הערכת תצהיר ריאתי אזורי באמצעות דגמי ריאות מודפסים תלת-ממדיים ספציפיים למטופל

לפרוטוקול זה יש פוטנציאל להניע את הפיתוח של טיפולי ריאות ממוקדים חדשים על ידי מתן אפשרות לתחזיות פרה-קליניות של שקיעה אזורית. טכניקה זו משלבת מודלים אנטומיים מדויקים של ריאות, המודפסים בתלת מימד מסריקות CT של המטופל לייצור מהיר של תוצאות חיזוי מותאמות אישית לגבי יעילות הטיפולים הפוטנציאליים. ניתן להשתמש בטכניקה זו כדי לפתח טיפולים ממוקדים הממזערים את ההשפעות מחוץ למטרה למחלות המאופיינות בחסימות אזוריות כגון סרטן ריאות או COPD.

לאחר הדפסת רכיבי הניסוי והשלמת העיבוד לאחר לפי הוראות היצרן, שטפו בזהירות את החלקים המודפסים בשרף רך עם אלכוהול איזופרופיל בטוהר של 99% לפחות כדי להסיר עודפי שרף לא נרפא לפני ריפוי תרמי של החלקים בתנור הסעה למשך שמונה שעות לפי מפרט היצרן. לאחר מכן, שטפו את החלקים המודפסים בשרף קשה עם האלכוהול כדי להסיר עודפי שרף שלא נרפא ולרפא את החלקים בתנור UV למשך דקה אחת לכל צד. למכלול מכסה יציאת אונה, הכנס קצה אחד של בסיס חיבור הצינורות הדוקרניים הסגלגל לתוך המכסה לפני מתיחת המכסה בזהירות על הקצה השני של הבסיס הסגלגל, תוך הקפדה מיוחדת לא לסדוק את הבסיס הדק וכאשר הזרבובית בולטת דרך הפתח בבסיס המכסה.

לאחר מכן, חותכים נייר סינון של 10 מיקרוליטר לגודל מעט גדול יותר מאזור היציאה ומקפלים את נייר הסינון מעל יציאת האונה, מחזיקים את הנייר במקומו ביד אחת. לאחר מכן השתמש בפינצטה ביד השנייה, כדי למתוח את הכובע עם חיבור הצינורות הדוקרני מעל השקע וללחוץ את המכסה כלפי מטה עד שהחריץ תואם את החריץ המתאים בשקע האונה. לפני כל ריצה ניסיונית, חבר כל יציאת אונת דגם ריאות לצינור של מד הזרימה והשסתום המתאימים תוך הקפדה לא להפעיל לחץ רוחבי רב מדי על חיבור הצינורות הדוקרניים.

חבר את מד הזרימה האלקטרוני לכניסת הפה של דגם הריאות כדי למדוד את קצב זרימת האוויר הכולל לדגם הריאות והפעל את בקר הזרימה ומשאבת הוואקום. בבקר הזרימה, בחר את הגדרת הגדרת הבדיקה והגדל לאט את קצב הזרימה עד שמד הזרימה האלקטרוני יציג את קצב הזרימה הכולל הרצוי. השתמש בשסתומים כדי לכוונן את קצב הזרימה דרך אונות הריאה הימנית העליונה, הימנית האמצעית, הימנית התחתונה, השמאלית העליונה והשמאלית התחתונה.

לאחר שקצב זרימת העומס המוצג במדי הזרימה יציב בערך הרצוי, בדוק שוב את קצב הזרימה הכולל במד הזרימה האלקטרוני כדי לוודא שאין נזילות במערכת. לאחר מכן, צא ממערך הבדיקה בבקר הזרימה והשאיר את משאבת הוואקום דולקת. לאספקת אירוסול למודל הריאות, מלאו נבולייזר בתמיסה של חלקיקי הפלואורסצנט הרצויים וחברו את הנבולייזר לכניסת מודל הריאות.

כדי למדוד את היעילות של מכשיר המיקוד, הכנס את המכשיר לדגם הריאות וחבר את הנבולייזר למכשיר. חבר את חברת התעופה הדחוסה לנבולייזר. הגדר את בקר הזרימה לפעול למשך ניסיון אחד של עשר שניות ופתח מעט את שסתום האוויר הדחוס כדי להתחיל לייצר תרסיס בתוך הנבולייזר.

לחץ על התחל בבקר הזרימה ופתח מיד את שסתום האוויר הדחוס במלואו. כאשר בקר הזרימה מגיע לתשע שניות, התחל לסגור את שסתום האוויר הדחוס וסגור את אבנט מכסה האדים ככל האפשר. לאחר סגירת השסתום במלואו, נתק את הנבולייזר מחברת התעופה הדחוסה.

סגור לחלוטין את אבנט מכסה האדים, כבה את משאבת הוואקום ותן לכל אירוסול להתנקות ממכסה האדים. לאחר כ -10 דקות, נתק את דגם הריאה ממערכת הצינורות, הקפד לא לפצח את חיבורי הצינורות הדוקרניים והפעל זוג פינצטה מתחת לקצה כל מכסה יציאת אונה כדי להסיר את המכסים מהשקעים. לאחר מכן העבירו את נייר הסינון מכל מכסה לבארות בודדות של משקעי חלקיקים של צלחת 24 בארות כלפי מטה.

לאחר איסוף כל נייר הסינון, הנח את הצלחת על הבמה של מיקרוסקופ פלואורסצנטי דיגיטלי והגדר את המיקרוסקופ להגדלה פי 4 ולתעלת הקרינה המתאימה. לאחר מכן צלם לפחות שלוש תמונות של נייר הסינון מכל אונה במיקומים אקראיים ושמור את התמונות כקבצי TIF. בתנאי איסוף של ליטר אחד לדקה בריאה בריאה, שהסתיימו על ידי COPD, פרופיל התצהיר שנקבע בניסוי אינו שונה סטטיסטית מהנתונים הקליניים המוכיחים כי המערך מחקה במדויק את התפלגות זרימת האוויר לכל אחת מאונות הריאה.

בהשוואה לפרופיל שקיעת החלקיקים הלא ממוקד, השימוש בצינור אנדוטרכיאלי שונה מייצר עלייה של כמעט פי ארבעה במסירת האונה התחתונה השמאלית. בנוסף להפניית למעלה מ-96% מהחלקיקים המועברים לריאה השמאלית. משנה את הגדרת מיקום השחרור כדי למקד את האונה התחתונה הימנית, מכשיר זה מייצר יותר מכפול מהעברת החלקיקים לאונה הימנית ומפנה 94% מהחלקיקים המועברים לריאה הימנית.

בהשוואה לפרופיל שקיעת החלקיקים הלא ממוקד, התקן הצילינדר הקונצנטרי גורם לעלייה של כמעט פי שלושה באספקת האונה העליונה השמאלית בנוסף להפניית למעלה מ-87% מהחלקיקים המועברים לריאה השמאלית. ניתן לצפות ביעילות המיקוד גם באופן איכותי על ידי השוואת התמונות של מסנן אונת המטרה למסנני היציאה האחרים. כפי שמודגם, שיטת המיקוד היעילה ביותר תניב שקיעת חלקיקים גבוהה באונה המיועדת המעניינת ותצהיר נמוך ביציאות האונות הנותרות.

חיוני לוודא שהרכיבים מחוברים כהלכה כדי למנוע נזילות בתוך המערכת שכן נזילות ישפיעו על תוצאות התצהיר. פרוטוקול זה מאפשר לחוקרים לבחון מכשירים פוטנציאליים להעברת תרופות להתמקדות באזורים ספציפיים של הריאה לפני ניסויים קליניים, מה שמפחית את העלות הכרוכה בפיתוח תרופות ושיפור היעילות בחולים אנושיים.