Name: 전임상 모델에서 폐 섬유증 평가 향상을 위해 Micro-CT를 사용한 일측성 폐 용적 분석 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-06-20T12:55:00.000+00:00
Duration: 3 min 38 s
Description: 배우세요 마이크로 CT를 활용한 일측성 폐 용적 분석으로 폐 섬유증을 정량 평가하는 방법을. 마우스 모델에서 AI 보조 알고리즘으로 병변 분할 정확도를 높여 전임상 중재 평가의 신뢰성을 향상시킵니다.

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모든 동물 실험은 광저우 의과 대학의 동물 관리 및 사용 위원회의 승인을 받았습니다. 실험은 생후 6-8주, 25-30g 수컷 C57BL/6 마우스에서 수행되었습니다. 마우스는 음식과 물에 대한 임시권으로 12시간의 라이트/다크 사이클(라이트: 25lux) 하에 수용되었으며 대조군 및 BLM 그룹에 무작위로 할당되었습니다.
1. 편측성 폐동맥 기관내 점안
<ol>
	<li>C57BL/6 수컷 마우스(6-8주, 25-30g)를 1% 펜토바르비탈 나트륨(50mg/kg)의 복강 내 주사로 마취합니다.</li>
	<li>호흡수와 사지 철수 반사를 관찰하여 마취 수준을 모니터링합니다.</li>
	<li>70°-90° 각도의 플라스틱 보드에 누운 자세로 마우스를 고정하고 앞니와 팔다리로 고정합니다.</li>
	<li>멸균된 뭉툭한 집게를 사용하여 혀를 부드럽게 집어넣습니다.</li>
	<li>작은 동물 후두경을 사용하여 맞춤형 22G 뭉툭한 바늘을 기관에 삽입하여 후두개와 구인두 구조를 시각화합니다. 보드를 시계 반대 방향으로 -70°로 회전하여 왼쪽 주 기관지를 주 기관지와 평행하게 정렬합니다. 저항이 느껴질 때까지 바늘을 전진시킵니다. 알림: 최적의 삽입 길이를 보장하기 위해 비슷한 크기의 연습용 마우스를 사용하여 카테터 길이를 미리 측정하십시오.</li>
	<li>30° 각도로 빠르게 회전하고 40μL의 블레오마이신 용액(0.02mg)을 주입합니다. 바늘을 제거합니다.</li>
	<li>적절한 약물 분배를 보장하기 위해 최소 30초 동안 마우스를 제자리에 유지합니다.</li>
	<li>마우스가 따뜻한 담요 위에서 엎드려 회복하도록 합니다.</li>
</ol>
2. 마이크로 컴퓨터 단층 촬영(마이크로 CT) 스캐닝
참고: 마우스는 제조업체의 지침에 따라 micro-CT 시스템을 사용하여 스캔했습니다.
<ol>
	<li>블레오마이신 점안 후 3주 동안 마우스에서 마이크로 CT 스캔을 수행합니다.</li>
	<li>소동물 가스 마취기의 기화기에 적당량의 이소플루란을 첨가하고 기화기를 켜고 유도 농도를 3%로 조정한 다음 쥐가 플립플롭 반사를 잃고 느리고 깊은 호흡을 보일 때까지 유도 상자에 쥐를 넣습니다.</li>
	<li>인덕션 박스에서 마우스를 꺼내 스캐닝 테이블에 누운 자세로 놓아 마우스가 팔다리를 펴고 몸이 정중선을 따라 정렬되도록 합니다.</li>
	<li>스캐닝 표에서 이소플루란 유지 농도를 1%로 설정합니다.</li>
	<li>Micro-CT 스캐닝 모드 설정: 가로 시야 43mm, 해상도 2K x 2K, 픽셀 크기 0.042mm, 슬라이스 두께 0.042mm.</li>
	<li>스캔 후 쥐가 깨어날 때까지 따뜻한 담요 위에 쥐를 놓습니다.</li>
</ol>
3. Micro-CT 후처리: 일방적 선택적 폐 분할 및 부피 분석
참고: 이미지 처리 및 정량 분석은 제조업체의 지침에 따라 무료 오픈 소스 소프트웨어인 3D 슬라이서(http://www.slicer.org)를 사용하여 수행되었습니다. 폐 창에 대한 임상 Hounsfield Unit(HU) 범위는 HU 이미지를 정규화하기 위해 적용되었으며, 이전에 보고된 바와 같이 폐 실질을 정상 폭기 영역([-1000, -350] HU)으로 분할했습니다 8,9,11. 이미지 처리 절차는 다음과 같이 요약됩니다.
<ol>
	<li>3D 슬라이서를 엽니다. 운영 인터페이스는 그림 1에 설명되어 있습니다.</li>
	<li>로드를 클릭하여 이미징 데이터를 DICOM 형식으로 가져옵니다. Axial, coronal 및 sagittal 이미지가 기본 인터페이스에 표시됩니다(그림 2).</li>
	<li>그림 3 (선택 사항)과 같이 sagittal view와 관련된 매개변수를 조정합니다. (1: 숨겨진 옵션 표시, 2: 현재 볼륨 이름 바꾸기 선택, 3: 새 이름 입력).</li>
	<li>세그먼트 편집기 모듈에서 추가를 클릭하여 선택적 폐 분석(오른쪽 폐)을 위한 세분화를 만듭니다(그림 4)(1: 볼륨; 2: 세그먼트 편집기; 3: 세그먼트 추가; 4: 임계값 설정; 5: 임계값 범위 조정; 6: 마스킹에 사용, 7: 구 브러시 설정).</li>
	<li>임계값 범위를 [-1000, -350] HU로 조정하고 마스킹에 사용 옵션을 활성화합니다.</li>
	<li>구 브러시와 함께 페인트 도구를 사용하여 원하는 폐 영역을 분할합니다.</li>
	<li>고립(Island) 도구를 선택하고 선택한 고립영역 유지(Keep Selected Island)를 선택합니다. 오른쪽 폐를 강조 표시한 다음 Show 3D(3D 표시)를 클릭하여 시각화 패널(그림 5)에 3D 모델을 표시합니다(1: 고립영역(연결된 구성 요소) 편집, 2: '선택한 고립영역 유지' 선택, 3: 3D 모델 표시).</li>
	<li>용어 패널에서 3D 모델의 색상을 파란색(선택 사항)으로 변경합니다.</li>
	<li>왼쪽 폐에 대해 3.4-3.6단계를 반복합니다. 축 방향 흉부 CT 이미지를 레이어별로 처리하여 인공호흡된 왼쪽 폐 용적을 계산하고 3D 모델을 생성합니다(그림 6).</li>
	<li>3D 왼쪽 폐 모델의 색상을 노란색으로 변경합니다(선택 사항).</li>
	<li>오른쪽 폐 분할의 불투명도를 0.2로 설정합니다.</li>
	<li>필요에 따라 3D 모델을 내보냅니다(그림 7).</li>
	<li>3D 뷰 또는 슬라이스 이미지의 스크린샷을 캡처하고 저장합니다(그림 8)(1: 주석 스크린샷, 2: 이미지 형식 선택, 3: 저장 경로 수정).</li>
	<li>Segment Statistics 모듈을 사용하여 각 세그먼트에 대한 폐 부피(mm3)를 계산하고 정상 폭기 영역의 정량 분석을 수행합니다(그림 9).</li>
</ol>
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67837/67837fig01.jpg"> 
그림 1: 3D 슬라이서 소프트웨어의 인터페이스. 이 그림은 3D 슬라이서 소프트웨어의 주요 작동 인터페이스를 표시합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67837/67837fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67837/67837fig02.jpg"> 
그림 2: 마우스에서 편측성 기관내 점안술에 의해 유발된 폐 섬유증의 CT 이미지. 축방향, 관상동맥 및 시상 보기와 함께 3D 폐 재건 후 블레오마이신 주입. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67837/67837fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67837/67837fig03.jpg"> 
그림 3: 시상면 매개변수 조정. 이 그림은 정밀한 시각화 및 분석을 가능하게 하는 매개변수 조정을 보여줍니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67837/67837fig03large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67837/67837fig04.jpg"> 
그림 4: 세분화 편집 및 매개변수 조정. 이 그림은 세분화 편집 과정과 해당 매개변수 조정을 보여줍니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67837/67837fig04large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67837/67837fig05.jpg"> 
그림 5: 우폐의 3D 분절. 이 프로세스에는 폐 분할을 위한 연결된 구성 요소 편집(1단계), 오른쪽 폐를 분리하기 위해 선택한 아일랜드 유지 (2단계), 시각화 패널에서 모델을 렌더링하기 위한 3D 표시(3단계 참조)의 세 가지 순차적 단계가 포함됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67837/67837fig05large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67837/67837fig06.jpg"> 
그림 6: micro-CT 분석을 기반으로 한 왼쪽 폐의 3D 재구성. 축방향 흉부 CT 영상은 폭기 부위를 분할하고, 환기량을 정량화하고, 3D 모델을 재구성하기 위해 층별로 처리되었습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67837/67837fig06large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67837/67837fig07.jpg"> 
그림 7: 편측 폐 섬유증 모델에서 인공호흡 폐용적의 micro-CT 분석을 기반으로 한 3D 폐 재건. 재구성된 모델은 지정된 형식으로 미리 정의된 디렉토리로 내보내졌습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67837/67837fig07large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67837/67837fig08.jpg"> 
그림 8: 이미지 저장 가이드. 이 그림은 Annotation Screenshot 메뉴를 통해 저장 기능을 시작하는 것부터 형식을 선택하고 저장 경로를 정의하는 것까지 이미지를 저장하는 순차적 단계를 간략하게 설명합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67837/67837fig08large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67837/67837fig09.jpg"> 
그림 9: 편측성 폐섬유증 모델에서 micro-CT를 기반으로 한 통계 분석. 규범 폭기 지역에서 파생된 정량적 데이터를 분석했습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67837/67837fig09large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
4. Masson의 trichome 염색
<ol>
	<li>폐 샘플을 4% 파라포름알데히드로 실온(RT)에서 밤새 고정하고 등급이 매겨진 에탄올 시리즈를 사용하여 탈수한 다음 파라핀에 삽입합니다. 회전식 마이크로톰으로 5μm 두께의 슬라이스를 준비합니다.</li>
	<li>다음과 같이 단면에 Masson의 삼색 염색을 수행합니다.<ol>
		<li>탈파라핀 및 재수화된 부분을 증류수로 헹구고 56-60°C에서 1시간 동안 또는 RT에서 하룻밤 동안 예열된 Bouin Fluid에서 매염제 처리를 합니다.</li>
		<li>세척 후 Weigert의 철 헤마톡실린 용액으로 단면을 10분 동안 염색하고 흐르는 따뜻한 수돗물에 10분 동안 헹구고 Biebrich scarlet-acid fuchsin 용액에 10-15분 동안 담그십시오.</li>
		<li>포스포몰리브딕-포스포텅스텐 산 용액을 사용하여 10-15분 동안 분화를 달성하고 콜라겐이 풍부한 영역이 빨간색에서 투명으로 바뀔 때까지 모니터링합니다.</li>
		<li>그런 다음 슬라이드를 아닐린 블루 용액에 5-10분 동안 직접 옮기고 증류수로 헹구고 1% 아세트산 용액에서 2-5분 동안 분화합니다.</li>
		<li>등급이 매겨진 에탄올(95%에서 절대 알코올) 및 자일렌 투명화를 통해 탈수한 후 수지 매체로 섹션을 장착합니다.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
5. Masson의 트리크롬 염색 기계 학습 분석
<ol>
	<li>Masson의 트리크롬 염색을 사용하여 대조군 및 블레오마이신 처리된 폐의 콜라겐 조성 분석을 조직병리학적으로 평가합니다.</li>
	<li>관찰자 의존 편향을 줄이려면 전체 슬라이드 이미지 스캐너를 사용하여 염색된 폐 절편의 고해상도 디지털 이미지를 획득합니다.</li>
	<li>그런 다음 자동화된 소프트웨어 궤도 이미지 분석을 사용하여 콜라겐 영역을 정량적으로 분석합니다 8,9,12. 교육 과정은 아래에 간략하게 설명되어 있습니다.<ol>
		<li>각 조직 범주에 대한 몇 가지 대표적인 주석(예: 콜라겐, 정상 조직 및 섬유성 조직)을 수동으로 설명합니다. 주석이 달린 훈련 영역에서 추출된 픽셀 단위 특징을 사용하여 SVM(Support Vector Machine)에 대한 훈련 세트를 구성할 수 있습니다.</li>
		<li>Masson-stained section의 경우 조직 분류를 콜라겐, 정상 조직 및 배경의 세 가지 범주로 정의합니다. 참고: 기계 학습 모델은 병리학자가 검증한 평가에서 정확한 조직 분류가 확인될 때까지 반복적인 주석 및 개선을 통해 전체 슬라이드 이미지(WSI)에 대한 반복적인 훈련을 받습니다. 만족스러운 분류 정확도가 달성되면 프로세스가 완전히 자동화됩니다: 유효한 관심 영역(ROI) 내의 각 픽셀에서 특징이 추출되고 SVM은 이후에 해당 조직 범주를 높은 정밀도로 예측합니다.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

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</ol>

<table><tbody><tr><td>식염수 0.9%</td><td>호프바이오</td><td>HBPP008-100</td><td></td></tr><tr><td>22G 무딘 바늘</td><td>BD</td><td>383922</td><td></td></tr><tr><td>3D 슬라이서&nbsp; 이미지 컴퓨팅 플랫폼</td><td>3D 슬라이서&nbsp;</td><td>https://www.slicer.org/</td><td></td></tr><tr><td>블레오마이신</td><td>MCE</td><td>하이-17565</td><td></td></tr><tr><td>이소플루란</td><td>RWD</td><td>R510-22</td><td></td></tr><tr><td>Masson 얼룩 키트</td><td>예센</td><td>60532ES58</td><td></td></tr><tr><td>마이크로 CT</td><td>핀삼</td><td>SNC-100</td><td></td></tr><tr><td>궤도</td><td>궤도 이미지 분석</td><td>https://www.orbit.bio/</td><td></td></tr><tr><td>펜토바르비탈 나트륨</td><td>시그마</td><td>P3761</td><td></td></tr><tr><td>작은 동물 후두경</td><td>유옌 악기</td><td>CG-02M</td><td></td></tr><tr><td>스프스</td><td>IBM</td><td>버전 19.0&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>따뜻한 담요</td><td>랩 애님 테크</td><td>위도-16-0323</td><td></td></tr></tbody></table>

전임상 모델에서 폐 섬유증 평가 향상을 위해 micro-ct를 사용한 일측성 폐 용적 분석

Unilateral Lung Volume Analysis Using Micro-CT for Enhanced Assessment of Pulmonary Fibrosis in Preclinical Models

그림 10A-D는 폐 용적 변화 및 염색 분석의 결과를 보여줍니다.
블레오마이신(BLM)이 폐 조직에 미치는 영향을 평가하기 위해 3D 이미징 기술을 사용하여 식염수 처리 그룹(Ctrl)과 BLM 처리 그룹 간의 폐 용적량 비교 분석을 수행했습니다. 좌측 폐 용적은 Ctrl에 비해 BLM 그룹에서 현저히 감소합니다. 좌측 폐 용적(mm3)의 정량화는 BLM 그룹에서 상당한 감소를 보여줍니다(그림 10A,C).
Masson의 트리크롬 염색은 폐 조직에서 섬유증의 특징인 콜라겐 침착 정도를 평가하는 데 사용되었습니다. 정량적 결과는 BLM 그룹에서 Masson 양성 염색이 크게 증가했음을 보여주며, 이는 BLM 그룹이 ...

전임상 모델에서 폐 섬유증 평가 향상을 위해 Micro-CT를 사용한 일측성 폐 용적 분석

Pulmonary fibrosis (PF) is a progressive and irreversible interstitial lung disease characterized by poor prognosis and limited treatment options. The ...

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Research

연구

JoVE Journal

Medicine

의학

여기에서는 마우스의 폐압-부피 곡선을 간단하고 안정적으로 측정할 수 있는 프로토콜을 제시하며, 두 가지 일반적인 폐 병리학인 폐 섬유증과 폐기종에서 표현형 실질 변화를 감지할 수 있을 만큼 충분히 민감하다는 것을 보여줍니다. 이 지표는 병리학의 발달에 따른 폐의 구조적 변화를 정량화할 수 있는 수단을 제공합니다.

마우스 폐의 압력 볼륨 곡선의 측정

마이크로 컴퓨터 단층촬영을 사용하여 선암종 마우스 모델의 폐에서 종양 결절 발달을 감지하는 방법과 시간 경과에 따른 결절 크기 및 치료에 대한 반응 변화를 모니터링하는 데 사용하는 방법을 설명합니다. 평가의 정확성은 종말점 조직학적 정량화로 확인되었습니다.

종양 개발의 평가를 위해 마이크로 컴퓨터 단층 촬영을 사용하고 후속 치료에 대한 반응의를 폐암의 마우스 모델에서

우리 비-침략 적 multimodal 접근 bleomycin의 이중 intratracheal 주입에 의해 유도 된 마우스 폐 섬유 증 모델의 경도 평가 대 한 마이크로-CT와 형광 분자 단층에 따라 이미지를 설명 합니다.

Multimodal 접근을 이미징 Bleomycin 유도 폐 섬유 증 생쥐에서의 경도 평가 대 한 마이크로-CT와 형광 분자 단층에 따라

이 기술의 목적은 폐 인플레이션과 폐 동맥을 통해 무선 불투명 한 폴리머 기반 화합물의 주입을 통해 초기 산후 및 성인 마우스의 폐 동맥 네트워크의 전 생체 시각화입니다. 캐스팅된 조직에 대한 잠재적 응용 프로그램도 논의됩니다.

Micro-CT 화상 진찰을 위한 성인 및 초기 산후 마우스 폐의 혈관 주조

이 프로토콜의 목적은 추가 방사선 학 분석에 사용하기 위해 고해상도 CT 스캔에 대한 관심의 양을 분할하는 시간 효율적인 방법을 제공하는 것입니다.

SARS-CoV 폐렴의 정량적 적 인 축전을위한 통합 및 지상 유리 영역을 식별하는 폐 CT 세분화

CT 및 129Xe MRI는 이미지 정합을 사용하여 국소 분석에 활용할 수 있는 보완적인 폐 구조-기능 정보를 제공합니다. 여기에서는 오픈 소스 플랫폼을 사용하여 129Xe MR에서 CT 이미지 등록에 대한 기존 문헌을 기반으로 하는 프로토콜을 제공합니다.

다중 모드 폐 영상: CT 및 Hyperpolarized 129Xe MRI의 보완 정보를 사용하여 폐 구조-기능 평가

여기에서는 Isolectin B4의 단일 염색을 사용하여 전체 마우스 폐 조직에 대한 폐 미세혈관 밀도의 편향되지 않은 정량화를 수행하는 간단하고 경제적인 프로토콜을 설명합니다.

소엽에 걸친 생쥐의 폐 미세혈관 밀도 정량화

종방향 in vivo rat radial defect model에서 사용자 정의 관심 영역(ROI)을 분석하는 방법을 제시합니다. 이 방법을 사용하면 이전에는 μCT(microcomputed tomography) 스캔 시야, 표본 방향 및 골격의 기준선 존재 여부의 변화에 의해 제한되었던 서로 다른 골격 간의 비교 분석을 수행할 수 있습니다.

Critical-sized bone defects에서 사용자 정의 관심 영역에 대한 종방향 마이크로 컴퓨터 단층 촬영 이미지 분석

폐는 전신 기관지 동맥과 폐동맥 동맥 모두에서 perfused 있습니다. 대부분의 폐 pathologies에서는 강력한 neovascularization을 보여주는 작은 조직 vasculature입니다. 폐 혈액 흐름의 중단이 활발 기관지 혈관 신생을 촉진합니다. 우리는 기관지 neovascularization을 촉진 좌측 폐동맥의 국소 빈혈을 일으킬 외과 세부 정보를 제공합니다.

허혈성 쥐 폐의 혈관 신생

저산소 폐 혈관 수축 (HPV)은 폐포 저산소증 폐 관류가 환기와 일치하는 중요한 생리학적 현상이다. HPV에 기여하는 주요 혈관 세그먼트는 인트라 아시나르 동맥입니다. 여기서, 우리는 직경 20-100 μm의 뮤린 폐 혈관의 HPV의 분석을 위한 우리의 프로토콜을 기술합니다.

Murine 정밀 절단 폐 슬라이스를 사용하여 폐 내 동맥의 저산소 폐 혈관 수축의 비디오 형태 측정 분석

배우세요 마이크로 CT를 활용한 일측성 폐 용적 분석으로 폐 섬유증을 정량 평가하는 방법을. 마우스 모델에서 AI 보조 알고리즘으로 병변 분할 정확도를 높여 전임상 중재 평가의 신뢰성을 향상시킵니다.

전임상 모델에서 폐 섬유증 평가 향상을 위해 Micro-CT를 사용한 일측성 폐 용적 분석

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