O protocolo descreve um método eficiente e reprodutível para testes biomecânicos de tendões do mouse através de luminárias impressas 3D personalizadas reutilizáveis. Os novos métodos reduzem o tempo necessário para testar a amostra de horas a minutos e eliminam um artefato de agarramento importante que era um problema comum em métodos anteriores. Este método não se limita aos tendões supraespinhal e aquiles.
Pode ser facilmente adaptado para testar outros tendões e tendões do rato de animais maiores. Para garantir a reprodutibilidade e a eficiência da abordagem, podem ser necessários vários ciclos de prototipagem e validação de design para luminárias não descritas aqui. Para começar, realize uma tomografia microcomputada de todo o osso do gel agarose.
Após a reconstrução em imagens de seção transversal, selecione o arquivo de comando Aberto para abrir o conjunto de dados do arquivo. Abra o arquivo de diálogo Preferências e selecione a guia Avançado. Use o algoritmo de renderização adaptativa para construir os modelos 3D que fornecem detalhes de superfície mais suaves.
Use 10 como parâmetro de localidade que define a distância em pixels até o ponto vizinho usado para encontrar a borda do objeto. Minimize a tolerância a 0.1 para diminuir o tamanho do arquivo. Para especificar o volume de interesse, selecione manualmente duas imagens para definir como a parte superior e inferior da faixa VOI selecionada e, em seguida, mova-se para a segunda página, Região de Interesse.
Selecione manualmente a região de interesse em uma única imagem transversal. Repita a seleção do ROI para cada 10 a 15 imagens de seção transversal. Em seguida, passe para a terceira página, Seleção Binária.
No menu Histograma, clique em Dataset para mostrar a distribuição histograma de brilho de todas as imagens do conjunto de dados. Também no menu Histograma, clique no menu criar um menu de arquivo modelo 3D. Salve um modelo 3D do osso no formato de arquivo STL.
No software Meshmixer, importe malha e selecione Tudo para editar. Escolha Produzir na edição do Conjunto de ferramentas e selecione O Orçamento do Triângulo na ferramenta definida Reduzir a meta. Reduza a triconta e aceite mudanças.
Resesse o arquivo recém-reduzido em formato STL, escolhendo exportar As.To projetar um osso do tendão do tendão do supraspinato, use um programa de design auxiliado por computador de modelagem sólida para criar um modelo personalizado de luminária de agarramento de úmero. Abra o arquivo de formato STL do osso do úmero em um programa de modelagem sólida e salve como um arquivo de peça no formato SLDPRT. Em seguida, abra o arquivo Part para criar manualmente três planos anatomicamente relevantes, por exemplo, sagital, coronal e transverso.
Clique em Arquivo Novo para criar a parte do componente de bloco sólido. Clique em Arquivo Novo para criar um modelo de montagem com dois componentes, o bloco sólido e o osso do úmero direito ou esquerdo. Defina a orientação do osso dentro do bloco para garantir que o ângulo entre o tendão e o osso seja de 180 graus.
Certifique-se de que todo o volume ósseo se encaixa dentro do bloco. Na janela Assembly, selecione o bloco e clique em Editar componente na barra de ferramentas Do Conjunto. Clique em Inserir, Recursos, Cavidade.
Selecione Dimensionamento uniforme e digite 0%como o valor para escalar em todas as direções. Suprimir a parte óssea e salvar a montagem como parte. Abra o cilindro com parte da cavidade.
Crie um esboço, certifique-se de deixar apenas 0,5 milímetros acima da cabeça do erúrmetro. De Recursos, selecione Corte Extrudado. Corte o conjunto ao longo do plano sagital para criar dois componentes simétricos que se encaixam no osso anteriormente e posteriormente.
Corte a parte de montagem ao longo do plano sagital para criar dois componentes simétricos que se encaixam no osso anteriormente e posteriormente. É fundamental garantir que a cabeça do úmero evite a falha da placa de crescimento e defina uma folga apertada que evite o desligamento do úmero do modelo durante o teste. Proceda como descrito no manuscrito para terminar o componente posterior e o componente anterior.
Salve ambos os componentes como arquivos de peças separados. Agora pressione Insert Pattern, Mirror e selecione Espelho para criar modelos de espelho 3D para cada componente da luminária para o membro oposto. Selecione a face frontal como uma face espelhada simples.
Selecione a peça como o corpo para espelhar. Selecione o plano espelho e crie um esboço que inclua todo o material. De Recursos, selecione Corte Extrudado para remover a peça original e para manter apenas a peça espelhada.
Clique na parte inferior da peça e use como plano para fazer um esboço. Clique em Sketch Text e adicione L ou R.Isso adiciona uma gravação na parte inferior das luminárias para distinguir entre os lados esquerdo e direito. Salve todas as peças de fixação no formato de arquivo padrão STL em preparação para impressão 3D.
Para dissecar o tendão muscular supraspinato, amostra óssea do úmero, primeiro posicione o rato eutanizado em posição propensa e faça uma incisão na pele acima do cotovelo da forepaw em direção ao ombro. Use fórceps para remover cuidadosamente a pele com dissecção sem cortes para que a musculatura do ombro seja visível. Remova o tecido ao redor do úmero até que o osso seja exposto.
Segure o úmero com fórceps e remova cuidadosamente os músculos deltoide e trapézio para expor o arco coracoacromial. Identifique a articulação AC e separe cuidadosamente a clavícula do acromion com uma lâmina de bisturi. Tomando cuidado para não danificar o tendão do supraespinhal e seu acessório ósseo, remova o músculo de seu acessório escárculo usando uma lâmina de bisturi.
Retire a cabeça úmeral do glenóide e lacera a cápsula articular e os subscapulares infraspinato e teres tendões menores. Desarticular a articulação do cotovelo para separar o úmero da ulna e do raio. Isole a amostra muscular do tendão do úmero-supraespinhal e limpe o excesso de tecidos moles no úmero e na cabeça do úmero.
Para dissecar o tendão de Aquiles, o osso do calcâneo, posicione um rato eutanizado em uma posição propensa. Tomando cuidado para não danificar o tendão de Aquiles e seu acessório ósseo, remova a pele com dissecção contundente para que a musculatura ao redor das articulações do tornozelo e joelho seja exposta. Usando uma lâmina de bisturi, começando pelo acessório tendinoso-calcâneo de Aquiles, desprende cuidadosamente o músculo gastrocnemius de seus acessórios proximais.
Desarticula cuidadosamente o calcâneo dos vários ossos adjacentes e isole o espécime de tendão-calcâneo de Aquiles e limpe o excesso de tecidos moles. Para determinar a área transversal do tendão, insira o osso de cabeça para baixo para suspender o espécime no crioboto cheio de gel de agarose com o osso no gel de agarose e o tendão e músculo fora. Após a varredura usando tomografia microcomputada, remova suavemente o músculo do tendão usando uma lâmina de bisturi.
Insira o osso na luminária impressa em 3D e conecte-os às grades de teste. Insira e cole o tendão entre um papel de tecido fino dobrado e fixe-o usando apertos finos de filme. Insira a amostra e as garras em um banho de teste de PBS a 37 graus Celsius e realize um teste mecânico.
Neste estudo, utilizando luminárias impressas 3D reutilizáveis para segurar osso, o tempo de preparação da amostra foi reduzido de horas para minutos. Curvas representativas de deformação de carga para testes de tração do tendão do supraespinhal usando métodos atuais eliminaram artefatos principais de agarramento, como falha da placa de crescimento. As propriedades mecânicas dos tendões supraespinhal e aquiles demonstram um efeito significativo do sexo com base em testes T não pagos com valor P inferior a 0,05.
A Micro CT mediu com sucesso a área transversal ao longo do comprimento do tendão do supraespinhal ao longo do comprimento do tendão de Aquiles. É importante lembrar que cada site anatômico tem critérios específicos de projeto necessários para uma efetiva responsabilidade. Portanto, o design de cada luminária deve ser adaptado em conformidade.
Além do teste de tração à falha, essas luminárias podem ser usadas para testes de carregamento cíclico, que fornecem informações sobre fadiga tendinosa e propriedades viscoeleasticas. Caracterizar as propriedades mecânicas dos tendões murinos é incomum na literatura devido a uma série de razões, incluindo a dificuldade em agarrar esses pequenos tecidos, métodos tediosos e demorados de preparação de espécimes e fraturas de placas de crescimento. Este protocolo apresenta um método eficiente e reprodutível para testar tendões de camundongos que eliminou falhas de aderência artefatosas e triplicou o número de amostras que podem ser testadas em um dia.
