Analyse unilatérale du volume pulmonaire à l’aide de la micro-tomodensitométrie pour une évaluation améliorée de la fibrose pulmonaire dans des modèles précliniques
20 juin 2025
Ici, nous présentons un protocole pour utiliser la micro-tomodensitométrie (micro-TDM) pour quantifier les régions ventilées dans un modèle de fibrose pulmonaire unilatéralement induite par la bléomycine via une instillation intratrachéale du côté lésionnel.
Notre groupe s’est consacré à la recherche fondamentale et translationnelle sur la fibrose des organes. Avec un accent récent sur le développement d’approches de diagnostic précoce et de thérapies de précision pour la fibrose pulmonaire. Nous avons développé une approche volumétrique pulmonaire par ventilation unilatérale basée sur la micro-tomodensitométrie, permettant une fibrose pulmonaire précise en variation. Transformer potentiellement l’évaluation des interventions précliniques.
L’installation unilatérale de la bléomycine induit des lésions précises à vie chez les souris, assurant un prétraitement comparable entre les croissances. Quantifier pendant la micro-tomodensitométrie pour l’évaluation de l’intervention de compétence. Notre gourou développera des algorithmes de segmentation automatique des lésions fibrotiques assistés par l’IA pour améliorer la précision de l’évaluation des quantités.
[Instructeur] Pour commencer, lancez le programme 3D Slicer pour commencer le post-traitement de la segmentation sélective unilatérale des poumons et de l’analyse du volume. Cliquez sur charger pour importer les données d’imagerie au format DICOM. Affichez les images axiales, cornéennes et sagittales dans l’interface principale. Ajustez les paramètres de la vue sagittale pour afficher les options cachées. Choisissez ensuite renommer le volume actuel et entrez un nouveau nom. Dans l’éditeur de segments, cliquez sur Ajouter pour créer une segmentation pour le poumon droit. Ajustez la plage de seuil à moins 1000 et moins 350 unités Hounsfield et activez l’utilisation pour le masquage. Utilisez maintenant l’outil de peinture avec un pinceau sphérique pour segmenter les régions pulmonaires souhaitées. Sélectionnez l’outil îlot et choisissez conserver l’îlot sélectionné. Mettez en surbrillance le poumon droit, puis cliquez sur Afficher la 3D pour afficher le modèle 3D dans le panneau de visualisation. Dans le panneau Terminologie, remplacez la couleur du modèle 3D par le bleu. Après avoir répété les étapes pour segmenter le poumon gauche, traitez les images de TDM thoracique axiale pour calculer le volume pulmonaire ventilé. Générez ensuite un modèle 3D. Changez maintenant la couleur du modèle 3D du poumon gauche en jaune. Réglez l’opacité de la segmentation pulmonaire droite sur 0,2. Capturez des captures d’écran d’images en 3D ou en coupe, et enregistrez-les en cliquant sur la capture d’écran de l’annotation. Sélection du format d’image, puis modification du chemin d’enregistrement. Utilisez le module de statistiques de segment pour calculer le volume pulmonaire en millimètres cubes et analyser les régions aérées normales. Le volume pulmonaire gauche dans le groupe traité à la bléomycine a été significativement réduit par rapport au groupe témoin traité au sérum physiologique. Le dépôt de collagène dans le tissu pulmonaire, indiqué par la coloration trichrome de Masson, était significativement élevé dans le groupe traité à la bléomycine.
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Aperçu
Cette étude présente un protocole de micro-tomodensitométrie (micro-CT) permettant de quantifier les régions ventilées dans un modèle de fibrose pulmonaire induite par la bléomycine unilatérale. L'approche vise à améliorer l'évaluation des interventions contre la fibrose pulmonaire.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Fibrose pulmonaire
- Micro-tomodensitométrie
- Évaluation préclinique des interventions
Contexte
- Les recherches portent sur la fibrose des organes et le développement de méthodes diagnostiques.
- L'instillation unilatérale de bléomycine induit une lésion pulmonaire ciblée chez la souris.
- La micro-TDM permet une évaluation volumétrique précise des régions pulmonaires.
- Des algorithmes assistés par intelligence artificielle sont en cours de développement pour la segmentation des lésions.
Objectif de l'étude
- Quantifier les régions pulmonaires ventilées dans un modèle de fibrose.
- Améliorer la précision des évaluations des interventions.
- Développer des stratégies diagnostiques et thérapeutiques précoces pour la fibrose pulmonaire.
Méthodes utilisées
- Tomodensitométrie micro-informatisée pour l'analyse volumétrique pulmonaire.
- Instillation unilatérale de bléomycine dans un modèle murin.
- Algorithmes assistés par intelligence artificielle pour la segmentation automatique des lésions fibrotiques.
- Analyse comparative des conditions préalables au traitement.
Résultats principaux
- Quantification réussie des régions ventilées à l'aide de la micro-TDM.
- Prouvé la précision dans l'évaluation de la fibrose pulmonaire.
- Potentiel de transformation des évaluations précliniques des interventions.
- Précision améliorée de la segmentation des lésions grâce à des algorithmes d'intelligence artificielle.
Conclusions
- L'approche par micro-TDM fournit une méthode fiable pour évaluer la fibrose pulmonaire.
- Les techniques assistées par intelligence artificielle améliorent la précision des évaluations quantitatives.
- Cette étude jette les bases de futures interventions thérapeutiques.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
L'analyse quantitative unilatérale du volume pulmonaire par micro-TDM permet une évaluation précise de la progression de la fibrose pulmonaire et de la réponse thérapeutique dans les modèles précliniques. Cette approche répond au besoin de critères d'évaluation reproductibles, sensibles et pertinentes sur le plan translationnel dans la découverte précoce de médicaments respiratoires. Une quantification volumétrique et régionale améliorée soutient une prise de décision rigoureuse lors des points critiques d'avancement du portefeuille de projets sur la fibrose.
Applications stratégiques en recherche et développement biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Permet une interrogation rigoureuse des hypothèses relatives aux voies fibrotiques in vivo.
- Prend en charge la validation fonctionnelle des cibles en quantifiant les variations spécifiques aux lésions du volume pulmonaire.
- Facilite la réduction des risques mécanistiques grâce à une modélisation précise des lésions régionales.
- Améliore la fiabilité prédictive pour la sélection de candidats dans les programmes de fibrose.
Développement de criblages et de tests
- Fournit des lectures standardisées et quantitatives pour évaluer les interventions anti-fibrosantes.
- Permet une évaluation reproductible des régions pulmonaires ventilées au sein de différentes cohortes.
- Facilite l'extensibilité des tests et la réutilisation de la plateforme pour des études longitudinales.
- Offre des points terminaux volumétriques fiables pour les flux de travail de criblage de composés.
Recherche translationnelle et préclinique
- Aligne les critères précliniques avec des modalités d'imagerie cliniquement pertinentes.
- Permet une continuité allant de la découverte à la validation préclinique de l'efficacité thérapeutique.
- Soutient les décisions d'avancement ajustées au risque, fondées sur des métriques quantitatives de progression de la maladie.
- Facilite l'harmonisation des biomarqueurs grâce à l'évaluation de la fibrose par imagerie.
Intégration des pipelines et des flux de travail
Cette analyse volumétrique basée sur la micro-TDM s'intègre dans la continuité découverte-préclinique de la fibrose pulmonaire, en reliant les études mécanistiques précoces à l'évaluation de l'efficacité translationnelle.
- Biologie de la découverte : Soutient la vérification d'hypothèses et la réduction des risques biologiques en quantifiant les lésions fibrotiques régionales.
- Écrantage : Fournit des résultats reproductibles et quantitatifs pour l'évaluation des interventions et la comparaison de cohortes.
- Analytique : Fournit des métriques volumétriques et d'aération afin d'orienter les analyses statistiques et les seuils de décision.
- Recherche translationnelle : Aligne les critères d'imagerie préclinique sur les normes diagnostiques cliniques.
- Réutilisation institutionnelle : Met en place un flux de travail d'imagerie et d'analyse réutilisable pour les modèles de fibrose et d'autres maladies pulmonaires associées.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté mécanistique dans les modèles de fibrose.
- Valeur opérationnelle : Standardise l'analyse volumétrique et améliore la reproductibilité entre les études.
- Valeur stratégique : Permet de prendre des décisions éclairées d'aller ou de ne pas aller de l'avant et favorise une progression du portefeuille économe en capital.
- Impact sur le portefeuille : Soutient la priorisation et l'avancement, ajustés au risque, des actifs respiratoires.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en imagerie micro-CT et en logiciels d'analyse d'images 3D.
- Exige un accès à un équipement micro-CT haute résolution et à une infrastructure informatique adaptée.
- Implique une standardisation interéquipes des protocoles d'imagerie et des paramètres d'analyse.
- Une adaptation peut être nécessaire selon les modèles animaux ou les étiologies de la fibrose.
- Les limites potentielles incluent le débit d'imagerie et la précision de la segmentation, notamment dans les stades sévères de la maladie.
