Name: צינור למחקר אנטומי תלת-ממדי רב-ממדי בקנה מידה של לב האדם (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-06-28T13:40:00.000+00:00
Duration: 4 min 22 s
Description: למדו פרוטוקול לניתוח אנטומי של לב אנושי בקנה מידה מיקרוסקופי ומקרוסקופי. השיטה משתמשת בבתרים שנדחו להשתלה ובטכניקות הדמיה תלת-ממדיות ליצירת אטלס אנטומי מקיף לשיפור ניתוחים וחינוך רפואי.

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

אנו מודים לאנשים שתרמו מגופם לקידום החינוך והמחקר. אנו אסירי תודה לקרן OneLegacy, שהיוותה את הבסיס להשגת לבבות תורמים למחקר. אנו אסירי תודה גם לאנתוני א. סמיתסון וארווין רוק-ורדפלור ממרכז הדימות התרגומי של UCLA (המחלקה לרדיולוגיה) על תמיכתם ברכישת נתוני CT. פרויקט זה נתמך על ידי פרויקט אמארה יד באוניברסיטת UCLA. אנו מודים לד"ר Kalyanam Shivkumar ו- Olujimi A. Ajijola על הקמה ותחזוקה של צינור לב אנושי למחקר. אנו מעריכים את מנהלת תפעול המחקר שלנו, עמיקשה ס. גנדי על מסירותה לתמיכה בפרויקטים שלנו. עבודה זו התאפשרה הודות לתמיכה של מענקי NIH OT2OD023848 & P01 HL164311 ומענק Leducq 23CVD04 לקליאנם שיבקומר, פרס פיתוח הקריירה של איגוד הלב האמריקאי 23CDA1039446 ל-PH, ופרויקט אמארה-יד של UCLA (https://www.uclahealth.org/medical-services/heart/arrhythmia/about-us/amara-yad-project). סורק המיקרו-PET/CT GNEXT ששימש במחקר זה מומן על ידי מענק מכשור משותף של NIH למחקר בבעלי חיים (1 S10 OD026917-01A1).

ניתוח תלת-ממדי מקיף של לבבות אנושיים ממיקרו ועד מאקרו

<ol><li>Tawara, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Das+reizleitungssystem+des+s%C3%A4ugetierherzens.+Eine+anatomisch-histologische+studie+%C3%BCber+das+atrioventrikularb%C3%BCndel+und+die+purkinjeschen+f%C3%A4den%5BTitle%5D)+AND+%22Jena%3A+Gustav+fischer%22%5BJournal%5D)">Das reizleitungssystem des säugetierherzens. Eine anatomisch-histologische studie über das atrioventrikularbündel und die purkinjeschen fäden.</a> Jena: Gustav fischer. , https://wellcomecollection.org/works/gnxjxg9e (1906).</li>
<li>Stephenson, R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+3-dimensional+imaging+of+the+human+cardiac+conduction+system+from+microanatomy+to+mathematical+modeling%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">High-resolution 3-dimensional imaging of the human cardiac conduction system from microanatomy to mathematical modeling.</a> Sci Rep. 7 (1), 7188(2017).</li>
<li>Kawashima, T., Sato, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((First+in+situ+3D+visualization+of+the+human+cardiac+conduction+system+and+its+transformation+associated+with+heart+contour+and+inclination%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">First in situ 3D visualization of the human cardiac conduction system and its transformation associated with heart contour and inclination.</a> Sci Rep. 11 (1), 8636(2021).</li>
<li>Bojsen-Moller, F., Tranum-Jensen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Whole-mount+demonstration+of+cholinesterase-containing+nerves+in+the+right+atrial+wall%2C+nodal+tissue%2C+and+atrioventricular+bundle+of+the+pig+heart%5BTitle%5D)+AND+%22J+Anat%22%5BJournal%5D)">Whole-mount demonstration of cholinesterase-containing nerves in the right atrial wall, nodal tissue, and atrioventricular bundle of the pig heart.</a> J Anat. 108, Pt 3 375-386 (1971).</li>
<li>Zhao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ganglionated+plexi+and+ligament+of+marshall+ablation+reduces+atrial+vulnerability+and+causes+stellate+ganglion+remodeling+in+ambulatory+dogs%5BTitle%5D)+AND+%22Heart+Rhythm%22%5BJournal%5D)">Ganglionated plexi and ligament of marshall ablation reduces atrial vulnerability and causes stellate ganglion remodeling in ambulatory dogs.</a> Heart Rhythm. 13 (10), 2083-2090 (2016).</li>
<li>Chung, W. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ischemia-induced+ventricular+proarrhythmia+and+cardiovascular+autonomic+dysreflexia+after+cardioneuroablation%5BTitle%5D)+AND+%22Heart+Rhythm%22%5BJournal%5D)">Ischemia-induced ventricular proarrhythmia and cardiovascular autonomic dysreflexia after cardioneuroablation.</a> Heart Rhythm. 20 (11), 1534-1545 (2023).</li>
<li>Crick, S. J., Sheppard, M. N., Ho, S. Y., Gebstein, L., Anderson, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anatomy+of+the+pig+heart%3A+Comparisons+with+normal+human+cardiac+structure%5BTitle%5D)+AND+%22J+Anat%22%5BJournal%5D)">Anatomy of the pig heart: Comparisons with normal human cardiac structure.</a> J Anat. 193, Pt 1 105-119 (1998).</li>
<li>Saburkina, I., Pauziene, N., Solomon, O. I., Rysevaite-Kyguoliene, K., Pauza, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+gross+anatomy+of+epicardiac+ganglionated+nerve+plexi+on+the+human+and+sheep+cardiac+ventricles%5BTitle%5D)+AND+%22Anat+Rec+%28Hoboken%29%22%5BJournal%5D)">Comparative gross anatomy of epicardiac ganglionated nerve plexi on the human and sheep cardiac ventricles.</a> Anat Rec (Hoboken). 306 (9), 2302-2312 (2023).</li>
<li>Hoagland, D. T., Santos, W., Poelzing, S., Gourdie, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+the+gap+junction+perinexus+in+cardiac+conduction%3A+Potential+as+a+novel+anti-arrhythmic+drug+target%5BTitle%5D)+AND+%22Prog+Biophys+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">The role of the gap junction perinexus in cardiac conduction: Potential as a novel anti-arrhythmic drug target.</a> Prog Biophys Mol Biol. 144, 41-50 (2019).</li>
<li>Aksu, T., Gopinathannair, R., Gupta, D., Pauza, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intrinsic+cardiac+autonomic+nervous+system%3A+What+do+clinical+electrophysiologists+need+to+know+about+the+%26%2334%3Bheart+brain%26%2334%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cardiovasc+Electrophysiol%22%5BJournal%5D)">Intrinsic cardiac autonomic nervous system: What do clinical electrophysiologists need to know about the &#34;heart brain&#34.</a> J Cardiovasc Electrophysiol. 32 (6), 1737-1747 (2021).</li>
<li>Hanna, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Innervation+and+neuronal+control+of+the+mammalian+sinoatrial+node+a+comprehensive+atlas%5BTitle%5D)+AND+%22Circ+Res%22%5BJournal%5D)">Innervation and neuronal control of the mammalian sinoatrial node a comprehensive atlas.</a> Circ Res. 128 (9), 1279-1296 (2021).</li>
<li>Rajendran, P. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+peripheral+neural+circuits+that+regulate+heart+rate+using+optogenetic+and+viral+vector+strategies%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Identification of peripheral neural circuits that regulate heart rate using optogenetic and viral vector strategies.</a> Nature Communications. 10, 1944(2019).</li>
<li>Renier, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+of+brain+activity+by+automated+volume+analysis+of+immediate+early+genes%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Mapping of brain activity by automated volume analysis of immediate early genes.</a> Cell. 165 (7), 1789-1802 (2016).</li>
<li>Mcalpine, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heart+and+coronary+arteries%3A+An+anatomical+atlas+for+clinical+diagnosis%2C+radiological+investigation%2C+and+surgical+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Springer-verlag%22%5BJournal%5D)">Heart and coronary arteries: An anatomical atlas for clinical diagnosis, radiological investigation, and surgical treatment.</a> Springer-verlag. , ISBN 13: 9783540069850 (1975).</li>
<li>Mori, S., Shivkumar, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stereoscopic+three-dimensional+anatomy+of+the+heart%3A+Another+legacy+of+dr.+Wallace+a.+Mcalpine%5BTitle%5D)+AND+%22Anat+Sci+Int%22%5BJournal%5D)">Stereoscopic three-dimensional anatomy of the heart: Another legacy of dr. Wallace a. Mcalpine.</a> Anat Sci Int. 96 (3), 485-488 (2021).</li>
<li>Izawa, Y., Nishii, T., Mori, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stereogram+of+the+living+heart%2C+lung%2C+and+adjacent+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Tomography%22%5BJournal%5D)">Stereogram of the living heart, lung, and adjacent structures.</a> Tomography. 8 (2), 824-841 (2022).</li>
<li>Sato, T., Hanna, P., Ajijola, O. A., Shivkumar, K., Mori, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photogrammetry+of+perfusion-fixed+heart%3A+Innovative+approach+to+study+3-dimensional+cardiac+anatomy%5BTitle%5D)+AND+%22JACC+Case+Rep%22%5BJournal%5D)">Photogrammetry of perfusion-fixed heart: Innovative approach to study 3-dimensional cardiac anatomy.</a> JACC Case Rep. 21, 101937(2023).</li>
<li>Tretter, J. T., Gupta, S. K., Izawa, Y., Nishii, T., Mori, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Virtual+dissection%3A+Emerging+as+the+gold+standard+of+analyzing+living+heart+anatomy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cardiovasc+Dev+Dis%22%5BJournal%5D)">Virtual dissection: Emerging as the gold standard of analyzing living heart anatomy.</a> J Cardiovasc Dev Dis. 7 (3), 30(2020).</li>
<li>Thomas, A. C., Davies, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+demonstration+of+cardiac+pathology+using+perfusion-fixation%5BTitle%5D)+AND+%22Histopathology%22%5BJournal%5D)">The demonstration of cardiac pathology using perfusion-fixation.</a> Histopathology. 9 (1), 5-19 (1985).</li>
<li>Glagov, S., Eckner, F. A., Lev, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+pressure+fixation+apparatus+for+hearts%5BTitle%5D)+AND+%22Arch+Pathol%22%5BJournal%5D)">Controlled pressure fixation apparatus for hearts.</a> Arch Pathol. 76, 640-646 (1963).</li>
<li>Iaizzo, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+visible+heart%28r%29+project+and+free-access+website+%27atlas+of+human+cardiac+anatomy%5BTitle%5D)+AND+%22Europace%22%5BJournal%5D)">The visible heart(r) project and free-access website 'atlas of human cardiac anatomy.</a> Europace. 18, suppl 4 163-172 (2016).</li>
<li>Yang, Y., Huang, H., Li, L., Yang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiplex+immunohistochemistry+staining+for+paraffin-embedded+lung+cancer+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Multiplex immunohistochemistry staining for paraffin-embedded lung cancer tissue.</a> J Vis Exp. (201), e65850(2023).</li>
<li>Tripathy, S., Das, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strategies+for+organ+preservation%3A+Current+prospective+and+challenges%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Biol+Int%22%5BJournal%5D)">Strategies for organ preservation: Current prospective and challenges.</a> Cell Biol Int. 47 (3), 520-538 (2023).</li>
<li>Mori, S., Shivkumar, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atlas+of+cardiac+anatomy+%28anatomical+basis+of+cardiac+interventions.+Vol.+1%29%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiotext%22%5BJournal%5D)">Atlas of cardiac anatomy (anatomical basis of cardiac interventions. Vol. 1).</a> Cardiotext. , (2022).</li>
<li>Crosado, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phenoxyethanol-based+embalming+for+anatomy+teaching%3A+An+18+years%27+experience+with+crosado+embalming+at+the+university+of+otago+in+new+zealand%5BTitle%5D)+AND+%22Anat+Sci+Educ%22%5BJournal%5D)">Phenoxyethanol-based embalming for anatomy teaching: An 18 years' experience with crosado embalming at the university of otago in new zealand.</a> Anat Sci Educ. 13 (6), 778-793 (2020).</li>
<li>Titmus, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+workflow+for+the+creation+of+photorealistic+3d+cadaveric+models+using+photogrammetry%5BTitle%5D)+AND+%22J+Anat%22%5BJournal%5D)">A workflow for the creation of photorealistic 3d cadaveric models using photogrammetry.</a> J Anat. 243 (2), 319-333 (2023).</li>
<li>Silva, J. N. A., Southworth, M., Raptis, C., Silva, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+applications+of+virtual+reality+in+cardiovascular+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22JACC+Basic+Transl+Sci%22%5BJournal%5D)">Emerging applications of virtual reality in cardiovascular medicine.</a> JACC Basic Transl Sci. 3 (3), 420-430 (2018).</li>
<li>Maresky, H. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Virtual+reality+and+cardiac+anatomy%3A+Exploring+immersive+three-dimensional+cardiac+imaging%2C+a+pilot+study+in+undergraduate+medical+anatomy+education%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Anat%22%5BJournal%5D)">Virtual reality and cardiac anatomy: Exploring immersive three-dimensional cardiac imaging, a pilot study in undergraduate medical anatomy education.</a> Clin Anat. 32 (2), 238-243 (2019).</li>
<li>Mori, S., Shivkumar, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real+three-dimensional+cardiac+imaging+using+leading-edge+holographic+display%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Anat%22%5BJournal%5D)">Real three-dimensional cardiac imaging using leading-edge holographic display.</a> Clin Anat. 34 (6), 966-968 (2021).</li>
</ol>

המחקר הנוכחי מדגים את הצינור המקיף לניתוח דגימות המתקבלות מלבבות אנושיים שלמים. תוצאות מייצגות מראות בדיקות אנטומיות בקנה מידה זעיר עד מאקרו המבוצעות באופן שגרתי עבור לב יחיד. מכיוון שדגימת לב אנושית היא יקרה ביותר, גישה רב-ממדית היא אידיאלית ויעילה כדי לא לבזבז חלקים מהדגימה על ידי יישום פרוטוקולים מרובים למטרות שונות, כולל גילוי במחקר מדעי, שיפור הליכים קליניים וחינוך אנטומי עם שמירה על מתאם אנטומי בהקשר של הלב כולו.
לגבי בדיקה בקנה מידה מיקרוסקולרי, ניתן ליישם אימונוסטיין ומיקרוסקופ כדי להבין את הציטוארכיטקטורה של דגימות לב אנושיות. כאן, היישום של ניקוי רקמות ואימונוהיסטוכימיה לחקר נוירואנטומיה של הלב בקנה מידה תאי מודגם. השימוש בטכניקות אלו מסייע באפיון מערכת העצבים הלבבית ודפוסי עצבוב שריר הלב ביחס למבנים מעניינים, כגון מערכת ההולכה הלבבית וחדרי הלב. למרות שמושגת רזולוציה מרחבית מצוינת, השימוש במיקרוסקופ קונפוקלי, במיוחד עבור דגימות שעברו ניקוי רקמות, גוזל זמן. ניתן להשתמש במיקרוסקופ Lightsheet כדי לקצר את זמן רכישת התמונה על חשבון רזולוציה מרחבית.
באשר לבדיקת מזו-מקרו, הרזולוציה המרחבית של סורקי מיקרו-CT במוסד המחברים נעה בין 10-200 מיקרומטר. גודל הדגימה מוגבל ל-20 מ"מ לסריקה של 10 מיקרומטר, ול-120 מ"מ לסריקה של 100-200 מיקרומטר. סורקי מיקרו-CT במוסד המחברים אינם יכולים להכיל את כל הלב. כך, במכון המחברים, סריקת לב שלם דורשת שימוש בסורק CT קליני ברזולוציה מרחבית של 600 מיקרומטר, אם כי ההתקדמות אפשרה פיתוח סורקי מיקרו-CT שיכולים לצלם את הלב כולו2. פיתוח טכנולוגי, כגון CT ספירת פוטונים, בוודאי ירחיב אפשרויות נוספות. שיפור הרזולוציה המרחבית של קובץ STL צריך להיות הצעד הראשון לשיפור נוסף של איכות ההדפסה בתלת-ממד. העלות הגבוהה יותר של הדפסה תלת ממדית מגבילה את יישום הטכניקה לפרקטיקה קלינית שגרתית. תמונות פוטוגרמטריה המופקות מכל יישום סמארטפון קלות לפיתוח ובאיכות מקובלת, אך ידרשו מערכות מתוחכמות נוספות אך יקרות וגוזלות זמן רב כדי לשפר את רזולוציה26. כדי להמחיש בתלת-ממד, מציאות מורחבת עם ציוד ראש ייעודי27,28 וצגים הולוגרפיים29 הם כלים נוספים, אך גם הם מוגבלים בעלות גבוהה יותר.
לסיכום, באמצעות ניתוחים מבניים מקיפים על פני קני מידה מיקרוסקופיים ומקרוסקופיים, ניתן להבין את האנטומיה המיקרוסקופית של כל מבנה ואת תרומתו התפקודית בהקשר של הלב כולו. יחד עם הפיתוח של הדמיה ברזולוציה גבוהה, המרחק בין האנטומיה המיקרו והמקרו מתרחב באופן דרמטי. מומחים באנליזה מיקרוסקופית אלקטרונית של קרדיומיוציטים עשויים שלא להכיר את מספר העלונים המיטרליים ולהיפך. כדי להקל על ההבנה המקיפה של מורפולוגיה לבבית, מדענים חייבים להמשיך לחקור פרטים נוספים של כל עץ, תוך שמירה על מבט ממעוף הציפור של היער כולו.

מכיוון שתפקוד עוקב אחר צורה, הבנת הארכיטקטורה של הלב היא בסיסית להערכת הפיזיולוגיה שלו. למרות שמחקרים רבים גילו אנטומיה לבבית ממיקרו למאקרו 1,2,3, שאלות רבות נותרו בלתי פתורות, במיוחד אלה הקשורות לאנטומיה של הלב האנושי. הסיבה לכך היא שמחקרים בסיסיים שהתמקדו באנטומיה פונקציונלית השתמשו בדרך כלל בלבבות בעלי חיים 4,5,6, אשר לעתים קרובות נבדלים מלבבות אנושיים 1,7,8. יתר על כן, כל מחקר בנפרד, אפילו אלה המשתמשים בדגימות לב אנושיות, נוטים להתמקד במבנים ספציפיים מאוד, מה שמקשה על יישום הממצאים בהקשר של הלב כולו. הדבר נכון שבעתיים אם המבנים הממוקדים נמצאים במיקרו או במזוסקאלה, כגון perinexus9 ומקלעת גנגליון10.
בהקשר זה, מחקר מבני מערכתי של הלב האנושי שנדחה להשתלה מספק הזדמנות ייחודית ונדירה לקבל אטלס מקיף של מבני לב הממוקדים בסקאלות מיקרוסקופיות ומקרוסקופיות11. פרוטוקולי בדיקה מיקרוסקופיים כוללים ניקוי רקמות (הדמיה תלת-ממדית תלת-ממדית (3D) של איברים שסולקו ממס, iDISCO+)12,13 וצביעה אימונוהיסטוכימית. פרוטוקולי בדיקה מזוסקופית כוללים דיסקציה סטריאוסקופית, צילום מאקרו וסריקה טומוגרפית מיקרו-ממוחשבת (CT). פרוטוקולי בדיקה מקרוסקופיים כוללים דיסקציה גסה14, צילום (כולל אנאגליפים ופוטוגרמטריה) 15,16,17, CT, דיסקציה וירטואלית 18, והדפסה תלת ממדית של הלב המנותח פיזית או כמעט שלמה17. כהכנה לבדיקה מקרוסקופית, מתבצע קיבוע זילוח לחץ כדי לשמור על הארכיטקטורה התלת-ממדית והמורפולוגיה הרלוונטית פיזיולוגית של הלב 14,19,20,21. היישום המשולב של טכניקות אלה הוא ייחודי וחיוני כדי להתאים תכונות אנטומיות שונות בהקשר של ארכיטקטורת 3D של הלב האנושי.
מכיוון שההזדמנות לקבל דגימת לב אנושי לא פתולוגית מוגבלת ביותר, גישה רב-ממדית המתוארת כאן ממקסמת את השימוש בדגימה. על ידי יישום הליכים שונים המתוארים להלן, תוצאות מייצגות ימחישו לקורא כיצד ניתן להשתמש בממצאים למטרות רבות, כולל גילוי במחקר מדעי11 (ניתוחים מקיפים של עצבוב לבבי, התפלגות מקלעי גנגליון), שיפור פרוצדורות קליניות (סימולציה לגישות כירורגיות והתערבותיות) וחינוך אנטומי (הדגמה תלת ממדית אמיתית של אנטומיה לבבית).

<table><tbody><tr><td>1x פוספט חוצץ מלח</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P3813</td><td></td></tr><tr><td>מציג תלת מימד</td><td>Microsoft</td><td></td><td></td></tr><tr><td>647 AffiniPure Donkey Anti-Rabbit IgG</td><td>Jackson ImmunoResearch Laboratories</td><td>711-605-152</td><td></td></tr><tr><td>647 AffiniPure Donkey Anti-Sheep IgG</td><td>Jackson ImmunoResearch Laboratories</td><td>713-605-147</td><td></td></tr><tr><td>AF Micro-NIKKOR 200 מ"מ f/4D IF-ED LENS</td><td>ניקון</td><td></td><td></td></tr><tr><td>אנטי-אקטין, &אלפא;-שריר חלק - נוגדן Cy3</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>C6198</td><td></td></tr><tr><td>מאגר אחזור אנטיגן (100x EDTA Buffer, pH 8.0)</td><td>Abcam</td><td>ab93680</td><td></td></tr><tr><td>Anti-PGP9.5 (תוצר גן חלבון 9.5)</td><td>Abcam</td><td>ab108986</td><td></td></tr><tr><td>אנטי-TH (טירוזין הידרוקס ילאז)</td><td>Abcam</td><td>ab1542</td><td></td></tr><tr><td>Anti-VAChT (טרנספורטר אצטילכולין שלפוחית)</td><td>מערכות סינפטיות</td><td>139 103</td><td></td></tr><tr><td>בנזיל אתר</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>108014</td><td></td></tr><tr><td>אלבומין סרום בקר</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>A4503-10G</td><td></td></tr><tr><td>נימה של מדפסת תלת מימד צ'יטה (95A), 1.75 מ"מ</td><td>NinjaTek</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Coverslip, 22 מ"מ x 30 מ"מ, מס' 1.5</td><td>VWR</td><td>48393 151</td><td></td></tr><tr><td>Cy3 AffiniPure Donkey Anti-Rabbit IgG</td><td>Jackson ImmunoResearch Laboratories</td><td>711-165-152</td><td></td></tr><tr><td>דיכלורומתאן</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>270997-100 מ"ל</td><td></td></tr><tr><td>דימתיל סולפוקסיד</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>D8418-500 מ"ל</td><td></td></tr><tr><td>אתנול, 100%</td> <td>מעבדות דקון</td><td>2701</td><td></td></tr><tr><td>גליצין</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>G7126-500G</td><td></td></tr><tr><td>GNEXT PET/CT</td><td>SOFIE BIOSCIENCES</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מלח נתרן הפרין מרירית מעי חזיר</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H3149-50KU</td><td></td></tr><tr><td>Histodenz</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D2158-100G</td><td></td></tr><tr><td>תמיסת מי חמצן</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H1009-500ML</td><td></td></tr><tr><td>תוכנת הדמיה</td><td>Zeiss</td><td>ZEN (מהדורה שחורה)</td><td></td></tr><tr><td>תוכנת הדמיה</td><td>Oxford Instruments</td><td>Imaris 10</td><td></td></tr><tr><td>iSpacer</td><td>Sunjin Labs</td><td>iSpacer 3 מ"מ</td><td></td></tr><tr><td>מנוע KIRI</td><td>חדשנות KIRI סריקת</td><td></td><td></td></tr><tr><td>לייזר מיקרוסקופ קונפוקלי</td><td>Zeiss</td><td>LSM 880</td><td></td></tr><tr><td>LEAD-2 - אנכי & משאבה פריסטלטית רב ערוצית</td><td>LONGER</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Lightview XL&nbsp;</td><td>Brightech</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מתנול (מוסמך ACS)</td><td>Fischer Scientific</td><td>A412-4</td><td></td></tr><tr><td>Nikon D850</td><td>Nikon</td><td></td><td></td></tr><tr><td>NinjaTek NinjaFlex TPU @MK4</td><td>NinjaTek</td><td></td><td></td></tr><tr><td>סרום חמור רגיל</td><td>Jackson ImmunoResearch Laboratories</td><td>017-000-121</td><td></td></tr><tr><td>מדפסת תלת מימד מקורית Prusa MK4</td><td>Prusa Research</td><td></td><td></td></tr><tr><td>עט PAP</td><td>Abcam</td><td>ab2601</td><td></td></tr><tr><td>Paraformaldehyde, 32%</td> <td>Electron Microscopy Sciences</td><td>15714-S</td><td></td></tr><tr><td>Polycam</td><td>Polycam</td><td></td><td></td></tr><tr><td>נוגדן</td><td></td><td></td><td></td>ראשוני</tr><tr><td>PrusaSlicer 2.7.1</td><td>Prusa Research</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SARA-Engine</td><td>pita4 mobile LLC</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Scaniverse</td><td>Niantic</td><td></td><td></td></tr><tr><td>נוגדן</td><td></td><td></td><td></td>משני</tr><tr><td>SlowFade זהב נוגד תושבת</td><td>Invitrogen</td><td>S36936</td><td></td></tr><tr><td>נתרן אזיד, 5% (w/v)</td> <td>Ricca Chemical Company</td><td>7144.8-32</td><td></td></tr><tr><td>SOMATOM Definition AS</td><td>Siemens Healthcare</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Standard Field כירורגי טלסקופים, &nbsp;</td><td>עיצובים למערכת</td> סטריאומיקרוסקופ ראייה <td></td><td></td></tr><tr><td>SZ61</td><td>OLYMPUS</td><td></td><td></td></tr><tr><td>StereoPhoto Maker</td><td>תוכנה חופשית שפותחה על ידי Masuji Suto</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Superfrost Plus Microscope Slides, Preclean</td><td>Fisher Scientific</td><td>12-550-15</td><td></td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T8787-50ML</td><td></td></tr><tr><td>Tween-20</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P9416-100ML</td><td></td></tr><tr><td>קסילן</td><td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>534056-4L</td><td></td></tr><tr><td>Ziostation2</td><td>Ziosoft, AMIN</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

צינור למחקר אנטומי תלת-ממדי רב-ממדי בקנה מידה של לב האדם

Pipeline for Multi-Scale Three-Dimensional Anatomic Study of the Human Heart

מחקר מפורט של לבבות אנושיים שאינם נכשלים ונדחו להשתלה מספק הזדמנות ייחודית לבצע ניתוחים מבניים בקנה מידה מיקרוסקופי ומקרוסקופי. טכניקות אלה כוללות ניקוי רקמות (הדמיה תלת-ממדית תלת-ממדית (3D) של איברים שסולקו ממס וצביעה אימונוהיסטוכימית. הליכי בדיקה מזוסקופית כוללים דיסקציה סטריאוסקופית וסריקה טומוגרפית מיקרו-ממוחשבת (CT). הליכי בדיקה מקרוסקופיים כוללים דיסקציה גסה, צילום (כולל אנאגליפים ופוטוגרמטריה), CT והדפסה תלת ממדית של הלב המנותח פיזית או כמעט מלאה. לפני בדיקה מקרוסקופית, ניתן לבצע קיבוע זילוח לחץ כדי לשמור על הארכיטקטורה התלת-ממדית ועל המורפולוגיה הרלוונטית מבחינה פיזיולוגית של הלב. היישום של טכניקות אלה בשילוב לחקר הלב האנושי הוא ייחודי וחיוני להבנת הקשר בין תכונות אנטומיות מובהקות כגון כלי דם כליליים ועצבוב שריר הלב בהקשר של ארכיטקטורה תלת ממדית של הלב. פרוטוקול זה מתאר בפירוט את המתודולוגיות וכולל תוצאות מייצגות כדי להמחיש את ההתקדמות במחקר האנטומיה של הלב האנושי.

בדיקות מיקרוסקליות יישום ניקוי רקמות מאפשר הדמיה של נפחים גדולים יותר של רקמה בתלת מימד באמצעות מיקרוסקופ קונפוקלי. בלב, ניתן לדמיין גרעינים המכילים תאי עצב לבביים ואת התבנית העצבית של עצבוב שריר הלב (איור 2). איור 3 מראה תמונה קונפוקלית של שריר הלב של החדר השמאלי האנושי שעבר מערכת חיסון עבור עצבים ותאי שריר חלקים. כלי הדם מצוינים כחוצים את שריר הלב, וסיבי עצב רבים מזוהים, הן בקשר לכלי הדם והן ללא תלות בהם.
בדיקות מזו-מקרו בעת שימוש באתנול מוחלט עבור זילוח לחץ וקיבוע של 24 שעות, הצבע הטבעי של המדגם מולבן, הרקמה מיובשת25, והגמישות מופחתת באופן משמעותי. מצד שני, עם קיבוע עם PFA ופורמלין, צבע טבעי ואלסטיות נשמרים להפליא. מסיבות אלה, PFA או פורמלין משמש בעיקר כקיבוע המועדף.
איור 6 מציג תמונות מייצגות של דיסקציה גסה, דיסקציה וירטואלית, מודל מצולע STL והדפסה תלת-ממדית. איור 7 מציג תמונות מייצגות של האנאגליפים שנוצרו מתמונות דיסקציה גסות ווירטואליות. תפיסת עומק ניתן להשיג עם משקפיים anaglyphi. המודל הפוטוגרמטרי היחיד שצולם ניתן לצפייה כמעט מכל הכיוונים באמצעות תוכנה מסחרית זמינה ומדגים תכונות אנטומיות מורכבות הרלוונטיות לפרוצדורות לב שגרתיות של טרנסקטטר. על ידי יישום טכניקות אלה על הלב מוכן עם זילוח לחץ וקיבוע, מידע תלת מימדי על הלב יכול להישמר כמעט לנצח באופן דיגיטלי או פיזי ומשותף ללא גבולות. איור 8 מראה את הדפסות התלת-ממד בקנה מידה של 50% ששוכפלו מהלבבות המנותחים שנדחו להשתלה.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66817/66817fig01.jpg"> איור 1: תרשים זרימה של הפרוטוקול. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66817/66817fig01large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66817/66817fig02.jpg"> איור 2: מקטע מנוקה רקמות של אטריום ימין האדם. (A) מבט אלכסוני אחורי ימני של אטריום ימני אנושי עם מקלעת גנגליון פרוזדורים ימנית (RAGP) שנחתכה לצורך ניקוי רקמות. (B) דגימת RAGP לפני ואחרי ניקוי רקמות. (C) הקרנה בעוצמה מרבית של חלק מנוקה iDISCO+ של RAGP אנושי המדגים גרעינים (ראשי חץ) המוכתמים במערכת החיסון עם תוצר גן חלבון סמן פאן-עצבי 9.5 (PGP9.5). פסי קנה המידה הם 1 ס"מ (A), 5 מ"מ (B) ו- 500 מיקרומטר (C). נתון זה נלקח מתוך חנה ואחרים 11. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66817/66817fig02large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66817/66817fig03.jpg"> איור 3: שקופיות מוכתמות חיסון של החדר השמאלי האנושי. תמונה קונפוקלית מפרוסת שריר הלב של החדר השמאלי האנושי מוכתמת חיסון עם סמן פאן-עצבי תוצר גן חלבון 9.5 (PGP9.5) וסמן תאי שריר חלק α אקטין שריר חלק (αSMA). אוטופלואורסצנטיות שרירים נראית באמצעות קו לייזר 488 ננומטר (ירוק). סרגל קנה המידה הוא 50 מיקרומטר. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66817/66817fig03large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66817/66817fig04.jpg"> איור 4: הדמיה טומוגרפית מיקרו-ממוחשבת של דגימות לב. (A) מערך טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת להדמיית דגימת לב. (B) ממשק משתמש להדמיית טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66817/66817fig04large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66817/66817fig05.jpg"> איור 5: צילום סטודיו במרכז להפרעות קצב לב באוניברסיטת UCLA. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66817/66817fig05large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66817/66817fig06.jpg"> איור 6: דיסקציה גסה (למעלה משמאל), דיסקציה וירטואלית (למעלה מימין), מודל מצולע STL (למטה משמאל) והדפסה תלת ממדית (למטה מימין) תמונות של קומפלקס אבי העורקים והמסתם המיטרלי. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66817/66817fig06large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66817/66817fig07.jpg"> איור 7: אנאגליפים של דיסקציה גסה (משמאל) ודיסקציה וירטואלית (מימין) של קומפלקס אבי העורקים והמסתם המיטרלי. משקפיים אנאגליפים (אדום / ציאן) נחוצים כדי לקבל תפיסת עומק. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66817/66817fig07large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66817/66817fig08.jpg"> איור 8: הדפסה תלת-ממדית של דגימות לב. (A) הגדרת מדפסת תלת-ממדית (תלת-ממדית) להדפסה תלת-ממדית של דגימות לב עם חוט להט TPU. (B) הדפסות תלת-ממד מייצגות של לב שהופקו בשיטות המתוארות במחקר זה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66817/66817fig08large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>

פרוטוקול זה מציג צינור מקיף לניתוח דגימות המתקבלות מלבבות אנושיים המשתרעים בקנה מידה מיקרוסקופי ומקרוסקופי.

Detailed study of non-failing human hearts rejected for transplantation provides a unique opportunity to perform structural analyses across microscopic ...

pipeline-for-multi-scale-three-dimensional-anatomic-study-human

Research

JoVE Journal

Biology

ביולוגיה

מטרתו של מחקר זה היא לשחזר ולאחר מכן לגשת לאנטומיה של מערכת ורידי לב האנושית באמצעות 3D שחזורים שנוצרו מסריקות טומוגרפיה ממוחשבת ניגוד.

שחזורים אנטומיים של מערכת ורידי לב האנושית באמצעות ניגודיות, טומוגרפיה ממוחשבת של דגימות זלוף-קבועות

פרוטוקול זה מתאר שיטה חדשה השוואת 3D של רקמת שריר לב כולו-לב עם MRI. זה נועד עבור ההערכה המדויקת של זריקות intramyocardial באזור הגבול האוטם של מודל חזירי כרוני של אוטם שריר לב.

כל 3D-לב בדיקת רקמות שריר הלב

כאן אנו מציגים אקוקרדיוגרפיה פרוטוקולים עבור ייבוא תמונות דו-ממדיות ותלת -ממדיים של הלב הפועם של הסלמנדרה אקסולוטל מקסיקני (Ambystoma mexicanum), זן מודל ב לב התחדשות. שיטות אלה מאפשרות האורך הערכה של תפקוד הלב ייתכן ברזולוציה גבוהה.

אקוקרדיוגרפיה מימד ב אקסולוטל מקסיקני (Ambystoma Mexicanum)

כאן אנו מציגים פיתוח של מערך מחזור מדומה להערכת טיפול רב-מודאלי, תכנון טרום התערבותי, והכשרת רופא על אנטומיה של לב וכלי דם. עם היישום של סריקות טומוגרפיות ספציפיות למטופל, התקנה זו אידיאלית עבור גישות טיפוליות, הכשרה, וחינוך ברפואה אישית.

פיתוח והערכה של פאנטום לב וכלי דם בהדפסה תלת-ממדית לתכנון והדרכה התערבותיים

מטרת פרוטוקול זה היא להסביר ולהדגים את התפתחותו של מודל מיקרופלואידי תלת מימדי (3D) של רקמת לב אנושית מיושרת מאוד, המורכבת מקרדיומיוציטים שמקורם בתאי גזע במשותף עם פיברובלסטים לבביים (CFs) בתוך הידרוג'ל ביומימטי, מבוסס קולגן, ליישומים בהנדסת רקמת לב, הקרנת תרופות ומידול מחלות.

פיתוח רקמת לב אנושית מאורגנת תלת מימדית בתוך פלטפורמה מיקרופלואידית

מחקר זה מתאר פרוטוקול הדמיית תהודה מגנטית לב וכלי דם מקיפה (CMR) כדי לכמת את הפרמטרים התפקודיים של החדר השמאלי של לב העכבר. הפרוטוקול מתאר רכישה, לאחר עיבוד וניתוח של תמונות CMR, כמו גם הערכה של פרמטרים תפקודיים לב שונים.

כימות של תפקוד החדר השמאלי של לב העכבר, זן שריר הלב וכוחות המודינמיים על ידי הדמיית תהודה מגנטית לב וכלי דם

אנו מדווחים על שיטה לשחזור מזוסקופי של לב העכבר כולו על ידי שילוב של התקדמות חדשה בטרנספורמציה וצביעה של רקמות עם פיתוח של מיקרוסקופ אור סרוק אקסיאלי.

הדמיה אופטית מזוסקופית של לב עכבר שלם

פרוטוקול זה מציג אוסף של נתונים גיאומטריים סרקומר, סידן ומקרוסקופיים מ trabecula ex vivoמתכווצת באופן פעיל . מדידות סימולטניות אלה מתאפשרות על ידי שילוב של שלוש שיטות הדמיה.

ברייטפילד בו זמנית, פלואורסצנטיות והדמיה טומוגרפית קוהרנטית אופטית של התלקחות טרבקולה לב Ex Vivo

פרוטוקול זה מדגים את זרימת העבודה של פלטפורמת SILICOFCM ליצירה אוטומטית של מודל פרמטרי של החדר השמאלי מתמונות אולטרסאונד ספציפיות למטופל על ידי יישום מודל אלקטרומכני רב-ממדי של הלב. פלטפורמה זו מאפשרת בניסויים קליניים בסיליקו שנועדו להפחית ניסויים קליניים אמיתיים ולמקסם את התוצאות הטיפוליות החיוביות.

בסיליקו ניסויים קליניים במחלות לב וכלי דם

הפרוטוקול משתמש במיקרוסקופ מתקדם של יריעות אור יחד עם שיטות מותאמות לניקוי רקמות כדי לחקור מבנים לבביים מורכבים בלבבות מכרסמים, טומן בחובו פוטנציאל גדול להבנת מורפוגנזה לבבית ועיצוב מחדש.

הדמיית יריעות אור לחשיפת מבנה הלב בלבבות מכרסמים

כאן, אנו מתארים פרוטוקול לבניית מודל לב מאפס המבוסס על טומוגרפיה ממוחשבת ומציגים אותו לסטודנטים לרפואה באמצעות הדפסה תלת מימדית (3D) וטכנולוגיית מציאות מעורבת כדי ללמוד אנטומיה.

טכנולוגיית מציאות משולבת והדפסה תלת מימדית בהוראה: אנטומיה של הלב כדוגמה

למדו פרוטוקול לניתוח אנטומי של לב אנושי בקנה מידה מיקרוסקופי ומקרוסקופי. השיטה משתמשת בבתרים שנדחו להשתלה ובטכניקות הדמיה תלת-ממדיות ליצירת אטלס אנטומי מקיף לשיפור ניתוחים וחינוך רפואי.

צינור למחקר אנטומי תלת-ממדי רב-ממדי בקנה מידה של לב האדם

גלה סרטונים נוספים