Einseitige Lungenvolumenanalyse mittels Mikro-CT zur besseren Beurteilung der Lungenfibrose in präklinischen Modellen
20. Juni 2025
In dieser Arbeit stellen wir ein Protokoll zur Verwendung von Mikrocomputertomographie (Mikro-CT) vor, um beatmete Regionen in einem unilateralen Bleomycin-induzierten Lungenfibrosemodell durch intratracheale Instillation auf der Läsionsseite zu quantifizieren.
Unsere Gruppe widmet sich der Grundlagen- und translationalen Forschung im Bereich der Organfibrose. In jüngster Zeit liegt der Schwerpunkt auf der Entwicklung früher diagnostischer Ansätze und Präzisionstherapien für Lungenfibrose. Wir haben einen Mikro-CT-basierten unilateralen Lungenbeatmungsansatz entwickelt, der eine präzise Variation der Lungenfibrose ermöglicht. Potenziell transformierende präklinische Interventionsbewertung.
Die einseitige Installation von Bleomycin führt bei Mäusen zu präzisen lebenslangen Verletzungen und gewährleistet eine vergleichbare Vorbehandlung zwischen den Wucherungen. Quantifizieren Sie während der Mikro-CT zur Bewertung von Kompetenzinterventionen. Unser Guru wird KI-gestützte automatische Segmentierungsalgorithmen für fibrotische Läsionen entwickeln, um die Genauigkeit der Mengenermittlung zu verbessern.
[Dozent] Starten Sie das 3D-Slicer-Programm, um mit der Nachbearbeitung für die einseitige selektive Lungensegmentierung und Volumenanalyse zu beginnen. Klicken Sie auf Laden, um Bilddaten im DICOM-Format zu importieren. Zeigen Sie die axialen, hornhaut- und sagittalen Bilder in der Hauptoberfläche an. Passen Sie die Parameter der sagittalen Ansicht an, um versteckte Optionen anzuzeigen. Wählen Sie dann "Aktuelles Volume umbenennen" und geben Sie einen neuen Namen ein. Klicken Sie im Segmenteditor auf Hinzufügen, um eine Segmentierung für die rechte Lunge zu erstellen. Passen Sie den Schwellenwert auf minus 1000 und minus 350 Hounsfield-Einheiten an und aktivieren Sie die Verwendung für die Maskierung. Verwenden Sie nun das Malwerkzeug mit dem Kugelpinsel, um die gewünschten Lungenregionen zu segmentieren. Wählen Sie das Inselwerkzeug aus und wählen Sie Ausgewählte Insel beibehalten. Markieren Sie die rechte Lunge und klicken Sie dann auf 3D anzeigen, um das 3D-Modell im Visualisierungsbereich anzuzeigen. Ändern Sie im Terminologiebedienfeld die Farbe des 3D-Modells in Blau. Nachdem Sie die Schritte zur Segmentierung der linken Lunge wiederholt haben, verarbeiten Sie die axialen Thorax-CT-Bilder, um das beatmete Lungenvolumen zu berechnen. Generieren Sie dann ein 3D-Modell. Ändern Sie nun die 3D-Modellfarbe der linken Lunge in gelb. Legen Sie die Deckkraft der Segmentierung der rechten Lunge auf 0,2 fest. Nehmen Sie Screenshots von 3D-Ansichts- oder Slice-Bildern auf und speichern Sie sie, indem Sie auf den Anmerkungs-Screenshot klicken. Auswählen des Bildformats und Ändern des Speicherpfads. Verwenden Sie das Segmentstatistikmodul, um das Lungenvolumen in Kubikmillimetern zu berechnen und normale belüftete Bereiche zu analysieren. Das linke Lungenvolumen in der mit Bleomycin behandelten Gruppe war im Vergleich zur mit Kochsalzlösung behandelten Kontrollgruppe signifikant reduziert. Die Kollagenablagerung im Lungengewebe, die durch die Masson-Trichrom-Färbung angezeigt wird, war in der mit Bleomycin behandelten Gruppe signifikant erhöht.
Sehen Sie sich das vollständige Transkript an und erhalten Sie Zugang zu Tausenden wissenschaftlicher Videos
Überblick
Diese Studie präsentiert ein Mikro-Computertomographie (Mikro-CT) Protokoll zur Quantifizierung ventilierter Regionen in einem unilateralen Bleomycin-induzierten Lungenfibrose-Modell. Der Ansatz zielt darauf ab, die Bewertung von Lungenfibrose-Interventionen zu verbessern.
Wichtige Studienkomponenten
Wissenschaftsbereich
- Lungenfibrose
- Mikro-Computertomographie
- Präklinische Interventionsbewertung
Hintergrund
- Die Forschung konzentriert sich auf Organfibrose und die Entwicklung diagnostischer Ansätze.
- Unilaterale Bleomycin-Installation induziert gezielte Lungenverletzungen bei Mäusen.
- Mikro-CT ermöglicht eine präzise volumetrische Bewertung von Lungenregionen.
- KI-gestützte Algorithmen werden für die Läsionssegmentierung entwickelt.
Zweck der Studie
- Quantifizierung ventilierter Lungenregionen in einem Fibrose-Modell.
- Verbesserung der Genauigkeit von Interventionsbewertungen.
- Entwicklung früher diagnostischer und therapeutischer Strategien für Lungenfibrose.
Verwendete Methoden
- Mikro-Computertomographie für die volumetrische Lungenanalyse.
- Unilaterale Bleomycin-Instillation in einem Mausmodell.
- KI-gestützte Algorithmen für automatische Segmentierung fibrotischer Läsionen.
- Vergleichende Analyse der Vorbehandlungsbedingungen.
Hauptergebnisse
- Erfolgreiche Quantifizierung ventilierter Regionen mittels Mikro-CT.
- Demonstrierte Präzision bei der Bewertung von Lungenfibrose.
- Potenzial zur Transformation präklinischer Interventionsbewertungen.
- Verbesserte Genauigkeit der Läsionssegmentierung durch KI-Algorithmen.
Schlussfolgerungen
- Der Mikro-CT-Ansatz bietet eine zuverlässige Methode zur Bewertung von Lungenfibrose.
- KI-gestützte Techniken verbessern die Genauigkeit quantitativer Bewertungen.
- Diese Studie legt den Grundstein für zukünftige therapeutische Interventionen.
Häufig gestellte Fragen
Executive Industry Relevance
Quantitative unilateral lung volume analysis using micro-CT enables precise assessment of pulmonary fibrosis progression and therapeutic response in preclinical models. This approach addresses the need for reproducible, sensitive, and translationally relevant endpoints in early-stage respiratory drug discovery. Enhanced volumetric and regional quantification supports confident decision-making at key inflection points in fibrosis portfolio advancement.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables rigorous interrogation of fibrotic pathway hypotheses in vivo.
- Supports functional target validation by quantifying lesion-specific lung volume changes.
- Facilitates mechanistic de-risking through precise regional injury modeling.
- Improves predictive confidence for candidate selection in fibrosis programs.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, quantitative readouts for evaluating anti-fibrotic interventions.
- Enables reproducible assessment of ventilated lung regions across cohorts.
- Supports assay scalability and platform reuse for longitudinal studies.
- Delivers reliable volumetric endpoints for compound screening workflows.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical endpoints with clinically relevant imaging modalities.
- Enables continuity from discovery through preclinical validation of therapeutic efficacy.
- Supports risk-adjusted advancement decisions based on quantitative disease progression metrics.
- Facilitates biomarker alignment through imaging-based fibrosis assessment.
Pipeline & Workflow Integration
This micro-CT-based volumetric analysis integrates into the discovery-to-preclinical continuum for pulmonary fibrosis, bridging early mechanistic studies and translational efficacy evaluation.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and biological de-risking by quantifying regional fibrotic injury.
- Screening: Provides reproducible, quantitative outputs for intervention assessment and cohort comparison.
- Analytics: Delivers volumetric and aeration metrics to inform statistical analysis and decision thresholds.
- Translational Research: Aligns preclinical imaging endpoints with clinical diagnostic standards.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable imaging and analysis workflow for fibrosis and related lung disease models.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in fibrosis models.
- Operational Value: Standardizes volumetric analysis and enhances reproducibility across studies.
- Strategic Value: Enables informed go/no-go decisions and capital-efficient portfolio progression.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of respiratory assets.
Implementation Considerations
- Requires expertise in micro-CT imaging and 3D image analysis software.
- Demands access to high-resolution micro-CT instrumentation and computational infrastructure.
- Necessitates cross-team standardization of imaging protocols and analysis parameters.
- Adaptation may be needed for different animal models or fibrosis etiologies.
- Potential limitations include imaging throughput and segmentation accuracy, especially in severe disease states.
