Name: הערכת תצהיר ריאתי אזורי באמצעות דגמי ריאות מודפסים תלת-ממדיים ספציפיים למטופל (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-11-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 56 s
Description: חקור הערכת תצהיר ריאתי אזורי באמצעות דגמי ריאות מודפסים תלת-ממדיים ספציפיים למטופל. שיטה זו מאפשרת חיזוי טרום-קליני של יעילות טיפולים ממוקדים בסרטן ריאות ו-COPD.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים מודים לפרופסור יו פנג, ד"ר ג'נה ברידל, איאן וודוורד ולוקאס אטיה על הדיונים המועילים ביניהם.

<ol><li>Goel, A., Baboota, S., Sahni, J. K., Ali, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exploring+targeted+pulmonary+delivery+for+treatment+of+lung+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Pharmaceutical+Investigation%22%5BJournal%5D)">Exploring targeted pulmonary delivery for treatment of lung cancer.</a> International Journal of Pharmaceutical Investigation. 3 (1), 8-14 (2013).</li>
<li>Kleinstreuer, C., Zhang, Z., Li, Z., Roberts, W. L., Rojas, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+methodology+for+targeting+drug-aerosols+in+the+human+respiratory+system%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Heat+and+Mass+Transfer%22%5BJournal%5D)">A new methodology for targeting drug-aerosols in the human respiratory system.</a> International Journal of Heat and Mass Transfer. 51 (23), 5578-5589 (2008).</li>
<li>Feng, Y., Chen, X., Yang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+In+Silico+Investigation+of+a+Lobe-Specific+Targeted+Pulmonary+Drug+Delivery+Method%5BTitle%5D)+AND+%22Design+of+Medical+Devices+Conference%22%5BJournal%5D)">An In Silico Investigation of a Lobe-Specific Targeted Pulmonary Drug Delivery Method.</a> Design of Medical Devices Conference. , (2018).</li>
<li>Marple, V. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Next+generation+pharmaceutical+impactor+%28a+new+impactor+for+pharmaceutical+inhaler+testing%29.+Part+I%3A+Design%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Aerosol+Medicine%22%5BJournal%5D)">Next generation pharmaceutical impactor (a new impactor for pharmaceutical inhaler testing). Part I: Design.</a> Journal of Aerosol Medicine. 16 (3), 283-299 (2003).</li>
<li>Feng, Y., Zhao, J., Chen, X., Lin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+In+Silico+Subject-Variability+Study+of+Upper+Airway+Morphological+Influence+on+the+Airflow+Regime+in+a+Tracheobronchial+Tree%5BTitle%5D)+AND+%22Bioengineering%22%5BJournal%5D)">An In Silico Subject-Variability Study of Upper Airway Morphological Influence on the Airflow Regime in a Tracheobronchial Tree.</a> Bioengineering. 4 (4), 90(2017).</li>
<li>Huynh, B. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Development+and+Validation+of+an+In+Vitro+Airway+Model+to+Assess+Realistic+Airway+Deposition+and+Drug+Permeation+Behavior+of+Orally+Inhaled+Products+Across+Synthetic+Membranes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Aerosol+Medicine+and+Pulmonary+Drug+Delivery%22%5BJournal%5D)">The Development and Validation of an In Vitro Airway Model to Assess Realistic Airway Deposition and Drug Permeation Behavior of Orally Inhaled Products Across Synthetic Membranes.</a> Journal of Aerosol Medicine and Pulmonary Drug Delivery. 31 (2), 103-108 (2018).</li>
<li>Lizal, F., Elcner, J., Hopke, P. K., Jedelsky, J., Jicha, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+realistic+human+airway+model%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+Institution+of+Mechanical+Engineers%2C+Part+H%3A+Journal+of+Engineering+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Development of a realistic human airway model.</a> Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. 226 (3), 197-207 (2011).</li>
<li>Wei, X., Hindle, M., Delvadia, R. R., Byron, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+Vitro+Tests+for+Aerosol+Deposition.+V%3A+Using+Realistic+Testing+to+Estimate+Variations+in+Aerosol+Properties+at+the+Trachea%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Aerosol+Medicine+and+Pulmonary+Drug+Delivery%22%5BJournal%5D)">In Vitro Tests for Aerosol Deposition. V: Using Realistic Testing to Estimate Variations in Aerosol Properties at the Trachea.</a> Journal of Aerosol Medicine and Pulmonary Drug Delivery. 30 (5), 339-348 (2017).</li>
<li>Kolewe, E. L., Feng, Y., Fromen, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Realizing+Lobe-Specific+Aerosol+Targeting+in+a+3D-Printed+In+Vitro+Lung+Model%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Aerosol+Medicine+and+Pulmonary+Drug+Delivery%22%5BJournal%5D)">Realizing Lobe-Specific Aerosol Targeting in a 3D-Printed In Vitro Lung Model.</a> Journal of Aerosol Medicine and Pulmonary Drug Delivery. , (2020).</li>
<li>Sul, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessing+Airflow+Sensitivity+to+Healthy+and+Diseased+Lung+Conditions+in+a+Computational+Fluid+Dynamics+Model+Validated+In+Vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Assessing Airflow Sensitivity to Healthy and Diseased Lung Conditions in a Computational Fluid Dynamics Model Validated In Vitro.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 140 (5), (2018).</li>
<li>Martonen, T. B., Katz, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deposition+Patterns+of+Polydisperse+Aerosols+Within+Human+Lungs%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Aerosol+Medicine%22%5BJournal%5D)">Deposition Patterns of Polydisperse Aerosols Within Human Lungs.</a> Journal of Aerosol Medicine. 6 (4), 251-274 (1993).</li>
<li>Nahar, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro%2C+in+vivo+and+ex+vivo+models+for+studying+particle+deposition+and+drug+absorption+of+inhaled+pharmaceuticals%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Pharmaceutical+Sciences%22%5BJournal%5D)">In vitro, in vivo and ex vivo models for studying particle deposition and drug absorption of inhaled pharmaceuticals.</a> European Journal of Pharmaceutical Sciences. 49 (5), 805-818 (2013).</li>
<li>Nichols, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Multi-laboratory+in+Vitro+Study+to+Compare+Data+from+Abbreviated+and+Pharmacopeial+Impactor+Measurements+for+Orally+Inhaled+Products%3A+a+Report+of+the+European+Aerosol+Group+%28EPAG%29%5BTitle%5D)+AND+%22AAPS+PharmSciTech%22%5BJournal%5D)">A Multi-laboratory in Vitro Study to Compare Data from Abbreviated and Pharmacopeial Impactor Measurements for Orally Inhaled Products: a Report of the European Aerosol Group (EPAG).</a> AAPS PharmSciTech. 17 (6), 1383-1392 (2016).</li>
<li>Yoshida, H., Kuwana, A., Shibata, H., Izutsu, K. I., Goda, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+Aerodynamic+Particle+Size+Distribution+Between+a+Next+Generation+Impactor+and+a+Cascade+Impactor+at+a+Range+of+Flow+Rates%5BTitle%5D)+AND+%22AAPS+PharmSciTech%22%5BJournal%5D)">Comparison of Aerodynamic Particle Size Distribution Between a Next Generation Impactor and a Cascade Impactor at a Range of Flow Rates.</a> AAPS PharmSciTech. 18 (3), 646-653 (2017).</li>
<li>Feng, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+in+silico+inter-subject+variability+study+of+extra-thoracic+morphology+effects+on+inhaled+particle+transport+and+deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Aerosol+Science%22%5BJournal%5D)">An in silico inter-subject variability study of extra-thoracic morphology effects on inhaled particle transport and deposition.</a> Journal of Aerosol Science. 123, 185-207 (2018).</li>
<li>Kleinstreuer, C., Seelecke, S. Inhaler system for targeted maximum drug-aerosol delivery. United States patent. , (2005).</li>
<li>Pietila, T. How Medical 3D Printing is Gaining Ground in Top Hospitals. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.materialise.com/en/blog/3d-printing-hospitals">https://www.materialise.com/en/blog/3d-printing-hospitals</a> (2019).</li>
<li>Weber, P. W., Price, O. T., McClellan, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Demographic+Variability+of+Inhalation+Mechanics%3A+A+Review%5BTitle%5D)+AND+%22Defense+Threat+Reduction+Agency%22%5BJournal%5D)">Demographic Variability of Inhalation Mechanics: A Review.</a> Defense Threat Reduction Agency. , (2016).</li>
<li>Jiang, Y. Y., Xu, X., Su, H. L., Liu, D. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gender-related+difference+in+the+upper+airway+dimensions+and+hyoid+bone+position+in+Chinese+Han+children+and+adolescents+aged+6-18+years+using+cone+beam+computed+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Odontologica+Scandinavica%22%5BJournal%5D)">Gender-related difference in the upper airway dimensions and hyoid bone position in Chinese Han children and adolescents aged 6-18 years using cone beam computed tomography.</a> Acta Odontologica Scandinavica. 73 (5), 391-400 (2015).</li>
<li>Martin, S. E., Mathur, R., Marshall, I., Douglas, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+age%2C+sex%2C+obesity+and+posture+on+upper+airway+size%5BTitle%5D)+AND+%22European+Respiratory+Journal%22%5BJournal%5D)">The effect of age, sex, obesity and posture on upper airway size.</a> European Respiratory Journal. 10 (9), 2087(1997).</li>
<li>Xi, J., Longest, P. W., Martonen, T. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+the+laryngeal+jet+on+nano-+and+microparticle+transport+and+deposition+in+an+approximate+model+of+the+upper+tracheobronchial+airways%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Effects of the laryngeal jet on nano- and microparticle transport and deposition in an approximate model of the upper tracheobronchial airways.</a> Journal of Applied Physiology. 104 (6), 1761-1777 (2008).</li>
<li>Zhao, J., Feng, Y., Fromen, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Glottis+motion+effects+on+the+particle+transport+and+deposition+in+a+subject-specific+mouth-to-trachea+model%3A+A+CFPD+study%5BTitle%5D)+AND+%22Computers+in+Biology+and+Medicine%22%5BJournal%5D)">Glottis motion effects on the particle transport and deposition in a subject-specific mouth-to-trachea model: A CFPD study.</a> Computers in Biology and Medicine. 116, 103532(2020).</li>
<li>Kim, S. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+obstructive+pulmonary+disease%3A+lobe-based+visual+assessment+of+volumetric+CT+by+Using+standard+images--comparison+with+quantitative+CT+and+pulmonary+function+test+in+the+COPDGene+study%5BTitle%5D)+AND+%22Radiology%22%5BJournal%5D)">Chronic obstructive pulmonary disease: lobe-based visual assessment of volumetric CT by Using standard images--comparison with quantitative CT and pulmonary function test in the COPDGene study.</a> Radiology. 266 (2), 626-635 (2013).</li>
<li>The Cancer Imaging Archive. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.cancerimagingarchive.net/">https://www.cancerimagingarchive.net/</a> (2020).</li>
<li>Li, A., Ahmadi, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Computer+Simulation+of+Deposition+of+Aerosols+in+a+Turbulent+Channel+Flow+with+Rough+Walls%5BTitle%5D)+AND+%22Aerosol+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Computer Simulation of Deposition of Aerosols in a Turbulent Channel Flow with Rough Walls.</a> Aerosol Science and Technology. 18 (1), 11-24 (1993).</li>
<li>Khalili, S. F., Ghanbarzadeh, S., Nokhodchi, A., Hamishehkar, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+different+coating+materials+on+the+prevention+of+powder+bounce+in+the+next+generation+impactor%5BTitle%5D)+AND+%22Research+in+Pharmaceutical+Sciences%22%5BJournal%5D)">The effect of different coating materials on the prevention of powder bounce in the next generation impactor.</a> Research in Pharmaceutical Sciences. 13 (3), 283-287 (2018).</li>
<li>Galliger, Z., Vogt, C. D., Panoskaltsis-Mortari, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+bioprinting+for+lungs+and+hollow+organs%5BTitle%5D)+AND+%22Translational+Research%22%5BJournal%5D)">3D bioprinting for lungs and hollow organs.</a> Translational Research. 211, 19-34 (2019).</li>
<li>Schwarz, K., Biller, H., Windt, H., Koch, W., Hohlfeld, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+exhaled+particles+from+the+healthy+human+lung--a+systematic+analysis+in+relation+to+pulmonary+function+variables%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Aerosol+Medicine+and+Pulmonary+Drug+Delivery%22%5BJournal%5D)">Characterization of exhaled particles from the healthy human lung--a systematic analysis in relation to pulmonary function variables.</a> Journal of Aerosol Medicine and Pulmonary Drug Delivery. 23 (6), 371-379 (2010).</li>
<li>Patton, J. S., Byron, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inhaling+medicines%3A+delivering+drugs+to+the+body+through+the+lungs%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Drug+Discovery%22%5BJournal%5D)">Inhaling medicines: delivering drugs to the body through the lungs.</a> Nature Reviews Drug Discovery. 6 (1), 67-74 (2007).</li>
<li>Zhang, Z., Kleinstreuer, C., Kim, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cyclic+micron-size+particle+inhalation+and+deposition+in+a+triple+bifurcation+lung+airway+model%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Aerosol+Science%22%5BJournal%5D)">Cyclic micron-size particle inhalation and deposition in a triple bifurcation lung airway model.</a> Journal of Aerosol Science. 33 (2), 257-281 (2002).</li>
<li>Ju, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+of+Nebulized+Metal-Phenolic+Capsules+for+Controlled+Pulmonary+Deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Science%22%5BJournal%5D)">Engineering of Nebulized Metal-Phenolic Capsules for Controlled Pulmonary Deposition.</a> Advanced Science. 7 (6), 1902650(2020).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

המכשיר הנוכחי המדינה-of-the-art עבור בדיקות תרופות ריאתי של מינון שאיפה מלאה הוא המשפיע גנרטור הבא (NGI), אשר מודד את הקוטר האווירודינמי שלתרסיס 4. נתוני גודל זה משמשים לאחר מכן כדי לחזות את ייצור הריאות שבו התרסיס יפקיד בהתבסס על מתאם שפותח עבור זכר בוגר בריא11. למרבה הצער, שיטה זו מוגבלת ביכולתה להעריך הבדלים בתצהיר ריאות אזורי, לקבוע את ההשפעות של תנאי המחלה על אספקת תרופות, ולחזות פרופילי תצהיר עבור קבוצות גיל שונות, גזעים, ומינים12,<s...

מחלות ריאות רבות כגון סרטן ריאות ומחלת ריאות חסימתית כרונית (COPD) להפגין הבדלים אזוריים במאפייני המחלה; עם זאת, יש חוסר טכניקות טיפוליות זמין למקד משלוח סמים רק לאזורים חולים של הריאה1. מודלים רבים של דינמי נוזלים חישוביים (CFD) הוכיחו כי ניתן לווסת פרופילי תצהיר סמים על ידי זיהוי התייעלות ספציפית בריאה2,3. פיתוח משאפים ומתאמי צינור אנדוטראצ'י (ET) עם יכולות מיקוד אזוריות מתבצע במעבדה שלנו כדי לשלוט בחלוקת תרסיסים לאזורי ריאות חולים. הרחבת עקרונות אלה לשימוש קליני מוגבלת על ידי יכולת הבדיקה הפרה-קלינית הנוכחית. המיקום המדויק של מרבצי סמים בתוך הריאה ידוע כמנבא היעילות הטוב ביותר; עם זאת, הערכות התרופות הנוכחיות של טיפולי שאיפה צפויות לרוב באמצעות מתאמי ויוו במבחנה בגודל חלקיקים לתצהיר משוערבלבד 4. טכניקה זו אינה מאפשרת כל ניתוח מרחבי כדי לקבוע את ההשפעות של גיאומטריות דרכי הנשימה השונות על התפלגות אזורית באמצעות האונות השונות של הריאה. בנוסף, בדיקה זו חסרה גיאומטריות ריאות מדויקות אנטומית, אשר חוקרים הראו יכולה להיות השפעה משמעותית על פרופילי תצהיר5. נעשו כמה מאמצים לשלב גיאומטריות ריאה ספציפיות למטופל בפרוטוקולי בדיקה באמצעות תוספת של דרכי הנשימה העליונות; עם זאת, רוב הגישות הללו מדגמות משלוח אירוסול לדורות שונים של הריאה ולא לכל אונה ריאה6,7,8. הפרוטוקול הבא מציג שיטת תפוקה גבוהה של יצירת מודלים ריאות ספציפיים למטופל עם היכולת לכמת תצהיר חלקיקים יחסי בכל אחת מחמש האונות של הריאה9.
ריאות מודל מדויק אנטומית נוצרות על ידי סריקות טומוגרפיה ממוחשבת (CT) של חולה הדפסה תלת מימדית. כאשר משתמשים בו בשילוב עם מערכת זרימה המורכבת בקלות, ניתן לשלוט באופן עצמאי בקצב הזרימה היחסי דרך כל אחת מהאונה של הריאה המודלית ולהתאים אותה לחיקוי אלה של דמוגרפיה של חולים שונים ו/או מצבי מחלה שונים. בשיטה זו, החוקרים יכולים לבדוק את היעילות של שיטות טיפוליות פוטנציאליות בגיאומטריית ריאות רלוונטית ולתאם את הביצועים של כל שיטה עם התקדמות המורפולוגיה החולה. כאן, שני עיצובים מכשיר שפותחו במעבדה שלנו נבדקים על יכולתם להגדיל את התצהיר באונה הריאה הרצויה על ידי שליטה על המיקום של שחרור תרסיס בפה או קנה הנשימה. פרוטוקול זה יש גם פוטנציאל להשפיע באופן משמעותי על התפתחות הליכים מותאמים אישית עבור חולים על ידי הקלת חיזוי מהיר של יעילות הטיפול בריאה מודל ספציפי לנתוני סריקת CT של המטופל.

<table><tbody><tr><td>1/4 אינץ' צינור דוקרני מפלסטיק הולם</td><td>McMaster Carr</td><td>5372K111</td><td></td></tr><tr><td>10 אום נייר סינון</td><td>פישר</td><td>1093-110</td><td></td></tr><tr><td>1um חלקיקי פוליסטירן פלואורסצנטיים</td><td>Polysciences</td><td>15702-10</td><td></td></tr><tr><td>1um חלקיקי פוליסטירן שאינם פלואורסצנטיים</td><td>Polysciences</td><td>8226</td><td></td></tr><tr><td>2-פרופנול</td><td>פישר</td><td>A516-4</td><td>הופנה לפרוטוקול כ-"IPA"</td></tr><tr><td>3/8" התאמת צינור דוקרני מפלסטיק</td><td>McMaster Carr</td><td>5372K117</td><td></td></tr><tr><td>מד זרימת אוויר (1 - 280 מ"ל/דקה)</td><td>McMaster Carr</td><td>41695K32</td><td>המכונה בפרוטוקול "מד זרימה"</td></tr><tr><td>מדפסת תלת מימד פחמן M1</td><td>פחמן תלת מימד</td><td></td><td>https://www.carbon3d.com/, תוכנה נלווית המכונה בפרוטוקול "תוכנת חיתוך"</td></tr><tr><td>קוליסון Jet Nebulizer</td><td>CH Technologies</td><td>ARGCNB0008 (CN-25)</td><td>6 התנגשות אופקית בסגנון Jet MRE עם צנצנת זכוכית, המכונה בפרוטוקול "נבולייזר",</td></tr><tr><td>תנור הסעה</td> http://chtechusa.com/Manuals/MRE_Collison_Manual.pdf <td>Yamato</td><td>DKN602</td><td></td></tr><tr><td>Copley בקר זרימה קריטית TPK2000 Reve 120V</td><td>MSP Corp</td><td>0001-01-9810</td><td>המכונה בפרוטוקול "בקר זרימה"</td></tr><tr><td>משאבת קופלי בעלת קיבולת גבוהה דגם HCP5</td><td>MSP Corp</td><td>0001-01-9982</td><td>המכונה בפרוטוקול "משאבת ואקום"</td></tr><tr><td>Cytation</td><td>BioTek</td><td>CYT5MPV</td><td>ספקטרופוטומטר/מצלמת פלורסנט רב תכליתית המצוידת ביעדי 4x/20x/40x וקוביות לייזר/פילטר DAPI/GFP/TexasRed</td></tr><tr><td>EPU40 שרף</td><td>פחמן תלת מימד</td><td></td><td>https://www.carbon3d.com/materials/epu-elastomeric-polyurethane/, המכונה בפרוטוקול "שרף רך"</td></tr><tr><td>מסנן למשאבת ואקום</td><td>Whatman</td><td>6722-5000</td><td></td></tr><tr><td>מד זרימה דגם DFM 2000</td><td>MSP Corp</td><td>0001-01-8764</td><td>המכונה בפרוטוקול "מד זרימה אלקטרוני"</td></tr><tr><td>ImageJ Software</td><td>ImageJ</td><td></td><td>https://imagej.nih.gov/ij/download.html</td></tr><tr><td>שסתום בקרת זרימת אוויר מוטבע (דחיפה לחיבור)</td><td>McMaster Carr</td><td>62005K333</td><td>המכונה בפרוטוקול "שסתום"</td></tr><tr><td>התקני סינון מוטבעים</td><td>Whatman</td><td>WHA67225000</td><td></td></tr><tr><td>יריעת דיקט בדרגה ימית</td><td>McMaster Carr</td><td>62005K333</td><td>המכונה בפרוטוקול "לוח עץ"</td></tr><tr><td>Materialise מחקה תוכנה</td><td>Materialise</td><td></td><td>https://www.materialise.com/en/medical/mimics-innovation-suite, המכונה בפרוטוקול "תוכנת סריקת CT"</td></tr><tr><td>תוכנת Meshmixer</td><td>Autodesk</td><td></td><td>http://www.meshmixer.com/, המכונה בפרוטוקול "תוכנת עריכת רשת"</td></tr>102843 <tr><td>מתנול</td><td>פישר</td><td>A454-4</td><td></td></tr><tr><td>Opticure LED Cube</td><td>APM Technica</td><td></td><td>מכונה בפרוטוקול "תנור UV"</td></tr><tr><td>PR25 שרף</td><td>פחמן 3D</td><td></td><td>https://www.carbon3d.com/materials/uma-urethanemethacrylate, / מכונה בפרוטוקול "שרף קשה"</td></tr> <tr><td>צינור PVC לכימיקלים</td><td>McMaster Carr</td><td>5231K161</td><td>1/4 "ברגי</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr> זיהוי <tr><td>SolidWorks תוכנה</td><td>דאסו Syst&egrave; mes&nbsp; SolidWorks Corporation</td><td></td><td>https://www.solidworks.com/, המכונה בפרוטוקול "תוכנת דוגמנות תלת מימדית",</td></tr> <tr><td>סעפת מלבנית זרימה ישרה</td><td>McMaster Carr</td><td>1125T31</td><td></td></tr><tr><td>צינורות לבקר זרימה</td><td>McMaster Carr</td><td>5233K65</td><td>3/8 אינץ' חוט זיהוי</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

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

Evaluating Regional Pulmonary Deposition using Patient-Specific 3D Printed Lung Models

פיתוח טיפולים ממוקדים למחלות ריאות מוגבל על ידי הזמינות של שיטות בדיקה פרה-קוליניות עם היכולת לחזות משלוח אירוסול אזורי. מינוף הדפסה תלת-ממדית כדי ליצור מודלים ספציפיים לריאות המטופל, אנו מתארים את העיצוב של תפוקה גבוהה, התקנה ניסיונית במבחנה לכימות תצהיר ריאות לובלי. מערכת זו נעשית עם שילוב של רכיבים מסחריים זמינים ותל"ד מודפסים ומאפשרת את קצב הזרימה דרך כל האונה של הריאה להיות נשלט באופן עצמאי. מסירת אירוסולים פלואורסצנטיים לכל אונה נמדדת באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטי. לפרוטוקול זה יש פוטנציאל לקדם את הצמיחה של רפואה מותאמת אישית למחלות בדרכי הנשימה באמצעות יכולתו לדגמן מגוון רחב של דמוגרפיה של חולים ומדינות מחלה. ניתן לווסת בקלות הן את הגיאומטריה של מודל הריאות המודפסות בתלת-ממד והן את הגדרת פרופיל זרימת האוויר כדי לשקף נתונים קליניים עבור חולים עם גיל, גזע ומין משתנים. מכשירי אספקת תרופות רלוונטיים קלינית, כגון הצינור endotracheal המוצג כאן, ניתן לשלב לתוך מערך הבדיקה כדי לחזות בצורה מדויקת יותר את היכולת של המכשיר למקד משלוח טיפולי לאזור חולה של הריאה. הרבגוניות של התקנה ניסיונית זו מאפשרת לו להיות מותאם אישית כדי לשקף שפע של תנאי שאיפה, שיפור הקשיחות של בדיקות טיפוליות פרה-קוליניות.

חלקיקים בטווח גודל זה (1-5 מיקרומטר) ותנאי זרימה (1-10 L /min) עוקבים אחר קווי זרם הנוזלים המבוססים הן על מספר סטוקס התיאורטי שלהם והן על נתוני vivo; לכן, בהיעדר מכשיר משלוח ממוקד, חלקיקים המשתחררים למודל הריאות צפויים להפקיד בהתאם לאחוז זרימת האוויר הכוללת המופנית לכל אונה. לאחר מכן ניתן להשוות את הכמויות היחסיות של מסירת חלקיקים לכל אונה לנתוני קצב זרימת האונה הקלינית המתקבלים באמצעות ניתוח טומוגרפיה ממוחשבת (HRCT) ספציפית למטופל ברזולוציה גבוהה ( HRCT ) סריקות10. מערך ניסיוני מאומת יניב פרופיל ...

אנו מציגים תפוקה גבוהה, בשיטת במבחנה לכימות תצהיר ריאתי אזורי ברמת האונה באמצעות CT סריקה נגזר, מודלים של ריאות מודפסות 3D עם פרופילי זרימת אוויר מתכווננת.

Development of targeted therapies for pulmonary diseases is limited by the availability of preclinical testing methods with the ability to predict ...

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.

evaluating-regional-pulmonary-deposition-using-patient-specific-3d

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

באמצעות הבלטת פלסטיק מודרנית וטכנולוגיות דפוס, ניתן כיום לייצר מודלים פיסיים של נתוני CT רנטגן שנעשו במעבדה במהירות ובזולה. ההדפסה תלת הממדית של טומוגרפית נתוני הדמיה חזקה, מחקר, וכלי חינוכי שכעת ניתן לגשת על ידי קהילת ההדמיה פרה.

הדפסת 3D של Preclinical רנטגן הממוחשבים טומוגרפית נתוני סטים

זיהום בשחפת אנושית הוא תהליך מורכב, שקשה למדל במבחנה. כאן אנו מתארים מודל חדש של רקמת ריאה אנושית תלת מימדית המסכם את הדינמיקה המתרחשת במהלך זיהום, כולל נדידת תאי חיסון והיווצרות גרנולומה מוקדמת בסביבה פיזיולוגית.

דגם רקמות 3D ריאות אדם ללימודים פונקציונליים ב<em&gt; חפת Mycobacterium</em&gt; זיהום

אנו מציגים מודל תלת מימדי (תלת מימדי) של סרטן ריאות המבוסס על פיגום קולגן ביולוגי כדי לחקור את הרגישות לטיפולים ממוקדי תאים לא קטנים-סרטן-ריאות (NSCLC). אנו מדגימים טכניקות קריאה שונות לקביעת מדד ההתפשטות, האפופטוזיס ומצב המעבר האפיתלי-מזנכימלי (EMT). הנתונים שנאספו משולבים במודל סיליקו לחיזוי רגישות לתרופות.

רקמת 3D משולב תכנון הנדסי<em&gt; במבחנה</em&gt; /<em&gt; סיליקו</em&gt; דגם גידול ריאות לניבוי יעילות טיפול תרופתי רקעים מוטציוני ספציפיים

כאן, אנו מציגים פרוטוקול להכנת פרוסות מלא agarose דיוק-קאט אמבריולוגיה מרקמות החולה resected המתאימים ליצירת ריאות 3D בתרביות רקמה למחלות ריאה אנושיים מודל במחקרים ביולוגי וביו.

דור של תרבויות רקמות אמבריולוגיה תלת-ממד (3D-LTCs) עבור מידול המחלה

מאמר זה מתאר את הדור של מודל העכבר אורתוטופית של מזותליומה האנושית על ידי השרשה של H2052/484 מזותליומה תאים לתוך חלל הצפק של עכברים החיסוני החיסונית. ניטור האורך של הפיתוח של גידולים הפנים הוערך על ידי לא פולשני ובלה מורכבת ודאלי [18F] -2-fluoro-2-deoxy-D-גלוקוז פליטת פוזיטרון טומוגרפיה ודימות טומוגרפיה ממוחשבת.

השרשה וניטור על ידי PET/CT של מודל אורתוטופית של מזותליומה של האדם בעכברים האטורי

המאמר מתאר הבחנה מכוונת צעד של תאי גזע פלוריפוטנטים המושרים לאורגנואידים תלת ממדיים שלמים של ריאות המכילים תאי ריאה אפיתל פרוקסימליים ודיסטליים יחד עם מזנכיים.

ייצור אורגנוידים של ריאות שלמות תלת-ממדיות מתאי גזע פלוריפוטנטיים מושרים למידול ביולוגיה התפתחותית של ריאות ומחלות

כאן מוצעת שיטה חדשה להקמת מודל מודפס תלת-ממדי מותאם אישית להערכה טרום ניתוחית של בלוטת התריס. זה תורם לדיון לפני הניתוח, הפחתת הקושי של ניתוח בלוטת התריס.

מודל מותאם אישית המודפס בתלת-ממד להערכה טרום ניתוחית בניתוחי בלוטת התריס

מטרת מחקר זה היא לפתח מודל דיגיטלי תלת-ממדי חדשני של גושים ריאתיים המשמש גשר תקשורת בין רופאים לחולים ומהווה גם כלי חדשני לאבחון מוקדם ולהערכה פרוגנוסטית.

מודל דיגיטלי תלת ממדי לאבחון וטיפול בגושים ריאתיים

מחקר זה מציג שיטת שחזור תלת מימדית (3D) עבור הריאה כולה בחולים עם גושים ריאתיים מרובים מוקדמים. הוא מציע הדמיה מקיפה של התפלגות הגושים ואת יחסי הגומלין שלהם עם רקמת הריאה, מפשט את הערכת האבחנה והפרוגנוזה עבור חולים אלה.

שחזור תלת מימדי לכל הריאה עם גושים ריאתיים מרובים מוקדמים

ריאה תפקודית תלת-ממדית (תלת-ממדית) היא טכניקת הדמיית תהודה מגנטית תפקודית (MRI) המאפשרת לכמת אוורור אזורי של כל נפח הריאה האנושית, באמצעות נשימת גאות ושפל ורכישה ללא חומרי ניגוד למשך 8 דקות. כאן, אנו מציגים פרוטוקול MR לאיסוף וניתוח נתוני הדמיה תלת מימדיים של PREFUL.

הדמיית תהודה מגנטית תפקודית של ריאות בפתרון פאזה תלת מימדית

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לשימוש בטומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת (מיקרו-CT) כדי לכמת אזורים מאווררים במודל פיברוזיס ריאתי חד צדדי המושרה על ידי בלאומיצין באמצעות החדרה תוך קנה הנשימה בצד הנגע.

ניתוח נפח ריאות חד צדדי באמצעות מיקרו-CT להערכה משופרת של פיברוזיס ריאתי במודלים פרה-קליניים

חקור הערכת תצהיר ריאתי אזורי באמצעות דגמי ריאות מודפסים תלת-ממדיים ספציפיים למטופל. שיטה זו מאפשרת חיזוי טרום-קליני של יעילות טיפולים ממוקדים בסרטן ריאות ו-COPD.

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

גלה סרטונים נוספים