שימוש הרומן של בדיקת אולטרה סאונד בתדירות גבוהה תלת מימדי אפיון בתחילת ההריון העכבר
24 באוקטובר 2017
עכברים נמצאים בשימוש נרחב ללמוד ביולוגיה הריונית. עם זאת, סיום ההריון נדרשת עבור מחקרים כאלה אשר מונע חקירות האורך, מחייבת השימוש במספר גדול של בעלי חיים. לכן, אנו מתארים שיטה לא פולשנית של בדיקת אולטרה סאונד בתדירות גבוהה לגילוי מוקדם ומעקב אחר האירועים שלאחר ההשתלה העכבר בהריון.
המטרה הכללית של הליך דימות האולטרסאונד זה היא לזהות, לנטר ולאפיין הריון מוקדם בעכבר. שיטה זו יכולה לסייע במתן מענה לשאלות מפתח בתחום הביולוגיה הרבייתית של העכברים ובביסוס הגדילה, ההתפתחות וההשרידות של הריונות מוקדמים בעכברים. היתרון המרכזי של טכניקה זו הוא שניתן לאפיין ולבצע פנוטיפ להריונות אלו in vivo, ללא הפרעה של הריון העכבר, מה שמאפשר איסוף נתונים לאורכי.
בדרך כלל, אנשים שאינם מיומנים בשיטה זו יתקשו להביא את כל התמונות למישור אחד. הדבר נובע מהצורך בתנועות הדרגתיות קטנות של מתמר האולטרסאונד. התחילו בהכנת מכשיר האולטרסאונד.
הפעל את המתמר ולאחר מכן חבר את במת המנוע התלת-ממדית למתמר. בשלב הבא, חבר את הפרובה לתפסן של המתמר. כעת, מקם את העכבר, במצב שכיבה על הגב, על פלטפורמת הניטור.
העניקו לו חומר הרדמה באמצעות קונוס אף, והדביקו בעדינות את כל כפותיו למסדי ניטור קצב הלב שעל הפלטפורמה. לאחר מכן, מרחו כ-1 או 2 מיליליטר של ג'ל להעברת אולטרסאונד על הבטן. לאחר מכן, מקמו את מתמר האולטרסאונד על הבטן התחתונה באמצעות במת המנוע הידנית.
באמצעות האולטרסאונד, איתרו את השלפוחית, שצריכה להיראות כעיגול כהה מלא במזון, ממש קפאלי (cephalad) לפתח הנרתיק. ברגע שאתרה השלפוחית, הזיזו את המתמר באיטיות רבה לכיוון קפאלי כדי להדגים את הרחם ההריוני, שצריך להיראות כצורה גלילית עם אזורים עגולים באתרי ההיריון. ניתן לתאר זאת כמראה של פנינים על שרשרת.
כעת, המשיכו לדימות דו-ממדי. לאחר זיהוי הרחם ההריוני, התחילו באתר ההיריון הקרוב ביותר לשלפוחית השתן והתקדמו לאט ובהדרגה לכיוון הראש (cephalad) כדי לקבוע את מיקומם של כל אתרי ההיריון. שמרו את התמונה.
אם ניתן לראות את הכליות, הטחול או הכבד, הרי שהסריקה רחוקה מדי לכיוון הראש (cephalad). מקמו מחדש את המתמר קרוב יותר לשלפוחית השתן ושמרו את התמונה. לאחר מכן, הדמיו את קרן הרחם הנגדית באופן דומה.
הקפיאו את התמונה כאשר פרס ultrasound נמצא במרכז ההריון או באתר השתבשות השגורה ושמרו את התמונה לצורך ניתוח. כעת או מאוחר יותר, השתמשו בתמונות השמורות כדי למדוד את מיקומי ההשתבשות באמצעות תגובת הדצידואליזציה ההיפראקואית (hyperechoic) כסימן. לחצו ידנית על כלי המדידה ולחצו על מיקומו של אתר השתבשות.
לאחר מכן, גררו את הסמן לאתר השתלה הבא ולחצו שוב כדי לשרטט קו. התוכנה תדווח לאחר מכן על אורך הקו. לאחר מדידת כל אתרי ההשתלה, השתמשו באותה טכניקה והמשיכו למדוד את גודל שק ההיריון ואת גודל המקטע העוברי.
לאחר ההדמיה הדו-ממדית (2-D), מקם את המתמר באזור שנמצא בערך במרכז התמונה התלת-ממדית (3-D) הרצויה. לדוגמה, אם מדמיינים תפוח ב-3-D, יש למקם את המתמר בליבה. ברגע שהמתמר ממוקם כראוי, בצע רכישת תמונה ב-3-D.
במהלך סדרת שלבים או פריימים, במה ה-3-D תנוע מרחק זה לרוחב הרחם. בעת השגת הסריקה, ודאו כי המבנים המיועדים נלכדו במלואם בסריקה. לאחר איסוף הסריקה, העמיסו אותה לצורך עיבוד תמונה.
בחרו בשיטות המקבילות והסיבוביות לעיבוד, אשר יטענו את כל פריימי התמונה התלת-ממדיים לתוך תיבה תלת-ממדית אחת. לאחר מכן, בחרו בגודל צעד של 0.08 millimeters, ואז התחילו מקצה אחד של בלוק התמונה וגללו דרך כל הפריימים כדי להכיר את הנתונים. לאחר מכן, התחילו מקצה אחד של הערימה וסמנו ידנית את קווי המתאר של האובייקט המבוקש.
לאחר מכן, עברו למסגרת הבאה ועקבו שוב באופן ידני אחר מתאר האובייקט. המשיכו בתהליך זה עד שכל המסגרות יסומנו ידנית. עם סיום התהליך, לחצו על "סיום" (finish) כדי לקבל תמונה בתלת-ממד וחישוב של נפח האובייקט.
עבור התמונה, בחרו בין שכבת רשת או שכבה מוצקה. לאחר מכן, בחרו להשאיר או להסיר את מידע התמונה שמסביב למען הבהירות. האולטרסאונד בתדר גבוה יכול לזהות את התפתחות אתר השתבשות כבר ביום ה-5.5 לאחר ההפריה.
תוך שימוש באנדומטריום דצידואלי היפראקואי בהיר יותר כסמן לאתרי השתבשות, יימדדו כמות אתרי ההשתבשות והמרחק ביניהם ביום ה-6.5 לאחר ההפריה. עם התקדמות ההיריון ליום ה-7.5 לאחר ההפריה, ניתן לזהות בקלות הן שק היריון היפואקואי כהה יותר והן את הקוטב העוברי. שחזורים תלת-ממדיים של רחם העכבר ביום ה-6.5 לאחר ההפריה בוצעו הן בפורמט רשת (mesh) והן בפורמט שכבה מוצקה (solid overlay).
ביום ה-7.5 לאחר ההפריה, הסריקה התלת-ממדית הייתה חושפנית באותה מידה. לאחר צפייה בסרטון זה, אמורה להיות לכם הבנה טובה לגבי האופן שבו ניתן להשיג תמונות אולטרסאונד מדויקות הן בדו-ממד והן בתלת-ממד, כדי לאפיין הריון ללא הפרעה. הזמן הכולל הדרוש לרכישת תמונה באולטרסאונד, הן בדו-ממד והן בתלת-ממד, הוא בערך 10 עד 20 דקות בידיו של משתמש מנוסה.
בעת ביצוע פרוצדורה זו, חשוב לזכור לשמור על תנועות קטנות והדרגתיות. טכניקה זו סללה את הדרך עבור חוקרים לחקור פנוטיפים של הריון תקין ולא תקין בעכבר.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מאמר זה מתאר טכניקה לא פולשנית של אולטרסונוגרפיה בתדר גבוה לניטור הריון מוקדם בעכברים. שיטה זו מאפשרת מחקרי מעקב לאורכיים ללא סיום ההריון, ובכך מקלה על איסוף נתונים רבייתיים חיוניים.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדעי
- ביולוגיה של הרבייה
- דימות אולטרסאונד
- מודלים עכבריים
רקע
- עכברים משמשים באופן נפוץ במחקרי ביולוגיה של תקופת ההיריון.
- שיטות מסורתיות דורשות הפסקת היריון, מה שמהווה הגבלה למחקרים ארוכי טווח.
- טכניקות לא פולשניות יכולות לשפר את איסוף הנתונים.
- אולטרסאונוגרפיה מאפשרת ניטור של ההיריון בזמן אמת.
מטרת המחקר
- פיתוח שיטה לזיהוי מוקדם של היריון בעכברים.
- ניטור אירועים לאחר השתחלה ללא הפרעה למהלך ההיריון.
- סבסוד איסוף נתונים אורך לאורך תקופות ההיריון בעכברים.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- אולטרסאונוגרפיה בתדר גבוה לצורך דימות.
- הכנת ציוד האולטרסאונד.
- טכניקות להשגת תמונות במישור בודד.
- אפיון של גדילה והיתכנות של ההיריון.
תוצאות עיקריות
- אפיון מוצלח in vivo של הריונות מוקדמים.
- יכולת למעקב אחר ההתפתחות ללא הפרעה של ההריון.
- איסוף נתונים התומך במחקר ביולוגיה של הרבייה.
- אתגרים עבור מתחילים בהשגת הדמיה עקבית.
מסקנות
- הטכניקה מאפשרת ניטור יעיל של הריונות בעכברים.
- היא מספקת כלי בעל ערך לחוקרים בביולוגיה של הרבייה.
- ניתן לבצע מחקרי אורך ללא חששות אתיים הקשורים להפסקת הריון.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
אולטרסונוגרפיה בתדר גבוה (HFUS) תלת-ממדית עם שחזור תלת-ממדי מאפשרת אפיון לא פולשני ואורכי של היריון מוקדם במודלים של עכברים, ובכך מבטלת את הצורך בהפסקת ההיריון. יכולת זו משפרת את מידת הוודאות החיזוית של פנוטיפ רבייתי ותומכת בהמשכיות תרגומית במחקרים פרה-קליניים. גישה זו רלוונטית אסטרטגית עבור צוותי ביו-פארמה המשתמשים בעכברים מהונדסים גנטית כדי להפחית סיכונים במטרות רחמיות ועובריות.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביו-פרמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר פנוטיפוזינג in vivo של מטרות רבייתיות ללא צורך בהקרבת מודלים של בעלי חיים.
- תומך בתיקוף פונקציונלי של שינויים גנטיים ברחם ובעובר.
- מקל על הפחתת סיכונים מנגנונית על ידי מתן אפשרות להערכה חוזרת ובזמן אמת של השתחלה והתפתחות.
- משפר את הביטחון החזוי לבחירת מטרות בתיקי מחקר של ביולוגיה רבייתית.
סריקה ופיתוח בדיקות (Assay)
- מספק פלטי דימוי סטנדרטיים וניתנים לשחזור לצורך הערכה כמותית של אתרי השתרבות והיתרות של העוברים.
- מאפשר פיתוח בדיקות לנקודות קצה של היריון מוקדם באמצעות מדדים נפחיים ומרחביים.
- תומך בסריקה ניתנת להרחבה של התערבויות גנטיות או פרמקולוגיות במודלים של היריון בעכברים.
- מספק תוצאות אמינות ללא צורך בסיום חיי הדגם לצורך הערכת תפקוד של תרכובות או גנים.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מעמיד את פנוטיפי ההיריון בעכברים בתיאום עם אסטרטגיות של סמנים ביולוגיים תרגומיים, על ידי אפשור ניטור לא פולשני לאורך זמן.
- שומר על רצף משלב הגילוי המוקדם ועד לאישור פרה-קליני, באמצעות שימור קבוצות בעלי חיים למדידות חוזרות.
- מפחית סיכון ביולוגי בקידום מטרות רבייה, על ידי אספקת נתונים התפתחותיים חסונים in vivo.
- תומך בהחלטות קידום מותאמות סיכון עבור תוכניות התערבות רחמיות ועובריות.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת עיבוד
שיטת דימיון זו משתלבת ברצף שבין הגילוי למחקר הפרה-קליני, ותומכת בבדיקת היפותזות, תיקוף מטרות ומחקר תרגומי בביולוגיה של הרבייה.
- ביולוגיה של הגילוי: מאפשרת בחינה מונחית-השערות של השתגשות ושל התפתחות עוברית מוקדמת במודלים חיים.
- סריקה: מספקת תוצאי דימות כמותיים וניתנים לשחזור לצורך סטנדרטיזציה של בדיקות ומוכנות לסריקה.
- אנליזה: מספקת מדידות נפח, מרחב וחיוניות להשוואת תנאים גנטיים או תנאי טיפול.
- מחקר תרגומי: מסייעת לסנכרון אורך-חוף של סממנים ביולוגיים ורציפות בין שלבי הגילוי לשלבים הפרה-קליניים.
- שימוש חוזר ארגוני: מבססת פלטפורמת דימות הניתנת לשימוש חוזר עבור מחקרי פנוטיפיקה רבגוניים של מערכת הרבייה.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון בחיזוי ומפחית עמימות מכניסטית בתיקוף של מטרות רבייתיות.
- ערך תפעולי: מסנכרן את זרימות העבודה של דימות לא פולשני ומשפר את השחזוריות בין מחקרים.
- ערך אסטרטגי: משפר את קבלת ההחלטות מסוג go/no-go ואת היעילות ההונית על ידי אפשור איסוף נתונים ארוכי טווח שאינם טרמינליים.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתיעדוף מותאם סיכון ובקידום של תוכניות ביולוגיה רבייתית.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בהפעלה של אולטרסאונד בתדר גבוה ובשחזור תמונות בתלת-ממד.
- מחייב גישה למכשור דימות ייעודי ותוכנות ניתוח.
- דורש סטנדרטיזציה של פרוטוקולי הדימות וניתוח הנתונים בין צוותים שונים.
- ייתכן שיהיה צורך בהתאמה עבור זני עכברים שונים או פנוטיפים רבייתיים שונים.
- עקביות הדימות תלויה במיומנות המפעיל ובדיוק התנועה המדורגת של המתמר.
