הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

ניתוח מיקרו-CT כמותי של עיצוב פרנכימלי ריאה ודרכי נשימה במודל פרט של פיברוזיס ריאתי

160 צפיות

⸱

DOI:

10.3791/71220

⸱

31 ביולי 2026

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
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

במאמר זה

סיכום

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לשימוש במיקרו-CT להערכת כמותית של מאפייני פיברוזיס ריאתי המושרה על ידי בלומיצין במודל של חמוס. מודל החמוס הזה מדגים פוטנציאל תרגומי חזק להבנת פיברוזיס ריאתית ולבדיקת טיפולים חדשים.

תקציר

פיברוזיס ריאתי (PF) היא מחלת ריאות כרונית ומתקדמת המתאפיינת בפגיעות אלוואולריות חוזרות המובילות לעיבוי הפרנכימלי, צלקות וליקוי נשימה. מודלים עכשוויים של מכרסמים, במיוחד אלו המשתמשים בבלומיצין (BLEO), בעלי רלוונטיות תרגומית מוגבלת לפיברוזיס ריאתי אידיופתי אנושי (IPF) בשל הבדלים אנטומיים כמו היעדר ברונכיולות נשימתיות. כדי להתמודד עם מגבלה זו, פיתחנו מודל של בעלי חיים גדולים לפיברוזיס ריאתי בחמוסים, המכילים ברונכיולות נשימתיות הדומות לאלו שבבני אדם. חמוסים פראיים בני שלושה חודשים קיבלו הזרקה תוך-קנה של BLEO. הריאות נלקחו 8 שבועות לאחר הטיפול לצורך טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת (micro-CT) והערכה היסטולוגית. עקב הרזולוציה המרחבית המוגבלת של CT רב-גלאי (MDCT) בהצגת דרכי האוויר הקטנות של הסמור, ריאות שנכרתו צולמו מחוץ לחיים באמצעות סורק מיקרו-CT בלחצים מבוקרים של דרכי אוויר (0 ס"מH 2O ו-25 ס"מ H2O) כדי לדמות תנאי נשיפה ושאיפה.

הדמיית מיקרו-CT הראתה הבדלים מבניים ברורים בין ריאות החמוס המטופלות ב-BLEO לבין ריאות החמוס. ריאות תקינות הציגו החלשה נמוכה וארכיטקטורה משומרת, בעוד שריאות שטופלו ב-BLEO הראו עלייה משמעותית בהחלשה התואמת לפיברוזיס. תכונות אופייניות למחלת ריאות פיברוטית בבני אדם, כולל חלת דבש עם חללים ציסטיים, ספטות בין-לובולריות מעובות ואטימות זכוכית טחונה המעידות על שינויים פיברוטיים או דלקתיים מוקדמים, היו ברורים. באמצעות ניתוח מיקרו-CT כמותי, נצפה כי דרכי הנשימה בריאות של חמוס שטופלו ב-BLEO הראו ירידה משמעותית בהתפשטות רדיאלית, מתיחה לאורך זמן ושינוי בנפח בשני הלחצים המופעלים. יתרה מזאת, ניתוח מותאם דור חשף עיבוי משמעותי של דפנות דרכי הנשימה באזורים עם פיברוזיס נראה לעין. הערכה היסטולוגית, כולל צביעת הטריכרום של מסון, אישרה הצטברות קולגן נרחבת ופיברוזיס.

מחקר זה מראה כי חמוסים שטופלו ב-BLEO מפתחים תכונות רדיולוגיות, מכניות והיסטופתולוגיות הדומות לפיברוזיס ריאתי אנושי. בנוסף, מיקרו-CT מאפשר הערכה ברזולוציה גבוהה של התפלגות פיברוטית, דינמיקת דרכי הנשימה ושינויים בנפח הריאות. ממצאים אלו מדגישים את הפוטנציאל של החמוס כמודל תרגומי לחקר פתוגנזה של PF ולהערכת אסטרטגיות טיפוליות חדשות.

מבוא

פיברוזיס ריאתי (PF) היא מחלת ריאה כרונית ומתקדמת שבה פציעות אלוואולריות חוזרות גורמות לעיבוי הפרנכימלי, פיברוזיס והפרעה מתקדמת בתפקוד הנשימה1. פיברוזיס ריאתי יכול להיגרם מחשיפות שונות, כולל תרופות, רעלים סביבתיים, זיהומים, מחלות אוטואימוניות בסיסיות, או שהיא יכולה להיות אידיופתית1. בעוד שפותחו תרופות להאטת התקדמות המחלה, במיוחד עבור חולים עם פיברוזיס ריאתי אידיופתי (IPF), פיברוזיס ריאתי נשאר חשורי מרפא, עם שיעור הישרדות של 3–5 שנים לאחר האבחון 1,2. ברוב המקרים, הטיפול הסופי היחיד הוא השתלת ריאות; לכן, יש צורך דחוף לפתח אפשרויות טיפוליות חדשות ויעילות יותר.

בלומיצין הוא תרופה המשמשת בדרך כלל בבני אדם לטיפול בממאירות; עם זאת, השימוש בו מוגבל על ידי רעילות ריאתית, שיכולה להתקדם במהירות לפיברוזיס ריאתי3. לאחר גילוי תופעת לוואי זו, בלומיצין שימש במחקר לפיתוח מודלים של בעלי חיים לפיברוזיס ריאתי. עכברים שימשו לעיתים קרובות למטרה זו 4,5,6 עם שיטות שונות של מתן בליומיצין, כולל הזרקה תוך ורידי ותוך-קנה הנשימה 7,8. למרות שפיברוזיס מתפתחת במודלים אלו, אף אחד מהם אינו כולל את כל התכונות הקרדינליות של פיברוזיס ריאתי הנראות בבני אדם8. מודלים של מכרסמים של פיברוזיס ריאתי אינם משקפים מאפיינים מרכזיים של מחלה מתקדמת, כולל היווצרות ציסטות חלת דבש וברונכיוליזציה של הנאדיות הדיסטליות9. בנוסף, מחקרים הראו כי פגיעת ריאות הנגרמת על ידי בליומיצין מתחילה להיראות באופן ספונטני במכרסמים כ-28 ימיםלאחר טיפול בבלומיצין. בנוסף, אף אחד מהתרופות שהוכחו כמעכב פיברוזיס במודלים אלו לא השפיע באופן דומה בבני אדם, מה שהגביל את אפשרויות הטיפול שלנו11.

חמוסים ביתיים (Mustela putorius furo) משמשים יותר ויותר במחקר ביו-רפואי נשימתי בשל הדמיון האנטומי שלהם למערכת הנשימההאנושית 12. בנוסף, הם רגישים לפתוגנים נשימתיים דומים שמדביקים בני אדם, כולל וירוס סינציציאלי נשימתי (RSV) ושפעת, מה שמראה את הדמיון הפיזיולוגי ביניהם12. מודלים של חמוס של בליומיצין מראים ברונכיוליזציה, יצירת מוקדי פיברוטיים, ונוכחות של תאים בזלואידיים חריגים (KRT7+/KRT17+/KRT5–/TP63+)9. מנה אחת של בלומיצין גרמה לפיברוזיס ריאתי ממושך בחמוסים, כאשר פיזיולוגיה מגבילה וחריגות ריאה פיברוטיות נמשכו לפחות 22 שבועות13. ממצא זה שונה באופן מהותי ממודל הבליומיצין של העכברים הנפוץ, שבו הפיברוזיס בדרך כלל מוגבלת לעצמה ומתחילה להיעלם לאחר כ-28 ימים, עם רגרסיה משמעותית המתרחשת ב-6–8 שבועות, מה שמרמז שמודל החמוס עשוי לשחזר טוב יותר את הטבע הכרוני והפרוגרסיבי של פיברוזיס ריאתי אנושי. יתרה מזאת, חמוסים שימשו לאחרונה במחקר סיסטיק פיברוזיס, מחלה מערכתית שפוגעת בעיקר במערכת הנשימה, בשל הדמיון שלהם לבני אדם14. לכן, בעלי חיים אלו עשויים לשמש כמודלים טובים יותר ל-PF מאשר מודלים קודמים של מכרסמים.

המחקר הנוכחי נועד לפתח מודל של בעלי חיים לפיברוזיס ריאתי הדומה יותר למצב האנושי. נתנו בלומיצין תוך-קנה הנשימה לחמוסים ביתיים. לאחר 8 שבועות, החמוסים הללו הראו שינויים רדיוגרפיים והיסטולוגיים דומים לאלו שנצפו אצל בני אדם עם פיברוזיס ריאתי.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

כל ההליכים לבעלי חיים בוצעו בהתאם להנחיות ולתקנות של ועדת הטיפול והשימוש בבעלי חיים מוסדית (IACUC) באוניברסיטת מישיגן סטייט (אישור פרוטוקול בעלי חיים מס' PROTO202300066). טיפול בבעלי חיים ופרוטוקולים ניסיוניים אושרו על ידי אוניברסיטת מדינת מישיגן ובוצעו בהתאם לסטנדרטים מוסדיים לשימוש אתי בבעלי חיים במחקר.

1. החדרה ברונכוסקופית של בלומיצין בחמוסים

  1. רכשו חמוסים זכרים בטווח הגילאים 3–4 חודשים. משקל ממוצע של זכר חמוס בגיל זה צריך להיות בערך 0.9–1.6 ק"ג. יש לאחסן את בעלי החיים בטמפרטורה של 21 מעלות צלזיוס עם 40%–50% לחות.
  2. הזרקת גז איזופלורן של 3%–5% לחמוס באמצעות מכונת הרדמה מדויקת עם אידוי.
  3. שמירה על הרדמה על ידי כיסוי אף החמוס בקונוס אף והמשך מתן גז איזופלורן בריכוז של 3%–5%.
  4. כאשר החמוס מורדם ושוכב כראוי כראוי, יש להתחיל את הברונכוסקופיה באמצעות ברונכוסקופ בקוטר חיצוני בקוטר 2.7 מ"מ.
  5. החדיר תערובת של בלומיצין (2 U/kg משקל גוף) ומלח דרך התעלה הפועלת לתוך קנה השינה הדיסטלי כדי לאפשר פיזור מפוז של הבלומיצין. ודא שהנפח הכולל המושר אינו עולה על 1 מ"ל. החזירו את החמוסים ליחידות המגורים שלהם ועקוב במשך 8 שבועות.
    הערה: ההחדרה לא אמורה להימשך יותר משתי דקות.
  6. הזרקו איזופלוראן באמצעות מכונת הרדמה מדויקת עם גז אידוי. כסו את אף החמוס בקונוס אף והזרקו 1%–5% איזופלורן עד שהחמוס שוכב. המשך בחשיפה לגזים עד לאישור מוות קליני לכאורה. מתן תמיסת המתת חסד תוך-ורידית במינון של 90 מ"ג/ק"ג ועוקב אחרי מדדים חיוניים עד לאישור המוות.
  7. איסוף הריאות 8 שבועות לאחר הטיפול לטומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת (micro-CT) והערכה היסטולוגית.

2. הדמיית מיקרו-CT ברזולוציה גבוהה של ריאות הסמור

  1. הכינו רקמת ריאה שנכרתה להדמיה על ידי הסרת רקמות ודם חיצוניים באמצעות חתך בווריד הנוב התחתון לאפשר ניקוז דם. בצע את ה-CT מיד לאחר הכנת הריאות.
  2. השגת תמונות מיקרו-CT טומוגרפיות באמצעות מערכת מיקרו-CT עם הגדרות רכישת תמונה הבאות: 90 keV, 88 μA, הגדרת הספק עם מסנן נחושת 60 מיקרומטר ו-500 מיקרומטר אלומיניום-רנטגן, באמצעות שדה ראייה (FOV) של 72 מ"מ ברזולוציה איזוטרופית של 144 מיקרון.
  3. לרכוש סך הכל 5 תמונות בזמני גנטרי סטנדרטיים של 18 שניות באמצעות פרוטוקול תפירה אוטומטי לחפיפה, תפירה ודחיית פרוסות כפולות ליצירת תמונה סופית לתפור סופי לניתוח צינור דרכי אוויר; דבר זה יוביל לקוטר גלילי של 68 מ"מ, שדה ראייה (שדה ראייה) ועומק תמונה תפור כולל של 186 מ"מ (מישור Z) ברזולוציית ווקסל של 144 מיקרון, מה שיאפשר לכידה מלאה של כל בלוק הריאות של הסמור ב-Ex Vivo .
    1. חזור על פרוטוקול ההדמיה הזה עבור כל סט של ריאות חמוס אקס ויבו בלחץ ריאתי 0 ס"מ2O ו-25 ס"מ H2O.
    2. השתמש במערכת ניטור לחץ המחוברת ישירות לריאה כדי לשלוט ולשמור על לחץ דרכי האוויר במדויק במהלך ההדמיה.
    3. חבר את מד הלחץ למקור זרימת אוויר מוסדרת כדי לאפשר כוונון רציף של הלחץ התוך-ריאתי.
    4. לפני ההדמיה, כוון את המערכת לרמת הלחץ הרצויה (או 0 ס"מ H₂O או 25 ס"מ H₂O) ונפח את הריאה באמצעות זרימת אוויר יציבה.
    5. במהלך ההדמיה, השתמש במד הלחץ כדי לספק משוב בזמן אמת על לחץ דרכי האוויר ולפצות על שינויים קלים בלחץ באמצעות מקור זרימת האוויר.

3. עיבוד תמונה וסגמנטציה

  1. טען את נפחי התמונות המיקרו-CT המשוחזרים בפורמט DICOM, שהומרו לפורמט יוזמת טכנולוגיית אינפורמטיקה מוחית (NIfTI), לצינור סגמנטציה של דרכי הנשימה.
  2. הגדירו את אזור העניין (ROI) בתמונת המיקרו-CT על ידי חיתוך ידני של פרוסות ציריות בקצה העליון כדי להוציא את הצינור והכנסות קנה הנשימה (ראו איור 1A).
  3. בצע סגמנטציה של דרכי האוויר באמצעות אלגוריתם הקפאה וגדילה אוטומטי15,16 המתואר בשלבים העיקריים הבאים.
    1. הניחו זרע בתוך קנה הנשימה על פרוסת התמונה הצירית העליונה בתוך ה-ROI; יצירת מערך תמונות ריק בגודל תמונה קלט כדי לייצג את נפח נתיב האוויר הבטוח הראשוני (CAV) כאשר כל הווקסלים מוקצים ל-'0'; ומוסיפים את ווקסל הזרע ל-CAV על ידי הגדרת ערכו ל-'1'.
    2. קבעו סף עוצמה מיקרו-CT שמרני ראשוני t = -1000 HU לסגמנטציה של לומן דרכי הנשימה.
    3. צור מערך תמונות ריק בגודל תמונה קלט כדי לייצג את הנפח האסור (FV) כאשר כל הווקסלים מאותחלים ל-'0'.
    4. חזרו על סגמנטציה איטרטיבית עד להתכנסות סגמנטציה של לומן דרכי האוויר המוגדרת על ידי אחד משני הדגלים: 1) נבדק כל טווח הסף (-1000 עד -600 HU), או 2) כל הווקסלים '0' הסמוכים לווקסלים '1' בתמונת CAV מסומנים כ-'1' בתמונת FV.
      1. חשב את עץ קו המרכז CAV17 וזהה נקודות קצה של ענף סופי18.
      2. יש להחיל סף בינארי על תמונת המיקרו-CT בערך הנוכחי של t ולחשב את נפח הלומןהמחובר החדש 18 עם CAV כזרעים מעל האזור הסף (ערך ווקסלים ≤ t), תוך השללת FV.
      3. לכל נקודת קצה CAV, חשב את הווקסלים המשויכים בנפח הלומן החדש, למעט CAV הקרובים יותר לנקודת הקצה מאשר לכל נקודת קצה CAV אחרת.
      4. זהה את נקודת הקצה של CAV עם נפח גדול של ווקסלים נלווים (>150 ווקסלים, שווה ערך ל-0.5 מ"מ 3) כאתרי דליפה פוטנציאליים בנפח הלומן החדש.
      5. אשר דליפת לומן אפשרית באמצעות הקריטריונים האוטומטיים שהוגדרו ב-Nadeem ואחרים.
      6. הסר כל דליפה בנפח הלומן על ידי מחיקת נפח תת-העץ מרחוק לשורשי הדליפה, והוסף ווקסלים סביב שורשי הדליפה כדי להגדיל את FV באמצעות האלגוריתמים שתוארוקודם 15.
      7. הקצה את נפח הלומן שהוסר לדליפה לעדכון ה-CAV באמצעות האלגוריתמים שתוארוקודם 15.
      8. הגדל את סף t ב-'1'.
      9. עבור לשלב 3.3.4.
  4. בצע חישוב של עץ קו מרכז נתיב אוויר בעובי ווקסל אחד באמצעות אלגוריתם אוטומטימאומת 17 המתואר בשלבים העיקריים הבאים.
    1. הזן את עץ דרכי האוויר המפוצל כתמונת NIfTI בינארית.
    2. חשב את עץ קו המרכז הראשוני של נתיב האוויר באמצעות גישה17 של מסלול עלות מינימלית מועדפת מדיאלית, המתוארת בשלבים העיקריים הבאים.
      1. צור מערך תמונה שלד ריק בגודל תמונה קלט כאשר כל הווקסלים מוקצים ל-'0'; הוסיפו את הזרע האוטומטי של שלב 3.3.1 כווקסל השלד הראשוני עם ערך '1'.
      2. צור מערך תמונות ריק בגודל תמונה קלט עם כל הווקסלים המוקצים ל-'0' כדי לייצג את תמונת נפח דרכי הנשימה המסומן.
      3. זהה את הווקסל בנפח נתיב האוויר הלא מסומן הרחוק ביותר מהשלד הנוכחי וחשב את מסלול העלות המינימלית המועדף מדיאלית שמחבר נקודה זו לשלד הנוכחי באמצעות האלגוריתם שתוארקודם 17.
      4. הוסיפו את המסלול שנוצר כסניף שלד חדש למערך תמונות השלד, ועדכנו את נפח דרכי הנשימה המסומנות על ידי יישום הרחבה מקומית אדפטיבית בקנה מידה לאורך הענף, כפי שתוארקודם 17.
      5. חזור על שלבים 3.4.2.3–3.4.2.4 עד שנפח נתיב האוויר המסומן מתמלא.
    3. גזום ענפים טופולוגיים שגויים תוך שמירה על קווי מרכז דרכי האוויר האמיתיים באמצעות אסטרטגיית ברירה מבוססת קנה מידה מקומי לאורך הענף, כפי שתואר קודם17.
    4. הסר נקודות פשוטות19 בקו המרכז של דרכי האוויר שאינן נקודות קצה מסועפות (כלומר, אלו הסמוכות ליותר מווקסל קו מרכזי אחד) כדי להבטיח עקביות טופולוגית ולשמור על קו מרכזי בעובי ווקסל יחיד.
  5. בצע סגמנטציה של הפרנכימת הריאה בתמונות מיקרו של ריאות חמוס ב-0 ס"מH2O.
    1. הגדר ידנית של הפרנכימה הריאתית בכל פרוסת תמונה קורונלית חמישית באמצעות אלגוריתמים חישוביים וממשקים גרפיים המוטמעים בתוך ITK-SNAP20.
      הערה: ניגוד עוצמת המיקרו-CT בין הפרנכימת הריאה לרקע הסובב במצב הנפיחה של 25 ס"מ H2O לא היה מספיק, מה שמנע חלוקה אמינה של נפח הריאה.
    2. החלו אינטרפולציה של תמונה ליצירת סגמנטציה של פרנכימת הריאות בפרוסות תמונה ביניים.
    3. לבצע סקירת בקרת איכות משנית כדי להבטיח המשכיות מבנית של סגמנטציה פרנכימלית הן בכיוונים ציריים והן בכיוונים סגיטליים.
    4. יש להוציא את אזור הלומן והדופן של דרכי הנשימה מהפרנכימת הריאה באמצעות הרחבה מקומית מבוססת קשקשים של נפח הלומן, ואז להחסיר את הנפח המורחב מהפרנכימה של הריאה.
  6. כמת מדדים מכניים של דרכי האוויר21.
    1. כימות את ההתרחבות הרדיאלית הקשורה לנשימה של דרכי הנשימה הבודדות על ידי מדידת שינויים בשטח החתך של לומן (CSA) התואם במרחב בין נפחי הריאה השאפתיים (25 ס"מ שעה(2 O Inflation) ונפח נשימתי (0 ס"מ H2O Inflation). מחשבים את ההתפשטות הרדיאלית בענף דרכי האוויר b, המסומנות ב-Δair-R(b), כך:
      figure-protocol-1(1)
      כאשר CSAins(b) ו-CSAexp(b) מציינים את CSA של לומן דרכי הנשימה בנפחי ריאה נשימתיים ונשיפה. CSA ב-b מחושב באמצעות מעקב קו רדיאלי ושיטות חצי מקסימום אדפטיביות מקומית על החצי המרכזי של הענף b22.
    2. כמת את המתיחה האורכית הקשורה לנשימה של דרכי הנשימה הבודדות כך:
      figure-protocol-2(2)
      כאשר Lins(b) ו-Lexp(b) מציינים אורכי מסלול גאודזיים של ענף דרכי הנשימה b בנפחי ריאה שאיפה ונשימה, בהתאמה. אורך המסלול הגאודזי של ענף מחושב על ידי מעקב אחר מסלול קו המרכז מהקרינה לנקודת הקצה המרוחקת של ענף21.
  7. כמת מדדים מבוססי עוצמה של פרנכימת הריאות.
    1. הדמיינו באופן מרחבי את התפלגות עוצמת המיקרו-CT של הפרנכימת הריאה בחמוסים בריאים ופיברוטיים על ידי יצירת "הצגת נפח תלת-ממדית" של נפח הפרנכימה הריאתית בהקשר של עץ דרכי הנשימה. השגת אפקט ההסתכלות באמצעות מיפוי שקיפות מוגדר בעוצמה מיקרו-CT וקידוד צבעים. יישמו את אותם מיפוי שקיפות וסולמות קידוד צבעים על ריאות החמוס הבריאות והפיברוטיות כאחד. השלבים הבאים מיושמים ליצירת הצגת נפח תלת-ממדית במבט דרך הדרך.
      1. השתמש ב-3D Slicer23 כדי לפתוח את תמונת NIfTI התלת-ממדית (3D) של סגמנטציה של דרכי האוויר ב-0 ס"מ H2O כ"סגמנטציה".
      2. יצר ייצוג תלת-ממדי של דרכי האוויר באמצעות מודול הסגמנטציה . בחר את עוצמת דרכי האוויר כקלט, ובלשונית הייצוגים לחץ על 'יצירה ' תחת אפשרות 'משטח סגור '.
      3. ייבא את תמונת עוצמת המיקרו-CT עם הפרנכימה הריאתית המופרדת ל-3D Slicer כ-Volume. בתמונה זו, ערכי עוצמת המיקרו-CT המקוריים נשמרים עבור ווקסלים בריאותיים, בעוד שלכל הווקסלים שאינם ריאתיים מוקצה ערך של -2000 HU.
      4. הגדר מיפוי צבע ושקיפות לעוצמות הפרנכימיה של הריאות באמצעות מודול Volume Rendering . מפות ערכי עוצמה של -1500 HU, -600 HU, 0 HU ו-1500 HU לשחור, ירוק, צהוב ואדום, עם אטימות של 0, 0.15, 0.3 ו-1, בהתאמה.
    2. השתמש באלגוריתם שפותח במחקר זה כדי להעריך את שיעור הרקמה החולה בתוך הפרנכימה של הריאה על ידי ניתוח התפלגות העוצמה שנצפתה מהתמונה מיקרו-CT. השיטה מניחה שערכי העוצמה של אזורים פרנכימליים בריאים עוקבים אחרי התפלגות גאוסית. לעומת זאת, אזורים פיברוטיים, עם עוצמות גבוהות אופיינית, מעוותים את הגאוסיאניות של הצד הימני של ההיסטוגרמה הנצפה. בצע משימה זו בשלבים הבאים.
      1. חשב היסטוגרמה לתמונה פרנכימלית ריאתית מבודדת בשלב 3.7.1.3 עם 50 מיכלים בטווח עוצמה של -1500 HU עד 500 HU.
      2. מחשבים את ממוצע התפלגות הגאוסיאנים היעד כמצב ההיסטוגרמה ונגזרו את פרמטר סטיית התקן באמצעות ערכי העוצמה משמאל למצב בהיסטוגרמה.
      3. כמת את נפח הרקמה הפיברוטית כשטח העודף בצד ימין של ההיסטוגרמה הנצפה, שנמצא מעל עקומת ההתפלגות הגאוסית הצפויה המוגדרת על ידי פרמטרי הממוצע והסטיית התקן שהתקבלו בשלב 3.7.2.2.
      4. חשב את שבר הרקמה החולה כיחס בין נפח הרקמה הסיבית לספירת ההיסטוגרמה הכוללת המייצגת את נפח האזור הפרנכימלי.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

מתוך חמשת החמוסים, הריאות שנכרתו מאחד החמוס הבריא ושל הסמור הפיברוטי אחד צולמו באמצעות סורק מיקרו-CT בלחצים מבוקרים של דרכי האוויר של 0 ס"מH 2O ו-25 ס"מ H2O כדי לדמות נפיחות נשימה ונשימתיות, בהתאמה.

איור 1 ממחיש את התוצאות הבינוניות של צינור עיבוד התמונה עבור תמונת מיקרו-CT (איור 1A) של ריאת פרט אקס-ביבו בלחץ 0 ס"מH2O. איו...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

מחקר זה מתאר פרוטוקול המשלב מתן בליומיצין תוך-קנה הנשימה בחמוסים עם טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת ברזולוציה גבוהה (micro-CT) מחוץ לחיים (micro-ct) לאפיון תכונות מבניות ומכניות של פיברוזיס ריאתי. מיקרו-CT יכול לזהות דרכי אוויר קטנות בגודל של 0.2 מ"מ ולמדוד נפחים, עובי דרכי האוויר, צפיפות ומורפולוגיה. צפיפות רקמה מוגברת, אובדן נפח והטרוגניות אזורית קשורים בקשר הדוק להיסטופתולוגיה. המטרה העיקרית הייתה להוכיח היתכנות ולהראות שמודל בעלי חיים גדולים, יחד עם ניתוח דימות מתקדם, מסוגל ללכוד תכ...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

MATK קיבלה שכר כבוד כיועצת מ-InflaRx להשתתפות במועצה המייעצת של IMV/ECMO לחולי COVID-19 מאושפזים ב-5/2024. האגרות הללו נתרמו לקרן Corewell Health.

תודות

המחברים מצהירים כי התקבלו תמיכה כספית עבור מחקר, כתיבה ו/או פרסום מאמר זה. המימון למחקר זה ניתן בחלקו על ידי מענק מ-R01 HL153165-01A1 (ל-X.P.L.) וקרן המחקר לרפואת ילדים של בית החולים לילדים הלן דה-ווס.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
1 mL Luer locking syringeBD309628
10 mL Luer locking syringeBD303134
24 G ´ 3/4" Exel safelet catheterEXELINT INTERNATIONAL CO.26751
3 mL Luer locking syringeBD309657
30 mL Luer locking syringeBD302832
5 mL Luer locking  syringeBD309647
BD Precision glide needle 18 G ´ 1 1/1" BD305196
BD Precision glide needle 20 G ´ 1"BD305175
BD Precision glide needle 23 G ´ 1" BD305145
Dulbecco's phosphate-buffered saline (DPBS -/-) Gibco14190250
Endotracheal intubation tubes with cuff oxygen catheterCaphstion2.0MM
ET Tube, Uncuffed, 2.0Teleflex5-10404
Ethicon Permahand silk suture, Size 2-0, No Needle, 18", 36/Box, A185HFisher Scientific50-209-2809
Invitrogen RNAlater stabilization solutionFisher ScientificAM7021
IsofluraneCovetrus11695-6777-2
Lubricant PM ointment AACE Pharmaceuticals71406-124-35משחה עיניים
MADgic 700 atomizerTeleflexMAD700
Manometer, Professional air pressure meterLeatonT168
Rodent ventilator model 683Harvard Apparatus, Inc. 55-3438
Sterile saline, 0.9%CellProDS0329
Veterinary pulse oximeteruPM60VUVMI

מקורות

  1. Jiang M, et al. Pulmonary fibrosis: from mechanisms to therapies. J Transl Med. 2025;23(1):515.
  2. Glass DS, et al. Idiopathic pulmonary fibrosis: Current and future treatment. Clin Respir J. 2022;16(2):84-96.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. Moore BB, et al. Animal models of fibrotic lung disease. Am J Respir Cell Mol Biol. 2013;49(2):167-79.
  7. Gul A, et al. Pulmonary fibrosis model of mice induced by different administration methods of bleomycin. BMC Pulm Med. 2023;23(1):91.
  8. Moore BB, Hogaboam CM. Murine models of pulmonary fibrosis. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2008;294(2):L152-L160.
  9. 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.
  10. Ishida Y, Kuninaka Y, Mukaida N, Kondo T. Immune mechanisms of pulmonary fibrosis with bleomycin. Int J Mol Sci. 2023;24(4):3149.
  11. 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.
  12. Smith RE, Choudhary S, Ramirez JA. Ferrets as models for viral respiratory disease. Comp Med. 2023;73(3):187-93.
  13. Peabody Lever JE, et al. A ferret model demonstrates sustained fibrosis, restrictive physiology, and airway proximalization. NPJ Regen Med. 2025;10(1):55.
  14. Sun X, et al. Disease phenotype of a ferret CFTR-knockout model of cystic fibrosis. J Clin Invest. 2010;120(9):3149-60.
  15. 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.
  16. 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.
  17. 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.
  18. Saha PK, Strand R, Borgefors G. Digital topology and geometry in medical imaging: a survey. IEEE Trans Med Imaging. 2015;34(9):1940-64.
  19. 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.
  20. Yushkevich PA, et al. User-guided 3D active contour segmentation of anatomical structures: significantly improved efficiency and reliability. Neuroimage. 2006;31(3):1116-28.
  21. 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.
  22. 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.
  23. Fedorov A, et al. 3D Slicer as an image computing platform for the quantitative imaging network. Magn Reson Imaging. 2012;30(9):1323-41.
  24. Nathani A, Dincer HE. Advancements in imaging technologies for the diagnosis of lung cancer and other pulmonary diseases. Diagnostics (Basel). 2025;15(7):826.
  25. Sverzellati N. Highlights of HRCT imaging in IPF. Respir Res. 2013;14 Suppl 1:S3.
  26. 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.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

233233
צרו קשר
המליצו לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.