Planimetria cyfrowa do oceny kinetyki zamykania ran w modelu mysim
10 stycznia 2025
Rany stanowią globalne wyzwanie zdrowotne. W ramach tego badania opracowano standaryzowaną kabinę fotograficzną wykorzystującą planimetrię cyfrową w celu zminimalizowania zmienności pomiaru rany. Monitorowanie ran u myszy przez 14 dni wykazało początkowy wzrost powierzchni i obwodu rany, po którym następowało stopniowe zamykanie. Metodologia ta może pomóc w ocenie kinetyki zamykania ran w modelach przedklinicznych.
Nasze badania koncentrują się na standaryzacji makroskopowego pomiaru rany przy użyciu kontrolowanego obrazowania, zapewniającego spójność oraz światło, położenie i odległość lub protokoły mają na celu zminimalizowanie zmienności i poprawę aktualności pomiaru rany w modelach przedklinicznych. Zajmujemy się kwestią braku standaryzacji w mikroskopowych pomiarach ran. W obecnych metodologiach często brakuje warunków kontrolnych, co prowadzi do niespójności danych.
Nasz protokół oferuje odpowiednią konfigurację, która zapewnia równomierne oświetlenie, pozycjonowanie i odległość, zmniejszając prawdopodobieństwo i zwiększając odtwarzalność. Nasz protokół eliminuje powszechne źródła błędu systematycznego pomiaru poprzez standaryzację warunków obrazowania. W przeciwieństwie do metod ręcznych zapewnia spójność między eksperymentami, umożliwiając dokładne porównania i zmniejszając zmienność pomiarów powierzchni i obwodu ran.
Nasze wyniki umożliwiają uzyskanie bardziej precyzyjnych i powtarzalnych danych pomiarowych ran dzięki zapewnieniu ustandaryzowanej metodologii. Jest to podstawa do oceny interwencji terapeutycznych i przedklinicznych badań ran. Aby rozpocząć, przymocuj szczelinowy profil aluminiowy na wewnętrznej powierzchni bocznej krawędzi dachu.
Umieść dwie prostokątne płyty aluminiowe ze środkami z polietylenu w rowkach profili dachowych, aby umożliwić przesuwanie się przez oba profile. Zamontuj 20-centymetrową świetlówkę LED RGB pod kątem 45 stopni na spodniej krawędzi pierwszego panelu za pomocą taśmy dwustronnej. Następnie zamontuj prostokątny panel z płyty piankowej z centralnym okrągłym wycięciem o długości 7,82 centymetra na każdym panelu dachowym, aby umożliwić montaż obiektywu kamery.
W przypadku budowy podłogi najpierw wytnij kwadraty o boku o długości 2,54 centymetra z każdego rogu białej płyty piankowej o wymiarach 40 na 40 centymetrów. Ten krok zapewnia, że płyta piankowa jest prawidłowo dopasowana do profili powierzchni podłogi. Po przycięciu narożników połóż płytę piankową na profilach podłogi.
Przymocuj listwy mocujące na rzep do profili aluminiowych A i B, aby łatwo manipulować wewnętrznymi elementami fotobudki. Stały klej mocuje się centymetr od krawędzi dwóch kwadratów z tektury piankowej po jednej stronie i umieszcza je na przedniej i tylnej ścianie. Za pomocą silikonu przyklej dwa panele do boków C i D, aby utworzyć lewą i prawą ścianę boczną.
Umieść wydrukowaną w 3D maskę 11,5 centymetra od krawędzi wstępnie przyciętego prostokąta z białej płyty piankowej o wymiarach 40 na 28 centymetrów, aby utrzymać myszy w znieczuleniu wziewnym. Następnie przyklej go do środka podstawy referencyjnej. Zamocuj wydrukowany w 3D blok linijki jeden centymetr od lewej strony podstawy myszy, aby pomieścić element odniesienia pomiaru do cyfrowego przetwarzania obrazu.
Następnie przymocuj 15-centymetrową linijkę z podziałką ze stali nierdzewnej do bloku linijki i zainstaluj kompletną podstawę referencyjną wewnątrz kabiny w celu skalowania obrazu. Po znieczuleniu myszy użyj sterylnego pięciomilimetrowego stempla do biopsji, aby wywrzeć nacisk okrężnymi ruchami, aby utworzyć nacięcie naskórka na poziomie łopatki. Zdejmij klapkę ząbkowanymi kleszczami i przetnij nożyczkami do końcówek tęczówki.
Za pomocą kleszczyków jubilerskich umieść na ranie okrągły film skórny o średnicy jednego centymetra, aby zapobiec zakażeniu i skurczowi. Aby zrobić zdjęcia ran, umieść bazę referencyjną na środku podłogi kabiny fotograficznej. Następnie ustaw znieczuloną mysz w pozycji leżącej na platformie myszy.
Zamontuj przednią ścianę kabiny fotograficznej i rób zdjęcia makroskopowe. Aby otworzyć utworzony obraz kopii zapasowej w imagej, przejdź do Plik, Otwórz i wyszukaj. Następnie kliknij przycisk Otwórz.
Teraz zmaksymalizuj obraz, wybierz narzędzie linii prostej, a następnie za pomocą plus powiększ linijkę obok myszy. Narysuj 10-milimetrową linię prostą na obrazie linijki. Przejdź do analizy i ustaw skalę.
Wprowadź 10 jako znaną odległość. Ustaw jednostkę długości na milimetry i kliknij przycisk OK. Następnie użyj narzędzia prostokąt, aby zaznaczyć obszar wokół rany o szerokości i wysokości 150 i zapisać wartości X i Y.
Następnie kliknij prostokąt prawym przyciskiem myszy i wybierz duplikat. Nazwij zduplikowany obraz i naciśnij enter. Na nowym obrazie naciśnij dwukrotnie plus, aby powiększyć obraz.
Aby podzielić obraz na kanały kolorów, przejdź do opcji Obraz, Tekst i Stos RGB. Na czerwonym obrazie kanału kliknij obraz prawym przyciskiem myszy, wybierz duplikat i naciśnij OK w zduplikowanym oknie. Następnie kliknij czerwony obraz kanału, wybierz obraz, dostosuj i próg, aby go podzielić.
Wybierz opcję Domyślne i kliknij przycisk Zastosuj, aby zastosować próg przewidywania. Popraw obszar zainteresowania lub ROI, aby zapewnić całkowite pokrycie rany i uniknąć zniekształceń segmentacji. Aby zdefiniować obwód obszaru zainteresowania, wybierz opcję Edytuj, a następnie przejdź do zaznaczenia i wybierz opcję Utwórz zaznaczenie.
Następnie wybierz Edytuj, a następnie Wybór i kliknij Dodaj do menedżera, aby dodać go do menedżera ROI. Aby zweryfikować segmentację, otwórz okno Menedżer zwrotu z inwestycji i wybierz zwrot z inwestycji do przejrzenia. Kliknij Więcej, Tłumacz, wprowadź zarejestrowane wartości X i Y i naciśnij OK.
Zmaksymalizuj oryginalny obraz, a następnie wybierz ROI w menedżerze ROI. Użyj strzałek, aby dostosować ROI, aż zrówna się z raną. Po potwierdzeniu segmentacji uzyskaj pomiary rany, wybierając opcję Analizuj i mierz.
Odsetek zamknięcia rany początkowo wzrósł do 138,04% w drugim dniu z powodu procesów zapalnych, po czym zmniejszył się i przeszedł w kierunku faz naprawy i konsolidacji, ze stałym zamknięciem obserwowanym po siódmym dniu. Odległość cofnięcia krawędzi rany zwiększyła się początkowo w fazie zapalnej, ale zaczęła się zmniejszać po trzecim dniu, jak pokazano w równaniu Gilmana wskazującym na stopniowe kurczenie się rany.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsze badanie przedstawia zestandaryzowaną kabinę fotograficzną do makroskopowego pomiaru ran, mającą na celu ograniczenie zmienności w ocenie ran. Dzięki wykorzystaniu kontrolowanych warunków obrazowania, zastosowana metodologia zwiększa dokładność pomiarów zamykania się ran w modelach przedklinicznych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Gojenie ran
- Modele przedkliniczne
- Standaryzacja pomiarów
Wstęp
- Rany stanowią istotne wyzwanie dla zdrowia publicznego na świecie.
- Obecne metodologie często nie są wystandaryzowane, co prowadzi do niespójności danych.
- Zmienność pomiarów ran może utrudniać dokładne porównania.
- Ustandaryzowane warunki obrazowania mogą poprawić powtarzalność.
Cel badania
- Opracowanie kontrolowanego układu obrazowania do pomiaru ran.
- Zminimalizowanie zmienności w ocenie pola powierzchni i obwodu rany.
- Zwiększenie dokładności oceny kinetyki gojenia się ran.
Zastosowane metody
- Znormalizowana kabina fotograficzna do obrazowania ran.
- Kontrolowane oświetlenie i pozycjonowanie w celu zapewnienia spójności.
- Cyfrowa planimetria do precyzyjnego pomiaru pola i obwodu rany.
- Monitorowanie gojenia ran u myszy w okresie 14 dni.
Główne wyniki
- Zaobserwowano początkowy wzrost powierzchni i obwodu rany.
- Odnotowano stopniowe zamykanie się ran w okresie monitorowania.
- Zastosowanie znormalizowanej metodologii ograniczyło zmienność pomiarów.
- Osiągnięto zwiększoną powtarzalność pomiarów ran.
Wnioski
- Opracowana metodologia pomaga w ocenie kinetyki gojenia ran.
- Standaryzacja zwiększa wiarygodność przedklinicznych badań nad ranami.
- Podejście to może przyczynić się do lepszego zrozumienia procesów gojenia ran.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Zstandaryzowana cyfrowa planimetria w badaniu kinetyki zamykania się ran w modelach mysich odpowiada na krytyczną potrzebę uzyskania powtarzalnej, ilościowej oceny w przedklinicznej ewaluacji terapeutycznej. Poprzez minimalizację zmienności pomiarów, podejście to zwiększa pewność predykcyjną w badaniach nad wczesnymi etapami gojenia ran i wspiera rzetelną selekcję projektów w obszarze medycyny regeneracyjnej oraz kandydatów na leki dermatologiczne. Powtarzalność i rygor ilościowy tej metody pozycjonują ją jako podstawowe narzędzie w badaniach translacyjnych oraz w zapewnieniu porównywalności między różnymi studiami.
Zastosowania strategiczne w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wstępne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia ilościową weryfikację hipotez terapeutycznych w modelach gojenia ran.
- Wspiera ograniczanie ryzyka biologicznego poprzez dostarczanie powtarzalnych wskaźników zamykania rany.
- Ułatwia funkcjonalną walidację punktów uchwytu dzięki ustandaryzowanym wynikom pomiarów.
- Zwiększa pewność predykcyjną przy podejmowaniu wczesnych decyzji go/no-go w programach badawczych dotyczących ran.
Przesiewanie i opracowanie testu
- Przygotowuje zwalidowane, powtarzalne modele ran do późniejszego przesiewania związków.
- Standaryzuje warunki testu w celu zmniejszenia zmienności między eksperymentami.
- Generuje ilościowe dane dotyczące pola powierzchni i obwodu dla wiarygodnej oceny związków.
- Umożliwia skalowalność i ponowne wykorzystanie platformy w badaniach nad gojeniem ran.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Ujednolica przedkliniczne wskaźniki zamykania ran ze strategiami poszukiwania biomarkerów translacyjnych.
- Zapewnia ciągłość od etapu odkrycia do walidacji przedklinicznej poprzez minimalizację błędu pomiarowego.
- Wspiera decyzje o dalszym rozwoju projektów z uwzględnieniem ryzyka, w oparciu o solidne dane ilościowe.
- Umożliwia mechanistyczną redukcję ryzyka dla terapii kandydackich ukierunkowanych na gojenie ran.
Integracja potoku i przepływu pracy
Ten schemat cyfrowej planimetrii integruje procesy od wczesnej fazy odkryć po walidację przedkliniczną, wspierając testowanie hipotez, rozwój testów analitycznych oraz badania translacyjne w ramach portfolio dotyczącego gojenia ran.
- Biologia odkrywcza: Umożliwia opartą na hipotezach ocenę kinetyki gojenia ran oraz efektów ścieżek sygnalizacyjnych.
- Screening: Zapewnia powtarzalne, ilościowe pomiary pola i obwodu rany w celu weryfikacji gotowości testu.
- Analityka: Dostarcza wyników statystycznych i profili kinetycznych do porównania interwencji terapeutycznych.
- Badania translacyjne: Łączy odkrycia przedkliniczne ze strategiami biomarkerów klinicznych w zakresie naprawy ran.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy zstandaryzowaną, wielokrotnego użytku platformę obrazowania i analizy do badań nad ranami.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwa
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i redukuje niejednoznaczność mechanistyczną w modelach gojenia ran.
- Wartość operacyjna: Sprzyja standaryzacji, powtarzalności i skalowalności w przedklinicznej ocenie ran.
- Wartość strategiczna: Umożliwia podejmowanie świadomych decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) oraz efektywne pod względem kapitałowym zarządzanie portfolio.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację skorygowaną o ryzyko oraz rozwój kandydatów na leki wspomagające gojenie ran.
Wskazówki dotyczące implementacji
- Wymaga wiedzy specjalistycznej z zakresu obrazowania cyfrowego, segmentacji i analizy statystycznej.
- Wymaga kontrolowanej infrastruktury do fotodokumentacji oraz zwalidowanych narzędzi programistycznych (np. ImageJ).
- Wymaga międzyzespołowej standaryzacji protokołów obrazowania i pomiarów.
- Możliwość adaptacji do różnych przedklinicznych modeli ran po zastosowaniu odpowiedniej kalibracji.
- Potencjalne ograniczenia obejmują zmienność specyficzną dla modelu oraz konieczność zapewnienia spójnej znieczulenia i ułożenia preparatu.
