Abstract
기록 근육 긴장의 변화, 관내 압력 및 막 전위 : 여러 방법들이 기록을 포함한 위장관 운동을 평가하기 위해 사용되어왔다. 이들 접근법 모두는 전체적인 운동성 패턴 감각을 제공하도록 해석되는 동시에 소화관을 따라 하나 또는 다수의 위치들에서 활동의 측정에 의존한다. 최근, 영상수록 시공간 매핑 (STMAP) 기법의 개발이 가능하고 관찰 결장 부위의 생체 전체 세그먼트에 복잡한 패턴을 분석하는 데있다. 일단 기록되고 디지털화 된 비디오 레코드 내강 직경 또는 그레이 스케일로 변환되는 STmaps로 전환시킬 수있다 색 [불리는 직경 맵 (Dmaps)]. STmaps는 운동 방향 (즉, 고정, 연동, antiperistaltic), 속도, 지속 시간, 빈도 및 수축 운동 패턴의 강도에 데이터를 제공 할 수 있습니다. 이 방법의 장점은 다음과 같습니다 analysi을상호 작용 또는 동일한 세그먼트의 상이한 영역에서 상이한 운동 패턴을 동시에 발전들, 운동 패턴의 시각화는 경시 변화하고, 다른 영역에서의 하나의 영역에 영향 활성 활성의 분석 방법. 별도 STmaps과 운동성 패턴을보다 상세히 분석 할 수 있도록 비디오 레코딩은 상이한 시간 척도 및 분석 파라미터로 재생 될 수있다. 이 프로토콜은 특별히 운동성 생성에 영향을 관내의 유체 팽창 및 관내 자극의 효과를 자세히. 내강 수용체 작용제 및 길항제의 사용은 하나의 패턴이 다른 패턴으로 변환하는 방법을 특정 패턴이 시작되는 방법에 기계적 정보를 제공한다. 기술은 관내 압력 변화 또는 근육 긴장에 데이터를 제공하지 않고, 내강 직경의 변화를 초래하고 실험 구성에 기초하여 아티팩트의 발생에 의해 운동성을 측정 할 수있는 능력에 의해 제한된다; 하지만, analysi의 방법은 이러한 문제를 설명 할 수 있습니다. 이전 기법에 녹화를 비교 STMAP 접근법은 위장관 운동의 더 포괄적 인 이해를 제공하는 경우.
Introduction
기록 및 장 운동을 분석하는 다양한 방법은 과거 150년 1에 걸쳐 개발되어왔다. 이들은 초기 원거리에서 생체 측정 및 근육 긴장, 관내 압력, 및 / 또는 잠재적 인 멤브레인의 다중 녹음의 해석의 최신 방법에 윌리엄 버몬트의 월터 캐논의 관찰 및 설명 (즉, 접합부 전위) 2 - 6. 이러한 후자의 접근은 전반적인 운동성 패턴의 스냅 샷을 제공하지만, 기록 위치의 번호와 기록 위치 사이의 영역에 대한 데이터의 보간의 유효성에 의해 제한된다.
영상수록 시공간 매핑 (STMAP) 기술의 최근의 발전이 가능하고 관찰 결장 부위의 생체 전체 세그먼트의 복잡한 운동 패턴을 분석하는 데있다. 처음 INTES에 대한 설명 초기 접근 방법,비디오 녹화를 분석하는 조사 설계 소프트웨어에 의존 1990 년대 후반 7,8에서 tinal 세그먼트; 여러 그룹은 지금 만들거나 이러한 목적으로 2,8 소프트웨어를 수정 한 - 12. 많은 그룹이 자신의 소프트웨어 패키지 또는 플러그인을 생성하고 있지만, 그들 모두는 조직 세그먼트의 직경을 분석하고 그레이 스케일 표현으로 그 다양한 직경을 변환합니다. 시판 기록 및 분석 시스템은 위장관 운동 모니터링 시스템 (GIMM) 기니피그 원위 결장 (13)뿐만 아니라 추진력과 혼합 운동 패턴 분석 분변 펠릿 속도 판정 통한 추진력 운동성 모두의 분석을 허용 턴키 방식을 제공한다라고 19 - 그대로 장 세그먼트 4,5,14에서 유체 자극으로. 이 후자의 접근 방식은 STmaps의 생성 및 분석에 따라이 논문에 기술되어있다. 이 방법의 목적은 t를 증가시키는그 능력과 질적 양적으로 장내 본 각종 운동 패턴을 분석한다. 다른 그룹이 자신의 소프트웨어를 통해 운동성 분석 STMAP를 사용 하였지만, 이것에 의해 발생 STmaps 운동성 패턴을 분석 GIMM를 사용하는 방법의 제 설명한다. 티슈 직경의 변화를 감지하는 능력, STmaps의 생성을 최대화 비디오 기록 비디오 기록 파라미터의 적절한 설정에 창자 조직의 제조뿐만 아니라 : 본 연구에서는 자세한 단계별 지침을 제공 해석 GIMM ImageJ에 시스템 및 소프트웨어를 사용하여 분석 STmaps.
여기에 설명 된 방법은 유체 또는 장 운동 패턴에 영향을 미치는 화합물을 함유하는 반고체의 내강 관류의 분석에 고유하다. 분변 펠릿 추진 분석 방법 Mawe 동료 13 논문에서 설명된다. 여기에 기술 된 일반적 방법에 따라서는 수같은 다른 매끄러운 관형 근육 기관에 적용 : 자체적이 방법은 압력 또는 근육 긴장의 변화에 데이터를 제공하지 않지만 등 소장, 혈관, 요도, 요관,이를 압력을 이용하여 결합 될 수도 센서, 힘 센서 또는 전기 생리 학적 측정은 어떤 다른 그룹과 같은 운동 패턴의 더욱 완전한 그림을 도시 한 2,15,20,21 제공한다.
Protocol
버지니아 커먼 웰스 대학의 기관 동물 관리 및 사용위원회 (IACUC)이 프로토콜에서 사용되는 모든 동물과 안락사 절차를 승인했다.
솔루션 1. 준비
- 크렙스 버퍼의 4 L 준비 ([단위 : mm] 구성 : 118 염화나트륨, 4.75의 KCl을 1.19 KH 2 PO 4, 황산 1.2, 2.54 염화칼슘 (2), (25)의 NaHCO3, 11 포도당). 탈 이온수에 넣고 적당한 양 각 고체 화학 물질의 적절한 양을 칭량하고, 용액이 깨끗해질 때까지 소용돌이를 사용하여 혼합한다.
- 이어서, carboxygen (95 % O 2, 5 % CO 2)에서 30 분 동안 가열하면서 37 ° C와 용액을 통기.
- 염산을 사용하여, 필요한 경우 37 ° C (오르간 조에서 동일 온도)에서 pH를 7.4로 조정하면서 용액의 pH를 결정한다. 실험의 길이에 걸쳐 크렙스 버퍼 지속적으로 carboxygenated 37 ℃에서 보관하십시오.
- 놓다연동 펌프의 버퍼 저장 및 차례에 연동 펌프의 유입과 유출 튜브는 튜브 및 기관 목욕 시스템을 통해 버퍼의 관류를 시작합니다.
참고 : 버퍼 처음 관류 버퍼에 장기 화장실 또는 화학 물질에 어느 조직이 추가 될 때까지 원래의 용기에 다시 펌핑 할 수있다. 이 실험에 필요한 버퍼의 전체 크기를 줄일 수 있습니다. 들어오는 나가는 버퍼가 혼합되지 않도록 다음 나가는 버퍼 관류 라인은 빈 용기에 배치해야합니다. - 장기 화장실 내의 버퍼되고 실험이 지속되는 동안 37.0 ± 0.5 ° C를 유지되도록 욕조 순환기에 가열 시스템의 온도를 보정. 확인하고, 필요한 경우, 적어도 하나 이상의 시간 단계 2.8에서 목욕 티슈 세그먼트를 배치하기 전에, 크렙스 완충액의 pH를 변경.
조직의 2. 준비
- 안락사밀폐 된 챔버 또는 로컬 동물 관리 및 사용위원회의 승인을 다른 안락사 방법의 이산화탄소 흡입 / 질식 이용하여 기니 돼지입니다.
- 동물의 안락사를 확인한 후, 해부 가위로 길이 방향으로 복벽을 열고 내장의 위치를 잘라. 맹장을 폭로하기 위해 소장에 첨부 된 장간막을 잘라.
참고 : 동물 관리 및 사용위원회에 의해 승인 안락사는 양자 개흉술 등의 보조 절차를 수행 확인합니다. - 맹장의 말단부를 찾아 맹장의 연결에 단지 말초 근위 대장을 가로로 쪼개다. 그런 다음 근위 대장에게 첫 절개에 다시 ~ 8cm의 말단을 가로로 쪼개다.
- 더 해부 용 (섹션 1에서 설명) 예열 및 carboxygenated 크렙스 솔루션으로 결장 조직을 놓습니다. 해부 욕조에 콜론 핀과 가능한 한 많은 장간막 지방을 제거하기 위해 가위의 작은 세트를 사용합니다.
- 시간에서어갈 해부 트레이, (조직의 천공을 방지하기 위해) 무딘 끝 카테터에 연결된 주사기를 사용 루멘을 통해 크렙스 버퍼의 부드럽게 관류 모든 관내 내용을 제거합니다. 이 재관류 과정에서 세그먼트의 과도한 팽창을 피하십시오.
- 두 불 연마 유리관 카테터 (3-mm 직경)를 얻어 조직 루멘 진입 유리관의 부분 둘레의 폴리에틸렌 튜브의 짧은 조각 (~ 3mm 길이 ~ 3mm 지름)을 배치했다.
주 :이 봉합사의 보안을 유지하기 위해 조직과 유리 튜브 주위에 배치 및 제조는 기관 및 조직 욕에 길이의 변화가 게재되는 동안 슬립하지 할 수 있도록한다. - 조직 준비의 구두 끝으로 한 카테터를 삽입하고 외과 의사의 매듭을 사용하여 카테터를 둘러싼 튜브의 작은 조각 주위에 봉합 넥타이. 조심스럽게 매듭은 꼭 확인하기 위해 다시 밖으로 카테터를 끌어 시도합니다. 그런 다음, 다른 카테터 입력 T에서 동일한 작업을 수행그는 조직의 끝을 반구.
- 카테터가 확보되면, 장기 화장실 중 하나에 해부 트레이에서 전체 준비 (조직 플러스 카테터)를 이동합니다. 멀리 사용자로부터 직면 구강 끝이 욕조에 준비를 놓습니다.
- 다음 두 방법 중 하나를 제시함으로써 기관 욕 유리관 카테터 / 마운트 고정.
주 : 튜브 실험 중에 길이를 변경하거나 욕실에서 크렙스 완충액의 액면 위에 오는 조직 세그먼트를 방지 유리를 고정.- 옵션 A : 성형기의 클레이 또는 플라스틱 클립을 사용하여 플라스틱 기관 욕의 측면의 상부에 유리관의 상부를 고정.
- 옵션 B : 플라스틱 클립을 사용하여 장기 목욕 준비 위의 카메라를 보유하고있는 금속 기둥에 유리 튜브를 고정합니다.
- 카테터가 화장실에 고정되면, 각각의 도관의 개방 단부에 튜브 5 cm 조각을 부착. 구강 고양이heter은 근위 결장 내강의 세그먼트에 버퍼를 주입하기 위해 사용되는 10 mL의 주사기,이 튜브를 부착. 반구 카테터를 들어, 튜브의이 조각은 내강 유출 수집 용기 (50 ㎖ 비커, 저수지 등)에 지시 할 수 있습니다.
- 경구 단부에 부착 주사기를 사용하여 서서히 플러시 조직을 통해 흐를 수 있도록 액체 조직 루멘을 통해 크렙스 완충액 가온. 유동은 액체가 도관을 빠져 반구에 의해 확인된다. 조직을 30 분 동안 평형을 비디오 녹화 시스템 (프로토콜 부 (3))를 교정.
비디오 레코딩 시스템 3. 교정
- 밝기, 대비, 소프트웨어를 사용하여 수평 거리 카메라 높이 배치, 비디오 설정을 교정.
참고 : 관내 관류 설정을위한 최적의 설정은 펠릿 추진 (13)의 속도를 결정하는 데 사용되는 설정과 다릅니다. - CLI카메라의 실험 탭 (CK)를 보정한다. 그런 다음 '파일'메뉴에서 '보정'을 클릭합니다.
- 비디오는 '스테이션 교정'창에 표시되면, 이미지는 결장 내강에 삽입 된 카테터의 끝을 포함하는 높이에 카메라를 설정한다.
- 그리고, 각 조에 부착 투광성 눈금자 스티커를 이용하여 이미지에서 보아 수평 거리를 보정.
참고 :이 교정 내강 직경 및 수축 파의 속도 이후 소프트웨어 계산에 매우 중요하다. - 그들은 카메라 이미지의 통치자에 따라 10mm 떨어져 있도록 같은 '보정 워크 스테이션'창에서 붉은 수직 가이드 라인을 설정합니다. 그런 다음, '거리 커서'창에 적절한 거리 (10mm)를 입력하고 'CAL'버튼을 클릭합니다.
- 다음에, 이득, 밝기를 조정하고 있기 때문에 카메라 영상을 수정하는 '워크 스테이션을 보정'윈도우 내에 슬라이더 셔터조직 세그먼트는 밝은 배경에 어두운 실루엣으로 나타납니다.
참고 : 그림 4는이 교정 절차의 좋고 나쁜 예를 보여줍니다. - 제대로 이미지를 조정하려면, 또한 카메라 자체에 초점과 조리개 노브를 조정합니다.
- 교정이 완료되었습니다. 다음 '종료'버튼을 클릭 마지막으로 팝업에서 '확인'을 클릭하고, '저장'을 클릭합니다.
4. 일반 실험 절차
- 카메라 보정 절차 및 조직 평형의 30 분을 완료 한 후 각 실험 프로토콜의 시련 이름을 지정합니다. 시험 이름 및 이름 화합물 및 액체의 체적 농도에 기초 할 수는 intraluminally 실험의 부분 동안에 티슈 세그먼트로 관류된다.
- 그리고, 호스 클램프의 사용을 통해 반구 카테터로부터 돌출 관을 폐색.
참고 :이 푸 동안 반구 끝을 종료에서 내강 액을 방지rther 실험, 다양한 레벨의 팽창을 야기하는 루멘 특정 볼륨의 사용을 허용한다 (그림 1). - 기니피그 생체 준비 추진력 수축을 개시하기에 충분한 팽창을 제공하는 근위 결장 내강에서 약 0.7 ml의 크렙스 완충액을 주입한다.
주 :이 볼륨이 다소 다를 수 (0.1-0.2 ml)에 그대로 세그먼트의 전체 길이와 기관 욕에서 세그먼트에인가 스트레치의 양에 따라. - 세그먼트가 내강 유체에 의해 팽창시킨다되면, 카메라 전원을 켜고 다음 시간의 미리 정해진 기간 (예, 10 분)에 대한 운동성을 기록합니다.
- 특히, 실험 카메라보기를 연 다음 카메라 필드를 볼 수있는 "ON"위치로 토글 스위치를 클릭하여 적절하게 명명 된 시험을 두 번 클릭합니다. (카메라가 촬영하는 동안 녹화 버튼이 빨간색으로 유지됩니다) 다음에, 기록 시작하려면 녹음 단추를 클릭하십시오차 녹음을 중지 다시 녹화 버튼을 클릭합니다.
- 이 초기 제어 팽창 시험의 끝에, 조직 세그먼트는 루멘에서 distending 액체 추진 수 있도록 반구 카테터를 흡장 클램프를 제거 / 푸.
- 10 분 재 - 평형 기간 후에, 세그먼트 (예를 들면, 단쇄 지방산 또는 데칸의 추진 운동을 수정 내강 유체 영양소, 생물 활성제, 의약품, 또는 효능 제 / 길항제는 임의의 다양한이 절차를 반복 산) 10,18.
- 기포의 진행 루멘 결장 내로 새로운 솔루션의 재관류시에 사용자가 언제 실험 유체를 알 수 있도록 새로운 실험 유체 결장 세그먼트 들어가면 게이지를 돕기 위해, 주사기의 포트 근처에 기포를 남겨 루멘에 도달했습니다.
- 거품을 완전히 밀어 때까지 열린 반구 카테터 관내 관류 계속내강 관류 시스템 (관류의 2-3 ml를가 필요할 수 있음). 이어서, 조직 세그먼트는 최대 5 분 동안 열기 반구 카테터를 통해 유체를 배출 할 수있다.
참고 :이 절차 후, 루멘은 루멘으로 액체의 알려진 볼륨의 관류를 허용, 유체의 무시할 볼륨을 포함 할 것이다.
- 다시 흡장 튜브 클램프를 이용한 반구 내강 카테터 튜브 (단계 4.3에서와 같이하면) 주사기를 통해 제어 조건과 유체 distending 동일한 볼륨을 주입. (단계 4.5에서와 같이) 제어 크렙스 상태로 나중에 분석 및 비교를위한 실험 기간 동안 운동 패턴을 기록합니다.
- 반복 부 4.4 - 내강 다른 화합물 또는 화합물 같은 내강 상이한 농도와 프로토콜 4.7.
시공간지도 5. 건설 (STmaps)
- 실험을 기록 완료 후, 분석 바람을 열 특정 재판의 이름을 두 번 클릭흐름 STMAP의 건설.
- 비디오 재생 영역 내에서 분석을 위해 이미지를 적절하게 분석 창에서 명암과 밝기 슬라이더를 조정 (밝은 배경에 검은 조직 실루엣, 그림 4).
주 : 카메라 보정 이미지는이 시점에서 작은 범위로 수정할 수있는 실험을 시작하기 전에 적절하게 수행되지 않은 경우. - 이미지가 올바르게 대조하면, 분석을 위해 조직 영역을 분리하고 생성물을 함유하는 영역을 제거하기 위해 비디오 영상 윈도우 내의 수평 및 수직 적색 지침을 설정한다. 또한, 시작을 결정함으로써 기록에서 적절한 시간 세그먼트를 선택하고 분석 시점을 멈춘다.
- 구체적으로는, 해석 소프트웨어 내에 녹색 'A'및 노란색 'B'버튼을 사용하여 비디오 내의 시작 및 종료 지점을 선택한다. 분석하는 영상 구간의 시작과 상기 시간 슬라이더를 설정할N 녹색 'A'버튼을 클릭합니다. 그런 다음, 분석하고 노란색 'B'버튼을 클릭 세그먼트의 끝에 슬라이더를 설정합니다.
- 다음으로, STMAP 창을 열고 '스톱워치'버튼을 클릭 할 수있는 '모터 분석'탭을 클릭합니다. 스톱워치를 클릭 한 후, 다음 STMAP 생성을 시작하는 기록 영화 내에서 조직의 검은 실루엣 내 십자선 커서를 클릭합니다.
- 조직 실루엣에 십자선을 클릭 한 후, 소프트웨어를 생성 및 비디오의 그 지역의 STMAP를 표시합니다.
참고 :이 분석을 위해 선택한 비디오의 길이에 따라 몇 분 정도 걸릴 수 있습니다. - 이미지를 조절 STMAP 및 컨트롤의 확대 된 이미지를 볼 수 '줌'을 클릭합니다.
- 컬러 대신 흑백으로 STMAP를 보려면 새로 만든 창에 '컬러'옵션을 클릭합니다. 또한,지도 및 V 내의 특정 픽셀에 커서를 배치 할 수 있도록 '사용'옵션을 클릭합니다특정 조직 영역에 대해 내강 직경의 변화를 추적 서평. 끝나면 '종료'를 클릭하십시오.
- 논문 또는 프레젠테이션에 사용하기 위해 STMAP를 내보내거나 다음 '메타 파일' '데이터 내보내기'를 선택하고 다음에 '파일'메뉴를 선택하여 ImageJ에 더욱 분석. 그런 다음 .EMF 파일로 저장됩니다 STMAP를, 이름을 지정하고 '저장'버튼을 클릭합니다.
- 또는, 스크린 샷을 캡처하여 STMAP의 이미지를 저장합니다. 이 STMAP의 의사 색 버전을 저장할 필요가있다.
STmaps의 수축 파 속도 6. 분석
- 수축 전파 또는 수축의 지속 시간의 속도를 분석하려면 먼저 티파니, .gif 참고, .JPG, 또는 선택의 파일 변환 프로그램을 통해 ImageJ에하는 것이 허용 .BMP 형식으로 STMAP .EMF 파일을 변환합니다.
참고 : ImageJ에 소프트웨어에서 STmaps의 .EMF 형식으로 출력을 열지 않습니다.- Alternativ엘리 사용 스크린 캡처 소프트웨어가 화면 STMAP의 사진을 촬영하고 해당되는 파일 형식으로 저장.
- 그런 ImageJ에의 재 포맷 STMAP를 열고 "플러그인 '메뉴를 선택하고'열기 GIMMProcessor을하여 GIMMProcessor 플러그인을 열고 GIMMProcessor '과'측정 표 '창'.이 모두가 열립니다 '.
- 클릭하고 STMAP의 오른쪽 위 모서리에있는 scalebar의 전체 영역을 드래그하여 윤곽선을 사용하고 ImageJ에 창 내에서 '사각형 선택 도구'를 클릭합니다. 해당 지역을 선택하면, 플러그인의 '설정 조정'버튼을 클릭합니다. 마지막 scalebar에 값에 따라 교정 창에 적절한 거리 (mm)와 시간 (초)을 삽입하고 '완료'를 클릭.
- 다음으로, ImageJ에 창에서 선 그리기 도구를 클릭합니다. 번째의 각도를 따라 전파 수축 중심을 STMAP에 선 그리기클릭하고 STMAP 이미지를 드래그하여 전자 슬로프입니다. 또는, 수축의 지속 시간을 결정하기 위해 비 전파 수축의 밴드를 통해 수직 선을 그립니다.
- 라인이 적절하게 인출되면 (단지 하나의 라인이 한 번에 그려 질 수있다), 라인의 수평 거리, 수직 거리 및 기울기의 판독을 생성하는 플러그인에 '측정을'버튼을 클릭; 각각 길이 (mm), 시간 (초) 및 속도 (㎜ / 초)에 해당한다. 이 데이터는 '측정 표'창에 표시됩니다.
- 선 그리기를 반복하고 분석은 주어진 STMAP 내에서 여러 번 단계와 .gmd 파일로 데이터를 저장합니다. 플러그인에서 '저장'버튼을 클릭하고 파일 이름을 지정합니다. 그런 다음 프로세스를 완료하기 위해 다시 '저장'을 클릭합니다. 이러한 데이터는 나중에 다른 시험 데이터와 비교 또는 STMAP에 선 그리기 다시 사용될 수있다.
Representative Results
이해 시공간지도 직경지도 등 (STmaps) (Dmaps)
이 기술에 의해 생성 된 맵 시공간이지만, 조직의 내강 직경의 변화는 특히 거리와 시간 모두에서 시각 파라미터이다. STMAP는 아래쪽 상단 및 종료 시간에서 시작 시간 (단위는 sec), Y 축에 대한 가로 (mm 단위)을 x 축상의 조직 세그먼트를 따라 거리 및 시간을 그렸다. 오른쪽 상단 모서리에있는 X 및 Y 축 (그림 1-4) 모두 확장뿐만 아니라 최소 및 최대 내강 직경을 표시하는 전설이다. 따라서, 그레이 스케일 이미지 내의 다른 픽셀 음영 다른 내강 직경에 해당합니다. 어두운 픽셀이 더 넓은 직경에 해당하고 밝은 픽셀은 작은 직경에 해당합니다. 따라서, 원형 근육의 수축 파도 (때문에 내강 직경의 감소에 밝은 픽셀 화의 영역으로 표시됩니다
내강 팽창 유발 전파하는 수축
그림 1에서, 기니피그 근위 대장은 각 볼륨에서 5 분 동안 크렙스 버퍼의 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 ㎖로 팽창시킨다되었다. 전파 수축 ≥1.0 모든 볼륨에 의해 ml의 유도 및 STMAP (그림 1)에서와 같이 얇은 흰색 밴드를 표시했다. 장 루멘의 팽창은 전파 수축의 시작됩니다. 도 1에 도시 된 바와 같이, 더 큰 부피와 관내 내강의 직경이 증가하고있는 화소 STMAP그 직경에 대응하는 전체 어두운 배경을 만들어 어두워집니다. 팽만의 일부 레벨에서 연동 반사가 활성화되고, 도관의 직경을 감소시키고 세그먼트의 항문 끝쪽으로 이동 경구 단부에 수축 추진력 파도를 개시 (1.0 mL를도 1)은, (백색 밴드로서 도시 그림 1과 4)에서. 화이트 밴드 나타내는 수축은 종종 앞서 연동 파 (그림 1C 흰색 화살표)의 반구 휴식을 나타내는 어두운 밴드로 시작된다. 이 흰색과 어두운 픽셀은 상승 수축과 각각 22, 23 연동 반사의 내림차순 휴식 구성 요소에 해당합니다. 그림 1 패널에서 STMAP에서 0.0 ml를 0로 추진 파도, 0.5 ml의 팽창에 0 추진 파도, 1.0 ml의 팽창에 3 추진력 파도, 1.5 ml의 팽창에 6 추진 파도, 5 추진력 파도가T 2.0 ml의 팽창.
영양 유발 정지 / 혼합 수축
수축을 전파 파도가 STmaps으로 시각화 할 수있는 유일한 운동 패턴이 아니다. 그러한 분할 운동 등의 혼합 패턴도 STmaps와 대응하는 화상 (도 2A)에서 볼 수있다. 이 패턴은 수축을 전파 다릅니다. 많은 작은, 고정 수축을 동시에 서로 다른 영역에서 발생 패턴을 혼련시 (여러 작은 흰색 동일한 수평 라인에서 사각형이지만 서로 닿지 않기 시각). 각 분절의 수축이 정지하고 전파 수축에 대해 기재된 바와 같이 항문 방식으로 경구로 이동하지 않지만, 장기간에 걸쳐 복소 수축성 패턴을 설명하기 STmaps의 능력 (도 2A 항문 시간 동안 수축 느린 진행의 시각화를 허용 검은 색 화살표). 기간각각의 수축도 ImageJ에 및 연관된 플러그인 (도 2a)를 이용하여 흰 사각형으로 수축 수직선 드로잉에 의해 결정될 수있다. (1.9 2.1 초 범위) 단쇄 지방산의 결장 내 관류로부터 발생이 특정 STMAP에, 평균 고정 수축 ~ 기간은 2 초이다. 조직 세그먼트에 잔류 장간막 분석에서 아티팩트가 발생할 수있는 반면, 장간막 (도 1B, 2B)에 의해 생성 된 수직선 아티팩트 길이 근육의 움직임을 결정하기 위해 사용될 수있다. 도 1B 및 2B에 검은 수직 라인의 수평 이동은 수축과 세로 근육의 이완 때문이다. 세로 근육이 횡 방향 이동은 수평 장간막 아티팩트에 의해 생성 된 수직 밴드의 움직임 (그림의 1B, 2B)와 같은 STmaps에 가시화 될 수있다.
ImageJ에와 PlugiN STmaps 분석
두 진행파 (도 3)뿐만 아니라, 수축의 지속 기간 (도 2)의 속도 및 ImageJ에 GIMMProcessor 플러그인을 사용하여 결정될 수있다. (: 0.21 0.35 mm / sec의 범위) 그림 3에서 orthograde과 역행 모두 파의 전파 속도는 ~ 0.25 mm / sec로했다. ST 맵 위 영상에서 알 수있는 바와 같이, 분석 라인 (영상에 상자를 형성 적색 선) 조직 세그먼트의 하나의 에지 주위 대신에 전체 세그먼트 주위 정확하게 설정 하였다. 이것은 소프트웨어의 지침의 중요한 용도이다. 이 가이드 라인의 정확한 설정은 더 토론 섹션에서 분석 된 비디오의 적절한 분석에 매우 중요하다. 이 근육 조직 리플 수축 (24)를 시각화 STMAP의 생성을 할 수 있습니다. 이러한 수축 기원 근육 조직하고 크게 내강 직경을 변경하지 마십시오. 또한, 다른 DIR잔물결위한 일반적인 전파 ections (orthograde 또는 역행)는이 기술 (도 3)를 사용하여 분석 될 수있다. 도 2에 도시 된 바와 같이 수축의 지속 기간은 조직 세그먼트의 상이한 영역에서 변할 수있다.
STmaps의 적절한 분석
STmaps의 창조와 하나의 잠재적 인 문제로 인해 실험 방법론에 가능한 이슈 세대입니다. 예를 들어, 조직의 외부에 남아있는 장간막는 (2B,도 1) STMAP에 검은 수직 라인을 만들어 조직의 세그먼트에 대한 판독 직경을 증가시킬 것이다. 장간막의 존재는 또한 인위적 규모의 콘트라스트의 측정 결과 둔화 최광 내강 측정을 증가시킴으로써 계조지도를 넓게. 이러한 이유로 조직을 관통하지 않고 세그먼트에서 가능한 완벽 장간막을 제거하는 것이 가장 좋습니다. 다른 가능한 STMAP 이슈로 인해 블랙 (그림 4B)에 대조 할 수없는 내강 유체 내에서 거품에 흰색 세로 줄입니다. 이 거품은 내강의 직경이 분석 소프트웨어에 작게 표시하거나 STMAP의 운동 패턴에 화이트 / 라이트 영역을 중첩 할 수 있습니다. 따라서, 분석하기 전에 비디오 녹화의 조직 세그먼트와 적절한 대조의 설정은 STmaps에게 (그림 4) 건설의 성공에 절대적으로 중요하다. 적절한 부적절한 콘트라스트 설정은도 4에 도시되어있다. 이것은 미리 실험 카메라 캘리브레이션 및 사후 실험 분석 윈도우 모두 적절한 STMAP 생성 및 분석에 결정적으로 그 영상 조정을 주목하는 것이 중요하다. 부적절한 이미지 보정을 사용할 수없는 데이터 (그림 4A)와 STmaps로 이어질 수 있습니다.
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그림 근위 대장 1. 전파 파도. (A) (기니피그 근위 결장에서 수행됨) 팽만 - 반응 곡선 세그먼트 (흰색 가로줄)에서 파도 전파 개시하도록 적당한 관내 유체의 부피를 결정하는 데 사용되었다. 검은 화살표는 전장 전파 전파의 예를 도시한다. 흰색 화살표가 불완전 장간막 제거에 의한 라인 이슈. (B) 패널과 유사한 실험에서 STMAP 생성에 의해 달성 수축을 전파 가까이보기,, 짧은 시간의 영상을 보여줍니다. 그것은 수축이 항문 방향으로 구강에서 진행주의하고 앞서 흰색 밴드의이지도는 장간막 아티팩트의 또 다른보기를 제공합니다 패널 (A)에 비해 어두운 영역으로 표시되는 위의 반구 휴식을 확인하는 것이 더 쉽습니다. 빨간색 상자 패널 C. (C)에서 확장이 STMAP의 영역이 패널 더 자세히보기 O를 보여 식별F 동일한 비디오 및 전파 전파 유체 반구에 의해 팽창을 내강 예정이다 어두운 픽셀에 '유체 팽창'포인트 표시 패널 B. 흰색 화살표와 같이 매핑합니다. 이러한 원형 근육 이완이 원형 근육 수축에 반구 발생 지역이다. 전파 수축으로 인해지도의 긴 시간 척도로 패널에 완전히 수평 라인과 같이합니다. 시간 패널 B 및 C 비늘 수축 파를 측정하고 파 운동의 속도로보고 할 수있는 경사를 가지고있다. 그래서 점진적으로 짧은 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
STMAP에 의해 수축 기간 2. 결정 그림. (A) 기니피그 근위 대장 쉬짧은 사슬 지방산 (부티레이트)의 관내 관류에 대한 응답으로 혼합 / 분절 운동 패턴 OWS. 세로 레드 라인은 이미지 J와 GIMMProcessor 플러그인을 사용하여 수축의 지속 시간을 결정하기 위해 수축의 기간을 통해 그려왔다. 검은 색 화살표는 고정 수축의 전파 반구 방향을 보여줍니다. (B) 마우스 회장에 전파 수축은 종종 지속적인 수축의 영역을 보여줍니다. 수직 화살표는 더 구강 영역은 긴 기간 동안 계약을 체결 남아이지도 쇼에 그려진. 이 제제에서, 제제의 항문 일단 조직의 수축 동안 폐쇄 시스템을 떠나는 것을 방지하는 유체 닫혔다. 패널의 상단에있는 이미지를 선택하여 전체 항문 끝 (STMAP에 검은 색) 유체에 의해 팽창시킨다되는 동안 조직의 전체 구강 끝, (STMAP에 흰색)을 계약하는 시간을 보여줍니다. 패널 B STMAP의 중간에 검은 수직의 수평 / 측방 운동의 이동을 도시세로 근육층. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3. 양방향 운동성 패턴. 전파 파도가 방향 (구강에 항문) (항문에 경구)과 역행 모두 orthograde에 이동할 수 있습니다. 검은 색 화살표는 정상 orthograde 전파를 보여 점선 검은 색 화살표는 역행 전파를 보여줍니다. 이 STMAP 모두 orthograde 전파 역행 수축 속도 ImageJ에 분석에 의해 측정과 ~ 0.25 mm / 초였다 하였다. 이미지 분석 라인 (STMAP 위의 영상에 상자를 형성하는 빨간 선이) 자주 orthograde 지향 낮은 진폭은 근육 조직 리플 수축, 얕은 수축을 시각화에 가까운 조직의 한 가장자리로 설정하고, Retrograde, 또는 두 방향은. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
STMAP 세대에 대한 적절한 이미지 콘트라스트 4. 중요성을 그림. 패널 B는 제대로 대조 이미지와 STMAP를 나타내고있다 (A)는, 부적절하게 대조되는 이미지와 STMAP를 보여줍니다. (A) 올바르게 대조 영상 (B)으로부터 발생 된 수평 흰 띠와 같이 명확하지 않으며 인해 초기 이미지가 그레이 스케일 인 여러 아티팩트 (흰색 음영을)가있다. 제대로 대조 이미지 (B)에서 생성 된 STMAP에서 그레이 스케일의 화이트 쉐이딩 유물은 사라지고 전파 파도가 더 뚜렷하다. 또한, 검은 음영 휴식 아를 나타내는전파 수축 파의 EAD 수축은 각 웨이브 STMAP의 항문 단부에서 볼 수있다. 패널 B에서, 흰색 화살표는 올바르게 대조 할 수없는 이미지의 영역에 의해 발생 STMAP 아티팩트를 도시한다. 이슈의이 유형은 때때로 실험 프로토콜의 과정 동안 준비에서 발생하는 관내 거품에 주로 기인한다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
Discussion
장 운동 보거나 기록되는 파라미터의 특성에 기초하여 다수의 관점에서 설명되었다. 영상수록 시공간 매핑 세그먼트를 따라 특정 지점에서 소화관의 긴 부분에 걸쳐 전반적으로 이동 및 / 또는 추진의 분석뿐만 아니라 활성의 분석을 가능하게하는 유용한 도구를 입증했다. 방법은 두 가지가 될 수 영상수록 시공간 매핑 촬영하여 검사 영역과 내강 내용의 특성을 반영한 것이다. 내용이 더 반고체 곳 내강 내용이 더 유체 및 근위 대장에 장 세그먼트에서 활동 루스 또는 주입에 의한 유체의 관내 도입에 의해 유도된다. 이러한 비디오 레코드에서 만든 시공간 맵은 전술 한 바와 같이 전체 세그먼트의 이동을 나타내도록 설계된다. 대조적으로, 더 많은 내용이 고체 원위 결장 중반에, 활성 분변 PELLE의 삽입에 의해 개시되는t (에폭시 천연 또는 인공 펠릿 펠릿을 피복) 및 시공간 맵 호프만 외. (13)의 정돈 된 문서에 예시 된 바와 같이 결장 통해 펠렛의 움직임을 반영하도록 설계된다. 따라서, 실험과 분석의 설정이 중요하고 연구되고 자극과 영역의 유형에 의존한다. 따라서, 생성, 유체에 의한 장 운동의 시공간지도의 분석을위한 중요한 단계는 다음과 같습니다 해부 조직에서 장간막의 1) 적절한 제거; 2) 녹화 전에 적절한 이미지 보정; STMAP 생성 및 분석 중에 유물 3) 적절한 제거; 4) 분석 시스템의 적절한 설치; 5) 카테 테르를 꽂다하고 손상을주지 않고 세그먼트를 봉합 할 수있는 손재주를 얻고있다.
내강 직경 STmaps의 사용 부위의 전체 영역에 걸쳐 운동 패턴을 시각화하고 분석하는 기능을 개선하면서와 결합 할 때,이 기술은 최상의 사용압력이나 근육의 기능 측정은 2,15,20을 수축. 일부 근육의 수축이 약간 내강 직경을 변경하고 일부 STmaps (즉, 근육 조직 잔물결)에서 볼 수 있지만 예를 들어, 그들은 실제로 장의 내용 (25)의 추진 또는 혼합을 유발하지 않습니다. 이는 다른 기능의 측정이 기술의 결합없이 공지 될 수 없다. 또한, (펌프 시스템에 의해, 즉, 닫힌 내강 시스템 또는 일정한 관류 내강) 이러한 형태의 시스템에서 많은 조직 제제의 특성상 STmaps 내의 아티팩트 리드. 따라서, 사용자로 인해 조직의 무능력에 특정 기관의 준비와 실험 데이터와 피하거나 이러한 데이터 분석의 유물 (예를 들어, 장간막에 의한 수직 라인 또는 어두운 픽셀 화를 제외하는 방법으로 유물로 이어질 수있는 방법을 알고 있어야합니다 ) 폐쇄 내강 준비 시스템에서 유체를 추방. 의 내강 관류에 대한 여러 가지 방법이 있습니다폐쇄 된 시스템 외에 장 세그먼트 문의. 하나의 방법은 대신 제조 8-10,30의 항문 끝에 상승 관 및 / 또는 일방향 밸브를 사용하여 일정한 관내 / 배압을 유지 개방형 시스템을 사용하는 것이다. 이것은 유체가 추진 수축 동안 준비 밖으로 이동할 수 있습니다.
시스템이 설치 내강 직경의 변화를 검출 할 수있는 바와 같이 주로, 내강 직경이 크게 영향을주지 않는 수축 또는 운동성 패턴이 프로토콜에 의해 종종 가시화하기 어렵다. STMAP 내의 픽셀 쉐이딩의 변화가 내강 직경의 변화에 기초하고 있기 때문에 강한 수축도 동일한 기록 내에 존재하는 경우, 직경이 큰 변화를 일으키지 않는 운동성 패턴은 이러한 방법으로 잘 가시화되지 않는다. 가까이 t 기록 영상 분석 라인을 설정 시각화 및 리플 형 수축의 분석 (도 3)에서 기술 한 바와 같이O 조직의 벽이 문제를 미연에 방지 할 수 있습니다. 단지 조직 최소 직경을 변경 수축이 가시화 될 수 있으므로이 방법은, STMAP 내에 표시 최대 직경을 감소시킨다. 이 문제를 해결하기위한 또 다른 옵션은 작게 수축보다 쉽게 가시화되도록 크게 내강 직경의 수축에 영향을 배제하기 위해, 분석 된 영상 구간의 지속 시간을 변경한다. 이것은 최소한의 수축이 크게 내강 직경을 변화 별도의 STMAP에 유사하게 보이는 내강 직경을 변화 운동의 잠재적 인 문제로 이어집니다. 지도 흰색 픽셀의 판정에 주어진 비디오 최소 직경에 기초하기 때문이다. 비디오 (거의 원형 근육없이 수축) 다른 비디오에서 연동 수축과 유사 할 수 있습니다 크게 준비의 직경을 변경하지 않는 아주 작은 수축 내 직경 많은 변화가없는 경우. 따라서,도를 고려하는 것이 중요지도의 오른쪽 상단 모서리에있는 전설. 최대 직경과 최소 직경의 차이가 작은 경우에는이 STMAP에 나타낸 바와 같이 화소 쉐이드 변경의 타당성을 확인하는로부터 생성 된 비디오 (STMAP)과 비교하는 것이 중요하다. 따라서, 실제의 기록과 함께 스케일 바의 검사지도의 해석을 수정하는 것이 중요하다.
19 - 기니피그, 5,6,8,13을 33 - 30, 래트 7,9,30 - 영상수록 창자 및 결장의 세그먼트 시공간 매핑은 제브라 피쉬 (26)을 포함한 다양한 종, 마우스 25, 27에 적용된 24,30,32,34,35, brushtail 좀도둑 12, 36, 토끼 2,30,37,38, 닭 39, 돼지 40, 41과 인간 (42). 가장 널리 연구 종 기니 돼지이다. 기니 돼지 신경계 시간을 장 때문에 놀라운 일이 아니다가장 완전히 특성화되었다 역사적으로 대부분의 부위 (43)의 추진력 운동성 관련하여 시험 관내 연구 동물이었다. 시공간 매핑은 주로 작은 동물의 창자의 관상 세그먼트에 적용되었습니다; 그러나, 토끼와 돼지 사용하여 수정 시스템의 연구는 더 큰 동물이 방법의 응용 프로그램을 보여줍니다. 토끼의 경우, 상기 방법은 큰 세그먼트 및 장기 화장실 (30)를 사용한 것을 제외하고는 작은 동물의 것과 동일하다. 돼지에 사용되는 방법은 기관 욕에 해부 조직 세그먼트의 마취 된 돼지에서 침지보다는 소장의 표면화 루프를 사용하는 것이다. 또한, STmaps는 상호 상관이 아닌 대부분의 연구에 사용 된 40 transillumination 법에 의해 생성 하였다. 영상수록 시공간 매핑 격리 vascularly 루프 관류 제제는 또한 쥐 같은 작은 종에 적용된
벽 운동과 (또한 Dmaps라고도 함) 내강 직경의 변화에서 발생 STmaps의 연구는 추진 연동 파도와 지역화 된 분절의 수축으로 운동 패턴에 대한 자세한 설명을 허용했다. 이 패턴은 이전의 실험적인 방법에 의해 확인 된 반면, 현재의 접근 방식은 리플 및 신규 한 안티 연동 수축 9,24,25,30,31,42 같은 국소 수축 운동의 더 세련 정의를 허용한다. STmaps 및 운동 패턴의 변화 분석의 건설은 소장과 대장의 위장관 운동의 주요 질문에 적용되고있다. 이들은 다음을 포함한다 : 신경 인성 및 근육 조직의 수축의 분화 및 간질 Cajal 6,9,11,12,16,24,26,27,29 세포의 역할 정의 - 31,33,37 - (40, 42)을, 복잡한 이해다양한 운동 패턴에 관내 영양소 10,18,19의 효과 조사 원형과 세로 근육 층 2,7,8,11,12,32,39,40 사이의 상호 작용, 미생물 균주 (34), 및 점도 12, 36, 7,9,10,13 - - 세대 17,28,35,40과 운동성의 수정 및 다양한 내인성 신경 호르몬 제 및 2,4- 외인성 약리 에이전트의 역할을 이해. 이 기술의 미래는 압력, 전기 생리학과 긴장 / 수축력을 포함한 다른 측정과 함께 커플 링이 포함됩니다. 최근의 연구들은 추가적인 상호 상세 2,42를 제공하는 영상수록 시공간 매핑과 함께 이러한 측정치 중 하나 이상을 인용 하였다. 또한, 시스템은 다른 관형 및 비 관상 기관의 운동을 측정하는데 사용될 수있다. 예를 들어, 시도하여 위 운동을 측정에서 이루어졌다이러한 시스템하지만 기술과 소프트웨어는 더 나은 같은 비 관상 기관 (45)의 운동성을 정량화하는 정제가 필요합니다. 시공간 매핑 기법 단독 및 분석의 전통적인 방법과 조합의 사용이보다 깊이와 미래 위장관 운동의 포괄적 인 이해로 이어질 것이라고 의심의 여지가 없다.
Acknowledgments
DMK는 버지니아 커먼 웰스 대학 NIGMS (K12GM093857)에서 IRACDA 교부금에 의해 지원되었다. 이 작품은 존 R. 거더에 NIDDKD 부여 DK34153에 의해 지원되었다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Sodium Chloride (NaCl) | Fisher | BP358 | For Krebs buffer. |
| Potassium Chloride (KCl) | Fisher | BP366 | For Krebs buffer. |
| Potassium Phosphate (KH2PO4) | Fisher | P285 | For Krebs buffer. |
| Magnesium Sulfate (MgSO4) | Sigma | M2643 | For Krebs buffer. |
| Calcium Chloride (CaCl2) | Sigma | C7902 | For Krebs buffer. |
| Sodium Bicarbonate (NaHCO3) | Fisher | BP328 | For Krebs buffer. |
| Glucose | Sigma | G7021 | For Krebs buffer. |
| Carboxygen (95% O2/5% CO2) | |||
| Dissecting pins | |||
| Dissecting trays/dishes | |||
| Dunkin Hartley Guinea Pigs | Charles River | Strain 051 | |
| ImageJ | http://imagej.nih.gov/ij/ | Freely available online. | |
| GastroIntestinal Motility Monitor (GIMM) | Catamount Inc., St. Albans, Vermont | Includes parts listed below. | |
| Peristaltic Pumps | Included with GIMM. | ||
| Bath Cameras | Included with GIMM. | ||
| Bath TransIllumination Backlights | Included with GIMM. | ||
| Organ Baths | Included with GIMM. | ||
| Backlight Intensity Controls | Included with GIMM. | ||
| GIMM Processor ImageJ Plugin | Included with GIMM. | ||
| Polyethylene Tubing | Included with GIMM. | ||
| Tubing Connectors | Included with GIMM. | ||
| Masterflex tubing for Peristaltic Pumps | Included with GIMM. | ||
| Heating Bath/Water Circulator | Included with GIMM. |
References
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