Name: optical coherence tomography based biomechanical fluid-structure interaction analysis of coronary atherosclerosis progression
Uploaded: 2022-01-15T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Optical Coherence Tomography Based Biomechanical Fluid-Structure Interaction Analysis of Coronary Atherosclerosis Progression at JoVE.com

Författarna vill erkänna stödet från University of Adelaide, Royal Adelaide Hospital (RAH) och South Australian Health and Medical Research Institute (SAHMRI). COCOMO-ACS-studien är en prövarinitierad studie finansierad av projektbidrag från National Health and Medical Research Council (NHMRC) of Australia (ID1127159) och National Heart Foundation of Australia (ID101370). H.J.C. stöds av ett stipendium från Westpac Scholars Trust (Future Leaders Scholarship) och bekräftar stöd från University of Adelaide, School of Mechanical Engineering och Institutionen för utbildning, färdigheter och sysselsättningsforskningsprogram (RTP) stipendium. S.J.N. erhåller ett principal research fellowship från NHMRC (ID1111630). P.J.P. får ett Future Leader Fellowship på nivå 2 från National Heart Foundation of Australia (FLF102056) och Level 2 Career Development Fellowship från NHMRC (CDF1161506).

Följande deidentifierade data analyserades från en patient som rekryterats till den pågående COCOMO-ACS randomiserade-kontrollerade studien (ACTRN12618000809235; Royal Adelaide Hospital HREC referensnummer: HREC/17/RAH/366), med ytterligare etikgodkännande beviljat av Central Adelaide Local Health Network (CALHN) Research Services för biomekanisk simulering (CALHN Reference Number 14179). Bild 1 sammanfattar det fullständiga arbetsflödet som beskrivs i följande protokoll, som kan ti...

Användningen av FSI-metoder för att analysera koronarbiomekanik är fortfarande ett utvecklingsfält från både numerisk modellering och kliniska resultataspekter. Här har vi beskrivit konturen av att ställa in en patient specifika FSI analys, baserat på finita elementet/finita volym metoder, med hjälp av OCT och angiographic imaging. Medan metoden vi beskriver här använder en kommersiell finita elementlösare, kan proceduren tillämpas på alla FSI-kompatibla program. Det finns fortfarande flera begränsningar ...

Kranskärlssjukdom (CAD) är den vanligaste typen av hjärtsjukdom och en av de främsta dödsorsakerna och den ekonomiska bördan globalt1,2. I USA tillskrivs ungefär ett av åtta dödsfall CAD3,4, medan de flesta globala dödsfall från CAD nu ses i låg- och medelinkomstländer5. Åderförkalkning är den dominerande drivkraften för dessa dödsfall, med plack bristning eller erosion leder till födans arteriell ocklusion och akut hjärtinfarkt (AMI)6. Även efter revaskularisering av skyldiga koronarskador har patienter betydande risk för återkommande större kardiovaskulära händelser (MACE) efter AMI, till stor del på grund av samtidig närvaro av andra icke-skyldiga plack som också är sårbara för bristning7. Intracoronary imaging ger en möjlighet att upptäcka dessa högrisk plack8. Även om intravaskulärt ultraljud (IVUS) är guldstandarden för utvärdering av plackvolym, har den begränsad upplösning för att identifiera mikrostrukturella funktioner hos sårbar plack i motsats till den höga upplösningen (10-20 μm) av optisk koherenstomografi (OCT). En tunn och inflammerad fibrösa keps överlying en stor lipid pool har visat sig vara den viktigaste signaturen av en sårbar plack9 och identifieras bäst och mäts av OCT bland för närvarande tillgängliga intracoronary imaging modaliteter10. Viktigt är att OCT också kan bedöma andra högriskplackfunktioner, inklusive: lipidbåge; makrofaginfiltration; Förekomst av tunn cap fibroatheroma (TCFA), som definieras som lipidrik kärna med överlying tunn fibrös keps (<65 μm); Fläckig förkalkning; och plackmikrokanaler. OCT-upptäckt av dessa högriskfunktioner i icke-bov plack efter AMI har associerats med upp till en 6-faldig ökad risk för framtida MACE11. Men trots detta är angiografins och OCT-avbildningens förmåga att förutsäga vilka kranskärlsplack som kommer att utvecklas och i slutändan brista eller erodera begränsad, med positiva prediktiva värden på endast 20%-30%8. Denna begränsade prediktiva förmåga hindrar kliniskt beslutsfattande kring vilka icke-bovande plack att behandla (t.ex. genom stenting)7,12.
Förutom patientfaktorer och plackens biologiska egenskaper är biomekaniska krafter i kranskärlen också viktiga bestämningsfaktorer för plackprogression och instabilitet13. En teknik som visar löfte om att hjälpa till att omfattande utvärdera dessa krafter är fluid-structure interaction (FSI)14 simulering. Väggskjuvningsstress (WSS), även kallad endotelskjuvning, har varit en traditionell kontaktpunkt för koronarbiomekanikforskning15, med en allmän förståelse för att WSS spelar en etiologisk roll i aterosklerosbildning16. Främst simulerad med hjälp av beräkningsvätska dynamik (CFD) tekniker, låga WSS regioner har associerats med skrämmande förtjockning17, vaskulär ombyggnad18 och förutsägelse av lesion progression19 och framtida MACE20. De senaste framstegen i dessa analyser tyder på den underliggande WSS vektor fälttopologi21, och dess multidirectional egenskaper22, som en bättre prediktor för åderförkalkning risk än WSS storlek ensam. WSS fångar dock bara en glimt av det övergripande biomekaniska systemet vid lumenväggen, och precis som bildframställningsmetoder kan ingen biomekanisk metrisk på ett tillförlitligt sätt urskilja högrisk aterosklerotiska funktioner.
Ytterligare mätvärden framträder som potentiellt viktiga i ateroskleros bildas. Intraluminala flödesegenskaper23 är ett sådant exempel, med spiralflöde, kvantifierat genom olika index24, som föreslås spela en ateroprotektiv roll genom att undertrycka störda flödesmönster25,26. Medan CFD-tekniker kan analysera dessa flödesegenskaper och presentera ett brett spektrum av användbara resultat, överväger de inte de underliggande interaktionerna mellan blodflödet, artärstrukturen och den allmänna hjärtrörelsen. Denna förenkling av det dynamiska systemet till en styv vägg missar potentiellt kritiska resultat som fibrösa kepsstress. Medan debatten både för och emot behovet av FSI över CFD fortsätter27,28,29, försummar många jämförelser att inkludera effekten av ventrikelfunktionen. Denna begränsning kan övervinnas med FSI, som har visat att dynamisk böjning och komprimering som utövas på artären genom påverkan av ventrikelfunktionen avsevärt kan påverka plack och artärstrukturstress samt flödesmått som WSS30,31,32. Detta är viktigt eftersom strukturella påfrestningar också är ett nyckeltal för att analysera och förutsäga plackbrott33,34 och har föreslagits att samlokalisera med regioner med plackökning14,35. Att fånga dessa interaktioner möjliggör en mer realistisk representation av kranskärlsmiljön och de potentiella mekanismerna för sjukdomsprogression.
För att ta itu med detta beskriver vi här processen att utveckla en patientspecifik geometri från OCT imaging36 och inrättandet och driften av en artär FSI simulering med hjälp av en kommersiell finita element lösare. Processen att manuellt extrahera lumen, lipid och yttre artärväggen beskrivs före den tredimensionella beräkningsrekonstruktionen av patientens artär. Vi beskriver simuleringsuppsättningen, kopplingen och processen att jämföra baslinjen och uppföljande OCT imaging parametrar för att bestämma lesion progression. Slutligen diskuterar vi efterbehandling av numeriska resultat och hur dessa data kan ha klinisk relevans genom att jämföra de biomekaniska resultaten med lesion progression/regression. Den övergripande metoden visas på icke-skyldig, milt stenotic, lipid-rika plack i rätt födans gatan (RCA) av en 58-årig kaukasisk manlig patient som presenteras med en akut icke-ST höjd hjärtinfarkt i inställningen av högt blodtryck, typ 2 diabetes mellitus, fetma (BMI 32.6) och en familjehistoria av för tidig CAD. och sedan 12 månader senare som en del av en pågående klinisk prövning (COCOMO-ACS-studien ACTRN12618000809235). Vi förväntar oss att denna teknik kan förfinas ytterligare och användas för att identifiera kranskärl plack som löper stor risk att utvecklas.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>ANSYS Workbench (version 19.0)</td>
			<td>ANSYS</td>
			<td></td>
			<td>Commercial finite element solver</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB (version 2019b)</td>
			<td>Mathworks</td>
			<td></td>
			<td>Commercial programming platform</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MicroDicom/ImageJ</td>
			<td>MicroDicom/ImageJ</td>
			<td></td>
			<td>Open Source DICOM reader</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Visual Studio (version 2019)</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td></td>
			<td>Commercial Integrated Development Environment</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

optical coherence tomography based biomechanical fluid-structure interaction analysis of coronary atherosclerosis progression

I detta dokument presenterar vi ett komplett arbetsflöde för biomekanisk analys av aterosklerotiska plakett i födans vaskulatur. Med åderförkalkning som en av de främsta orsakerna till global död, sjuklighet och ekonomisk börda behövs nya sätt att analysera och förutsäga dess utveckling. En sådan beräkningsmetod är användningen av fluid-structure interaction (FSI) för att analysera interaktionen mellan blodflödet och artär-/plackdomäner. Tillsammans med in vivo imaging, detta tillvägagångssätt kan skräddarsys för varje patient, hjälpa till att skilja mellan stabila och instabila plack. Vi beskriver den tredimensionella återuppbyggnadsprocessen, med användning av intravaskulära optisk koherenstomografi (OCT) och invasiv koronar angiografi (ICA). Extraktion av gräns villkor för simulering, inklusive replikering av den tredimensionella rörelsen av artären, diskuteras innan installationen och analysen utförs i en kommersiell finita element lösare. Förfarandet för att beskriva artärväggens mycket ickelinjära hyperelastiska egenskaper och pulsatilblodhastighet/blodtryck beskrivs tillsammans med att ställa in systemkopplingen mellan de två domänerna. Vi visar förfarandet genom att analysera en icke-skyldig, milt stenotic, lipid-rika plakett i en patient efter hjärtinfarkt. Etablerade och framväxande markörer relaterade till aterosklerotiska plakett progression, såsom vägg skjuvning stress och lokala normaliserade helicity, diskuteras och relaterade till strukturella svaret i gatan väggen och plakett. Slutligen översätter vi resultaten till potentiell klinisk relevans, diskuterar begränsningar och beskriver områden för vidare utveckling. Metoden som beskrivs i detta dokument visar löfte för att hjälpa till att fastställa platser med risk för aterosklerotisk progression och därför kan bidra till att hantera den betydande död, sjuklighet och ekonomiska bördan av åderförkalkning.

Representativa resultat presenteras för både etablerade och framväxande biomekaniska markörer för åderförkalkning progression. Etablerade mätvärden som WSS- och WSS-härledda resultat (inklusive tidsgenomsnittad väggskjuvningsstress (TAWSS) och oscillatoriskt skjuvindex (OSI)) visualiseras i figur 10. Väggskjuvningen över hjärtcykeln drivs till stor del av blodhastigheten, men artärgeometrin och dess rörelse/sammandragning spelar en viktig roll i dess rumsliga fördelning. Det...

Watch this Scientific Journal Video about Optical Coherence Tomography Based Biomechanical Fluid-Structure Interaction Analysis of Coronary Atherosclerosis Progression at JoVE.com

Optical Coherence Tomography Based Biomechanical Fluid-Structure Interaction Analysis of Coronary Atherosclerosis Progression

det finns ett behov av att bestämma vilka aterosklerotiska skador kommer att utvecklas i födans vaskulatur för att vägleda intervention innan hjärtinfarkt inträffar. Den här artikeln beskriver den biomekaniska modellering av artärer från optisk koherenstomografi med hjälp av vätskestruktur interaktionstekniker i en kommersiell finita element lösare för att förutsäga denna progression.

Optisk koherenstomografibaserad biomekanisk vätskestrukturinteraktionsanalys av koronar åderförkalkning progression

In this paper, we present a complete workflow for the biomechanical analysis of atherosclerotic plaque in the coronary vasculature. With atherosclerosis ...

Åderförkalkning är en av de främsta orsakerna till global död och sjuklighet, och dess tvärvetenskapliga och komplexa natur gör ett tvärvetenskapligt tillvägagångssätt för att ta itu med det viktigt. Nu är avbildning ett kraftfullt verktyg för att analysera svart morfologi men det kan ännu inte ge oss en förståelse för de underliggande mekanismerna i arbetet. Och det är här beräkningssimulering kommer in i tiden.Ur vätskedynamiksynpunkt vet vi att faktorer som väggskjuvning stress in ibio blodflödet kan påverka endotel cell funktion och nya transportprocesser involverade i ateroskleros bildas. Men för att verkligen förstå patientens specifika mekanik kan interaktionstekniker för vätskestruktur eller episodisk kortfilm användas för att simulera interaktionen mellan blodflöde, artärmekanik och allmän hjärtfunktion. Och denna metodik presenterar ett tillvägagångssätt för att göra just detta, genom att rekonstruera och bio mekaniskt simulera en patients kranskärl från optisk koherenstomografi, eller OCT för kort och invasiv angiografi.Vi diskuterade sedan också de kliniska relevansresultaten och jämförelserna för att följa upp avbildning. Nu bygger grunderna bakom metoden på det finita elementet och ändliga volymmetoder. Och medan vi demonstrerar simuleringsmetoden här med hjälp av den kommersiella programvaran, kan ANSYS-proceduren anpassas till alla episodiska kapabla program eller koder.Matcha baslinje- och uppföljnings-OCT-bilder med anatomiska landmärken, till exempel bifurcations och med bilder som börjar omedelbart proximal till den mest distala bifurcation och distal till den mest proximal bifurcation. Bilderna mellan dessa landmärken ska analyseras Ladda den första bilden i digitizern och markera kateterns mittpunkter och gränser för skalan. Exportera dessa punkter för att använda senare, markera lumens kant, börja från samma plats i varje bild och var noga med att fånga lumens kurvor så exakt som möjligt.Lämna en lucka över artefakterna eftersom återuppbyggnadsprocessen kommer att interpolera över dessa regioner i ett senare skede. Exportera dessa filer till ett dataformat och upprepa detta för varje bild. I din dot-com-programvara extraherar du ytterväggen i områden med hög dämpning genom att använda synliga delar av det yttre elastiska membranet för att passa en ellips, för att uppskatta ytterväggsplatsen, Definiera lipidbågen, beräkna den till lumen centroid och plocktjocklek.Dessa kommer att användas för att analysera lesionsprogression tillsammans med lumenområdet. Importera sedan dessa överdragna bilder till bilddigitatorn för att välja de yttre väggpunkterna. På samma sätt för lipiderna väljer, lipidytan, som börjar från samma ände av lipiden i varje fall, Ladda den första angiografiska bilden i bild digitizern, välj kanterna på katetern för att skala bilden i senare steg.Och markera sedan kateterns centrala linje som börjar med den proximala markören och rör sig distally med jämnt fördelade punkter. Exportera data för att anpassa formatet. Upprepa dessa steg för varje bild innan du utför rekonstruktionsprocessen för tvärsnitt.I en 3D-modelleringsprogram importera och generera tvärsnitten, en fil i taget, för att skapa en solid komponent, markera alla kurvor och låsa dem tillsammans, vilket säkerställer att lägg till fryst väljs för att generera en ny solid. Utför nu dessa steg för lumen, lipider och yttervägg. För att subtrahera lumen och lipider från artärväggen, skapa en boolesk operation och välj målkroppen som vägg och lipider och lumina som verktygskropp.Det är viktigt att dela typologi mellan väggen och lipider för att säkerställa att mesh-noder delas i framtida steg. För att göra detta, markera väggen och deras lipider och högerklicka för att skapa en del. För att ställa in materialegenskaperna för artären och lipiden ange tekniska data och lägga till ett nytt material som kallas artär dragdensitet och femparametern Mooney Riverland-modellen och ställa in deras parametrar.Upprepa detta för lipiden och till motorkomponenten, undertrycka lumenkomponenten och tilldela de tidigare definierade materialen till artären och lipidfasta ämnen. Geometrin måste nu meshas, ställa in fysikens preferens på icke-linjär mekanisk och ange nätstorlek. Här har vi använt adaptiv meshing med målstorleken 0,14 millimeter.Justera nätinställningarna efter behov för att få rimliga maskenhetsvärden. Här siktar vi på minst två till tre nätelement över luckor, till exempel den fibrösa locket. Att generera nätet kan ta lite tid på grund av den komplexa geometrin.För FSI-simuleringar stänger du av automatisk tid och definierar ett understeg som ett och ställer in simuleringens sluttid. I det här fallet 0,8 sekunder, systemkoppling kontrollerar vi tids- och delstegen, ställer in problemlösartypen på programkontrollen för att använda antingen den direkta eller iterativa metoden. Direkta metoder är mer robusta, men använder en betydande mängd mer minne.Ställ in Newton refs och metoden på full. Ange systemkopplingsdomänen som artärens inre vägg genom att infoga ett flytande fast gränssnitt. Detta kommer att överföra data mellan strukturen och vätskan på den här platsen.Deplacementgränsförhållandena kan anges som en deplacementfunktion i X-, Y- och Z-riktningen, som appliceras vid inloppet och utloppen. För att hjälpa till med felsökning av fel under lösningsflikinsatsen för Rester av Newton-flottar. Dessa kan ses om fel uppstår för att hitta den besvärliga geometrin eller nätplatserna.Ange modellfliken, kontrollera enheterna och undertryck artär- och lipiddelen. Leder vätskedomänen. Ange nätmåtten och generera nätet, kontrollera skevhet och justera om det behövs.Det är bra att använda ett liknande storleksnät och form som vi gjorde i den strukturella delen på de regioner där den flytande fasta interaktionen sker. Skapa namnval för inloppet, uttaget och väggen, som ska överföras flytande. Gå nu in på inställningsfliken och se till att dubbel position är aktiverad.Ställ in problemlösartypen på tryckbaserad och se till att tiden är inställd på att övergående. Aktivera K-Omega viskösa turbulensmodell och möjliggör ren stresstransport och korrigeringar med låg re- För att aktivera icke-linjära viskositetsmodeller med turbulens.Ange följande kommando i kommandokonsolen och ange ja när du uppmanas att göra det. Under material definierar du nu blodegenskaperna genom att ange densitet och välja den icke-newtonska maktlagen från viskositetslistan. Kompilera, jag använder en definierad funktion, som innehåller den övergående blodhastigheten och trycket som kontrollerar kommandoraden för eventuella fel.Ladda NU UVF. Dessa kan appliceras på inloppet och uttaget. Aktivera det dynamiska nätet, inklusive utjämning, ommaskning och sex graders frihetslösare, och ange diffusionsparametern 1.5 och lämpliga maximala och lägsta skalor för ditt nät.Skapa en ny dynamisk nätzon, ange lumens vägg och välj systemkoppling. Detta är gränssnittet för att skicka data till artärkomponenten i simuleringen. Skapa de formande nätzonerna för inlopps-, utlopps- och inrelumen med lämpliga värden för nätskalan.Ofta är negativa cellvolymfel associerade med detta dynamiska nät. Så kontrollera noggrant och justera nätvågarna om det behövs, för varje region, se till att tryckhastighetskopplingen är inställd på att kopplas ihop och ställ in de övergående formulerings- och rumsliga diskretiseringsschemana på andra ordningen. Ange ett aktuellt antal av två i kontrollerna och ange restkonvergensvillkoren på fliken bildskärmar.Här har vi använt värdet 1 här till 55 för kontinuitet och en åtta av minus sex för resten. Om du vill definiera en anpassad funktion för resultat som lokal normaliserad helicitet väljer du anpassade funktioner under fliken parametrar och anpassning och infogar en ny funktion. Använd popup-fönstret för att definiera vid behov.På fliken körningsberäkning anger du antalet gånger steg till 160 med en tidsstegsstorlek på fem millisekunder och ett antal iterationer till 300. Kontrollera att dataprovtagningen för tidsstatistik är aktiverad och se till att väggstatistik och flödesskjuvningsspänningar väljs samt vår tidigare definierade anpassade funktion. Skapa en dataexport i beräkningsaktiviteter och välj det CFD-postkompatibla alternativet för efterbehandling.Om du vill bearbeta resultat i en separat programvara justerar du exporttypen efter behov. Välj alla regioner och de resultat som du vill exportera. Slutligen initierar du simuleringen med hybridschemat.Se till att båda konstruktionsinflytandeinställningarna är anslutna till systemkopplingen och uppdaterade. Vid systemkoppling ställer du in sluttiden på 0,8 sekunder och tidsstämpeln till 5 millisekunder, i allmänhet mellan 10 och 15 iterationer som tillräckliga förutsatt att både konstruktions- och vätskekomponenterna konvergerar väl. Välj vägg och fast gränssnitt från de flytande respektive strukturella komponenterna, och redigera ut en överföring, Justera underavslappning eller rampning av kraften som överförs från vätska till struktur för att hjälpa till med konvergens.När du är klar att köra klickar du på uppdatering, simuleringsdata som strukturell och flytande konvergens och deras respektive dataöverföringskonvergens skrivs ut i konsolen. Observera att FSI-simuleringar är beräkningsmässiga dyra, med denna simulering tar ungefär 11 dagar på en 16-kärnmaskin. Här har vi fokuserat på tre viktiga biomekaniska resultat, nämligen väggskjuvningsspänningar, intraluminala flödesegenskaper genom den lokala normaliserade högheten och strukturell stress i form av Von Mises effektiva stress.Ren stress drivs kraftigt av blodhastigheten. Som vi kan se här kan dock en mer detaljerad analys av tidsgenomsnittet av ren stress, ett ensamt skjuvindex, som är ett mått på flödesåtervändning och underliggande rena stressvektorfält, vara mer kliniskt informativt, särskilt genom att leta efter attraktionsregioner, som kan dra in monocyter och leda till placktillväxt. Vi kan ytterligare visualisera heliacal flöde mönster i hela lumen med lokala normaliserade helicity att hjälpa konceptualisera länken mellan spiralformade flöde strukturer och plakett tillväxt.Slutligen, högre Von Mises stress i artärväggen kan föreslå områden av cellulär dysfunktion eller skador på grund av ökad belastning eller föreslå sannolika platser för plack bristning, särskilt på grund av tunnare fibrösa kepsar eller stress intensifieras vid pluck axel regioner. Vi ser också att stress drivs av artärbockning och sammandragning i proximal fibrösa locket. Medan destillationsstressen drivs av blodtrycket Vårt resultat, FSI simuleringar är unikt placerade för att fånga.Genom jämförelse med uppföljande bildbehandling. Vi ser en minskning av lumen området i den distala regionen av artären, som också är associerad med en ökning av den totala flytande bågen, vilket tyder på lesion progression. Som jämförelse ser proximalregionen en liten minskning av lumenområdet, men en stor minskning av den fibrösa cap tjockleken tyder på en övergång till en mer sårbar fenotyp.Dessa regioner eller progression eller regression kan sedan jämföras med FSI-simuleringen vid baslinjen genom att analysera mönster i krigsskjuvningsstress, intraluminalt flöde och strukturella påfrestningar. Tja, denna metod presenteras för ett enda fall. Analys av större datamängder förvärvas för att bestämma den statistiska signifikansen av eventuella korrelationer.Något vi hoppas att denna metodik kan hjälpa till med. I den här metoden har vi beskrivit stegen för att rekonstruera och biomekaniskt simulera patientens kranskärl, med hjälp av interaktionstekniker för vätskestruktur. Vi beskrev processen att extrahera lumen, lipiden och ytterväggarna från OCT och återskapa den tredimensionella formen, innan vi beskriver processen med meshing, inställning av gränsförhållanden och systemkopplingsdomäner.Och slutligen, köra simulerings- och efterbehandlingsresultaten. Översättningen av vår ren stress intraluminal flöde egenskaper, och strukturella svar i gatan till kliniska medelvärde, diskuterades också när det gäller lesion progression med FSI baserade biomekanik, visar potentialen att presentera en mer fullständig bild, av en patients nuvarande villkor och prognos. Nu, medan FSI fortfarande är mycket utvecklande och beräkningsmässigt dyr metod, tror vi att processen som beskriver denna metod kan byggas vidare på och användas för att hjälpa kliniskt beslutsfattande kring åderförkalkning progression.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Mechanical Engineering

Bioengineering

Unit 1

Force Vectors

SCIENTISTS IN ACTION

Directed Cellular Self-Assembly to Fabricate Cell-Derived Tissue Rings for Biomechanical Analysis and Tissue Engineering

Riktad Cellular Self-Assembly att tillverka-cellerna Tissue Ringar för Biomekaniska analys och Tissue Engineering

Each year, hundreds of thousands of patients undergo coronary artery bypass surgery in the United States.1 Approximately one third of these patients do ...

Integrated Photoacoustic Ophthalmoscopy and Spectral-domain Optical Coherence Tomography

Integrerad fotoakustisk oftalmoskopi och Spectral-domän optisk koherens tomografi

Both the clinical diagnosis and fundamental investigation of major ocular diseases greatly benefit from various non-invasive ophthalmic imaging ...

Computed Tomography and Optical Imaging of Osteogenesis-angiogenesis Coupling to Assess Integration of Cranial Bone Autografts and Allografts

Datortomografi och optisk avbildning av Osteogenesis-angiogenes koppling för att bedöma integration av skallbenet auto och Allografts

A major parameter determining the success of a bone-grafting procedure is vascularization of the area surrounding the graft. We hypothesized that ...

Semiautomated Longitudinal Microcomputed Tomography-based Quantitative Structural Analysis of a Nude Rat Osteoporosis-related Vertebral Fracture Model

Halvautomatiserad längsgående Microcomputed tomografi-baserade kvantitativa strukturella analysen av en naken råtta osteoporosrelaterade kotfrakturer modell

Osteoporosis-related vertebral compression fractures (OVCFs) are a common and clinically unmet need with increasing prevalence as the world population ...

Synthesis of Monocyte-targeting Peptide Amphiphile Micelles for Imaging of Atherosclerosis

Syntesen av monocyt-targeting peptid Amphiphile miceller för avbildning av ateroskleros

Atherosclerosis is a major contributor to cardiovascular disease, the leading cause of death worldwide, which claims 17.3 million lives annually. ...

Agarose-based Tissue Mimicking Optical Phantoms for Diffuse Reflectance Spectroscopy

Agaros-baserade vävnad härma optiska fantomer för diffus reflektans spektroskopi

This protocol describes how to make agarose-based tissue-mimicking phantoms and demonstrates how to determine their optical properties using a ...

Multimodal Volumetric Retinal Imaging by Oblique Scanning Laser Ophthalmoscopy (oSLO) and Optical Coherence Tomography (OCT)

Multimodal Volumetric Retinal Imaging by Oblique Scanning Laser Ophthalmoscopy oSLO and Optical Coherence Tomography OCT

Multimodala volymetriska Retinal Imaging av sneda Scanning Laser Oftalmoskopi (oSLO) och optisk koherenstomografi (OCT)

While fluorescence imaging is widely used in ophthalmology, a large field of view (FOV) three-dimensional (3D) fluorescence retinal image is still a big ...

Nondestructive Monitoring of Degradable Scaffold-Based Tissue-Engineered Blood Vessel Development Using Optical Coherence Tomography

Icke-förstörande övervakning av nedbrytbara byggnadsställning-baserade vävnadstekniska blodkärl utveckling med hjälp av optisk koherenstomografi

Engineered vascular grafts with structural and mechanical properties similar to natural blood vessels are expected to meet the growing demand for arterial ...

Biomechanical Testing of Murine Tendons

Biomekanisk testning av murina senor

Tendon disorders are common, affect people of all ages, and are often debilitating. Standard treatments, such as anti-inflammatory drugs, rehabilitation, ...

In vivo Structural Assessments of Ocular Disease in Rodent Models using Optical Coherence Tomography

In vivo strukturella bedömningar av okulär sjukdom i gnagarmodeller med optisk koherenstomografi

Spectral-domain optical coherence tomography (SD-OCT) is useful for visualizing retinal and ocular structures in vivo. In research, SD-OCT is a valuable ...