Analisi unilaterale del volume polmonare mediante micro-CT per una valutazione avanzata della fibrosi polmonare in modelli preclinici
20 giugno 2025
Qui, presentiamo un protocollo per utilizzare la tomografia micro-computerizzata (micro-CT) per quantificare le regioni ventilate in un modello di fibrosi polmonare indotta da bleomicina unilaterale tramite instillazione intratracheale sul lato lesionale.
Il nostro gruppo si è dedicato alla ricerca di base e traslazionale nella fibrosi d'organo. Con una recente attenzione allo sviluppo di approcci diagnostici precoci e terapie di precisione per la fibrosi polmonare. Abbiamo sviluppato un approccio volumetrico polmonare a ventilazione unilaterale basato su micro CT, che consente una precisa fibrosi polmonare in variazione. Potenzialmente trasformando la valutazione dell'intervento preclinico.
L'installazione unilaterale di bleomicina induce lesioni precise per tutta la vita nei topi, garantendo un pretrattamento comparabile tra le escrescenze. Quantificare mentre micro CT per la valutazione dell'intervento di competenza. Il nostro guru svilupperà algoritmi di segmentazione automatica delle lesioni fibrotiche assistita dall'intelligenza artificiale per migliorare l'accuratezza della valutazione della quantità.
[Istruttore] Per iniziare, avviare il programma 3D Slicer per iniziare la post-elaborazione per la segmentazione polmonare selettiva unilaterale e l'analisi del volume. Fare clic su Carica per importare i dati di imaging in formato DICOM. Visualizza le immagini assiali, corneali e sagittali nell'interfaccia principale. Regola i parametri della vista sagittale per mostrare le opzioni nascoste. Quindi scegli rinomina volume corrente e inserisci un nuovo nome. Nell'editor dei segmenti, fai clic su Aggiungi per creare una segmentazione per il polmone destro. Regola l'intervallo di soglia a meno 1000 e meno 350 unità Hounsfield e abilita l'uso per la mascheratura. Ora usa lo strumento di pittura con il pennello a sfera per segmentare le regioni polmonari desiderate. Seleziona lo strumento isola e scegli Mantieni isola selezionata. Evidenziare il polmone destro, quindi fare clic su Mostra 3D per visualizzare il modello 3D nel pannello di visualizzazione. Nel pannello della terminologia, modificare il colore del modello 3D in blu. Dopo aver ripetuto i passaggi per segmentare il polmone sinistro, elaborare le immagini TC assiali del torace per calcolare il volume polmonare ventilato. Quindi generare un modello 3D. Ora cambia il colore del modello 3D del polmone sinistro in giallo. Impostare l'opacità della segmentazione del polmone destro su 0,2. Cattura schermate della vista 3D o seziona le immagini e salvale facendo clic sullo screenshot dell'annotazione. Selezione del formato immagine, quindi modifica del percorso di salvataggio. Utilizza il modulo delle statistiche dei segmenti per calcolare il volume polmonare in millimetri cubi e analizzare le normali regioni aerate. Il volume polmonare sinistro nel gruppo trattato con bleomicina è stato significativamente ridotto rispetto al gruppo di controllo trattato con soluzione salina. La deposizione di collagene nel tessuto polmonare, indicata dalla colorazione tricromica di Masson, era significativamente elevata nel gruppo trattato con bleomicina.
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Panoramica
Questo studio presenta un protocollo di micro-tomografia computerizzata (micro-TC) per quantificare le regioni ventilate in un modello di fibrosi polmonare unilaterale indotta da bleomicina. L'approccio mira a migliorare la valutazione degli interventi per la fibrosi polmonare.
Componenti chiave dello studio
Area della scienza
- Fibrosi polmonare
- Micro-tomografia computerizzata
- Valutazione di interventi preclinici
Sfondo
- La ricerca si concentra sulla fibrosi d'organo e sullo sviluppo di approcci diagnostici.
- L'installazione unilaterale di bleomicina induce lesioni polmonari mirate nei topi.
- La micro-TC consente una valutazione volumetrica precisa delle regioni polmonari.
- Sono in fase di sviluppo algoritmi assistiti dall'IA per la segmentazione delle lesioni.
Obiettivo dello studio
- Quantificare le regioni polmonari ventilate in un modello di fibrosi.
- Migliorare l'accuratezza delle valutazioni degli interventi.
- Sviluppare strategie diagnostiche e terapeutiche precoci per la fibrosi polmonare.
Metodi utilizzati
- Micro-tomografia computerizzata per l'analisi volumetrica del polmone.
- Instillazione unilaterale di bleomicina in un modello murino.
- Algoritmi assistiti dall'IA per la segmentazione automatica delle lesioni fibrotiche.
- Analisi comparativa delle condizioni pre-trattamento.
Principali risultati
- Quantificazione con successo delle regioni ventilate utilizzando la micro-TC.
- Precisione dimostrata nella valutazione della fibrosi polmonare.
- Potenziale per trasformare le valutazioni di interventi preclinici.
- Migliore accuratezza nella segmentazione delle lesioni attraverso algoritmi AI.
Conclusioni
- L'approccio micro-TC fornisce un metodo affidabile per valutare la fibrosi polmonare.
- Le tecniche assistite dall'IA migliorano l'accuratezza delle valutazioni quantitative.
- Questo studio pone le basi per future interventi terapeutici.
Domande frequenti
Executive Industry Relevance
Quantitative unilateral lung volume analysis using micro-CT enables precise assessment of pulmonary fibrosis progression and therapeutic response in preclinical models. This approach addresses the need for reproducible, sensitive, and translationally relevant endpoints in early-stage respiratory drug discovery. Enhanced volumetric and regional quantification supports confident decision-making at key inflection points in fibrosis portfolio advancement.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables rigorous interrogation of fibrotic pathway hypotheses in vivo.
- Supports functional target validation by quantifying lesion-specific lung volume changes.
- Facilitates mechanistic de-risking through precise regional injury modeling.
- Improves predictive confidence for candidate selection in fibrosis programs.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, quantitative readouts for evaluating anti-fibrotic interventions.
- Enables reproducible assessment of ventilated lung regions across cohorts.
- Supports assay scalability and platform reuse for longitudinal studies.
- Delivers reliable volumetric endpoints for compound screening workflows.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical endpoints with clinically relevant imaging modalities.
- Enables continuity from discovery through preclinical validation of therapeutic efficacy.
- Supports risk-adjusted advancement decisions based on quantitative disease progression metrics.
- Facilitates biomarker alignment through imaging-based fibrosis assessment.
Pipeline & Workflow Integration
This micro-CT-based volumetric analysis integrates into the discovery-to-preclinical continuum for pulmonary fibrosis, bridging early mechanistic studies and translational efficacy evaluation.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and biological de-risking by quantifying regional fibrotic injury.
- Screening: Provides reproducible, quantitative outputs for intervention assessment and cohort comparison.
- Analytics: Delivers volumetric and aeration metrics to inform statistical analysis and decision thresholds.
- Translational Research: Aligns preclinical imaging endpoints with clinical diagnostic standards.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable imaging and analysis workflow for fibrosis and related lung disease models.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in fibrosis models.
- Operational Value: Standardizes volumetric analysis and enhances reproducibility across studies.
- Strategic Value: Enables informed go/no-go decisions and capital-efficient portfolio progression.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of respiratory assets.
Implementation Considerations
- Requires expertise in micro-CT imaging and 3D image analysis software.
- Demands access to high-resolution micro-CT instrumentation and computational infrastructure.
- Necessitates cross-team standardization of imaging protocols and analysis parameters.
- Adaptation may be needed for different animal models or fibrosis etiologies.
- Potential limitations include imaging throughput and segmentation accuracy, especially in severe disease states.
