Name: Jednostronna analiza objętości płuc za pomocą mikrotomografii komputerowej w celu lepszej oceny zwłóknienia płuc w modelach przedklinicznych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-06-20T12:55:00.000+00:00
Duration: 3 min 38 s
Description: Poznaj metodę mikrotomografii komputerowej do analizy objętości płuc w modelu zwłóknienia u myszy. Technika ta umożliwia precyzyjną ocenę interwencji przedklinicznych przy użyciu algorytmów sztucznej inteligencji.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Prace te były wspierane przez granty z Narodowej Fundacji Nauk Przyrodniczych Chin (82300092) i Niezależnego Laboratorium Badawczego Państwowego Kluczowego Laboratorium Chorób Układu Oddechowego (SKLRD-Z-202302) oraz Finansowanie Projektu Budowania Potencjału Innowacyjnego Prowincjonalnych Instytutów Badawczych Guangdong (KD032024001).

Wszystkie eksperymenty na zwierzętach zostały zatwierdzone przez Komitet ds. Opieki i Korzystania ze Zwierząt Uniwersytetu Medycznego w Guangzhou. Doświadczenia przeprowadzono na 6-8 tygodniowych samcach myszy C57BL/6 o masie 25-30 g. Myszy przebywały w 12-godzinnym cyklu światła i ciemności (światło: 25 lux) z nielimitowanym dostępem do pożywienia i wody, a następnie zostały losowo przydzielone do grup kontrolnej i BLM.
1. Jednostronne wlewanie dotchawicze do płuc
<ol>
	<li>Zanurzyć w narkozie samce myszy C57BL/6 (wiek 6-8 tygodni, masa 25-30 g), podając dożylnie wtrysk 1% pentobarbitalu sodu (50 mg/kg).</li>
	<li>Monitorować głębokość narkozy, obserwując częstotliwość oddechów oraz odruch cofania kończyn.</li>
	<li>Unieruchomić mysz w pozycji na plecach na plastikowej płytce ustawionej pod kątem 70°-90°, stabilizując ją za siekacze i kończyny.</li>
	<li>Używając sterylnych pęsety tępich, delikatnie odsunąć język.</li>
	<li>Wprowadzić specjalnie przygotowaną tępą igłę 22 G do tchawicy, wykorzystując laryngoskop dla małych zwierząt w celu wizualizacji nagłoska i struktur gardła. Obrócić płytkę przeciwnie do ruchu wskazówek zegara do kąta -70°, aby ustawić lewy oskrzele główny równolegle do oskrzeli głównego. Przesuwać igłę do momentu poczucia oporu. 
	UWAGA: Wcześniej zmierzyć długość cewnika na myszy treningowej o podobnej wielkości, aby zapewnić optymalną głębokość wprowadzenia.</li>
	<li>Szybko obrócić pod kątem 30° i wstrzyknąć 40 µL roztworu bleomycyny (0,02 mg). Wyjąć igłę.</li>
	<li>Utrzymać mysz w tej pozycji przez co najmniej 30 s, aby zapewnić właściwe rozprowadzenie leku.</li>
	<li>Pozostawić mysz do wybudzenia w pozycji na brzuchu na podgrzewanym kocu.</li>
</ol>
2. Skanowanie mikrotomografią komputerową (micro-CT)
UWAGA: Myszy skanowano za pomocą systemu mikro-CT zgodnie z instrukcjami producenta.
<ol>
	<li>Przeprowadzić skanowanie mikro-CT myszy przez 3 tygodnie po podaniu bleomycyny.</li>
	<li>Dodać odpowiednią ilość izofluranu do waporyzatora aparatu do gazowej anestezji małych zwierząt, włączyć waporyzator, ustawić stężenie indukcyjne na 3% i umieścić myszy w komorze indukcyjnej do momentu utraty odruchu prostowania oraz pojawienia się powolnego, głębokiego oddechu.</li>
	<li>Wyjąć myszy z komory indukcyjnej i ułożyć je na plecach na stole skanującym w taki sposób, aby kończyny były wyprostowane, a ciała wyrównane wzdłuż linii środkowej.</li>
	<li>Ustawić stężenie podtrzymujące izofluranu na stole skanującym na 1%.</li>
	<li>Ustawić tryb skanowania mikro-CT: poprzeczne pole widzenia 43 mm, rozdzielczość 2K x 2K, wielkość piksela 0,042 mm, grubość warstwy 0,042 mm.</li>
	<li>Po skanowaniu umieścić myszy na ogrzewającym kocu aż do ich wybudzenia.</li>
</ol>
3. Post-processy mikro-CT: Jednostronna selektywna segmentacja płuc i analiza objętości
UWAGA: Przetwarzanie obrazów i analiza ilościowa zostały przeprowadzone przy użyciu bezpłatnego oprogramowania o otwartym kodzie źródłowym 3D Slicer (http://www.slicer.org), zgodnie z instrukcjami producenta. Zastosowano kliniczne zakresy jednostek Hounsfielda (HU) dla okna płucnego w celu normalizacji obrazów HU, segmentując miąższ płuc na obszary prawidłowo napowietrzone ([-1000, -350] HU), jak zgłoszono we wcześniejszych publikacjach8,9,11. Procedura przetwarzania obrazów przedstawia się następująco:
<ol>
	<li>Uruchom program 3D Slicer. Interfejs operacyjny przedstawiono na Rycini 1.</li>
	<li>Kliknij Load, aby zaimportować dane obrazowe w formacie DICOM. Obrazy w przekrojach osiowym, czołowym i strzałkowym zostaną wyświetlone w głównym interfejsie (Rycina 2).</li>
	<li>Dostosuj parametry widoku strzałkowego zgodnie z Rycina 3 (opcjonalnie). (1: pokaż ukryte opcje; 2: wybierz Rename current volume; 3: wprowadź New name).</li>
	<li>W module Segment Editor kliknij Add, aby utworzyć segmentację do selektywnej analizy płuc (prawe płuco) (Rycina 4) (1: Wolumeny; 2: Edytor segmentów; 3: Dodaj segment; 4: Ustaw próg; 5: Dostosuj zakres progu; 6: Użyj jako maski; 7: Ustaw pędzel sferyczny).</li>
	<li>Ustaw zakres progu na [-1000, -350] HU i włącz opcję Use for Masking.</li>
	<li>Użyj narzędzia Paint z pędzlem sferycznym, aby wysegmentować żądane obszary płuc.</li>
	<li>Wybierz narzędzie Island i zaznacz opcję Keep Selected Island. Podświetl prawe płuco, a następnie kliknij Show 3D, aby wyświetlić model 3D w panelu wizualizacji (Rycina 5) (1: Edytuj wyspy (komponenty spójne); 2: Wybierz „Keep selected island”; 3: Pokaż model 3D).</li>
	<li>W panelu Terminology zmień kolor modelu 3D na niebieski (opcjonalnie).</li>
	<li>Powtórz kroki 3.4–3.6 dla lewego płuca. Przetwarzaj warstwa po warstwie obrazy TK klatki piersiowej w przekroju osiowym, aby obliczyć objętość wentylowanego lewego płuca i stworzyć model 3D (Rycina 6).</li>
	<li>Zmień kolor 3D modelu lewego płuca na żółty (opcjonalnie).</li>
	<li>Ustaw przezroczystość segmentacji prawego płuca na 0,2.</li>
	<li>Wyeksportuj model 3D zgodnie z potrzebami (Rycina 7).</li>
	<li>Zrób zrzuty ekranu widoku 3D lub obrazów przekrojów i zapisz je (Rycina 8) (1: Zrzut ekranu z adnotacjami; 2: Wybierz format obrazu; 3: Zmodyfikuj ścieżkę zapisu).</li>
	<li>Użyj modułu Segment Statistics, aby obliczyć objętość płuc (mm3) dla każdego segmentu i przeprowadzić analizę ilościową obszarów prawidłowo napowietrzonych (Rycina 9).</li>
</ol>
<img alt="Interfejs 3D Slicer pokazujący konfigurację bazy danych DICOM do zarządzania i analizy obrazów medycznych." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67837/67837fig01.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1: Interfejs oprogramowania 3D Slicer. Na rysunku przedstawiono główny interfejs operacyjny oprogramowania 3D Slicer. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67837/67837fig01large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Analiza tomografii komputerowej przedstawiająca widoki osiowy, czołowy, strzałkowy oraz obraz 3D do diagnostyki medycznej." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67837/67837fig02.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2: Obrazy TK włóknienia płuc wywołanego jednostronnym wlewem wewnątrztrachealnym u myszy. Widoki osiowy, czołowy i strzałkowy wraz z rekonstrukcją 3D płuc po wlewie bleomycyny. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67837/67837fig02large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Proces zmiany nazwy wolumenu w oprogramowaniu do obrazowania TK; schemat wyróżniający elementy interfejsu." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67837/67837fig03.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 3"> 
Rycina 3: Regulacja parametrów widoku strzałkowego. Rycina przedstawia regulację parametrów umożliwiającą precyzyjną wizualizację i analizę. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67837/67837fig03large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Interfejs 3D Slicer; narzędzia do segmentacji, progowania i malowania w przetwarzaniu obrazów medycznych." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67837/67837fig04.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 4"> 
Rysunek 4: Edycja segmentacji i dostrajanie parametrów. Rysunek przedstawia proces edycji segmentacji oraz odpowiadające mu dostrajanie parametrów. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67837/67837fig04large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Segmentacja tomografii komputerowej; schemat interfejsu; przetwarzanie obrazu; analiza medyczna; izolacja segmentu." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67837/67837fig05.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 5"> 
Rysunek 5: Segmentacja 3D prawego płuca. Proces składa się z trzech kolejnych kroków: edycji składowych spójnych w celu segmentacji płuc (Krok 1), wybrania opcji Keep selected island w celu wyizolowania prawego płuca (Krok 2) oraz kliknięcia Show 3D w celu wyrenderowania modelu w panelu wizualizacji (Krok 3). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67837/67837fig05large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Wizualizacja skanu CT; przekroje osiowe, czołowe i strzałkowe, rekonstrukcja 3D ukazująca struktury anatomiczne." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67837/67837fig06.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 6"> 
Rycina 6: Rekonstrukcja 3D lewego płuca na podstawie analizy mikro-CT. Obrazy CT klatki piersiowej w płaszczyźnie osiowej zostały przetworzone warstwa po warstwie w celu segmentacji obszarów napowietrzonych, ilościowego oznaczenia objętości wentylowanej oraz zrekonstruowania modelu 3D. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67837/67837fig06large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Obrazy z tomografii komputerowej przedstawiające segmentację organów w płaszczyznach osiowej, czołowej, strzałkowej oraz rekonstrukcję 3D." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67837/67837fig07.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 7"> 
Rycina 7: Rekonstrukcja 3D płuc na podstawie analizy mikro-CT objętości płuc wentylowanych w modelu jednostronnej włóknienia płuc. Zrekonstruowane modele zostały wyeksportowane w określonych formatach do zdefiniowanych katalogów. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67837/67837fig07large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Interfejs narzędzia adnotacji, opcje zrzutów ekranu, ustawienia miniatur, wybór układu." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67837/67837fig08.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 8"> 
Rysunek 8: Instrukcja zapisywania obrazów. Rysunek przedstawia kolejne kroki zapisywania obrazów, począwszy od uruchomienia funkcji zapisu w menu Annotation Screenshot, poprzez wybór formatów, aż po zdefiniowanie ścieżek przechowywania. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67837/67837fig08large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Segmentacja 3D płuc; analiza tomografii komputerowej; dane wolumetryczne w oprogramowaniu analitycznym; obrazowanie medyczne." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/67837/67837fig09.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 9"> 
Rysunek 9: Analiza statystyczna oparta na mikro-CT w jednostronnym modelu włóknienia płuc. Analizie poddano dane ilościowe pochodzące z obszarów normo-napowietrzonych. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/67837/67837fig09large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
4. Barwienie trichromem Massona
<ol>
	<li>Utkwić próbkę płuc w 4% paraformaldehydzie w temperaturze pokojowej (RT) przez noc, odwodnić za pomocą serii etanoli o rosnącym stężeniu, a następnie zalać do parafiny. Przygotować skrawki o grubości 5 µm za pomocą mikrotomu obrotowego.</li>
	<li>Przebarwić skrawki metodą trichromu Massona w następujący sposób.
	<ol>
		<li>Opłukać odparafinizowane i rehydratowane skrawki w wodzie destylowanej, a następnie poddać działaniu zaprawy w podgrzanym płynie Bouina w temperaturze 56-60 °C przez 1 h lub przez noc w RT.</li>
		<li>Po przemyciu przebarwić skrawki roztworem żelazowej hematoksyliny Weigerta przez 10 min, płukać pod bieżącą ciepłą wodą z kranu przez 10 min, a następnie zanurzyć w roztworze czerwieni Biebricha i fuksyny kwasowej na 10-15 min.</li>
		<li>Przeprowadzić różnicowanie za pomocą roztworu kwasu fosfomolibdenowo-fosfotungstowego przez 10-15 min, monitorując proces do momentu, aż regiony bogate w kolagen zmienią kolor z czerwonego na przezroczysty.</li>
		<li>Następnie przenieść preparaty bezpośrednio do roztworu błękitu anilinowego na 5-10 min, opłukać w wodzie destylowanej i różnicować w 1% roztworze kwasu octowego przez 2-5 min.</li>
		<li>Po odwodnieniu w serii etanoli (od 95% do alkoholu absolutnego) i przejaśnianiu w ksylenie, zamontować skrawki w medium żywicznym.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
5. Analiza uczenia maszynowego barwienia trychromowego Massona
<ol>
	<li>Przeprowadzić histopatologiczną ocenę analizy składu kolagenu w płucach kontrolnych oraz traktowanych bleomycyną, wykorzystując barwienie trichromem Massona.</li>
	<li>Aby zminimalizować błędy wynikające z subiektywnej oceny obserwatora, należy pozyskać cyfrowe obrazy wysokiej rozdzielczości zabarwionych przekrojów płuc za pomocą skanera całych preparatów (whole-slide image scanner).</li>
	<li>Następnie ilościowo przeanalizować obszary kolagenu przy użyciu zautomatyzowanego oprogramowania do analizy obrazu8,9,12. Proces uczenia opisano krótko poniżej.
	<ol>
		<li>Ręcznie wyznaczyć kilka reprezentatywnych adnotacji dla każdej kategorii tkanki (np. kolagenu, tkanki prawidłowej i tkanki włóknistej). Wykorzystać wyekstrahowane cechy na poziomie pikseli z adnotowanych obszarów treningowych do zbudowania zbioru treningowego dla maszyny wektorów wspierających (SVM).</li>
		<li>W przypadku przekrojów barwionych metodą Massona zdefiniować klasyfikację tkanek w trzech kategoriach: kolagen, tkanka prawidłowa i tło. 
		UWAGA: Model uczenia maszynowego przechodzi iteracyjne szkolenie na obrazach całych preparatów (WSIs) poprzez wielokrotne adnotowanie i dopracowywanie, aż do momentu, gdy oceny zweryfikowane przez patologa potwierdzą dokładną kategoryzację tkanek. Po osiągnięciu satysfakcjonującej dokładności klasyfikacji proces staje się w pełni zautomatyzowany: cechy są ekstrahowane z każdego piksela w obrębie prawidłowych obszarów zainteresowania (ROIs), a SVM następnie przewiduje odpowiednią kategorię tkanki z wysoką precyzją.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Podolanczuk, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Idiopathic+pulmonary+fibrosis%3A+state+of+the+art+for+2023%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Respir+J%22%5BJournal%5D)">Idiopathic pulmonary fibrosis: state of the art for 2023.</a> Eur Respir J. 61 (4), 2200957(2023).</li>
<li>Raghu, G., Selman, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nintedanib+and+pirfenidone%3A+new+antifibrotic+treatments+indicated+for+idiopathic+pulmonary+fibrosis+offer+hopes+and+raises+questions%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Respir+Crit+Care+Med%22%5BJournal%5D)">Nintedanib and pirfenidone: new antifibrotic treatments indicated for idiopathic pulmonary fibrosis offer hopes and raises questions.</a> Am J Respir Crit Care Med. 191 (3), 252-254 (2015).</li>
<li>Moss, B. J., Ryter, S. W., Rosas, I. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pathogenic+mechanisms+underlying+idiopathic+pulmonary+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Pathol%22%5BJournal%5D)">Pathogenic mechanisms underlying idiopathic pulmonary fibrosis.</a> Annu Rev Pathol. 17, 515-546 (2022).</li>
<li>Kolb, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+importance+of+interventional+timing+in+the+bleomycin+model+of+pulmonary+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Respir+J%22%5BJournal%5D)">The importance of interventional timing in the bleomycin model of pulmonary fibrosis.</a> Eur Respir J. 55 (6), 1901105(2020).</li>
<li>Jenkins, R. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+official+American+Thoracic+Society+workshop+report%3A+use+of+animal+models+for+the+preclinical+assessment+of+potential+therapies+for+pulmonary+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Respir+Cell+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">An official American Thoracic Society workshop report: use of animal models for the preclinical assessment of potential therapies for pulmonary fibrosis.</a> Am J Respir Cell Mol Biol. 56 (5), 667-679 (2017).</li>
<li>Wu, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrating+network+pharmacology%2C+experimental+validation+and+molecular+docking+to+reveal+the+alleviation+of+Yinhuang+granule+on+idiopathic+pulmonary+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22Phytomedicine%22%5BJournal%5D)">Integrating network pharmacology, experimental validation and molecular docking to reveal the alleviation of Yinhuang granule on idiopathic pulmonary fibrosis.</a> Phytomedicine. 128, 155368(2024).</li>
<li>Liao, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+intrabronchial+administration+to+improve+the+selective+agent+deposition+within+the+mouse+lung%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Direct intrabronchial administration to improve the selective agent deposition within the mouse lung.</a> J Vis Exp. (147), e59450(2019).</li>
<li>Fu, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Therapeutic+effects+of+fatty+acid+binding+protein+1+in+mice+with+pulmonary+fibrosis+by+regulating+alveolar+epithelial+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22BMJ+Open+Respir+Res%22%5BJournal%5D)">Therapeutic effects of fatty acid binding protein 1 in mice with pulmonary fibrosis by regulating alveolar epithelial regeneration.</a> BMJ Open Respir Res. 10 (1), e001568(2023).</li>
<li>Song, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intracellular+hydroxyproline+imprinting+following+resolution+of+bleomycin-induced+pulmonary+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Respir+J%22%5BJournal%5D)">Intracellular hydroxyproline imprinting following resolution of bleomycin-induced pulmonary fibrosis.</a> Eur Respir J. 59 (5), 2100864(2022).</li>
<li>Pennati, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-CT-derived+ventilation+biomarkers+for+the+longitudinal+assessment+of+pathology+and+response+to+therapy+in+a+mouse+model+of+lung+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Micro-CT-derived ventilation biomarkers for the longitudinal assessment of pathology and response to therapy in a mouse model of lung fibrosis.</a> Sci Rep. 13 (1), 4462(2023).</li>
<li>Choi, E. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Serial+micro-CT+assessment+of+the+therapeutic+effects+of+rosiglitazone+in+a+bleomycin-induced+lung+fibrosis+mouse+model%5BTitle%5D)+AND+%22Korean+J+Radiol%22%5BJournal%5D)">Serial micro-CT assessment of the therapeutic effects of rosiglitazone in a bleomycin-induced lung fibrosis mouse model.</a> Korean J Radiol. 15 (4), 448-455 (2014).</li>
<li>Yang, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comprehensive+analysis+of+fibroblast+activation+protein+expression+in+interstitial+lung+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Respir+Crit+Care+Med%22%5BJournal%5D)">Comprehensive analysis of fibroblast activation protein expression in interstitial lung diseases.</a> Am J Respir Crit Care Med. 207 (2), 160-172 (2023).</li>
<li>Liu, T., De Los, S. F., Phan, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+bleomycin+model+of+pulmonary+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">The bleomycin model of pulmonary fibrosis.</a> Methods Mol Biol. 1627, 27-42 (2017).</li>
<li>Ruscitti, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Longitudinal+assessment+of+bleomycin-induced+lung+fibrosis+by+micro-CT+correlates+with+histological+evaluation+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Multidiscip+Respir+Med%22%5BJournal%5D)">Longitudinal assessment of bleomycin-induced lung fibrosis by micro-CT correlates with histological evaluation in mice.</a> Multidiscip Respir Med. 12, 8(2017).</li>
<li>Vande, V. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Longitudinal+micro-CT+provides+biomarkers+of+lung+disease+that+can+be+used+to+assess+the+effect+of+therapy+in+preclinical+mouse+models%2C+and+reveal+compensatory+changes+in+lung+volume%5BTitle%5D)+AND+%22Dis+Model+Mech%22%5BJournal%5D)">Longitudinal micro-CT provides biomarkers of lung disease that can be used to assess the effect of therapy in preclinical mouse models, and reveal compensatory changes in lung volume.</a> Dis Model Mech. 9 (1), 91-98 (2016).</li>
<li>Buccardi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+fully+automated+microCT+deep+learning+approach+for+precision+preclinical+investigation+of+lung+fibrosis+progression+and+response+to+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Respir+Res%22%5BJournal%5D)">A fully automated microCT deep learning approach for precision preclinical investigation of lung fibrosis progression and response to therapy.</a> Respir Res. 24 (1), 126(2023).</li>
<li>Ferrini, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+anesthesia+protocol+enabling+longitudinal+lungfunction+measurements+in+neonatal+rabbits+by+microCT%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Lung+Cell+Mol+Physiol%22%5BJournal%5D)">A new anesthesia protocol enabling longitudinal lungfunction measurements in neonatal rabbits by microCT.</a> Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 321 (6), L1206-L1214 (2021).</li>
<li>Jensen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+whole+body+preclinical+microCT+database+of+subcutaneous+tumors+in+mice+with+annotations+from+3+annotators%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Data%22%5BJournal%5D)">3D whole body preclinical microCT database of subcutaneous tumors in mice with annotations from 3 annotators.</a> Sci Data. 11 (1), 1021(2024).</li>
<li>Lai, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+longitudinal+and+regional+analysis+of+bleomycininduced+pulmonary+fibrosis+in+mice+by+microcomputed+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Heliyon%22%5BJournal%5D)">The longitudinal and regional analysis of bleomycininduced pulmonary fibrosis in mice by microcomputed tomography.</a> Heliyon. 9 (5), e15681(2023).</li>
</ol>

Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.

Zwłóknienie płuc jest wyniszczającą chorobą charakteryzującą się postępującym bliznowaceniem tkanki płucnej, prowadzącym do pogorszenia czynności płuc i ostatecznie niewydolności oddechowej1. Mysi model zwłóknienia płuc, indukowany przez różne środki farmakologiczne i metody podawania, jest niezbędnym narzędziem do zrozumienia progresji choroby i oceny skuteczności potencjalnych terapii, szczególnie w przypadku wkraplania dotchawniczego bleomycyny13. Jednak model wkraplania...

Zwłóknienie płuc (PF) jest wyniszczającą i nieodwracalną chorobą płuc, której metody leczenia są ograniczone. Globalna częstość występowania PF waha się od 1 do 13 na 100 000 osób, przy czym znaczny wzrost częstości występowania obserwuje się wraz z wiekiem1 roku. Pomimo znacznych wysiłków w ciągu ostatnich dziesięcioleci, krajobraz terapeutyczny dla PF pozostaje ograniczony, a obecnie tylko dwa leki przeciwfibrotyczne, nintedanib i pirfenidon, są obecnie zatwierdzone do leczenia PF2. Patogeneza leżąca u podstaw zwłóknienia płuc jest bardzo złożona i obejmuje różne aspekty fizjologii molekularnej i komórkowej3. Eksperymentalne modele zwierzęce in vivo , indukowane przez różne czynniki, są obecnie niezbędnymi narzędziami do badania mechanizmów patogennych i fenotypów chorób.
Mysi model zwłóknienia płuc wywołany bleomycyną, podawany przez wkraplanie dotchawicze, jest szeroko uznawany za przyczynę wyjaśnienia podstawowych mechanizmów komórkowych i molekularnych oraz identyfikacji potencjalnych celów terapeutycznych4. Jednak asymetryczna i nieselektywna dystrybucja bleomycyny wkraplanej dotchawiczo może prowadzić do wysokiej śmiertelności, głównie z powodu niejednorodnego zwłóknienia i obustronnego uszkodzenia płuc 5,6. Aby rozwiązać ten problem, zaproponowaliśmy jednostronne podejście do podawania dotchawiczego, aby zapewnić równomierne dostarczanie środków eksperymentalnych do lewego płuca i lepiej naśladować proces patologiczny obserwowany u pacjentów z PF 7,8,9. Poza tym technika jednostronnego podawania może być również wykorzystana do oceny leków wymagających miejscowej dystrybucji lub do innych eksperymentalnych interwencji ukierunkowanych na określone płuca.
W modelach przedklinicznych mikrotomografia komputerowa (mikro-CT) staje się coraz bardziej cenna w badaniu patologii płuc i okazała się potężnym narzędziem do badań podłużnych, zdolnym do dostarczania danych jakościowych i ilościowych w celu monitorowania postępu choroby, a także odpowiedzi na interwencje terapeutyczne10. Mikrotomografia komputerowa została wykorzystana do oceny objętości całkowitej, obszarów wentylowanych i niewentylowanych, morfologii oskrzeli i gęstości tkanek. Na podstawie naszych wcześniejszych badań opracowaliśmy nowatorską metodę obrazowania, w której zastosowano mikro-CT do analizy jednostronnej objętości płuc i oceny poziomu zwłóknienia w mysim modelu zwłóknienia płuc 7,8,9. Metoda ta pozwala na ilościowe określenie napowietrzonych obszarów płuc, zapewniając dokładniejszą i bardziej czułą miarę postępu choroby i odpowiedzi na leczenie.
W badaniu tym przedstawiono metodę jednostronnej wentylowanej analizy objętości płuc pochodzącą z mikrotomografii komputerowej u myszy leczonych bleomycyną. Ta innowacyjna metoda oferuje bardziej precyzyjną i kompleksową ocenę zwłóknienia płuc, potencjalnie zmieniając sposób, w jaki oceniamy skuteczność interwencji terapeutycznych w badaniach przedklinicznych. Badanie to przyczynia się do doskonałego udoskonalenia analizy przedklinicznych modeli zwłóknienia płuc, zapewniając potężną metodę analizy ilościowej do oceny efektów leczenia wraz z postępem choroby.

<table><tbody><tr><td>0,9% sól fizjologiczna</td><td>Życiorys nadziei</td><td>HBPP008-100</td><td></td></tr><tr><td>igła 22G</td><td>BD</td><td>383922</td><td></td></tr><tr><td>Krajalnica 3D&nbsp; Platforma przetwarzania obrazu</td><td>Krajalnica 3D&nbsp;</td><td>https://www.slicer.org/</td><td></td></tr><tr><td>Bleomycyna</td><td>MCE (Certyfikat MCE)</td><td>HY-17565</td><td></td></tr><tr><td>Izofluran</td><td>RWD</td><td>Przekaźnik R510-22</td><td></td></tr><tr><td>Zestaw bejc Masson</td><td>Yeasen powiedział:</td><td>Numer katalogowy: 60532ES58</td><td></td></tr><tr><td>Mikrotomografia komputerowa</td><td>Szeń-szeń</td><td>Zobacz materiał SNC-100</td><td></td></tr><tr><td>Orbita</td><td>Analiza obrazu orbity</td><td>https://www.orbit.bio/</td><td></td></tr><tr><td>Pentobarbital sodowy</td><td>Sigma</td><td>Zobacz materiał P3761 powiedział:</td><td></td></tr><tr><td>Laryngoskop dla małych zwierząt</td><td>Instrumenty Yuyan</td><td>CG-02M</td><td></td></tr><tr><td>SPSS</td><td>IBM</td><td>Wersja 19.0&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Ciepły koc</td><td>Technologia Lab Anim</td><td>LAT-16-0323</td><td></td></tr></tbody></table>

jednostronna analiza objętości płuc za pomocą mikrotomografii komputerowej w celu lepszej oceny zwłóknienia płuc w modelach przedklinicznych

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

Zwłóknienie płuc (PF) jest postępującą i nieodwracalną śródmiąższową chorobą płuc charakteryzującą się złym rokowaniem i ograniczonymi możliwościami leczenia. Tradycyjny mysi model zwłóknienia płuc wywołanego przez dotchawicze wkroplenie bleomycyny może powodować nierównomierne rozprowadzanie leków i wysoką śmiertelność. Udoskonalona metoda jednostronnego wkraplania dotchawiczego do podawania bleomycyny myszom umożliwia stworzenie bardziej jednolitego i kontrolowanego modelu zwłóknienia płuc, zapewniając lepszą symulację choroby u ludzi. W tym miejscu przedstawiamy protokół wykorzystania mikrotomografii komputerowej (mikro-CT) do ilościowego oznaczania wentylowanych obszarów w jednostronnym modelu zwłóknienia płuc wywołanego bleomycyną poprzez wkroplenie dotchawicze po stronie zmiany chorobowej. Podejście to pozwala na ilościowe określenie całkowitej objętości płuc i wentylowanych obszarów płuc, zapewniając czuły i dokładny pomiar postępu choroby i odpowiedzi na leczenie. Badanie to obejmuje znieczulenie, precyzyjne podawanie leków, skanowanie mikro-CT i obróbkę końcową przy użyciu oprogramowania 3D Slicer do analizy obrazu. Jednostronna analiza objętości płuc po leczeniu bleomycyną wykazała znaczne zmniejszenie objętości płuc w porównaniu z grupą kontrolną. Barwienie trichromem Massona potwierdziło obecność i zwiększone odkładanie się kolagenu u myszy leczonych BLM. W niniejszym artykule oceniliśmy zwłóknienie płuc w modelach przedklinicznych, wykonując jednostronną analizę wolumetryczną płuc za pomocą mikrotomografii komputerowej, zapewniając badaczom precyzyjną i dokładną metodę oceny interwencji terapeutycznych w badaniach PF.

Rysunek 10A-D przedstawia wyniki zmian objętości płuc oraz analizę barwienia.
Aby ocenić wpływ bleomycyny (BLM) na tkankę płucną, przeprowadzono analizę porównawczą objętości płuc pomiędzy grupami traktowanymi solą fizjologiczną (Ctrl) a grupami traktowanymi BLM, wykorzystując techniki obrazowania 3D. Objętość lewego płuca jest znacznie mniejsza w grupie BLM w porównaniu z grupą Ctrl. Ilościowe oznaczenie objętości lewego płuca (m...

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.

Jednostronna analiza objętości płuc za pomocą mikrotomografii komputerowej w celu lepszej oceny zwłóknienia płuc w modelach przedklinicznych

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

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.

unilateral-lung-volume-analysis-using-micro-ct-for-enhanced

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Tutaj prezentujemy protokół prostego i wiarygodnego pomiaru krzywej ciśnienia i objętości płuc u myszy, pokazując, że jest ona wystarczająco czuła, aby wykryć fenotypowe zmiany miąższowe w dwóch powszechnych patologiach płuc, zwłóknieniu płuc i rozedmie płuc. Ta metryka zapewnia sposób na ilościowe określenie zmian strukturalnych płuc wraz z rozwijającą się patologią.

Pomiar krzywej ciśnienie-objętość w płucach myszy

Opisujemy metodę wykrywania rozwoju guzka guza w płucach mysiego modelu gruczolakoraka za pomocą mikrotomografii komputerowej i jej użycie do monitorowania zmian wielkości guzka w czasie i w odpowiedzi na leczenie. Dokładność oceny potwierdzono kwantyfikacją histologiczną punktu końcowego.

Wykorzystanie mikrotomografii komputerowej do oceny rozwoju guza i obserwacji odpowiedzi na leczenie w mysim modelu raka płuc

Opisujemy nieinwazyjne podejście do obrazowania multimodalnego oparte na Micro-CT i fluorescencyjnej tomografii molekularnej do podłużnej oceny modelu zwłóknienia płuc myszy wywołanego podwójnym wkropleniem dotchawiczym bleomycyny.

Multimodalne podejście do obrazowania oparte na mikrotomografii komputerowej i fluorescencyjnej tomografii molekularnej do podłużnej oceny zwłóknienia płuc wywołanego bleomycyną u myszy

Celem tej techniki jest wizualizacja ex vivo sieci tętnic płucnych u myszy wcześnie urodzonych i dorosłych poprzez napompowanie płuc i wstrzyknięcie przez tętnicę płucną nieprzezroczystego związku na bazie polimeru radiologicznego. Omówiono również potencjalne zastosowania tkanek odlewanych.

Odlew naczyniowy płuc myszy dorosłych i wczesnych po urodzeniu do obrazowania mikro-CT

Celem tego protokołu jest zapewnienie efektywnego czasowo sposobu segmentacji interesujących objętości na skanach tomografii komputerowej o wysokiej rozdzielczości, aby wykorzystać je do dalszej analizy radiomicznej.

Segmentacja tomografii komputerowej płuc w celu identyfikacji konsolidacji i obszarów szkła mielonego w celu ilościowej oceny zapalenia płuc SARS-CoV

CT i 129Xe MRI dostarczają uzupełniających informacji o strukturze i funkcji płuc, które mogą być wykorzystane do analizy regionalnej za pomocą rejestracji obrazu. W tym miejscu udostępniamy protokół, który opiera się na istniejącej literaturze dotyczącej rejestracji obrazów 129Xe MR do CT przy użyciu platform typu open source.

Multimodalne obrazowanie płuc: wykorzystanie uzupełniających informacji z tomografii komputerowej i hiperpolaryzowanego rezonansu magnetycznego 129Xe do oceny struktury i funkcji płuc

Tutaj opisujemy prosty i ekonomiczny protokół do przeprowadzenia bezstronnej kwantyfikacji gęstości mikrokrążenia płuc dla całej tkanki płucnej myszy za pomocą pojedynczego barwienia izolektyny B4.

Kwantyfikacja gęstości mikronaczyniowej płuc u myszy w poprzek zrazików

Przedstawiamy metodę analizy zdefiniowanego przez użytkownika obszaru zainteresowania (ROI) w podłużnym modelu defektu promieniowego szczura in vivo . Metoda ta umożliwia analizę porównawczą różnych rusztowań, które wcześniej były ograniczone przez różnice w polu widzenia skanowania metodą tomografii komputerowej (μCT), orientacji próbki i wyjściowej obecności rusztowania.

Podłużna analiza obrazu mikrotomografii komputerowej dla zdefiniowanego przez użytkownika obszaru zainteresowania w ubytkach kostnych o krytycznej wielkości

Płuco jest perfundowane zarówno przez tętnicę oskrzelową systemową, jak i tętnice płucne.  W większości patologii płuc to mniejsze uczynki układowe wykazują solidną neowaskularyzację.  Zatrzymanie przepływu krwi w płucach sprzyja energicznej angiogenezie oskrzeli.  Zapewniamy chirurgiczne szczegóły indukowania niedokrwienia lewej tętnicy płucnej, które sprzyja neowaskularyzacji oskrzeli.

Angiogeneza w niedokrwiennym płucu szczura

Niedotlenienie naczyń płucnych (HPV) jest ważnym zjawiskiem fizjologicznym, dzięki któremu przy niedotlenieniu pęcherzyków płucnych perfuzja płuc jest dopasowana do wentylacji. Głównym segmentem naczyniowym przyczyniającym się do HPV jest tętnica wewnątrzgroniasta. W tym miejscu opisujemy nasz protokół analizy HPV mysich naczyń płucnych o średnicach 20-100 μm.

Analiza wideomorfometryczna niedotlenionego zwężenia naczyń płucnych tętnic wewnątrzpłucnych przy użyciu mysich precyzyjnie wyciętych plastrów płuc

Poznaj metodę mikrotomografii komputerowej do analizy objętości płuc w modelu zwłóknienia u myszy. Technika ta umożliwia precyzyjną ocenę interwencji przedklinicznych przy użyciu algorytmów sztucznej inteligencji.

Jednostronna analiza objętości płuc za pomocą mikrotomografii komputerowej w celu lepszej oceny zwłóknienia płuc w modelach przedklinicznych (Wideo) | JoVE Journal

Jednostronna analiza objętości płuc za pomocą mikrotomografii komputerowej w celu lepszej oceny zwłóknienia płuc w modelach przedklinicznych

Przeglądaj więcej filmów