Jednostronna analiza objętości płuc za pomocą mikrotomografii komputerowej w celu lepszej oceny zwłóknienia płuc w modelach przedklinicznych
20 czerwca 2025
W tym miejscu przedstawiamy protokół wykorzystania mikrotomografii komputerowej (mikro-CT) do ilościowego oznaczania wentylowanych regionów w jednostronnym modelu zwłóknienia płuc wywołanego bleomycyną poprzez wkroplenie dotchawicze po stronie zmiany.
Nasza grupa zajmuje się badaniami podstawowymi i translacyjnymi w zakresie zwłóknienia narządów. Od niedawna koncentruje się na opracowywaniu wczesnych metod diagnostycznych i precyzyjnych terapii zwłóknienia płuc. Opracowaliśmy metodę jednostronnej wentylacji wolumetrycznej płuc opartej na mikrotomografii komputerowej, która umożliwia precyzyjną zmianę zwłóknienia płuc. Potencjalnie transformacja oceny interwencji przedklinicznej.
Jednostronna instalacja bleomycyny indukuje precyzyjne obrażenia na całe życie u myszy, zapewniając porównywalne leczenie wstępne między naroślami. Określ ilościowo, podczas gdy mikro CT do oceny interwencji kompetencyjnej. Nasz guru opracuje wspomagane sztuczną inteligencją algorytmy automatycznej segmentacji zmian zwłóknieniowych, aby zwiększyć dokładność oceny ilości.
[Instruktor] Aby rozpocząć, uruchom program 3D Slicer, aby rozpocząć przetwarzanie końcowe w celu jednostronnej selektywnej segmentacji płuc i analizy objętości. Kliknij przycisk Załaduj, aby zaimportować dane obrazowania w formacie DICOM. Wyświetlaj obrazy osiowe, rogówkowe i strzałkowe w głównym interfejsie. Dostosuj parametry widoku strzałkowego, aby wyświetlić ukryte opcje. Następnie wybierz zmień nazwę bieżącego woluminu i wprowadź nową nazwę. W edytorze segmentów kliknij przycisk Dodaj, aby utworzyć segmentację dla prawego płuca. Dostosuj zakres progowy do minus 1000 i minus 350 jednostek Hounsfielda i włącz użycie do maskowania. Teraz użyj narzędzia do malowania z pędzlem kulowym, aby podzielić żądane obszary płuc. Wybierz narzędzie wyspy i wybierz opcję zachowaj wybraną wyspę. Podświetl prawe płuco, a następnie kliknij przycisk pokaż 3D, aby wyświetlić model 3D w panelu wizualizacji. W panelu terminologii zmień kolor modelu 3D na niebieski. Po powtórzeniu kroków w celu segmentacji lewego płuca przetwórz osiowe obrazy CT klatki piersiowej w celu obliczenia objętości wentylowanych płuc. Następnie wygeneruj model 3D. Teraz zmień kolor modelu 3D lewego płuca na żółty. Ustaw nieprzezroczystość segmentacji prawego płuca na 0,2. Rób zrzuty ekranu z widokiem 3D lub obrazami plasterków i zapisz je, klikając zrzut ekranu z adnotacją. Wybieranie formatu obrazu, a następnie modyfikowanie ścieżki zapisu. Użyj modułu statystyk segmentów, aby obliczyć objętość płuc w milimetrach sześciennych i przeanalizować normalne obszary napowietrzone. Objętość lewego płuca w grupie leczonej bleomycyną była znacznie zmniejszona w porównaniu z grupą kontrolną leczoną solą fizjologiczną. Odkładanie się kolagenu w tkance płucnej, na co wskazuje barwienie trichromem Massona, było znacznie podwyższone w grupie leczonej bleomycyną.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsze badanie przedstawia protokół mikrotomografii komputerowej (micro-CT) służący do ilościowego określania obszarów wentylowanych w jednostronnym modelu włóknienia płuc indukowanego bleomycyną. Podejście to ma na celu usprawnienie oceny interwencji w leczeniu włóknienia płuc.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Włóknienie płuc
- Mikrotomografia komputerowa
- Ocena interwencji przedklinicznych
Wstęp
- Badania koncentrują się na włóknieniu narządów oraz opracowywaniu metod diagnostycznych.
- Jednostronna instalacja bleomycyny indukuje celowe uszkodzenie płuc u myszy.
- Mikro-tomografia komputerowa (micro CT) umożliwia precyzyjną ocenę objętościową obszarów płuc.
- Opracowywane są algorytmy wspomagane przez AI do segmentacji zmian chorobowych.
Cel badania
- Ilościowe określenie obszarów płuc wentylowanych w modelu włóknienia.
- Poprawa dokładności ocen interwencji.
- Opracowanie wczesnych strategii diagnostycznych i terapeutycznych w przebiegu włóknienia płuc.
Zastosowane metody
- Mikrotomografia komputerowa do analizy objętościowej płuc.
- Jednostronne podanie bleomycyny w modelu mysim.
- Algorytmy wspomagane przez AI do automatycznej segmentacji zmian włóknistych.
- Analiza porównawcza warunków przed leczeniem.
Główne wyniki
- Skuteczna kwantyfikacja obszarów wentylowanych przy użyciu mikro-CT.
- Wykazana precyzja w ocenie włóknienia płuc.
- Potencjał do transformacji oceny interwencji przedklinicznych.
- Zwiększona dokładność segmentacji zmian dzięki algorytmom AI.
Wnioski
- Podejście z wykorzystaniem mikro-CT zapewnia niezawodną metodę oceny włóknienia płuc.
- Techniki wspomagane przez AI poprawiają dokładność ocen ilościowych.
- Niniejsze badanie kładzie fundament pod przyszłe interwencje terapeutyczne.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Ilościowa jednostronna analiza objętości płuc z wykorzystaniem mikro-tomografii komputerowej (micro-CT) umożliwia precyzyjną ocenę postępu włóknienia płuc oraz odpowiedzi terapeutycznej w modelach przedklinicznych. Podejście to odpowiada na zapotrzebowanie na powtarzalne, czułe i istotne translacyjnie punkty końcowe we wczesnych etapach poszukiwania leków na schorzenia układu oddechowego. Ulepszona kwantyfikacja objętościowa i regionalna wspiera pewne podejmowanie decyzji w kluczowych punktach zwrotnych podczas rozwoju portfolio leków przeciw włóknieniowych.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Umożliwia rygorystyczną weryfikację hipotez dotyczących szlaków włóknienia in vivo.
- Wspiera funkcjonalną walidację celu poprzez ilościowe określanie zmian objętości płuc w obrębie zmian chorobowych.
- Ułatwia ograniczanie ryzyka mechanistycznego dzięki precyzyjnemu modelowaniu regionalnych uszkodzeń.
- Zwiększa pewność prognostyczną przy wyborze kandydatów w programach badawczych nad włóknieniem.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Zapewnia zestandaryzowane, ilościowe odczyty do oceny interwencji przeciwfibrotycznych.
- Umożliwia powtarzalną ocenę wentylowanych obszarów płuc w różnych kohortach.
- Wspiera skalowalność analizy i ponowne wykorzystanie platformy w badaniach podłużnych.
- Dostarcza wiarygodne punkty końcowe w zakresie objętości dla procesów przesiewowych związków.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Umożliwia dopasowanie przedklinicznych punktów końcowych do klinicznie istotnych modalności obrazowania.
- Zapewnia ciągłość procesu od etapu odkrywania po przedkliniczną walidację skuteczności terapeutycznej.
- Wspiera podejmowanie decyzji o dalszym rozwoju projektu, skorygowanych o ryzyko, w oparciu o ilościowe wskaźniki progresji choroby.
- Ułatwia synchronizację biomarkerów poprzez ocenę włóknienia w oparciu o obrazowanie.
Integracja potoku i przepływu pracy
Ta analiza wolumetryczna oparta na mikro-CT wpisuje się w kontinuum od odkrycia do badań przedklinicznych nad włóknieniem płuc, stanowiąc pomost między wczesnymi badaniami mechanistycznymi a translacyjną oceną skuteczności.
- Biologia odkrywcza: Wspiera weryfikację hipotez i ograniczanie ryzyka biologicznego poprzez ilościowe określanie regionalnych uszkodzeń włóknistych.
- Przesiewy: Zapewnia powtarzalne, ilościowe wyniki służące do oceny interwencji i porównywania kohort.
- Analityka: Dostarcza wskaźniki objętościowe i napowietrzania, które stanowią podstawę analizy statystycznej i progów decyzyjnych.
- Badania translacyjne: Dostosowuje przedkliniczne punkty końcowe obrazowania do standardów diagnostyki klinicznej.
- Wykorzystanie w organizacji: Ustanawia wielokrotnego użytku schemat obrazowania i analizy dla modeli włóknienia oraz powiązanych chorób płuc.
Wpływ operacyjny i organizacyjny
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i redukuje niejednoznaczność mechanistyczną w modelach włóknienia.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje analizę wolumetryczną i zwiększa powtarzalność między badaniami.
- Wartość strategiczna: Umożliwia podejmowanie świadomych decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) oraz efektywne kapitałowo rozwijanie portfolio.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację dostosowaną do ryzyka oraz rozwój projektów w obszarze chorób układu oddechowego.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w obrazowaniu mikro-CT oraz obsłudze oprogramowania do analizy obrazów 3D.
- Wymaga dostępu do wysokorozdzielczego sprzętu mikro-CT oraz infrastruktury obliczeniowej.
- Konieczna jest standaryzacja protokołów obrazowania i parametrów analizy pomiędzy zespołami.
- Może być wymagana adaptacja metody dla różnych modeli zwierzęcych lub etiologii włóknienia.
- Potencjalne ograniczenia obejmują przepustowość obrazowania oraz dokładność segmentacji, szczególnie w zaawansowanych stadiach choroby.
