इस अध्ययन सफलतापूर्वक translational को निगलने में कठिनाई अनुसंधान को सुविधाजनक बनाने के उद्देश्य के लिए murine रोग मॉडल के साथ प्रयोग के लिए मानव videofluoroscopic निगलने अध्ययन (VFSS) तरीकों अनुकूलित।
इस अध्ययन translational को निगलने में कठिनाई अनुसंधान को सुविधाजनक बनाने के उद्देश्य के लिए murine रोग मॉडल के साथ प्रयोग के लिए अध्ययन (VFSS) तरीकों निगलने मानव videofluoroscopic रूपांतरित किया। सफल परिणाम तीन महत्वपूर्ण घटकों पर निर्भर कर रहे हैं: एक सीमित स्थान में अनर्गल जबकि खड़े आत्म खिलाने की अनुमति है कि परीक्षा कक्षों, व्यावसायिक रूप से उपलब्ध मौखिक विपरीत एजेंटों की प्रतिकूल स्वाद / गंध मुखौटा कि व्यंजनों, और एक कदम-दर-कदम परीक्षण प्रोटोकॉल है कि निगल शरीर क्रिया विज्ञान की मात्रा का ठहराव परमिट। इन घटकों में से एक या एक से अधिक के उन्मूलन के अध्ययन के परिणामों पर एक हानिकारक प्रभाव पड़ेगा। इसके अलावा, प्रतिदीप्तिदर्शन प्रणाली की ऊर्जा स्तर की क्षमता की जांच की जा सकती है जो निगल मापदंडों का निर्धारण करेगा। अधिकांश अनुसंधान केन्द्रों चूहों और अन्य छोटे कृन्तकों जब परीक्षण असाधारण गरीब छवि गुणवत्ता में जो परिणाम लोगों और बड़े जानवरों के साथ प्रयोग के लिए तैयार उच्च ऊर्जा fluoroscopes है। इस सीमा के बावजूद, हम सात वीएफएस की पहचान की हैनई murine VFSS प्रोटोकॉल के साथ संयोजन में एक उच्च ऊर्जा प्रतिदीप्तिदर्शी का उपयोग करते समय चूहों में लगातार मात्रात्मक हैं कि एस मानकों। हमने हाल ही में चूहों और अन्य छोटे कृन्तकों के साथ उपयोग के लिए डिजाइन किया गया था कि असाधारण उच्च इमेजिंग संकल्प और बढ़ाई क्षमताओं के साथ एक कम ऊर्जा प्रतिदीप्तिदर्शन प्रणाली प्राप्त की। नई murine VFSS प्रोटोकॉल के साथ संयोजन में इस नई प्रणाली का उपयोग करते हुए प्रारंभिक काम, पारंपरिक (यानी, उच्च ऊर्जा) का उपयोग कर प्राप्त लगभग दोगुनी संख्या है, जो चूहों में लगातार मात्रात्मक हैं कि 13 निगल मापदंडों की पहचान की है fluoroscopes। हम इस नई प्रणाली की क्षमताओं का अनुकूलन के रूप में अतिरिक्त निगल मापदंडों की पहचान की उम्मीद है। परिणाम इस प्रकार अब तक का पता लगाने और murine रोग मॉडलों की जांच के लिए उच्च ऊर्जा fluoroscopes का उपयोग करते समय अन्यथा अनदेखी की जा सकती है कि निगल शरीर क्रिया विज्ञान में सूक्ष्म परिवर्तन यों के लिए एक कम ऊर्जा प्रतिदीप्तिदर्शन प्रणाली का उपयोग करने का उपयोगिता प्रदर्शित करता है।
Dysphagia (हानि निगलने) सभी उम्र के लोगों को प्रभावित करने वाले कई चिकित्सा शर्तों का एक आम लक्षण है। उदाहरण स्ट्रोक, पार्किंसंस रोग, अल्जाइमर रोग, सेरेब्रल पाल्सी, पेशी dystrophy, amyotrophic पार्श्व काठिन्य (ए एल एस), बैटन रोग, सिर और गर्दन के कैंसर, समय से पहले जन्म, और उन्नत उम्र बढ़ने शामिल हैं। निगरणकष्ट अत्यधिक आमतौर पर बैक्टीरिया से लदी भोजन / तरल / लार फेफड़ों 1-4 में aspirated है कि विकसित जब गंभीर कुपोषण या निमोनिया का एक परिणाम के रूप में, मृत्यु दर के साथ जोड़ा जाता है। इस दुर्बल और जीवन के लिए खतरा चिकित्सा हालत संयुक्त राज्य अमेरिका में 15 लाख से अधिक लोगों को हर साल अकेले 3 प्रभावित करता है। उच्च व्याप्ति और एसोसिएटेड नकारात्मक परिणामों के बावजूद, निगलने में कठिनाई के लिए वर्तमान उपचार के विकल्प मुद्राओं में बदलाव (जैसे, tucki, (बल्कि उपचारात्मक से) (विशिष्ट भोजन / तरल consistencies से परहेज है, उदाहरण के लिए) इस तरह के आहार संशोधन के रूप में, दृष्टिकोण उपशामक तक सीमित हैंनिगलने जब ठोड़ी), मोटर दृष्टिकोण (जैसे, मौखिक गुहा, ग्रसनी में मांसपेशियों को लक्षित अभ्यास, और गला), संवेदी दृष्टिकोण (जैसे, को लागू करने स्वाद, तापमान, और / या यांत्रिक उत्तेजना), और ट्यूब खिला एनजी (जैसे, पोषण और जलयोजन nasogastric (एनजी) ट्यूब या percutaneous इंडोस्कोपिक gastrostomy (खूंटी) ट्यूब) के माध्यम से प्रशासित। इन उपचार केवल बल्कि समस्या के मूल कारणों को लक्षित कर की तुलना में रोगसूचक चिकित्सा सेवा करते हैं। दरअसल, निगलने में कठिनाई के लिए उपन्यास, प्रभावी उपचार की खोज के लिए एक प्रमुख बाधा के हर रोग के लिए होने की संभावना से अलग हैं जो जिम्मेदार रोग तंत्र की सीमित वैज्ञानिक ज्ञान है।
निगरणकष्ट निदान मुख्य रूप से भी एक संशोधित बेरियम निगल अध्ययन के रूप में जाना जाता है एक videofluoroscopic निगलने अध्ययन (VFSS) कहा जाता है, एक रेडियोग्राफिक प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है। पिछले 30 से अधिक वर्षों से इस नैदानिक परीक्षण EV के लिए सोने का मानक माना गया हैनिगल समारोह 5-7 aluating। इस परीक्षा में आम तौर पर बेरियम सल्फेट 8,9 या iohexol 10, रोगी बैठने या स्वेच्छा से खाना और एक मौखिक विपरीत एजेंट के साथ मिश्रित तरल consistencies ingesting जबकि एक प्रतिदीप्तिदर्शन मशीन का एक्स-रे किरण के पथ के भीतर खड़े होने जरूरत पर जोर देता। रोगी निगल के रूप में पेट के मुंह से यात्रा करते समय, भोजन और विपरीत एजेंट युक्त तरल एक कंप्यूटर मॉनीटर के माध्यम से वास्तविक समय में देखा जा सकता है। कोमल ऊतक संरचनाओं भी दिखाई दे रहे हैं और संरचना के सापेक्ष और समारोह का आकलन किया जा सकता है। मरीजों को निगलने में कठिनाई की उपस्थिति और डिग्री यों तो बाद में देखे और फ्रेम दर फ्रेम विश्लेषण के लिए रिकॉर्ड वीडियो हैं, जो सभी के प्रत्येक भोजन और तरल स्थिरता के कई निगल करने के लिए कहा जाता है। निगलने से कई शारीरिक घटक आम तौर पर इस तरह के laryn की ग्रसनी और घेघा, विस्तार और अवधि के माध्यम से शारीरिक ग्रसनी निगल के ट्रिगर बिंदु, सांस पारगमन समय के रूप में, विश्लेषण कर रहे हैंGEAL ऊंचाई, स्थान और बाद निगल अवशेषों की राशि है, और की घटना और आकांक्षा 7,11 के लिए मनोवैज्ञानिक कारण।
मानव VFSS प्रोटोकॉल के पहलुओं हाल ही में स्वतंत्र रूप से व्यवहार कर चूहों के अध्ययन के लिए अनुकूलित किया गया; चूहों 12 के परीक्षण के दौरान देखने का videofluoroscopic क्षेत्र में नहीं रहने की वजह से हालांकि, परिणाम सीमित थे। VFSS पहले से चूहों के साथ प्रयास नहीं किया गया। चूहों और चूहों के साथ प्रयोग के लिए मानव VFSS प्रोटोकॉल के सफल अनुकूलन वर्तमान में मौजूदा murine (माउस और चूहा) मनुष्यों में निगरणकष्ट कारण जाना जाता है कि बीमारियों के मॉडल के सैकड़ों की जांच के लिए एक उपन्यास अनुसंधान विधि प्रदान करेगा। इस नई विधि (अब murine VFSS के रूप में करने के लिए कहा गया है) इसलिए रोग हैं कि मांसपेशियों, नसों, और मस्तिष्क के ऊतकों के भीतर अंतर्निहित neurophysiological तंत्र की जांच और निगरणकष्ट में योगदान करने के लिए उपयुक्त हैं कि निगरणकष्ट की murine मॉडल की पहचान और सत्यापन जल्दी करना होगा मैंएन मनुष्य। इसके अलावा, murine VFSS निगल समारोह / सीधे मनुष्यों के साथ तुलना की जा सकती है कि शिथिलता के उद्देश्य के उपायों (बायोमार्कर) की पहचान की अनुमति होगी। ये पार प्रजातियों videofluoroscopic बायोमार्कर तो बेहतर लोगों के साथ क्लिनिकल परीक्षण करने के लिए अनुवाद करेंगे, जो चूहों और चूहों के साथ पूर्व नैदानिक परीक्षणों में उपचार प्रभावकारिता यों के रूप में उपन्यास परिणाम उपायों सेवा कर सके।
यह अंत करने के लिए, murine VFSS प्रोटोकॉल ~ या तो सेक्स के 100 चूहों का उपयोग कर स्थापित किया गया था। सभी चूहों C57 या संकर C57 / SJL उपभेदों या तो थे। C57 / SJL ट्रांसजेनिक SOD1-G93A (या SOD1) चूहों, ए एल एस के सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल पशु मॉडल की एक बस्ती के लिए पृष्ठभूमि तनाव था जबकि C57 चूहों आनुवंशिक रूप से, बदल नहीं थे। SOD1 कॉलोनी ट्रांसजेनिक (यानी, ए एल एस-प्रभावित) चूहों और nontransgenic (यानी, अप्रभावित) littermates की एक अनुमानित 50-50 मिश्रण था।
murine VFSS प्रोटोकॉल तीन घटक होते हैं:
संयुक्त प्रभाव ठेठ खिलाने और चूहों की निगलने व्यवहार का आकलन है कि परमिट एक आरामदायक, कम तनाव, आत्म-खिला परीक्षा वातावरण पैदा करता है।
Murine (माउस और चूहा) मॉडल के सैकड़ों मानव रोगों का अध्ययन करने के लिए व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं। हालांकि, केवल तीन murine रोग मॉडल विशेष रूप से निगरणकष्ट के सापेक्ष जांच की गई है: पार्किंसंस रोग 12,15-17 और स्ट्रोक 18 के एक माउस ए एल एस 13,14 के मॉडल और चूहे मॉडल। इन प्रारंभिक अध्ययनों में से प्रत्येक यह असंभव प्रजातियों और रोगों के बीच सार्थक तुलना प्राप्त करने के लिए प्रतिपादन, निगलने में कठिनाई का आकलन करने के लिए अलग अलग तरीके का उपयोग किया। इस प्रमुख सीमा आत्म-खिला पशुओं में कई निगल मापदंडों के उद्देश्य मात्रा का ठहराव है कि परमिट नव विकसित murine VFSS प्रोटोकॉल का उपयोग करके भविष्य के अध्ययनों में दूर किया जा सकता है।
सफल VFSS परिणामों तीन महत्वपूर्ण घटकों पर निर्भर कर रहे हैं: एक सीमित स्थान में अनर्गल जबकि खड़े व्यावसायिक रूप से उपलब्ध मौखिक विपरीत एजी की प्रतिकूल स्वाद / गंध मुखौटा कि, 2) व्यंजनों आत्म खिलाने की अनुमति है कि 1) परीक्षण कक्षोंपिता, और 3) निगल शरीर क्रिया विज्ञान की मात्रा का ठहराव है कि परमिट एक कदम-दर-कदम परीक्षण प्रोटोकॉल। संयुक्त प्रभाव ठेठ खिलाने और निगलने व्यवहार उदाहरण भी देते हैं कि एक आरामदायक, कम तनाव, आत्म-खिला परीक्षा वातावरण पैदा करता है। इन घटकों में से एक या एक से अधिक के उन्मूलन के अध्ययन के परिणामों पर एक हानिकारक प्रभाव पड़ेगा। नकारात्मक परिणामों के उदाहरण अपर्याप्त पीने के प्रकरणों की वजह से निगल मापदंडों यों के लिए मौखिक विपरीत एजेंट को पीने, घृणा से विचलित है कि देखने के लिए, अवांछनीय व्यवहार के प्रतिदीप्तिदर्शन क्षेत्र में पशुओं को बनाए रखने के लिए अक्षमता, और अक्षमता शामिल हैं।
इष्टतम VFSS परिणामों को प्राप्त करने में एक बड़ी चुनौती एक उपयुक्त परीक्षण के चैम्बर डिजाइन किया गया था। हमारे प्रोटोटाइप डिजाइन के कई संशोधन पर्याप्त देखने के क्षेत्र में चूहों को बनाए रखता है और शराब पीने से विचलित है कि व्यवहार से बचाता है कि एक अवलोकन कक्ष में समापन हुआ। कक्षों वीं की वर्दी आयाम प्राप्त करने के लिए मिलिंग मशीन का उपयोग किया गयाई ट्यूब और अंत टोपियां, जिससे एक ही व्यास के कई अवलोकन कक्षों के लिए घटकों की विनिमयशीलता सुनिश्चित करने। आंतरिक आयाम (व्यास और लंबाई) पर्याप्त एक सीधी रेखा में चल रहा है और चारों ओर मोड़ है कि परमिट एक संकीर्ण परीक्षण के चैम्बर में हुई है, जो एक वयस्क माउस के शरीर के आकार की तुलना में थोड़ा बड़ा होने का मिलान किया गया। संकीर्ण डिजाइन, केवल अंत में टोंटी और खूंटी-कटोरी की रणनीतिक स्थिति के साथ संयोजन में, पीने, जबकि चैम्बर की लंबाई के साथ गठबंधन चूहों के सिर और शरीर को बनाए रखता है। पीने में लगे एक बार, चूहे परीक्षण के साथ हस्तक्षेप करने के लिए कम से कम आंदोलन विरूपण साक्ष्य है, जिसके परिणामस्वरूप एक समय में उल्लेखनीय आत्म स्थिर टोंटी या बाउल में कई सेकंड के लिए रहते हैं। इस प्रकार, यह undistorted, क्लोज-अप अवलोकन / वीडियो रिकॉर्डिंग और पार्श्व और पृष्ठीय उदर विमानों में पीने जबकि चूहों के videofluoroscopic इमेजिंग प्राप्त करने के लिए संभव है।
चूहों (और अन्य छोटे कृन्तकों) को देखने के लिए स्वाभाविक रूप से इच्छुक हैंछोटे रिक्त स्थान में कश्मीर आश्रय। नतीजतन, वे स्वतंत्र रूप से यह इस प्रकार है (यानी, मैन्युअल जानवर उठा यह जगह से निपटने की वजह से तनाव / चिंता को नष्ट करने, घर पिंजरे में रखा गया है जब (पहले से ही एक अंत टोपी द्वारा बंद एक अंत के साथ) की परीक्षा कक्ष में प्रवेश चैम्बर में)। माउस कक्ष में प्रवेश करती है एक बार, दूसरे छोर एक 2 एन डी अंत टोपी संलग्न द्वारा बंद कर दिया है। चूहों को स्वतंत्र रूप से पता लगाने के लिए एक कम चिंता परीक्षण के चैम्बर का निर्माण करते समय इस डिजाइन भागने से बचाता है।
चैंबर के चौकोर आकार में बनाया गया है प्रदान करता है, इस प्रकार एक मानक कृंतक पिंजरे के भीतर परीक्षण के लिए दूर करने की जरूरत है, एक मुक्त खड़े फैशन में इस्तेमाल किया जा करने के लिए अनुमति देता है जो गति स्थिरता। पूरे तंत्र को साफ करने के लिए आसान मजबूत भंडारण प्रयोजनों के लिए, हल्के, पोर्टेबल, stackable है, और autoclaved किया जा सकता है। कक्षों के शुरू में प्रतिदीप्तिदर्शन साथ प्रयोग के लिए डिजाइन किए गए थे, वे भी हाजिर फिल्म रेडियोग्राफी, न्यूरोइमेजिंग (जैसे, एमआरआई, पीईटी, सीटी), और visua के साथ संगत कर रहे हैंएल अवलोकन / विभिन्न व्यवहार की वीडियो रिकॉर्डिंग की।
पर काबू पाने के लिए एक दूसरे प्रमुख चुनौती मौखिक विपरीत एजेंटों (यानी, बेरियम सल्फेट और iohexol) के प्रतिकूल स्वाद / गंध मास्किंग था। स्वाद संवेदनशीलता माउस उपभेदों 19-21 और शायद उम्र 22,23 के साथ बीच व्यापक रूप से भिन्न होता है कि यह देखते हुए, यह भले ही तनाव और उम्र के, सभी चूहों को स्वादिष्ट था कि एक टेस्ट मैच के समाधान की पहचान करने के लिए जरूरी हो गया था। इस परिणाम के कारण रियोलॉजिकल (जैसे, चिपचिपाहट, घनत्व, आदि) और परीक्षण समाधान के रासायनिक गुणों में अंतर के confounding परिणामों को नष्ट करते हुए, निगल समारोह / तनाव और उम्र भर में शिथिलता के प्रत्यक्ष तुलना की अनुमति के लिए आवश्यक है। यह अंत करने के लिए, हम murine VFSS दौरान मौखिक विपरीत एजेंटों की प्रतिकूल स्वाद / गंध मुखौटा करने के लिए पसंदीदा स्वाद बढ़ाने की पहचान करने के लिए एक सरल, तेजी से स्वादिष्ट स्क्रीनिंग दृष्टिकोण विकसित किया है। तरीके एक चाटना की आवश्यकता है, जो संक्षिप्त जोखिम परीक्षण, बाद मॉडलिंग गयाometer (यानी, चाटना सेंसर) प्यास 24,25 प्रेरित करने के लिए एक पानी विनियमन अवधि (यानी, रोक पानी रातोंरात) के बाद पहली दो मिनट के दौरान चाटना दरों रिकॉर्ड करने के लिए। एक lickometer इस अध्ययन के लिए उपलब्ध नहीं था; इसलिए, वरीयता व्यवहार टिप्पणियों, साथ ही पहले से हमारी प्रयोगशाला 13,14 में मान्य किया गया है कि चाटना दर के लिए मानक वीडियो रिकॉर्डिंग विधियों द्वारा मूल्यांकन किया गया था। इस स्वादिष्ट स्क्रीनिंग दृष्टिकोण का प्रयोग, चॉकलेट C57 और C57 / SJL उपभेदों द्वारा पसंद स्वाद बढ़ाने के रूप में पहचान की थी। विशेष रूप से, प्रत्येक पिंजरे में चूहों की 100% आसानी से कई चूहों को एक साथ टोंटी पर पीने के साथ, जोखिम के 30 सेकंड के भीतर चॉकलेट के स्वाद का समाधान पिया। हालांकि, बेरियम के अलावा परवाह किए बिना बेरियम या चॉकलेट एकाग्रता की, ज्यादातर चूहों द्वारा केवल संक्षिप्त पीने के मुकाबलों में हुई।
बेरियम के लिए एक वैकल्पिक iohexol है, हाल ही में एक सुई के रूप में स्वीकार किया गया है कि एक आयोडीन आधारित विपरीत एजेंटमानव VFSS 10 के लिए बेरियम सल्फेट के लिए तालिका वैकल्पिक; इस प्रकार, यह अभी तक इस उद्देश्य के लिए मानकीकृत नहीं किया गया है। चॉकलेट के स्वाद iohexol के कई अलग अलग सांद्रता चूहों को देने की पेशकश कर रहे थे। शेयर iohexol (मिलीग्राम प्रति 350 मिलीग्राम आयोडीन) की एक 50% समाधान करने के लिए ऊपर से युक्त व्यंजनों आसानी से एक रात में पानी विनियमन अवधि के बाद सबसे चूहों द्वारा पिया गया। उच्च सांद्रता परिहार व्यवहार में हुई। एक 50% iohexol (मिलीग्राम प्रति 350 मिलीग्राम आयोडीन) समाधान कम सांद्रता स्पष्ट रूप से कम दिखाई दे रहे थे और निगल शरीर क्रिया विज्ञान की मात्रा का ठहराव रुकावट जबकि, चूहे ने निगल लिया जा रहा है, जबकि पर्याप्त radiodensity का उत्पादन किया। चॉकलेट स्वाद के साथ एक 50% iohexol समाधान जोड़ा रूप में इसलिए, चूहों के साथ VFSS के लिए इष्टतम परीक्षण समाधान की पहचान की थी। दोहराएँ स्वादिष्ट परीक्षण परिहार व्यवहार या प्रतिकूल घटनाओं में परिणाम नहीं था।
पर काबू पाने के लिए एक तीसरा चुनौती दृश्य को धुंधला कर जो पीने जबकि उनके सिर, झुकने / मोड़ से चूहों को रोकने की गई थीVFSS दौरान निगलने तंत्र की। एक खूंटी कटोरा से पीने सिर्फ इस समस्या का समाधान चैंबर के एक छोर पर मंजिल ऊपर तैनात। एक खूंटी कटोरा के बजाय एक sipper ट्यूब बोतल का उपयोग करने के कई अतिरिक्त लाभ कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, तरल पदार्थ की एक calibrated मात्रा अवलोकन ट्यूब के अंत टोपी में एक वेंटिलेशन छेद के माध्यम से खूंटी-कटोरी में pipetted किया जा सकता है। यह दृष्टिकोण संक्षिप्त VFSS परीक्षण अवधि के दौरान खपत परीक्षण समाधान के मिनट मात्रा की मात्रा का ठहराव परमिट। इसके अलावा, एक छोटे से sipper ट्यूब खोलने की तुलना में खूंटी-कटोरी में परीक्षण समाधान की वृद्धि की सतह क्षेत्र, आगे पीने के लिए प्रेरित करने के घ्राण उत्तेजना में वृद्धि हुई प्रदान कर सकता है। कटोरा ऊंचाई मंजिल से एक मानकीकृत दूरी के रूप में खूंटी-कटोरे, युवा या छोटे तनाव चूहों के अध्ययन के लिए बेहतर अनुकूल हो सकता है। इसके विपरीत, sipper ट्यूब लंबाई एक और संभावित confounding चर पर विचार करने के लिए कहते हैं, जो अलग-अलग आकार के चूहों को समायोजित करने के लिए समायोजित किया जाना चाहिए। इसके अलावा, माउस मोडवे आसानी से एक खूंटी कटोरा तक पहुँच सकते हैं, जबकि मस्तिष्क संबंधी बीमारियों की रास, कठिनाई के कारण अंगों की मोटर हानि के लिए एक sipper ट्यूब बोतल तक पहुंच गया हो सकता है। जीभ और / या जबड़े में शिथिलता के साथ चूहे पर्याप्त तरल का उपयोग करने की टोंटी में गेंद प्रेस करने में असमर्थ हो सकता है; खूंटी-कटोरे का उपयोग करते हुए इस उलझाना समाप्त कर सकते हैं। इन कारणों के लिए, sipper ट्यूब की बोतलों से अधिक खूंटी-कटोरे का उपयोग murine VFSS परीक्षण का पसंदीदा तरीका है। हालांकि, अवलोकन कक्षों जरूरत के रूप में टोंटी पीने को समायोजित करने के लिए डिजाइन किए गए थे। विचार करने के लिए एक महत्वपूर्ण चेतावनी चाटना दरों टोंटी और कटोरा 13,26 पीने के बीच अलग करने के लिए जाना जाता है है। इसलिए, VFSS के लिए टोंटी या खूंटी-कटोरी या तो की पसंद के भीतर और प्रयोगों के बीच अनुरूप होना चाहिए।
एक चौथाई चुनौती सामान्यतः मानव शोध अध्ययन और नैदानिक अभ्यास में इस्तेमाल VFSS मापदंडों के तुलना कर रहे हैं कि चूहों के लिए मात्रात्मक निगल मापदंडों की पहचान करने के लिए किया गया था। हमारी प्रारंभिक निष्कर्षों से पता चलाप्रतिदीप्तिदर्शन प्रणाली के प्रकार मापदंडों चूहों में जांच की जा सकता निगल जो निर्धारित करता है। अधिकांश अनुसंधान केन्द्रों और चिकित्सा सेटिंग्स चूहों और अन्य छोटे जानवर जब परीक्षण असाधारण गरीब छवि गुणवत्ता में जो परिणाम लोगों और बड़े जानवरों के साथ प्रयोग के लिए बनाया fluoroscopes उच्च ऊर्जा (75-95 केवी, 1-5 मा) है। एक उदाहरण के रूप में, चूहों के साथ एक उच्च ऊर्जा प्रतिदीप्तिदर्शी का उपयोग करते हुए एक ताजा अध्ययन में केवल 4 मात्रात्मक निगल मापदंडों 12 की पहचान करने में सक्षम था, और हम इस वर्तमान अध्ययन में चूहों के लिए केवल 7 निगल मापदंडों की पहचान करने में सक्षम थे। इस प्रमुख सीमा को पार करने के लिए, हमने हाल ही में LabScope (Glenbrook टेक्नोलॉजीज) नामक एक कम ऊर्जा प्रतिदीप्तिदर्शन प्रणाली प्राप्त की। प्रणाली में 15 और 40 केवी और (अधिकतम शक्ति डब्ल्यू 8) 0.2 मा की एक चोटी ट्यूब वर्तमान के बीच फोटान ऊर्जा के साथ एक्स-रे की एक सतत कोन बीम उत्पन्न करता है कि एक लघु प्रतिदीप्तिदर्शी है। इस प्रणाली के निचले ऊर्जा के स्तर को बेहतर चूहों की पतली हड्डी और कोमल ऊतकों द्वारा तनु और इस तरह highe प्रदान कर रहे हैंपारंपरिक (यानी, उच्च ऊर्जा) से आर विपरीत संकल्प fluoroscopes। LabScope के एक्स-रे किरण पारंपरिक fluoroscopes की 15-57 सेमी व्यास छवि intensifier से स्पष्ट रूप से छोटा होता है जो एक 5 सेमी व्यास छवि intensifier, पर निर्देशित है। LabScope की न्यूनतम स्रोत-से-intensifier दूरी (सिड) बढ़ाई क्षमताओं में वृद्धि हुई प्रदान करता है जो ~ 6 सेमी (के विपरीत ~ पारंपरिक fluoroscopes के लिए 30 सेमी), है। इसके अलावा, LabScope डिजिटल सिड फेरबदल के बिना वास्तविक समय में 40 गुना तक छवि और बड़ी है कि तकनीक का पेटेंट कराया उपयोग करता है। परिणाम संक्षेप में इस तरह के एक माउस के निगलने तंत्र के रूप में ब्याज के छोटे क्षेत्रों, देखने के लिए वास्तविक समय में और बाहर ज़ूम कर सकते हैं कि एक एक्स-रे सूक्ष्मदर्शी है।
यह कम ऊर्जा प्रतिदीप्तिदर्शन प्रणाली का एक प्रमुख लाभ विकिरण सुरक्षा सुधार हुआ है। LabScope के साथ कम विकिरण खुराक प्राप्त जानवरों के अलावा, इस प्रणाली का उपयोग करते हुए शोधकर्ताओं को उजागर कर रहे हैं काफी लेसएस विकिरण तितर बितर। सीधे नियंत्रण कक्ष में यूनिट के सामने विकिरण जोखिम 10.3 श्री / घंटा है। यूनिट के सामने एक दूरी एक मीटर की ऊंचाई पर, लोगों तक पहुंचाने के 580 μR / घंटा के लिए चला जाता है। कमरे में सबसे अन्य स्थानों में 10 μR / घंटा नीचे बहुत कम जोखिम है। इस सुधार के बावजूद, हम विकिरण सुरक्षा में सुधार करने के लिए अतिरिक्त कदम उठाए हैं। उदाहरण के लिए, लीडेड एक्रिलिक परिरक्षण बिखरे हुए एक्स-रे व्यक्तिगत परिरक्षण पहने बिना murine VFSS परीक्षण का संचालन करने के लिए सक्षम बनाता है शोधकर्ताओं जो फोटॉनों, (उदाहरण के लिए, नेतृत्व aprons, थायराइड ढाल, और चश्मा) ब्लॉक करने के लिए LabScope चारों ओर जोड़ा गया है। इसके अलावा, स्पष्ट एक्रिलिक एक दूरी से माउस के दृश्य की अनुमति देता है। इसके अलावा विकिरण सुरक्षा अन्वेषक द्वारा दूर से नियंत्रित किया जाता है, जो एक मोटर चालित कैंची उठा मेज, द्वारा प्रदान की जाती है। प्रतिदीप्तिदर्शी से 3 मीटर करने के लिए एक दूरी से, शोधकर्ताओं ने एक्स-रे BEA के भीतर अवलोकन चैंबर के ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज स्थिति को समायोजित करने के लिए रिमोट नियंत्रित डिवाइस का उपयोग कर सकते हैंएम। माउस को स्वतंत्र रूप से अवलोकन कक्ष के भीतर चलता रहता है, जबकि एक परिणाम के रूप में, ब्याज की संरचनात्मक क्षेत्रों को देखने के प्रतिदीप्तिदर्शन क्षेत्र के भीतर रखा जा सकता है। कैंची उठा LabScope साथ प्रयोग के लिए डिजाइन किया गया था, यद्यपि यह भी शोधकर्ताओं के लिए विकिरण सुरक्षा में सुधार करने के लिए पारंपरिक fluoroscopes साथ प्रयोग के लिए संगत है। Murine VFSS तरल पदार्थ के लिए एक सिरिंज वितरण प्रणाली के उपयोग पर जोर देता के दौरान एक अंतिम कदम के विकिरण सुरक्षा में सुधार करने के लिए। इस प्रणाली के एक 3-4 पैर भी शामिल है (या अब, अगर जरूरत है) एक दूरी से खूंटी-कटोरी में तरल पदार्थ की तेज और कुशल प्रसव परमिट जो पीई ट्यूबिंग, की लंबाई। तरल पदार्थ के लिए यह सिरिंज वितरण प्रणाली, अवलोकन कक्षों के साथ संयोजन में, यह भी पारंपरिक fluoroscopes के साथ प्रयोग किया जा सकता है।
नई murine VFSS प्रोटोकॉल के साथ संयोजन में LabScope का उपयोग करते हुए प्रारंभिक काम, पारंपरिक प्रणालियों से अधिक की एक प्रमुख लाभ दर्शाता है: मज़बूती से मैं मात्रा निर्धारित किया जा सकता है कि निगल मानकों की संख्याएस लगभग दोगुनी हो। कम या उच्च ऊर्जा प्रतिदीप्तिदर्शन सिस्टम का उपयोग हालांकि, जब चूहों के निगलने तंत्र (जैसे, जीभ, वेलुम, पीछे ग्रसनी दीवार, और उपकंठ) के कोमल ऊतक संरचनाओं आसानी से दिखाई नहीं हैं। इसलिए, हम सांस प्रवाह उपायों के बजाय निगलने के बायोमैकेनिक्स बढ़ाता पर जोर दिया। हम समय, क्षेत्र, दूरी, मात्रा, आदि, बजाय Likert प्रकार पैमाने उपायों का उपयोग करने का इकाइयों पर आधारित मात्रा निर्धारित किया जा सकता है कि मानकों में मुख्य रूप से रुचि रखते थे। कई सांस प्रवाह मापदंडों बैठक इस आवश्यकता के नाम पर कुछ करने के लिए, इस तरह के मौखिक पारगमन समय 27-29, ग्रसनी पारगमन समय 27-33, और esophageal पारगमन समय 34-36 के रूप में, मानव VFSS साहित्य में वर्णित किया गया है। मौखिक गुहा के माध्यम से सांस में परिवहन के कारण सहज पीने के दौरान छोटे सांस आकार की संभावना, चूहों में आसानी से दिखाई नहीं देता था। हालांकि, हम के रूप में अच्छी तरह से, मज़बूती से ग्रसनी और esophageal पारगमन समय यों करने में सक्षम थेसांस में प्रवाह और निकासी से संबंधित कई अन्य उपायों के रूप में। हम LabScope की क्षमताओं का अनुकूलन के रूप में अतिरिक्त translational को निगल मापदंडों की पहचान की उम्मीद है।
इस अध्ययन के परिणामों चूहों ग्रसनी निगल ट्रिगर से पहले vallecular जगह भरने प्रत्येक छोटे तरल सांस में क्रमिक रूप से, सहज पीने के दौरान निगल प्रति कई लयबद्ध licks ले कि पता चला है। तरल 37-40 ingesting के प्राथमिक साधन के रूप में चाट का उपयोग करने वाले स्तनधारियों के लिए विशिष्ट है जो यह व्यवहार, मानव शिशु निगलने और सामान्य रूप से सभी शिशु स्तनधारियों की लयबद्ध चूसना निगल पैटर्न जैसा दिखता है। शिशु निगलने फिजियोलॉजी कई लयबद्ध की विशेषता है सामान्यतः चूसना निगल चक्र 37,41-43 के रूप में वर्णित है, एक reflexive ग्रसनी निगल द्वारा पीछा बेकार है। इस प्रकार, चूहों की ingestive चाट व्यवहार में शामिल लयबद्ध जीभ और जबड़े आंदोलनों गुंजन की चूसने व्यवहार ingestive के लिए और अधिक तुलनीय हो सकता हैबच्चों और वयस्कों द्वारा एक शिशुओं के बजाय कप पीने के। इसलिए हम मानव शिशुओं की दर चूसना और चूसना निगल अनुपात के साथ भविष्य की तुलना के लिए चूहों के चाटना दर और चाटना-निगल अनुपात बढ़ाता गया है। शायद murine VFSS अनुसंधान विकास निगलने विकारों में अंतर्दृष्टि प्रदान करेगा।
किसी भी नए अनुसंधान विधि के साथ के रूप में, सुधार के लिए क्षेत्रों की पहचान की गई है। उदाहरण के लिए, murine VFSS प्रोटोकॉल केवल C57 और C57 / SJL माउस उपभेदों का उपयोग कर विकसित किया गया था; यह अभी तक चूहों के साथ परीक्षण नहीं किया गया। अवलोकन कक्षों चूहों का बड़ा शरीर के आकार को समायोजित करने के लिए आकार (व्यास और लंबाई) में बढ़ाया जा करने की आवश्यकता होगी। चॉकलेट के स्वाद iohexol एक सार्वभौमिक murine VFSS परीक्षण समाधान के रूप में उपयुक्त है इसके अलावा, अगर यह अज्ञात है। इसलिए, चूहों और चूहों के कई उपभेदों के साथ बड़े पैमाने पर परीक्षण इस उद्देश्य के लिए warranted है। इसके अलावा, murine VFSS के लिए एक विपरीत एजेंट के रूप में बेरियम के उपयोग की संभावना से इनकार नहीं किया जाना चाहिए। चूहे स्पष्ट रूप से iohex वरीयबेरियम से अधिक व्यंजनों राजभाषा; बेरियम की प्रतिकूल स्वाद / गंध मास्किंग में हालांकि अधिक कठोर और व्यवस्थित प्रयासों के iohexol के लिए स्वादिष्ट विकल्प प्रदान कर सकता है। स्वाद पसंद पर iohexol और बेरियम सल्फेट के प्रभाव की तुलना भविष्य के अध्ययन (और साथ ही अन्य संभावित मौखिक विपरीत एजेंटों) और निस्संदेह मानव VFSS के लिए सीधे प्रासंगिक और translational है कि महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करेगा चूहों और चूहों में शरीर विज्ञान निगल।
मनुष्यों के साथ VFSS खाद्य पदार्थ और तरल के कई consistencies भी शामिल है, और पतली तरल पदार्थ और सूखी, ठोस खाद्य पदार्थों 44,45 निगलने जब निगरणकष्ट सबसे स्पष्ट है। murine VFSS प्रोटोकॉल इसलिए रोग मॉडल में निगरणकष्ट का पता लगाने और मात्रा का ठहराव की सुविधा हो सकती है कि अतिरिक्त consistencies शामिल करने के लिए विस्तार किया जा रहा है। यह भी मानव VFSS के दौरान इस्तेमाल किया उन लोगों से मिलान करने के viscosities को समायोजित करने के क्रम में murine VFSS के लिए तरल व्यंजनों का चिपचिपापन परीक्षण का संचालन करने के लिए आवश्यक हो जाएगा। इन सीमा को संबोधित करतेations सीधे चूहों, चूहों, और मनुष्यों के बीच तुलना की जा सकती है कि निगरणकष्ट के translational VFSS बायोमार्कर की पहचान की सुविधा होगी।
murine VFSS की उपयोगिता काफी जिससे निगलने के बायोमैकेनिक्स की जांच की अनुमति देने, अन्यथा दिखाई नहीं हैं कि निगलने तंत्र के कोमल ऊतक संरचनाओं में radiopaque मार्कर दाखिल द्वारा सुधार किया जा सकता है। इस दृष्टिकोण को सफलतापूर्वक, शिशु सूअरों में निगलने धातु क्लिप और तारों 37,42 के एक वर्गीकरण का उपयोग करने के बायोमैकेनिक्स अध्ययन करने के लिए कई वर्षों के लिए इस्तेमाल किया गया है। हम चूहों में, इसी तरह, लेकिन छोटे मार्कर का उपयोग मानव सहित बड़े स्तनधारी, साथ तुलना के लिए कई अतिरिक्त निगल मापदंडों की मात्रा का ठहराव की अनुमति होगी उम्मीद है। वर्तमान में हम जीभ में radiopaque मार्कर, कोमल तालू, ग्रसनी, गला, और इस परिकल्पना का परीक्षण करने के लिए चूहों के समीपस्थ घेघा दाखिल करने की पद्धति विकसित कर रहे हैं।
वीडियो recordinLabScope और पारंपरिक fluoroscopes जी फ्रेम दर सेकंड (एफपीएस) 30 फ्रेम प्रति तक सीमित है। हालांकि, हमारे प्रारंभिक परिणामों स्वस्थ चूहों के लिए निगलने की पूरी ग्रसनी चरण में लगभग 10 गुना तेजी से मनुष्यों से है जो कम से कम 66 मिसे (यानी, दो फ्रेम), में होता है कि पता चला है। इस प्रकार, चूहों में निगलने की ग्रसनी चरण विवरण एक 30 एफपीएस कैमरा के साथ प्रशंसनीय नहीं कर रहे हैं कि इतनी जल्दी होता है। एक उच्च फ्रेम दर (संभावना> 100 एफपीएस) पर्याप्त कल्पना और चूहों और अन्य कृन्तकों में निगलने की ग्रसनी चरण का बहुत तेजी से और जटिल आंदोलनों यों के लिए आवश्यक हो जाएगा। एक उच्च फ्रेम दर के साथ संयोजन के रूप में, 3 डी fluoroscopic इमेजिंग के लिए biplanar प्रौद्योगिकी को शामिल निश्चित रूप से उपयोगिता murine VFSS का विस्तार होगा। इसलिए, भविष्य डिजाइन संबंधी एक उच्च फ्रेम दर कैमरा और biplanar इमेजिंग क्षमताओं को शामिल करना चाहिए।
अन्त में, कम खुराक विकिरण में बाँझपन का कारण दिखाया गया हैजीवन अवधि के अध्ययन 46 उलझाना सकता है कि डिम्बग्रंथि उत्तेजित हार्मोन की बदल स्तर में जिसके परिणामस्वरूप महिला C57 चूहों,। VFSS परीक्षण के साथ जुड़े दोहराया कम खुराक विकिरण जोखिम के प्रभाव के लिए विशेष रूप से संबंधित परिणाम अभी तक चूहे, अन्य जानवरों, या मानव में जांच नहीं की गई है। हालांकि, मानव महिलाओं में (विकिरण जोखिम से संबंधित नहीं) डिम्बग्रंथि शिथिलता गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल गतिशीलता विकारों से जोड़ा गया है, और विशेष रूप से महिलाओं (पशुओं और मनुष्यों में शामिल हैं कि भविष्य VFSS पढ़ाई जब डिजाइनिंग विचार करने के लिए अभी तक एक और चेतावनी प्रदान करता है, जो कुछ मामलों में 47 में निगरणकष्ट, करने के लिए )। निगल समारोह में उल्लेखनीय लिंग भेद लोग 48,49 के लिए सूचित किया गया है और पता लगाने के लिए और साथ ही पशु रोग मॉडल में चिह्नित करने के लिए महत्वपूर्ण होगा के रूप में महिलाओं के बहिष्कार, बचा जाना चाहिए। इसलिए, चूहों और दोनों लिंगों के चूहों में अनुदैर्ध्य VFSS अध्ययन से परिणामों डी के सापेक्ष मनुष्य के लिए जबरदस्त translational क्षमता हैysphagia, साथ ही दोहराने VFSS परीक्षण के साथ जुड़े कम खुराक विकिरण जोखिम के जोखिम के लिए।
The authors have nothing to disclose.
हम विनय डेटा संग्रह करने के लिए जो योगदान दिया लीवर लैब के अतिरिक्त सदस्य (Andries फरेरा, Danarae जर्मन, एलेक्सिस Mok, कैटलिन फ्लिन, एलिजाबेथ Bearce, और Matan Kadosh) और पांडुलिपि समीक्षा (Andries फरेरा, रेबेका श्नाइडर, और केट रॉबिंस) धन्यवाद। हम भी इस अध्ययन में इस्तेमाल कृंतक अवलोकन ट्यूबों के उनके डिजाइन इनपुट और निर्माण के लिए चिंटू भौतिकी मशीन शॉप से Roderic Schlotzhauer और एडविन Honse स्वीकार करते हैं। और जनवरी Ivey (मिसौरी विश्वविद्यालय में रिसर्च पशु कैथ लैब के प्रबंधक – स्कूल ऑफ मेडिसिन) – हम Maleâ जनवरी Kunkel (पशु चिकित्सा कॉलेज पशु चिकित्सा में रेडियोलॉजी पर्यवेक्षक और मिसौरी विश्वविद्यालय में सर्जरी विभाग) की विशेष रूप से सराहना कर रहे हैं हम murine VFSS प्रोटोकॉल विकसित रूप में उच्च ऊर्जा fluoroscopes जबकि ऑपरेटिंग निरंतर धैर्य और प्रेरणा के प्रदर्शन के लिए। एनआईएच / NIDCD (ते लीवर), एनआईएच / NINDS (जी.के. Pavlath), Otolaryngo इस अध्ययन के लिए स्रोतों शामिल अनुदानसना हुआ – सिर और गर्दन के सर्जरी शुरू हुआ धन (ते लीवर), चिंटू प्रधान फंड (ते लीवर), Mizzou एडवांटेज (ते लीवर), और उम्र बढ़ने पर चिंटू केंद्र (ते लीवर)।
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Polycarbonate tubing for observation chambers | McMaster-Carr | 3161T41 | Body of observation tubes, 2"X2" diameter, 0.080" thick wall |
Polycarbonate sheet for observation chambers | McMaster-Carr | 9115K71 | End-caps for observation tubes, 2"x12"x3/4" |
Polycarbonate sheet for observation chambers | McMaster-Carr | 8574K281 | Peg-bowls for observation tubes |
Silicone O-rings for end-caps of observation chambers | McMaster-Carr | 9396K108 | S1138 AS568-029, pack of 25 http://www.mcmaster.com/#o-rings/=t0wt5r |
Silicone stoppers for observation chambers | McMaster-Carr | 2903K22 | Package of 10 stoppers to plug the oval opening in the top of the observation chamber when using a peg-bowl http://www.mcmaster.com/#catalog/120/3803/=t0y5at |
Centrifuge tubes for sipper tube bottles | Evergreen Scientific | 222-3530-G80 | 30 ml freestanding centrifuge tubes, with caps, sterile https://www.evergreensci.com/labware-catalog/tubes-and-vials/30-and-50-ml-centrifuge-tubes/ |
Silcone stoppers for sipper tube bottles | Saint-Gobain Performance Plastics | DX263031-10 | Number 31D, size: 26 mm bottom, 32 mm top, 30 mm high; 10 pack; http://www.labpure.com/en/Products.asp?ID=179&PageBrand=STOPPERS |
Stopper borers for sipper tube bottles | Thomas Scientific | 3276G40 | Cork Borer Set that ranges from 3/16-15/16 inch http://www.thomassci.com/Supplies/Corks/_/CORK-BORER-SET-316-1516-IN?q=Humboldt |
Drinking tubes for sipper tube bottles | Ancare | TD-100 | 2 1/2” long drinking tubes with 5/16” opening, straight ball-spout http://www.ancare.com/products/watering-equipment/open-drinking-tubes/straight-tubes-ball-point |
Iohexol for making oral contrast agent solution | GE Healthcare | 350 mg iodine per ml http://www3.gehealthcare.com/en/products/categories/contrast_media/omnipaque |
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Chocolate syrup for flavoring oral contrast agent | Herseys | ||
10 ml syringe for syringe delivery system | Becton, Dickinson and Company | 309604 | Luer lock tip syringe without needle, 100 per box http://www.bd.com/hypodermic/products/syringeswithoutneedles.asp |
Catheter tubing for syringe delivery system | Becton, Dickinson and Company | 427451 | Polyethylene Tubing (Non-Sterile) (PE 240) 100' http://www.bd.com/ds/productCenter/427451.asp |
Needle for syringe delivery system | Becton, Dickinson and Company | 427560 | 15-gauge needle, fits into PE 240 catheter tubing http://www.bd.com/ds/productCenter/427560.asp |
Delrin acetal resin rod for syringe delivery system | McMaster-Carr | 8576K15 | 1/2 inch diameter, black http://www.mcmaster.com/#catalog/120/3609/=t0wvaf |
Acrylic sheeting for scissor lift | Ponoko | Laser cut http://www.ponoko.com |
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3D printed ABS frame | Engineering Rapid Prototyping Facility, University of Missouri | ||
Brass rods for scissor lift | Amazon | TTRB-03-12-03 | made into axles http://www.amazon.com/Brass-Seamless-Round-Tubing-Length/dp/B000FN898M |
Drawer slide for scissor lift | Richelieu | 10292G116 | Attaches to base of scissor lift http://www.lowes.com/pd_380986-93052-T35072G16_0__?productId=50041754 |
28BYJ-48 stepper motor for scissor lift | 2 each | ||
ULN2003 Darlington transistor array for scissor lift | Toshiba | ULN2003APG | Used as stepper drivers (2 each) |
ATTINY85 microcontroller for scissor lift | Atmel | ATTINY85-20PU | 2 each http://www.taydaelectronics.com/attiny85-attiny85-20pu-8-bit-20mhz-microcontroller-ic.html |
Nylon spur gear | McMaster-Carr | 57655K34 | 2 each http://www.mcmaster.com/#57655k34/=t0yaqz |
Nylon spur gear rack | McMaster-Carr | 57655K62 | 2 each http://www.mcmaster.com/#57655k62/=t0ybh9 |
4-40 nylon machine screws | McMaster-Carr | 95133A315 | Lift assembly http://www.mcmaster.com/#95133a315/=t0yd8q |
4-40 nylon hex nuts | McMaster-Carr | 94812A200 | Lift assembly http://www.mcmaster.com/#94812a200/=t0ye29 |
Buna-N O-Ring AS568A Dash No. 104 | McMaster-Carr | 9452K318 | Lift assembly http://www.mcmaster.com/#9452k318/=t0yem7 |