Méthodologie élastographie par résonance magnétique pour l'évaluation des tissus Conçu croissance Construct

Pour examiner les constructions tissulaires conçues, les essais mécaniques traditionnels, qui entraînent souvent la destruction de l'échantillon, ne sont pas acceptables. Cette méthode utilise l'élastographie par résonance magnétique microscopique, ou micro-IRM-E, comme technique non invasive pour mesurer les propriétés mécaniques de petits tissus mous. Tout d'abord, des cellules sont ensemencées sur un support biomatériel afin de générer un tissu.

Le tissu est suspendu dans un gel aros, et l'extrémité d'un actionneur est placée dans le gel. Ensuite, pour caractériser le mouvement de l'actionneur, celui-ci est transféré à l'échantillon et détecté à l'aide d'un laser. Doppler viter.

L'échantillon et l'actionneur sont transférés vers un aimant pour la résonance magnétique. Des images d'élastographie sont acquises. L'analyse des images obtenues montre la variation de la rigidité au cisaillement pour les deux types de constructions, ostéogéniques et adipo-géniques.

Nous avons tout d'abord eu l'idée de cette technique en observant la magnétographie par rémanence magnétique pour l'utilisation en diagnostic de maladies, et nous nous sommes rendu compte qu'elle pouvait être étendue au génie tissulaire. Le principal avantage de cette technique par rapport aux autres techniques existantes, comme les essais mécaniques, est qu'elle applique la technologie non invasive de l'IRM pour évaluer les propriétés mécaniques majeures des tissus. Les applications de cette technique s'étendent au génie tissulaire, car la connaissance des propriétés mécaniques permettra de s'assurer qu'elle est adaptée à ses utilisations prévues en ingénierie osseuse et cartilagineuse.

Bien que ces méthodes fournissent des informations précieuses sur le génie tissulaire, elles peuvent également être utilisées pour diagnostiquer des maladies affectant divers organes, comme par exemple la fibrose hépatique, les lésions cérébrales traumatiques ou encore le cancer du cerveau. La démonstration visuelle de cette méthode est essentielle, car elle inclut des étapes difficiles à apprendre, ainsi qu'une connaissance préalable du génie tissulaire et de l'imagerie par rythme de magnitude.Gars. Le processus de préparation du tissu artificiel comprend trois étapes principales : l'expansion de la population cellulaire, l'ensemencement des cellules sur un support biomatériel et la différenciation à l'aide de molécules de signalisation chimique.

Après la culture et l'expansion de la lignée cellulaire, ensemencez les cellules souches mésenchymateuses humaines ou HMC sur une éponge de gélatine à une densité de un fois 10 à la puissance six cellules par millilitre pour la formation osseuse. Environ trois jours plus tard, les cellules doivent apparaître confluentes sur le support afin d'induire la différenciation. Éliminez le milieu et remplacez-le par un milieu d'induction adipeuse.

Incubez ensuite les cellules à 37 degrés Celsius avec 5 % de dioxyde de carbone après trois jours. Remplacez le milieu par un milieu de maintien, composé du milieu d'expansion contenant 10 microgrammes par millilitre d'insuline recombinante humaine. Après une incubation de 24 heures, remplacez le milieu de maintien par un milieu d'induction.

Répétez ce cycle trois fois. Remplacez le milieu de maintenance tous les deux jours par la suite, pendant quatre semaines, afin d'induire l'ostéogenèse. Remplacez-le par du milieu ostéogénique frais tous les deux jours pendant toute la durée de l'étude.

Ici, l'étude dure quatre semaines et la RME est réalisée chaque semaine. L'élastographie par résonance magnétique repose sur la propagation d'ondes de cisaillement mécaniques pour évaluer les valeurs locales des propriétés mécaniques. Par conséquent, ces vibrations mécaniques doivent être générées et caractérisées au sein du tissu d'intérêt à l'aide d'un actionneur piézoélectrique. Pour préparer l'échantillon, transférez la culture tissulaire dans un tube d'essai de 10 millimètres de diamètre contenant une base solide et une couche de gel AGROS à 0,5 %.

Ensuite, ajoutez du gel acro 0,5 chaud. Pour l'enclore. Laissez le gel d'agarose durcir pendant cinq minutes.

À température ambiante, insérez la pointe du moteur électrique de flexion piso dans la surface du gel. Ensuite, fixez le tube contenant l'échantillon et l'actionneur à un support rigide. Orientez le faisceau du baromètre laser Doppler vers la pointe de l'actionneur mécanique.

Ajustez la position du système afin d'optimiser l'intensité du signal réfléchi, qui est affichée sur le baromètre. Pour maximiser la réflexion, utilisez si nécessaire du ruban réfléchissant afin de configurer l'actionneur pour générer des ondes de cisaillement inoffensives ayant des amplitudes importantes d'environ 250 microns. Réglez le générateur de fonctions pour balayer la plage de fréquences souhaitée à l'aide d'une tension de fonctionnement de 20 volts crête à crête et d'un signal de bruit blanc.

Pour cette expérience, la plage de fréquences souhaitée est de 20 à 2000 hertz. Pour visualiser le spectre caractérisé dans le programme Polytech Rsof, sélectionnez l'affichage de la vitesse et de la TFD. Commencez à capturer le signal et identifiez la fréquence de résonance du système à partir des pics du spectre.

Ensuite, pour mesurer la déflexion de l'actionneur, régler l'actionneur afin qu'il délivre un signal sinusoïdal continu à la fréquence de résonance caractérisée. En utilisant une tension de fonctionnement de 200 volts crête à crête, noter le déplacement généré par l'actionneur à la surface du gel ; régler la fibre souple pour afficher la TFD (transformée de Fourier rapide) avec le déplacement en tant qu'axe des Y. Une fois l'actionneur caractérisé, placer le tube à essai contenant l'échantillon et l'actionneur dans une fente d'une bobine RF de 10 millimètres, puis positionner l'échantillon et l'actionneur au centre du scanner IRM.

Acquérir une image de repérage afin d'identifier l'emplacement du dispositif. Une fois le dispositif tissulaire localisé, régler les paramètres d'acquisition. Une séquence sagittale in vitro typique aura un temps de répétition de 1000 millisecondes.

Un temps d'écho de 20 à 40 millisecondes, une épaisseur de coupe de 0,5 à un millimètre et un champ de vision de 12 sur 10 millimètres carrés, avec une taille de matrice de 128 par 128 pixels. Pour les paramètres d'élastographie, régler la fréquence de l'actuateur à la valeur déterminée par la caractérisation laser Doppler vibrométrique. Pour cet échantillon, une paire bi est nécessaire avec une amplitude de gradient de 50 gauss par centimètre et un délai MRE fixé à zéro.

Passer le générateur de fonctions en mode salve et régler les paramètres du générateur de fonctions pour qu'ils correspondent aux paramètres d'acquisition de l'élastographie, notamment la fréquence et le nombre de cycles. Régler également le générateur de fonctions pour qu'il soit déclenché de manière externe. Pour obtenir une image sagittale, définir la sensibilisation au mouvement dans le sens positif de la coupe et démarrer l'acquisition après la préparation.

Examinez l'image pour évaluer la qualité du signal dans le construct tissulaire. Si l'image paraît trop sombre, ajustez les paramètres de RM et effectuez une nouvelle acquisition. Ensuite, modifiez la sensibilisation dans le sens négatif de la coupe.

Transférez les fichiers depuis le scanner IRM vers un autre ordinateur équipé de MATLAB et exécutez le programme MATLAB qui effectuera une division complexe afin de générer une image représentant la propagation des ondes de cisaillement. Évaluez l'image afin de détecter la présence d'ondes de cisaillement et d'éventuels artefacts ; des profils linéaires de phase peuvent être tracés pour mieux évaluer la qualité et l'amplitude de l'onde. Si un repliement de phase se produit, diminuez l'amplitude du gradient et effectuez une nouvelle acquisition.

Si aucun réglage de l'image n'est nécessaire, ajustez la taille du tableau de paramètres à huit valeurs espacées de manière égale, allant de zéro seconde à une période complète de la fréquence de résonance caractérisée. Acquérez une numérisation dans les deux orientations de coupe, positive et négative, une fois les images obtenues.

Utilisez un programme MATLAB conçu pour générer les données d'onde de cisaillement et le film correspondant de la propagation de l'onde dans l'échantillon. Ce fichier sera nécessaire pour estimer les propriétés mécaniques. La dernière étape de l'IRM élastographique consiste à calculer la rigidité de cisaillement à partir des images de l'onde de cisaillement.

Commencez par importer les données dans le programme MATLAB qui évaluera le jeu de données tridimensionnel, spécifiez les paramètres d'imagerie, notamment le champ de vue, le gradient, l'amplitude et le nombre de paires bipolaires, puis exécutez le code. L'algorithme permet de sélectionner des régions d'intérêt pour lesquelles la moyenne et l'écart type de chaque paramètre sont calculés. Tracez les contours de la structure tissulaire afin de sélectionner la région d'intérêt.

La moyenne et l'écart type de la rigidité, du module de conservation et du module de perte dans la région d'intérêt sélectionnée sont affichées. Le programme fournit également des résultats intermédiaires, notamment l'onde après filtrage, l'onde après filtrage directionnel et les profils en ligne, qui aident à évaluer la fidélité de la reconstruction. Pour une estimation précise, l'onde filtrée doit être lisse.

L'écart type d'un paramètre dans une région d'intérêt spécifique constitue également un indicateur de la qualité du calcul ; si nécessaire, ajustez d'autres paramètres afin d'obtenir des valeurs précises des propriétés mécaniques pour observer les changements dans les propriétés mécaniques des constructions ingénieries au fur et à mesure de leur développement. Des tests de MRE ont été réalisés sur une période de quatre semaines. Cette carte de développement des constructions montre des constructions adéogéniques, indiquées par la lettre A, et ostéogéniques, indiquées par la lettre O, accompagnées des images de magnitude correspondantes, des images d'ondes de cisaillement, des ELA et de la rigidité au cisaillement moyenne affichée.

La carte de couleurs pour les ELA correspond au schéma de couleurs de la barre. Le graphique et les barres d'erreur représentent l'écart type au sein de chaque région d'intérêt du construit. Au fil du temps, les construits adipoïgéniques sont devenus moins rigides, indiquant des propriétés similaires à celles du tissu adipeux.

De même, les constructions ostéogéniques sont devenues plus rigides au cours de la période de quatre semaines, indiquant une différenciation de type osseux. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en environ deux heures si elle est effectuée correctement. Lors de la réalisation de cette procédure, il est important de caractériser complètement l'actionneur après avoir suivi ce protocole. Des méthodes telles que l'analyse biochimique et l'histologie peuvent être utilisées pour répondre à des questions telles que la confirmation du dépôt minéral.

N'oubliez pas que le travail avec des matériaux cellulaires humains et l'IRM peut être extrêmement dangereux, et qu'une vigilance appropriée concernant les précautions de niveau BL2 et celles liées à l'IRM doit être exercée. Des mesures de précaution doivent être prises lors de l'exécution de ces procédures.