análise de alongamento 5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,16,24

Materiais

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