التحليل المقطعي المقطعي المقطعي الكمي لإعادة تشكيل المجعدة ومجرى الهواء في نموذج ابن عرس للتليف الرئوي

Angela Peraino; Syed Ahmed Nadeem; Katie Uhl; Georgina Brown-Steplitus; Mohamed Abdelgied; Jeremy Hix; Maximiliano A. Tamae Kakazu; Pranav K. Saha; Xiaopeng Li

doi:10.3791/71220

مقالة منهجية

التحليل المقطعي المقطعي المقطعي الكمي لإعادة تشكيل المجعدة ومجرى الهواء في نموذج ابن عرس للتليف الرئوي

DOI:

10.3791/71220

⸱

يوليو 31, 2026

Angela Peraino^*¹^,² , Syed Ahmed Nadeem^*³ , Katie Uhl¹ , Georgina Brown-Steplitus¹ , Mohamed Abdelgied¹ , Jeremy Hix⁴ , Maximiliano A. Tamae Kakazu²^,⁵ , Pranav K. Saha³^,⁶ , Xiaopeng Li¹

¹Department of Pediatrics and Human Development, College of Human Medicine, Michigan State University, ²Division of Pulmonary and Critical Care Medicine, Corewell Health, ³Department of Electrical and Computer Engineering, University of Iowa, ⁴Department of Radiology, College of Human Medicine, Michigan State University, ⁵Department of Medicine, College of Human Medicine, Michigan State University, ⁶Department of Radiology, University of Iowa

^* These authors contributed equally

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هنا، نقدم بروتوكولا لاستخدام الأشعة المقطعية الدقيقة لتقييم خصائص التليف الرئوي الناتج عن البلومايسين بشكل كمي في نموذج ابن عرس. يظهر هذا النموذج الخارجي إمكانات انتقالية قوية لفهم التليف الرئوي واختبار العلاجات الجديدة.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

التليف الرئوي (PF) هو مرض رئوي مزمن وتقدمي يتميز بإصابات متكررة في السنيخ تؤدي إلى سماكة النسيج الداخلي، والتندب، وضعف في التنفس. نماذج القوارض الحالية، خصوصا تلك التي تستخدم البليوميسين (BLEO)، لها صلة ترجمية محدودة بالتليف الرئوي مجهول السبب لدى الإنسان (IPF) بسبب اختلافات تشريحية مثل غياب القصيبات التنفسية. ولمعالجة هذا القيد، طورنا نموذجا حيوانيا كبيرا للتليف الرئوي في القارس، الذي يمتلك قصيبات تنفسية مشابهة لتلك الموجودة لدى البشر. تلقى ابن عرس البري البالغ من العمر ثلاثة أشهر عملية حقن داخل القصبة الهوائية من BLEO. تم جمع الرئتين بعد 8 أسابيع من العلاج للتصوير المقطعي الدقيق المحوسب (micro-CT) والتقييم النسيجي. نظرا للدقة المكانية المحدودة لتصوير الأشعة المقطعية متعددة الكواشف (MDCT) في رؤية المجاري الهوائية الصغيرة للفيريت، تم تصوير الرئتين المستبعتين خارج الجسم الحي باستخدام ماسح ميكرو-CT عند ضغوط مجرى الهواء المتحكم بها (0 سمس_{هرس 2}خصلة و2 سمس حرارة₂أو) لمحاكاة ظروف الزفير والاستنشاف.

كشف التصوير المقطعي المقطعي الدقيق عن اختلافات هيكلية واضحة بين رئتي الفيريت المعالجتين ب BLEO والعاديين المعالجين ب BLEO. أظهرت الرئتان الطبيعيتان توهين منخفضا وبنية محفوظة، بينما أظهرت الرئتان المعالجتان ب BLEO زيادة ملحوظة في التوهين يتوافق مع التليف. كانت السمات المميزة لمرض الرئة الليفية البشرية، بما في ذلك خلية العسل مع الفراغات الكيسية، وزيادة كثافة الحاجز بين الفصوص الدماغية، وشفافية الزجاج الأرضي التي تشير إلى تغيرات ليفية أو التهابية مبكرة. باستخدام التحليل الكمي للأشعة المقطعية الدقيقة، لوحظ أن المجاري الهوائية في رئتي ابن عرس المعالجة ب BLEO أظهرت انخفاضا ملحوظا في توسع الكعبرة، وتمدد طولي، وتغير الحجم عند الضغوط الهوائية المطبقة معا. علاوة على ذلك، أظهر التحليل المطابقة للجيل أن زيادة كبيرة في سمك جدران مجرى الهواء في المناطق التي تظهر فيها التليف الظاهري. أكد التقييم الأنسيجي، بما في ذلك صبغة ماسون الثلاثية الألوان، ترسيبا واسعا للكولاجين والتليف.

تظهر هذه الدراسة أن ابن عرس المعالج ب BLEO يطور سمات إشعاعية وميكانيكية ونسيجية تشبه التليف الرئوي البشري. علاوة على ذلك، يتيح التصوير المقطعي المقطعي الدقيق تقييما عالي الدقة لتوزيع الأليف، وديناميكيات مجرى الهواء، وتغيرات حجم الرئتين. تسلط هذه النتائج الضوء على إمكانات القارس كنموذج انتقالي لدراسة مسببات التهاب التهاب الحفرة الخلفية وتقييم استراتيجيات علاجية جديدة.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

التليف الرئوي (PF) هو مرض رئوي خلالي مزمن وتقدمي حيث تؤدي الإصابة المتكررة في السنخات إلى زيادة سماكة النسيج الداخلي، والتليف، وضعف الجهاز التنفسي^{التدريجي 1}. يمكن أن يسبب التليف الرئوي عن طريق تعرضات متنوعة، بما في ذلك الأدوية، السموم البيئية، العدوى، أمراض المناعة الذاتية الكامنة، أو يمكن أن يكون مجهول السبب¹. بينما تم تطوير أدوية لإبطاء تقدم المرض، خاصة للمرضى المصابين بالتليف الرئوي مجهول السبب، لا يزال التليف الرئوي غير قابل للعلاج، مع معدل بقاء على قيد الحياة من 3 إلى 5 سنوات بعد التشخيص ^1,2. في معظم الحالات، العلاج الوحيد النهائي هو زراعة الرئة؛ لذلك، هناك حاجة ملحة لتطوير خيارات علاجية جديدة وأكثر فعالية.

بليوميسين هو دواء يستخدم عادة في البشر لعلاج الأورام الخبيثة؛ ومع ذلك، فإن استخدامه محدود بسبب السمية الرئوية، والتي يمكن أن تتطور بسرعة إلى التليف الرئوي³. بعد اكتشاف هذا التأثير الجانبي، استخدم البليوميسين في أبحاث لتطوير نماذج حيوانية للتليف الرئوي. تم استخدام الفئران بشكل شائع لهذا الغرض ^4,5,6 مع طرق مختلفة لإعطاء البليومايسين، بما في ذلك الحقن الوريدي والغرس داخل القصبة الهوائية ^7,8. بينما يتطور التليف في هذه النماذج، لا يشمل أي منها جميع السمات الأساسية للتليف الرئوي التي ترى لدى البشر⁸. نماذج القوارض للتليف الرئوي تفشل في عكس السمات الرئيسية للمرض المتقدم، بما في ذلك تكوين أكياس خلية العسل وتكوين القصيبات الهوائية البعيدة⁹. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت الدراسات أن إصابة الرئة الناتجة عن البليومايسين تبدأ في التلاشي تلقائيا في القوارض بعد حوالي 28 يوما من علاج البليومايسين¹⁰. بالإضافة إلى ذلك، لم يكن لأي من العوامل التي ثبت أنها تثبط التليف في هذه النماذج تأثير مماثل على البشر، مما حد من خياراتنا العلاجية¹¹.

يستخدم ابن عرس المنزل (Mustela putorius furo) بشكل متزايد في أبحاث الطب التنفسي الحيوي بسبب تشابهها التشريحي مع الجهاز التنفسي البشري¹². بالإضافة إلى ذلك، فهي عرضة لمسببات أمراض تنفسية مماثلة تصيب البشر، بما في ذلك فيروس المخلفي التنفسي (RSV) والإنفلونزا، مما يدل على أوجه التشابه الفسيولوجية^{بينهما 12}. تظهر نماذج الفيريت للبليوميسين تكوين القصبات الهوائية، وتكوين بؤر ليفية، ووجود خلايا شاذة شبيهة بالقاعدية (KRT7⁺/KRT17⁺/KRT5^–/TP63⁺)⁹. جرعة واحدة من البليوميسين سببت تليف رئوي مستمر لدى القرس، مع استمرار الفسيولوجيا التقييدية واضطرابات الرئة الليفية لمدة لا تقل عن 22^أسبوعا. يختلف هذا الاكتشاف بشكل كبير عن نموذج البليوميسين المستخدم على نطاق واسع للفأر، حيث يكون التليف عادة محدودا ذاتيا ويبدأ في التحسن بعد حوالي 28 يوما، مع حدوث تراجع كبير خلال 6-8 أسابيع، مما يشير إلى أن نموذج ابن عرس قد يعكس بشكل أفضل الطبيعة المزمنة والتطورية للتليف الرئوي البشري. علاوة على ذلك، تم استخدام ابن عرس مؤخرا في أبحاث التليف الكيسي، وهو مرض جهازي يصيب الجهاز التنفسي بشكل شائع، بسبب تشابهها مع البشر^. لذلك، قد تكون هذه الحيوانات نماذج أفضل لجفاف الرحم من نماذج القوارض السابقة.

هدفت هذه الدراسة الحالية إلى تطوير نموذج حيواني للتليف الرئوي يشبه الحالة البشرية بشكل أكبر. قمنا بإعطاء البلومايسين داخل القصبة الهوائية للقوارس المنزلية. بعد 8 أسابيع، أظهرت هذه القارس تغيرات أشعة ونسيج مشابهة لتلك التي لوحظت لدى البشر المصابين بتليف الرئة.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم إجراء جميع إجراءات الحيوانات وفقا للإرشادات واللوائح الخاصة بلجنة رعاية واستخدام الحيوانات المؤسسية (IACUC) في جامعة ولاية ميشيغان (رقم الموافقة على بروتوكول الحيوانات. PROTO202300066). تمت الموافقة على بروتوكولات رعاية الحيوانات والتجارب من قبل جامعة ولاية ميشيغان وتم تنفيذها وفقا للمعايير المؤسسية للاستخدام الأخلاقي للحيوانات في الأبحاث.

1. الغرس بالمنظار للبلومايسين في القوامس

اقتنهي نرس ذكور تتراوح أعمارهم بين 3-4 أشهر. يجب أن يكون متوسط وزن ذكر ابن عرس في هذا العمر حوالي 0.9–1.6 كجم. ضع الحيوانات في حالة رطوبة بين 21 درجة مئوية ورطوبة بين 40٪–50٪.
يعطى القارس 3٪–5٪ غاز إيزوفلوران باستخدام جهاز تخدير دقيق باستخدام جهاز تبخير دقيق.
حافظ على التخدير بتغطية أنف ابن العرس بمخروط أنف واستمر في إعطاء غاز الإيزوفلوران بتركيز 3٪–5٪.
عندما يكون ابن عرس مخدرا بشكل كاف ومستلقيا، ابدأ تنظير القصبات باستخدام منظار قصبي بقطر خارجي 2.7 مم.
ازرع مزيجا من البليوميسين (2 U/kg وزن الجسم) والمحلول الملحي عبر القناة العاملة في القصبة الهوائية البعيدة للسماح بتشتت البليومايسين بشكل منتشر. تأكد من أن الحجم الكلي المدمج لا يتجاوز 1 مل. أعد الفيريت إلى وحداتها السكنية وراقبها لمدة 8 أسابيع.
ملاحظة: يجب ألا يستغرق الغرس أكثر من دقيقتين لإكماله.
أعط الإيزوفلوران باستخدام جهاز تخدير غازي دقيق باستخدام جهاز تبخير. غط أنف ابن العرس بمخروط أنف وأعط 1٪–5٪ إيزوفلوران حتى يصبح ابن عرس مستلقيا. استمر في التعرض للغازات حتى يتم تأكيد الوفاة السريرية الظاهرة. أعط محلول القتل الرحيم الوريدي بجرعة 90 ملغ/كجم وراقب العلامات الحيوية حتى يتم تأكيد الوفاة.
احصاد الرئتين بعد 8 أسابيع من العلاج لإجراء التصوير المقطعي الدقيق المحوسب (micro-CT) والتقييم النسيجي.

2. تصوير مقطعي دقيق عالي الدقة لرئتي ابن عرس

تحضير نسيج رئتي مقطوع للتصوير عن طريق إزالة الأنسجة الخارجية والدم عبر شق الوريد الأجوف السفلي للسماح بتصريف الدم. قم بإجراء الأشعة المقطعية فورا بعد تجهيز الرئتين.
الحصول على صور ميكرو-CT المقطعية المقطعية باستخدام نظام ميكرو-CT مع إعدادات التقاط الصور التالية: 90 keV، 88 ميكروأمبير، إعداد الطاقة مع مرشح موازين أشعة سينية ألمنيوم 60 ميكرومتر نحاسي و500 ميكرومتر، باستخدام مجال رؤية 72 مم بدقة صورة متساوية الخواص 144 ميكرومتر.
الحصول على ما مجموعه 5 صور بأوقات الجسر القياسية 18 ثانية باستخدام بروتوكول خياطة آلي للتداخل والخياطة ورفض الشرائح المكررة لإنشاء صورة مخيطة نهائية لتحليل خطوط أنابيب مجرى الهواء؛ سيؤدي ذلك إلى عرض أسطواني بقطر 68 مم وزاوية رؤية وعمق إجمالي للصورة المخيطة (مستوى Z) بدقة 144 ميكرومتر، مما يسمح بالتقاط كامل لكتلة رئة ابن عرس خارج الجسم الحي .
1. كرر هذا البروتوكول التصويري لكل مجموعة من رئتي ابن عرس خارج الجسم عند ضغط رئوي 0 سميميمH₂O و25 سمس ساعة₂O.
2. استخدم نظام مراقبة الضغط المتصل مباشرة بالرئة للتحكم بدقة والحفاظ على ضغط مجرى الهواء أثناء التصوير.
3. قم بربط مقياس الضغط بمصدر تدفق هواء منظم للسماح بضبط الضغط داخل الرئة بشكل مستمر.
4. قبل التصوير، اضبط النظام على مستوى الضغط المطلوب (إما 0 سم حماء أو 25 سم حن) ونفخ الرئة باستخدام تدفق هواء ثابت.
5. أثناء التصوير، استخدم مقياس الضغط لتوفير تغذية راجعة فورية على ضغط مجرى الهواء وتعويض أي تقلبات ضغط طفيفة باستخدام مصدر تدفق الهواء.

3. معالجة الصور والتجزئة

تحميل أحجام الصور الميكرو-CT المعاد بناؤها بصيغة DICOM، والتي يتم تحويلها إلى صيغة مبادرة تقنية المعلوماتية العصبية (NIfTI)، في خط تقسيم مجرى الهواء.
حدد المنطقة المهتمة (ROI) في صورة micro-CT عن طريق قص الشرائح المحاورية يدويا في الطرف العلوي لاستبعاد الأنبوب وأجزاء القصبة الهوائية الأخرى (انظر الشكل 1A).
قم بتقسيم مجرى الهواء باستخدام خوارزمية التجميد والنمو الآلية^15,16الموضحة في الخطوات الرئيسية التالية.
1. ضع بذرة داخل القصبة الهوائية على أعلى شريحة محورية داخل العائد على الوزن؛ إنشاء مصفوفة صور فارغة بحجم صورة الإدخال لتمثيل حجم مجرى الهواء الواثق الأولي (CAV) مع تعيين جميع الفوكسل إلى '0'؛ وأضف صوت البذرة إلى CAV عن طريق ضبط قيمته على '1'.
2. حدد عتبة شدة ميكرو-CT محافظة أولية t = -1000 وحدة HU لتقسيم تجويف مجرى الهواء.
3. أنشئ مصفوفة صور فارغة بحجم صورة الإدخال لتمثيل الحجم المحظور (FV) مع تهيئة جميع الفوكسل إلى '0'.
4. كرر التقسيم التكراري حتى يتم تقارب تقسيم تجويف مجرى الهواء المعرف بأحد العلمين: 1) يتم فحص نطاق العتبة الكامل (-1000 إلى -600 وحدة وحدة)، أو 2) جميع الفوكسل '0' المجاورة لفوكسلات '1' في صورة CAV معلمة ك '1' في صورة ال FALL.
  1. احسب شجرة خط المركز CAV¹⁷ وحدد نقاط نهاية الفرع الطرفي¹⁸.
  2. تطبيق العتبة الثنائية على صورة micro-CT عند القيمة الحالية t واحسب حجم اللومن الجديد^{المتصل 18}مع CAV كبذور فوق المنطقة المحددة (قيمة الفوكسل ≤ t)، مع استبعاد FV.
  3. لكل نقطة نهاية CAV، احسب الفوكسل المرتبطة ضمن حجم التلومين الجديد، مع استثناء CAV الأقرب إلى تلك النقطة من أي نقطة نهاية CAV أخرى.
  4. اكتشف نقطة نهاية CAV مع حجم كبير من الفوكسل المرتبط (>150 فوكسل، ما يعادل 0.5 مم³) كمواقع تسرب محتملة في حجم التلومين الجديد.
  5. تأكيد احتمال تسرب التلال باستخدام المعايير الآلية المحددة في Nadeem وآخرون ¹⁵.
  6. قم بإزالة أي تسرب في حجم التلومن عن طريق حذف حجم الشجرة الفرعية بعيدا عن جذور التسرب، وأضف فوكسلات حول جذور التسرب لتعزيز FV باستخدام الخوارزميات الموضحة^{سابقا 15}.
  7. خصص حجم التلومين الذي أزيل التسرب لتحديث CAV باستخدام الخوارزميات الموضحة سابقا¹⁵.
  8. زد العتبة t بمقدار '1'.
  9. انتقل إلى الخطوة 3.3.4.
قم بإجراء حساب شجرة خط منتصف مجرى هوائي بسماكة فوكسل واحد باستخدام خوارزمية آلية تم التحقق منها^{مسبقا 17} موضحة في الخطوات الرئيسية التالية.
1. أدخل شجرة مجرى الهواء المقسمة كصورة ثنائية من NIfTI.
2. احسب شجرة خط منتصف الممر الهوائي الأولي باستخدام نهج مسار الحد الأدنى للتكلفة^{المفضل وسطيا رقم 17} الموضح في الخطوات الرئيسية التالية.
  1. أنشئ مصفوفة صورة هيكلية فارغة بحجم صورة إدخال مع تعيين جميع الفوكسل ل '0'؛ أضف البذرة الآلية للخطوة 3.3.1 كصوت هيكلي أولي بقيمة '1'.
  2. أنشئ مصفوفة صور فارغة بحجم صورة الإدخال مع تخصيص جميع الفوكسل إلى '0' لتمثيل صورة حجم مجرى الهواء المميز.
  3. تحديد الفوكسل في حجم مجرى الهواء غير الموسوم الذي هو أبعد عن الهيكل العظمي الحالي وحساب مسار الحد الأدنى للتكلفة المفضل وسطيا الذي يربط هذه النقطة بالهيكل العظمي الحالي باستخدام الخوارزمية الموضحة^{سابقا 17}.
  4. أضف المسار الناتج كفرع هيكلي جديد إلى مصفوفة صورة الهيكل العظمي، وحدث حجم المؤشر على مجرى الهواء بتطبيق توسع تكيفي محلي على طول الفرع، كما هو موضح^{سابقا 17}.
  5. كرر الخطوات 3.4.2.3–3.4.2.4 حتى يتم ملء حجم مجرى الهواء المحدد بالضغط.
3. تقليم الفروع الطوبولوجية الزائفة مع الحفاظ على خطوط مركزية مجرى الهواء الحقيقية باستخدام استراتيجية اختيار محلية قائمة على المقياس على طول الفرع، كما هو موضح سابقا¹⁷.
4. إزالة النقاط البسيطة¹⁹ في خط منتصف مجرى الهواء التي ليست نقاط نهاية فرعية (أي تلك المجاورة لأكثر من فوكسل مركزي واحد) لضمان الاتساق الطوبولوجي والحفاظ على خط مركزي بسماكة فوكسل واحد.
إجراء تقسيم لنسيج الحضان الرئوي في الصور الدقيقة لرئتي ابن عرس عند 0 سم H₂O.
1. تحديد نسيج الرئة يدويا على كل شريحة صورة تاجية خامسة باستخدام خوارزميات حوسبية وواجهات رسومية مدمجة ضمن ITK-SNAP²⁰.
  ملاحظة: كان تباين شدة الأشعة المقطعية الدقيقة بين البارنشيم الرئوي والخلفية المحيطة عند حالة النفخ 25 سمس في₂درجة حرارة غير كاف، مما منع تقسيم حجم الرئة بشكل موثوق.
2. تطبيق استيفاء الصورة لتوليد تقسيم لنسيج الرئة عند شرائح الصورة الوسيطة.
3. إجراء مراجعة ثانوية لمراقبة الجودة لضمان استمرارية هيكلية لتقسيم النسيج المحيطي على كلا الاتجاهين المحوري والسهمي.
4. استبعد تجويف مجرى الهواء ومناطق الجدار من نسيج الرئة باستخدام توسع حجم التلوين القائم على المقياس المحلي، ثم اطرح الحجم المتوسع من نسيج الرئة.
قم بقياس القياسات الميكانيكية للممرات الهوائية²¹.
1. قم بقياس التمدد الكعبري المرتبط بالتنفس في الممرات التنفسية الفردية بقياس التغيرات في مساحة المقطع العرضي (CSA) المطابقة مكانيا لفتحة المجاري الهوائية بينحجم الرئة الشهيق (2 سمس في البوصة) والزفير (0 سمس_{ساعة 2}أوفام). احسب التوسع الشعاعي عند فرع مجرى الهواء b، المشار إليه ب Δ_air-R(b)، كما يلي:
  (1)
  حيث يشير CSA_ins(b)_{وCSA exp}(b) إلى تجويف مجرى الهواء عند حجم الرئة الشهيق والزفير. يتم حساب CSA عند b باستخدام تتبع خط شعاعي وطرق نصف أقصى تكيفية محليا على النصف المركزي من الفرع ^{b 22}.
2. قم بقياس التمدد الطولي المرتبط بالتنفس في الممرات التنفسية الفردية كما يلي:
  (2)
  حيث تشير L_ins(b) وL_exp(b) إلى أطوال المسارات الجيوديسية لفرع مجرى الهواء b عند حجمي الرئة الشهيق والزفير على التوالي. يتم حساب طول المسار الجيوديسي للفرع عن طريق تتبع مسار الخط المركزي من الكارينا إلى نقطة النهاية البعيدة للفرع²¹.
قم بقياس قياسات شدة النسيج الرئوي.
1. يمكنك تصور توزيع شدة الميكرو-CT لنسيج الرئة في القوامس السليمة والليفية من خلال توليد "عرض حجمي ثلاثي الأبعاد" لحجم نسيج الرئة في سياق شجرة مجرى الهواء. تحقيق تأثير النظرة عبر الميكرو-CT، ورسم الشفافية المعرفة بشدة الميكرو-CT، وترميز الألوان. تطبيق نفس مقاييس الشفافية وترميز الألوان على رئتي الفرث السليمتين والليفيات. يتم تطبيق الخطوات التالية لإنشاء عرض ثلاثي الأبعاد من خلال النظر.
  1. استخدم 3D Slicer²³ لفتح صورة NIfTI ثلاثية الأبعاد (3D) لتقسيم مجرى الهواء عند 0 سميمH 2 O ك"تقسيم".
  2. توليد تمثيل ثلاثي الأبعاد للمجرى الهوائي باستخدام وحدة التقسيمات . اختر مستوى صوت مجرى الهواء كمدخل، وفي تبويب التمثيلات، اضغط على إنشاء تحت خيار السطح المغلق .
  3. استورد صورة شدة الميكرو-CT مع وجود نسيج رئوي منفصل إلى جهاز التقطيع ثلاثي الأبعاد كحجم. في هذه الصورة، تم الحفاظ على قيم شدة الميكرو-CT الأصلية للفوكسلات الرئية، بينما يتم تعيين قيمة -2000 HU لجميع الفوكسل غير الرئية.
  4. قم بتكوين رسم خرائط الألوان والشفافية لشدة نسيج الرئة باستخدام وحدة Volume Rendering . قيم شدة الخريطة من -1500 وحدة وحدة، -600 وحدة وحدة، 0 وحدة وحدة، و1500 وحدة إلى الأسود، الأخضر، الأصفر، والأحمر، مع عتامة 0، 0.15، 0.3، و1 على التوالي.
2. استخدم الخوارزمية التي تم تطويرها في هذه الدراسة لتقدير نسبة الأنسجة المريضة داخل نسيج الحافة الرئية من خلال تحليل توزيع الشدة المرصود من التصوير المقطعي الدقيق. تفترض الطريقة أن قيم شدة المناطق البارانخيمية الصحية تتبع توزيعا غاوسيا. على النقيض من ذلك، المناطق الليفية، ذات الشدة الأعلى المميزة، تشوه الغاوسية للجانب الأيمن من المخطط اللوثقي المرصود. أنجز هذه المهمة في الخطوات التالية.
  1. احسب مخطط الهيستوجرام لصورة متقاربة النسيج المعزولة للرئة في الخطوة 3.7.1.3 مع 50 حاوية على نطاق الشدة من -1500 HU إلى 500 HU.
  2. احسب متوسط التوزيع الغاوسي المستهدف كنمط للمخطط التكراري واشتق معامل الانحراف المعياري باستخدام قيم الشدة على يسار النمط على المخطط التكراري.
  3. قم بقياس حجم الأنسجة الليفية كمساحة زائدة على الجانب الأيمن من المخطط اللواتي تقع فوق منحنى توزيع غاوسي المتوقع المحدد بواسطة معلمات المتوسط والانحراف المعياري التي تم الحصول عليها في الخطوة 3.7.2.2.
  4. احسب نسبة النسيج المريض كنسبة حجم النسيج الليفي إلى إجمالي عدد الهيستوجرام الذي يمثل حجم منطقة النسيج البارنشيمال.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

من بين الخمسة عرس تم تصويرها الرئتين المقطوعة من ابن عرس سليم وابن عرس ليفي واحد باستخدام جهاز التصوير المقطعي المقطعي الدقيق عند ضغوط مجرى الهواء المسيطر عليها 0 سمس_{ساعة 2}أوج و25 سم ساعة₂O لمحاكاة انتفاخات الرئة الزفيرية والشهيقية على التوالي.

يوضح الشكل 1 النتائج الوسيطة لخط معالجة الصور لصورة الميكرو-CT (الشكل 1A) لرئة ابن عرس خارج الجسم عند ضغط 0 سم ساعة₂درجة. يعرض الشكل 1B نتائج وسيطة لتقسيم حجم شجرة مجرى الهواء عبر التكرارات ومعلمات العتبة المقابلة على صورة ميكرو-CT لرئة ابن عرس مقطوعة منتفخة إلى 0 سمسيمتر_{H 2}O. يوضح الشكل 1B فعالية خوارزمية FG في التقاط الممرات الهوائية الصغيرة عبر استرخاء المعلمات في التكرارات اللاحقة. يوضح الشكل 1C نتائج اكتشاف خط الأشجار في منتصف مجرى الهواء قبل وبعد تقليم الفروع الزائفة.

لوحظ أنه بعد الجيل الخامس، فإن عدد الممرات الهوائية المكتشفة في الرئتين الليفيتية أقل بكثير من تلك التي تم اكتشافها عند التوليد المطابق في الرئة السليمة (الشكل 2A). على وجه التحديد، تم اكتشاف 161 فرعا في مجرى الهواء في الرئة السليمة بعد الجيل الخامس، بينما تم اكتشاف 91 مجرى هواء فقط في الرئتين الليفيتيتية خلال الأجيال المطابقة. بشكل عام، كانت جدران مجرى الهواء أكثر سمكا في الرئتين الليفيتية مقارنة بالرئة السليمة (الشكل 2B). كشف التحليل الحاسوبي عن زيادة كبيرة في سمك جدار مجرى الهواء المعدل بقطر اللومين في المناطق التي تحتوي على تليف ظاهر بصري مقارنة بالمناطق المطابقة في الرئة السليمة.

أظهرت الرئتان الليفيتيتان مساحات هوائية كيسية صغيرة ذات جدران سميكة تتوافق مع خلية النحل، وسماكة الحاجز بين الفصوص الجزئية، ومناطق من عتامة الزجاج الأرضي. تشير عتامات الزجاج الأرضي إلى مناطق في الرئة حيث تتسبب الأنسجة الرئوية السميكة والمساحات الهوائية المملوءة جزئيا في ظهور المنطقة بمظهر ضبابي ورمادي في صور الأشعة المقطعية. لوحظ أن الرئتين الليفيتيتين لهما قيم شدة أعلى في النسيج الليفي. يعرض الشكل 3A "عرض حجم ثلاثي الأبعاد من خلال النظر" لحجم النسيج المقسم للرئة مع شجرة مجرى الهواء المقسمة. كانت قيم شدة الأشعة المقطعية الدقيقة على النسيج في رئتي ابن عرس الليفية (-502 ± 238 HU) أعلى بشكل ملحوظ (p < 0.001) مقارنة برئة ابن عرس سليمة (-588 ± 167 HU). أظهر تحليل ارتفاع الشدة الإقليمية (الشكل 3B) أن الرئة الليفية لديها حجم متميز 27.8٪ مع زيادة شدة الأشعة المقطعية (كما هو موضح بالمنطقة البنفسجية في المخطط التكراري). بالمقارنة، الرئة السليمة تمتلك فقط 1.24٪ من حجم النسيج المحيطي مع زيادة شدة الأشعة المقطعية.

توضح مقارنة بصرية لميكانيكا مجرى الهواء بين الرئتين الطبيعيتين والمريضتين توزيع العلامات الحيوية الميكانيكية للتنفس في رئتي ابن عرس السليمة والليفية عبر فروع مجرى الهواء (الشكل 4). لوحظ توسع شعاعي مجرى الهواء بنسبة 66.8٪ ± 9.8٪ في رئتي ابن عرس سليمتين، وهو ما كان أعلى بشكل ملحوظ (p < 0.001) مقارنة ب رئتي ابن عرس الليفية (32.4٪ ± 7.6٪). كما لوحظ فرق كبير (p < 0.001) في تمدد المجاري الهوائية الطولية بين رئتي فيريت السليمتين (35.7٪ ± 5.3٪) والليفية (16.0٪ ± 4.9٪) من رئتي الفيريت.

تم التقاط صور مقطعية ممثلة باستخدام ماسح ميكرو-CT عند ضغطين مختلفين في مجرى الهواء (0 سمس ماء₂O و25 سم H₂O) لكل رئة. يوضح الشكل 5 الفروقات بين رئتي ابن عرس المعالجتين ب BLEO (الشكل 5E,F) الطبيعي (الشكل 5E,F). في الرئتين الطبيعيتين، تظهر الفحوصات المقطعية بنية رئوية نموذجية مع توهين منخفض ولا توجد علامات على التليف (الشكل 5B,C). في المقابل، تظهر رئتا ابن عرس المعالجتان ب BLEO تغيرات مرضية كبيرة، بما في ذلك زيادة في توهين الرئة، مما يدل على تليف الأنسجة (الشكل 5E,F). بالإضافة إلى ذلك، يلاحظ وجود خلية نحل بارزة، يتميز بفراغات كيسية وفتحات بين الفصوص سميكة (الشكل 5E,F). تظهر عتامة الزجاج الأرضي (GGO)، التي تمثل مناطق الالتهاب أو التغيرات الليفية المبكرة، أيضا في الرئتين المعالجتين ب BLEO (الشكل 5E,F).

أكد التحليل النسيجي (الشكل 6) إعادة تشكيل الأنسجة الكبيرة والتليف في رئتي ابن عرس المعالجة بالبلومايسين. كشفت صبغات الهيماتوكسيلين والإيوسين (HE) عن بنية حصيلة محفوظة في الرئتين الطبيعيتين (الشكل 6A، C)، في حين أظهرت الرئتان الليفيتيان تشوها هيكليا واسعا، وزيادة الخلية، وسماكة جدار مجرى الهواء، وآفات ليفية بارزة (الشكل 6B,D). أظهر تلوين ماسون الثلاثي الكروم أيضا ترسبا طفيفا للكولاجين في المجاري التنفسية والنسيج في الرئتين الطبيعيتين (الشكل 6E,G)، بينما أظهرت الرئتان الليفيتيان تراكما ملحوظا للكولاجين في كل من مجرى الهواء (الشكل 6F) ومنطقة النسيج (الشكل 6H). أكد تحليل الصور الكمي (الشكل 6I,J) زيادة كبيرة في مساحة الكولاجين الإيجابية في الرئتين الليفية مقارنة بالضابطين الطبيعيين في كل من مجرى الهواء وأقسام الأنسجة (P < 0.0001)، مما يشير إلى ترسيب واسع النطاق لمصفوفة خارج الخلية وإعادة تشكيل تدريجية للأنسجة.

figure-results-1
الشكل 1: معالجة الصور بالأشعة المقطعية وتقسيمها. (أ) اختيار منطقة الاهتمام (ROI) في صورة ميكرو-CT. تم اختيار خط القص يدويا لاستبعاد الأنبوب وبقع القصبة الهوائية الأخرى المستخدمة لنفخ رئتي ابن عرس المستبعدتين. (ب) نتائج وسيطة لتقسيم شجرة مجرى الهواء في صورة ميكرو-CT لرئة ابن عرس مقطوعة منتفخة عند 0 سم ساعة₂O باستخدام خوارزمية التجميد والنمو (FG). (ج) نتائج اكتشاف الخط المركزي قبل وبعد تقليم الفروع العظمية الزائفة المطبقة على حجم تقسيم مجرى الهواء من صورة ميكرو-CT لحجم 0 سمسيمتر_{H 2}O. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

figure-results-2
الشكل 2: التحليل الحاسوبي لتوليد شجرة الممرات الهوائية. (أ) عدد الممرات الهوائية التي تم اكتشافها في الرئتين السليمتين مقابل الرئتين الليفيات. (ب) الفروقات في سمك جدار مجرى الهواء في الرئتين السليمتين مقابل الرئتين الليفيتيتين. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

figure-results-3
الشكل 3: تصور شدة الميكرو-CT المشفرة بالألوان. (أ) تصور ثلاثي الأبعاد لتوزيعات شدة الميكرو-CT المشفرة بالألوان عبر الأنباء للرئتين الليفيتية السليمة عند تضخم 0 سميمH2O. (ب) مخططات شدة الميكرو-CT لرئتي ابن عرس سليمة وليفية، مع تحديد منطقة المخطط باللون البنفسجي تشير إلى مناطق ذات شدة مرتفعة بناء على النمذجة الغاوسية. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

figure-results-4
الشكل 4: مؤشرات ميكانيكية في مجرى الهواء للرئتين الليفية والسليمة للعرس النفسي. لكل مؤشر حيوي، (A يظهر توسع شعاعي مجرى الهواء، B يظهر التمدد الطولي في مجرى الهواء)، وتم تطبيق نظام ترميز لوني مطبق يمتد على نطاق μ_x ± 3σ_x، حيث تم حساب المتوسط (μ_x) والانحراف المعياري (σ_x) لكل مقياس عبر جميع فروع رئة ابن عرس سليمة. راجع النص للنتائج المقارنة الكمية. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

figure-results-5
الشكل 5: يظهر التصوير المقطعي المقطعي الدقيق إعادة تشكيل هيكلية واسعة النطاق وفقدان حجم الرئة الهوائي في رئتي ابن عرس ليفية ناتجة عن البليومايسين. (A–F) صور الأشعة المقطعية الدقيقة الممثلة الملتقطة عند ضغط انتفاخ 25 سم H₂O، قارن بين القوامس الضابطة السليمة (A–C) والعرس الليفي المعالج بالبليومايسين (D–F). تظهر إعادة البناء ثلاثية الأبعاد (3D) المبنية بالحجم (A,D) بنية رئية محفوظة وتمدد متجانس في الرئتين السليمتين (A)، بينما تظهر الرئتان الليفية (D) تمدد رئة أقل وتشوها ملحوظا في الأنباء المحيطية. تسلط الأقسام المستعرضة (B,E) والكلية (C,F) الضوء بشكل أكبر على الفروق بين المجموعات. تظهر الرئتان السليمتان وجود نسيج متهوئ بشكل موحد مع تفرعات طبيعية في مجرى الهواء وكثافة أنسجة قليلة (B,C). على النقيض من ذلك، تظهر الرئتان الليفيتيان تعتيم واسع النطاق في الجوانب تحت الجنبي والبازيلار، وزيادة كثافة النسيج الداخلي، وتشوه معماري، وتكبير في المجال الكيسي الهوائي المتوافق مع إعادة تشكيل شبيهة بخلايا العسلة (الأسهم الحمراء) (E,F). تحدد خطوط صفراء متقطعة حدود الرئتين. تشير نتائج التصوير هذه إلى إعادة تشكيل ليفية شديدة وانخفاض كبير في حجم الرئة الوظيفية المهوية بعد التعرض للبلومايسين مع الفيريت. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

figure-results-6
الشكل 6: التحقق من صحة تليف رئة ابن عرس ناتج عن BLEO. (A–H) تظهر المقاطع الممثلة للهيماتوكسيلين والإيوسين (HE) المميزة اختلافات بين الرئتين الطبيعيتين (A,C) والرئتين الليفيتان (B,D). تظهر صور HE منخفضة التكبير بنية حصينية محفوظة في الرئتين الطبيعيتين (A) وإعادة تشكيل واسعة للأنسجة وآفات ليفية في الرئتين الليفية (B). تبرز صور HE ذات التكبير الأعلى البنية الطبيعية للحويصلات السنخيلة في الرئتين الطبيعيتين (C) وزيادة الخلية، وتثخيل جدار مجرى الهواء، والتشوه المعماري في الرئتين الليفيت. تظهر صور الحقول اللامعة التمثيلية لمقاطع رئة القارس الملطخة بتريكروم ماسون تريكون كولاجين طفيفا في المجاري الهوائية الطبيعية للرئة (E) والبارنشيم (G)، وزيادة في ترسيب الكولاجين (الأزرق) في المجاري الهوائية الليفية للرئة (F) والبارنشيم (H). (I,J) أظهر قياس المنطقة الإيجابية للكولاجين زيادة كبيرة في ترسيب الكولاجين في الرئتين الليفيتيتية مقارنة بالرئتين الطبيعيتين في كل من منطقتي مجرى الهواء (I) وبارنشيم الرئة (J). P < 0.0001. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تصف هذه الدراسة بروتوكولا يجمع بين إعطاء البليوميسين داخل القصبة الهوائية في القارس مع التصوير المقطعي الدقيق المحوسب خارج الجسم الحيوي عالي الدقة (micro-CT) لتوصيف السمات الهيكلية والميكانيكية للتليف الرئوي. يمكن للميكرو-CT اكتشاف الممرات الهوائية الصغيرة بحجم 0.2 مم وقياس الحجم، سمك مجرى الهواء، الكثافة، والشكل. زيادة كثافة الأنسجة، فقدان الحجم، والتغاير الإقليمي مرتبطة ارتباطا وثيقا بعلم الأمراض النسيجي. كان الهدف الأساسي هو إثبات الجدوى وإثبات أن هذا النموذج للحيوانات الكبيرة، إلى جانب تحليلات التصوير المتقدمة، يمكنه التقاط السمات الإشعاعية والمجاري التنفسية والنسيجية التي تشبه التليف الرئوي البشري. تعد عدة خطوات في البروتوكول ضرورية لإمكانية التكرار والتفسير. أولا، يتيح إدخال البلوميسين الموجه عبر القصبات الهوائية التعرض المنتشر للرئة مع تقليل تجمع مجرى الهواء القريب، وهو حد معروف في نماذج الحيوانات الصغيرة ^4,7,11. من المرجح أن يقلل هذا النهج من التفاوت في توزيع الإصابات الإقليمية، وهو أمر مهم بشكل خاص في الرئتين الأكبر ذات التفرعات التنفسية الأكثر تعقيدا. ثانيا، اختيار نقطة زمنية بعد الزرع لمدة 8 أسابيع يفضل التليف المستقر على الالتهاب الحاد. في نماذج الفوار، غالبا ما يحل التليف الناتج عن البليومايسين جزئيا مع مرور الوقت، مما يحد من الصلة الانتقالية ^4,8,11. على النقيض من ذلك، أظهرت رئتا ابن عرس في هذه الدراسة خصائص ليفية إشعاعية ونسيجية مستمرة.

يمثل التورم المسيطر عليه للرئة أثناء التصوير خارج الجسم عنصرا أساسيا آخر. سمح التصوير عند ضغوط مجرى الهواء الموحدة (0 سم حماء و25 سم حوار) بقياس توسع شعاع مجرى الهواء وتمدد طولي، مما قلل من التأثيرات المربكة لحجم الرئة المتغير والامتثال. توفر هذه العلامات الحيوية الميكانيكية في مجرى الهواء، المستمدة باستخدام خوارزميات آلية متطابقة مع الجيل، قياسات موضوعية لخلل مجرى الهواء يصعب تقييمها باستخدام علم الأنسجة التقليدي فقط^15,21.

قد تعزز عدة تعديلات في البروتوكول المتانة بشكل أكبر. يمكن تعديل جرعة بليوميسين أو إعطاؤها بجرعات منخفضة متكررة لنمذجة إصابة الظهارة المزمنة بشكل أفضل، وهو أمر أساسي في النماذج الحالية لمرض التليف الرئوي ^1,3. قد تسمح استراتيجيات الغرس القطاعي بمقارنات داخل الحيوانات بين المناطق الليفية والمناطق المحفوظة نسبيا. من منظور التصوير، فإن التوحيد الدقيق لضغط مجرى الهواء، وظروف التثبيت، ودرجة الحرارة ضروري لتقليل تشوه الأنسجة أثناء المسح خارج الجسم الحي. يمكن أن يعقد التليف الشديد تقسيم مجرى الهواء تلقائيا بسبب تآكل مجرى الهواء وكثافة الأنسجة العالية؛ لذلك، تظل العتبات التكيفية والتحكم اليدوي في الجودة ملحقات أساسية لخطوط الأنابيب الآلية¹⁵.

لهذه الطريقة عدة قيود. ومن الجدير بالذكر أن قلة عدد الحيوانات التي تم تصويرها بواسطة الميكرو-CT يحد من الاستدلال الإحصائي، ويجب تفسير النتائج على أنها وصفية. تم تصميم هذا العمل كدراسة تجريبية لتحديد جدوى توصيف نموذج ابن عرس ناتج عن البليومايسين لتليف الرئة باستخدام التصوير المقطعي المقطعي الكمي. ستكون هناك حاجة إلى دراسات مستقبلية مع مجموعات أكبر من أجل التحقق من صحة هذه النتائج وتحسين القوة الإحصائية. ومع ذلك، يظهر الوصف فرقا ملحوظا في مؤشرات التصوير البيولوجية والقياسات.

بالإضافة إلى ذلك، وعلى الرغم من استخدامه الواسع، يظل التليف الناتج عن البليومايسين نموذجا للإصابة مدفوعا بالسموم ولا يلخص بالكامل الأسباب متعددة العوامل للتليف الرئوي مجهول السبب، بما في ذلك التقدم في العمر، القابلية للإصابة الجينية، والتعرضات البيئية ^3,6,11. تم إجراء التصوير خارج الجسم الحي، مما منع التقييم المباشر لتبادل الغازات، والمساهمات الوعائية، وتطور المرض الطولي. ومع ذلك، يوفر التصوير المقطعي المقطعي الدقيق خارج الجسم الدقة المكانية المتفوقة ويتيح تحليلا ثلاثيا الأبعاد مفصلا للمجاري الهوائية الصغيرة وهو أمر غير ممكن حاليا باستخدام الأشعة المقطعية متعددة الكواشف السريرية في القارس.

على الرغم من هذه القيود، يقدم هذا البروتوكول عدة مزايا مقارنة بالنماذج الحالية. تمتلك القوامس القصبات التنفسية وأنماط تفرع في المجاري التنفسية تشبه أكثر تلك الخاصة بالبشر مقارنة بالقوارض، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص لدراسة الجوانب المتمركزة حول مجرى الهواء من التليف ^6,12. إن الجمع بين تشريح مجرى الهواء المتعلق بالإنسان والتصوير الكمي المعتمد على الميكرو-CT يتيح تقييما متزامنا لكثافة الأنثيمية، وسمك جدار مجرى الهواء، وفقدان مجرى الهواء، وضعف ميكانيكا مجرى الهواء. تعكس هذه السمات أنماط إشعاعية لوحظت في أمراض الرئة الليفية البشرية، بما في ذلك تثخيم الحواف الأنفي، وتكثيف الحاجز، والتغاير الإقليمي ^1,2.

يعد التصوير المقطعي المحوسب عالي الدقة (HRCT) وسيلة تصوير أساسية لتشخيص ومراقبة التليف الرئوي مجهول السبب (IPF) على المدى الطولي في الممارسة السريرية. يعتمد HRCT على مبادئ مشابهة للتصوير المقطعي الدقيق المحوسب (micro-CT) وقد تم تحسينه لاكتشاف اضطرابات الرئة ذات الأنسب مع تقليل التعرض للإشعاع^للمرضى. ومن المهم أن التقدم في HRCT قد حسن دقة التشخيص إلى درجة أن الخزعة الجراحية من الرئة غالبا لم تعد مطلوبة لتشخيص الالتهاب الداخلي عند وجود ميزات تصوير مميزة²⁵. يمكن تحديد النتائج الشعاعية المميزة لالتهاب الجلد الصناعي الطبيعي، بما في ذلك التشوه المعماري، وتوسيع الشعب الهوائية بالشد، وخلية النحل، والمساحات الجوية الكيسية، بواسطة HRCT لدى المرضى. تماشيا مع هذه الملاحظات السريرية، يظهر نموذج ابن عرس لدينا تشويه مجرى الهواء وتكوين المجال الجوي الكيسي يمكن اكتشافه بواسطة التصوير المقطعي الدقيق، مما يوفر نمطا تصويريا يشبه إلى حد كبير الأمراض البشرية.

بالإضافة إلى HRCT، برز التصوير المقطعي التماسكي البصري داخل القصبة (EB-OCT) كنهج تصوير قيم لتقييم IPF²⁶. تقنية EB-OCT هي تقنية طفيفة التوغل تستخدم موجات الضوء لتوليد صور ثلاثية الأبعاد عالية الدقة للرئة الطرفية في الجسم الحي عبر منظار القصبات²⁶ القياسي. وعلى غرار HRCT، أظهر EB-OCT وعدا في تحديد إعادة تشكيل التليف دون الحاجة إلى خزعة جراحية. تشير قدرة نموذج الفريت لدينا على تطوير تشوهات هيكلية يمكن اكتشافها بواسطة التصوير المقطعي المقطعي إلى أنه قد يكون مناسبا أيضا للتقييم المستقبلي باستخدام أساليب التصوير السريري الناشئة مثل EB-OCT.

من المهم أن العديد من العلاجات التي تخفف من التليف في نماذج القوارض فشلت في إظهار فعالية مماثلة في البشر¹¹. قد يساعد النهج الموضح هنا في سد هذه الفجوة الانتقالية من خلال توفير مؤشرات تصوير حيوية حساسة ومحلية تعكس كل من البنية والوظيفة. يمكن استخدام هذه العلامات الحيوية لتقييم الاستجابة العلاجية بما يتجاوز عبء الكولاجين العالمي، مع التقاط تحسينات إقليمية في ميكانيكا مجرى الهواء أو إعادة تشكيل الممرات الداخلية.

في الختام، تؤسس هذه الدراسة بروتوكولا ممكنا لنمذجة التليف الرئوي لدى القارس ولتقييم التغيرات الهيكلية والميكانيكية المرتبطة بالأمراض بشكل كمي باستخدام الأشعة المقطعية الدقيقة. ورغم أن النهج أولي، إلا أن النهج يبرز إمكانيات دمج نماذج الحيوانات الكبيرة مع تحليلات التصوير المتقدمة لتعزيز الصلة الانتقالية، وتحسين الفهم الآلي للتليف الرئوي، ودعم التقييم قبل السريري لاستراتيجيات علاجية جديدة.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

حصلت MATK على مكافأة كمستشارة من InflaRx للمشاركة في المجلس الاستشاري IMV/ECMO لمرضى كوفيد-19 المنومين في المستشفى في 5/2024. تم التبرع بهذه الرسوم لمؤسسة كورويل الصحية.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعلن المؤلفون أنه تم تلقي دعم مالي لأبحاث هذا المقال أو تأليفه و/أو نشره. تم توفير تمويل هذه الدراسة جزئيا من خلال منحة R01 HL153165-01A1 (إلى X.P.L.) وصندوق أبحاث طب الأطفال في مستشفى هيلين ديفوس للأطفال.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسم	الشركة	رقم فهرسي	التعليقات
1 mL Luer locking syringe	BD	309628
10 mL Luer locking syringe	BD	303134
24 G ´ 3/4" Exel safelet catheter	EXELINT INTERNATIONAL CO.	26751
3 mL Luer locking syringe	BD	309657
30 mL Luer locking syringe	BD	302832
5 mL Luer locking syringe	BD	309647
BD Precision glide needle 18 G ´ 1 1/1"	BD	305196
BD Precision glide needle 20 G ´ 1"	BD	305175
BD Precision glide needle 23 G ´ 1"	BD	305145
Dulbecco's phosphate-buffered saline (DPBS -/-)	Gibco	14190250
Endotracheal intubation tubes with cuff oxygen catheter	Caphstion	2.0MM
ET Tube, Uncuffed, 2.0	Teleflex	5-10404
Ethicon Permahand silk suture, Size 2-0, No Needle, 18", 36/Box, A185H	Fisher Scientific	50-209-2809
Invitrogen RNAlater stabilization solution	Fisher Scientific	AM7021
Isoflurane	Covetrus	11695-6777-2
Lubricant PM ointment	AACE Pharmaceuticals	71406-124-35	مرهم العين
MADgic 700 atomizer	Teleflex	MAD700
Manometer, Professional air pressure meter	Leaton	T168
Rodent ventilator model 683	Harvard Apparatus, Inc.	55-3438
Sterile saline, 0.9%	CellPro	DS0329
Veterinary pulse oximeter	uPM60V	UVMI

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Jiang M, et al. Pulmonary fibrosis: from mechanisms to therapies. J Transl Med. 2025;23(1):515.
Glass DS, et al. Idiopathic pulmonary fibrosis: Current and future treatment. Clin Respir J. 2022;16(2):84-96.
Mohammed SM, et al. Mechanisms of bleomycin-induced lung fibrosis: a review of therapeutic targets and approaches. Cell Biochem Biophys. 2024;82(3):1845-70.
Izbicki G, Segel M, Christensen T, Conner M, Breuer R. Time course of bleomycin-induced lung fibrosis. Int J Exp Pathol. 2002;83(3):111-9.
Ayilya BL, et al. Insights on the mechanism of bleomycin to induce lung injury and associated in vivo models: a review. Int Immunopharmacol. 2023;121:110493.
Moore BB, et al. Animal models of fibrotic lung disease. Am J Respir Cell Mol Biol. 2013;49(2):167-79.
Gul A, et al. Pulmonary fibrosis model of mice induced by different administration methods of bleomycin. BMC Pulm Med. 2023;23(1):91.
Moore BB, Hogaboam CM. Murine models of pulmonary fibrosis. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2008;294(2):L152-L160.
Wu S, et al. Ferret model of bleomycin-induced lung injury shares features of human idiopathic pulmonary fibrosis. NPJ Regen Med. 2025;10(1):53.
Ishida Y, Kuninaka Y, Mukaida N, Kondo T. Immune mechanisms of pulmonary fibrosis with bleomycin. Int J Mol Sci. 2023;24(4):3149.
Moeller A, Ask K, Warburton D, Gauldie J, Kolb M. The bleomycin animal model: a useful tool to investigate treatment options for idiopathic pulmonary fibrosis? Int J Biochem Cell Biol. 2008;40(3):362-82.
Smith RE, Choudhary S, Ramirez JA. Ferrets as models for viral respiratory disease. Comp Med. 2023;73(3):187-93.
Peabody Lever JE, et al. A ferret model demonstrates sustained fibrosis, restrictive physiology, and airway proximalization. NPJ Regen Med. 2025;10(1):55.
Sun X, et al. Disease phenotype of a ferret CFTR-knockout model of cystic fibrosis. J Clin Invest. 2010;120(9):3149-60.
Nadeem SA, et al. A CT-based automated algorithm for airway segmentation using freeze-and-grow propagation and deep learning. IEEE Trans Med Imaging. 2021;40(1):405-18.
Nadeem SA, Comellas AP, Hoffman EA, Saha PK. Airway detection in COPD at low-dose CT using deep learning and multiparametric freeze and grow. Radiol Cardiothorac Imaging. 2022;4(6):e210311.
Jin D, Iyer KS, Chen C, Hoffman EA, Saha PK. A robust and efficient curve skeletonization algorithm for tree-like objects using minimum cost paths. Pattern Recogn Lett. 2016;76:32-40.
Saha PK, Strand R, Borgefors G. Digital topology and geometry in medical imaging: a survey. IEEE Trans Med Imaging. 2015;34(9):1940-64.
Saha PK, Chaudhuri BB. Detection of 3-D simple points for topology preserving transformations with application to thinning. IEEE Trans Pattern Anal Mach Intell. 1994;16(10):1028-32.
Yushkevich PA, et al. User-guided 3D active contour segmentation of anatomical structures: significantly improved efficiency and reliability. Neuroimage. 2006;31(3):1116-28.
Nadeem SA, et al. Automated CT-based measurements of radial and longitudinal expansion of airways due to breathing-related lung volume change. Med Phys. 2025;52(4):2316-29.
Nadeem SA, et al. Locally adaptive half-max methods for airway lumen-area and wall-thickness and their repeat CT scan reproducibility. 2020 IEEE 17th International Symposium on Biomedical Imaging; Iowa City, IA, USA. 2020: 10.1109/ISBI45749.2020.9098558.
Fedorov A, et al. 3D Slicer as an image computing platform for the quantitative imaging network. Magn Reson Imaging. 2012;30(9):1323-41.
Nathani A, Dincer HE. Advancements in imaging technologies for the diagnosis of lung cancer and other pulmonary diseases. Diagnostics (Basel). 2025;15(7):826.
Sverzellati N. Highlights of HRCT imaging in IPF. Respir Res. 2013;14 Suppl 1:S3.
Nandy S, et al. Diagnostic accuracy of endobronchial optical coherence tomography for the microscopic diagnosis of usual interstitial pneumonia. Am J Respir Crit Care Med. 2021;204(10):1164-79.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

233 233

التحليل المقطعي المقطعي المقطعي الكمي لإعادة تشكيل المجعدة ومجرى الهواء في نموذج ابن عرس للتليف الرئوي

في هذه المقالة

ملخص

الملخص

المقدمة

البروتوكول

النتائج

المناقشة

الإفصاحات

شكر وتقدير

المواد

المراجع

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

مقالات ذات صلة