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
To badanie przedstawia protokół mikrotomografii komputerowej (mikro-TK) do ilościowej oceny wentylowanych obszarów w jednostronnym modelu przewlekłego zapalenia płuc wywołanego przez bleomycynę. Podejście to ma na celu ulepszenie oceny interwencji w przewlekłym zapaleniu płuc.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Przewlekłe zapalenie płuc
- Mikrotonografia komputerowa
- Ocena interwencji przedklinicznych
Tło
- Badania koncentrują się na przewlekłym zapaleniu narządów i rozwijaniu podejść diagnostycznych.
- Jednostronna instalacja bleomycyny wywołuje ukierunkowane uszkodzenie płuc u myszy.
- Mikro TK umożliwia precyzyjną ocenę objętościową obszarów płuc.
- Algorytmy wspierane przez sztuczną inteligencję są opracowywane w celu segmentacji zmian.
Cel badania
- Ilościowa ocena wentylowanych obszarów płuc w modelu przewlekłego zapalenia.
- Poprawa dokładności ewaluacji interwencji.
- Rozwój wczesnych strategii diagnostycznych i terapeutycznych dla przewlekłego zapalenia płuc.
Zastosowane metody
- Mikrotonografia komputerowa do analizy objętościowej płuc.
- Jednostronna instalacja bleomycyny w modelu mysim.
- Algorytmy wspierane przez sztuczną inteligencję do automatycznej segmentacji zmian ropnych.
- Porównawcza analiza warunków przed leczeniem.
Główne wyniki
- Udana ilościowa ocena wentylowanych obszarów za pomocą mikro-TK.
- Wykazana precyzja w ocenie przewlekłego zapalenia płuc.
- Możliwość przekształcenia przedklinicznych ocen interwencji.
- Zwiększona dokładność w segmencie zmian poprzez algorytmy sztucznej inteligencji.
Wnioski
- Podejście mikro-TK zapewnia niezawodną metodę oceny przewlekłego zapalenia płuc.
- Techniki wspierane przez sztuczną inteligencję poprawiają dokładność ocen ilościowych.
- To badanie zapewnia podstawę dla przyszłych interwencji terapeutycznych.
Często zadawane pytania
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.
