פרוייקט מס' NVKP_16-1-2016-0017 ("תוכנית הלב הלאומית") יושמה בתמיכת הקרן הלאומית למחקר, פיתוח וחדשנות של הונגריה, במימון תוכנית המימון NVKP_16. המחקר מומן על ידי תוכנית המצוינות הנושאית (2020-4.1.1.1.-TKP2020) של המשרד לחדשנות וטכנולוגיה בהונגריה, במסגרת התוכניות הנושאיות לפיתוח טיפולי וביו-הדמיה של אוניברסיטת סמלווייס.

פרוטוקול זה פועל בהתאם להנחיות הוועדה האזורית והמוסדית של אוניברסיטת סמלווייס לאתיקה מדעית ומחקרית. הפרוטוקול הנוכחי חל על ספק מסוים. למרות שחלק מהצעדים נשארים תקפים ללא קשר למכונת האולטרסאונד ולתוכנה לאחר עיבוד, הבדלים חשובים עשויים להתקיים אם משתמשים בפתרונות של ספקים אחרים.
1. דרישות טכניות
<ol><li>השתמש במכונת אקוקרדיוגרפיה המסוגלת להדמיה תלת-ממדית.</li>
	<li>חבר מתמר מערך בשלבים תלת-ממדיים של אקו-תות-קרדיוגרפיה.</li>
	<li>החל את א.ק.ג. 3-עופרת מובנה של מערכת האולטרסאונד כדי לאפשר למערכת לסנכרן את ההקלטות והניתולים למחזור הלב.</li>
</ol>2. רכישת תמונות אקוקרדיוגרפיות תלת-ממדיות
<ol><li>מקם את המטופל בתנוחת דקוביטוס לרוחב שמאל (המטופל שוכב בצד שמאל עם הזרוע השמאלית מתוחה מעל הראש).</li>
	<li>ודא כי מעקב האק"ג על המסך הוא באיכות טובה. הערה: זהו תנאי מוקדם עבור לאחר עיבוד כמו התוכנה תזהה את הנקודות השונות של מחזור הלב בהתבסס על אות אק"ג.</li>
	<li>להפשיר את התמונה, ולהתחיל לבדוק את המטופל עם המתמר. דמיינו תצוגה אנבנציונלית של ארבעה תאים.</li>
	<li>מטב את איכות התמונה על-ידי התאמת רוחב הסקטור ל-LV, הורדת העומק כדי לחתוך את האטריום השמאלי ושימוש בגז-על קל. הערה: ודאו שכל ה- LV endo - וגם המשטח האפיקרדי גלוי.</li>
	<li>לחצו על הלחצן '4D ' כדי לעבור למצב תלת-ממד. הערה: על-ידי לחיצה על לחצן Multi-Slice... במסך המגע, ארבע אפשרויות יהיו זמינות (5, 7, 8, 12 פרוסות) כדי לסקור את ערכת הנתונים תלת-ממדית באמצעות חתכי ציר קצרים ותרוכים סטנדרטיים. במידת הצורך, ניתן לתקן מיקום מתמר כדי להבטיח את הכללת כל עובי קיר LV מאפסית לרמת שסתום מיטרלי לתוך ערכת הנתונים 3D פירמידלי. מומלץ להשתמש ב-12 פרוסות (עם תשע תצוגות מתכווננות לציר קצר).</li>
	<li>השגו תמונות תלת-ממד במצב ריבוי פעימות או פעימה בודדת .<ol>
<li>השתמש במצב Multi Beat כדי להשיג רזולוציה מרחבית וטמפורלית גבוהה יותר, שבו ערכת הנתונים תשוחזר מ- 2, 3, 4 או 6 מחזורי לב (ניתן להגדיר זאת על המסך) - אחיזת נשימה תפוגה של המטופל ומיצוב מתמר יציב הדרוש כדי למזער תפירת חפצים. הערה: רכישת ביט יחיד היא ברזולוציה מרחבית וטמפורלית נמוכה יותר; עם זאת, רוב המתמרים המודרניים יש איכות טובה יותר, ולכן, ניתן להשתמש בהם כדי לרכוש ערכות נתונים 3D נאותים ללא שחזור כדי לעבור ניתוח נוסף. כהמלצה כללית, מומלץ לנתח ניתוח נוסף את שיעורי הנפח מעל 15 כרכים בשנייה.</li>
		<li>כאשר אמצעי האחסון המלא משוחזר מ-subvolumes, וכל ה- LV גלוי, הקפיא את התמונה. באמצעות כפתורי בחירת מחזור ומספר מחזורים , בחר את מחזורי הלב הנרכשים האופטימליים ולחץ על חנות התמונות. הערה: תפירת חפצים הם subvolumes באופן מרחבי או זמני לא מיושר זה לצד זה. ערכות נתונים עם נשירה משמעותית של קירות LV או עם תפירת ממצאים בדרך כלל אינם מתאימים לניתוח נוסף. ניתן לבדוק פעמיים את האיכות של ערכת הנתונים תלת-ממדית שכבר נרכשה באמצעות המצב Multi-Slice.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. לאחר עיבוד לכימות מורפולוגיה ותפקוד LV
<ol><li>בחרו ערכת נתונים תלת-ממדית המתאימה לניתוח נוסף. הערה: חלק זה של הפרוטוקול דורש תמונות 3D באיכות טובה שנרכשו ונשמרו בעבר וניתן לבצע אותם במכונת האולטרסאונד ובתחנת עבודה נפרדת.</li>
	<li>לחץ על מדוד | עוצמת קול ולאחר מכן בחר LVQ אוטומטי 4D.</li>
	<li>על המסך הרביעי (שלוש תצוגות אפיות: תצוגות של ארבעה, שניים ושלושה תאים ותצוגה אחת עם ציר קצר, ניתן להתאים את השני על ידי מישור אופקי בתצוגות ציר ארוך), התוכנה מבקשת לשנות יישור של פרוסות אפיות לתצוגות סטנדרטיות. במידת הצורך, תקן את התצוגות האפוריות באופן ידני על-ידי הטיה וסיבוב כדי להציג את התצוגה הסטנדרטית המתאימה, ובכך לבטל את ההקדמה. הגדר הטיה כדי ליישר את הקליפר עם הציר הארוך של LV על-ידי גרירה והזזה של הקליפרים בתצוגות בעלות ציר ארוך. קבע סיבוב לפי הידיות המתאימות או של סובב את הכל במחשב או על-ידי התאמת הקליפרים בתמונה בעלת הציר הקצר. הערה: ניתן לאפס את המלצת התוכנה על-ידי לחיצה על לחצן ישר אוטומטית .</li>
	<li>לאחר סיום יישור התצוגה, לחץ על שלב EDV הבא. מסגרת הקצה-דיאסטולי (ED) מזוהה באופן אוטומטי באמצעות אות האק"ג, אך ניתן לתקן אותה באופן ידני במידת הצורך.</li>
	<li>זיהוי חצי אוטומטי של משטח אנדו-אפיארדי LV<ol><li>בחר שתי נקודות ציון דרך באופן ידני בכל תצוגות אפיות. ראשית, לזהות את פסגת LV ולאחר מכן את אמצע בסיס LV (רמת annulus מיטרלי) בכל תצוגה apical. האלגוריתם יתהה באופן אוטומטי את הגבול האנדוקרדי של כל LV. הערה: ישנן שתי אפשרויות נוספות: ידני, כלומר יש להגדיר שני ציון דרך בזאלי ואחד אפי בכל תצוגה אפית, ו - Auto Init, אשר יתווי באופן אוטומטי את LV ללא כל אינטראקציה עם המשתמש.</li>
		<li>בדוק את אמינות קווי המתאר בשלוש תצוגות אפיות, שלוש תצוגות קצרות ציר ברמות שונות וציר קצר בשליטת המשתמש הרביעי, כדי לאפשר אימות חזותי של המשטח שזוהה. תיקון קווי המתאר אפשרי על-ידי הוספה ידנית של נקודות שישולבו לאחר מכן בקו המתאר. הערה: עם ביטול, ניתן למחוק את הנקודה שנוספה בעבר. לחצן איפוס מאפס את קווי המתאר כדי להפעיל את המקטע כולו מההתחלה. ניתן לכוונן את הראות של קווי המתאר כדי לאפשר את ההערכה של משטח האנדוקרדי בתמונה בעלת קנה המידה האפור. קווי המתאר של אנדוקרדיאלי ואפיקרדיאל צריכים להתבצע בצורה מדויקת ועקבית. לקבלת המלצה מפורטת, עיין בהפניה הבאה6.</li>
		<li>בחר את השלב הבא, שהוא ה - ESV.</li>
		<li>חזור על אותו הליך (3.5.1-3.5.2) כפי שהוזכר בנקודות הקודמות כדי לזהות ולתקן את קווי המתאר האנדוקרדיים במסגרת הסיסטולית הקצה. הערה: מסגרת הקצה הסיסטולי (ES) מזוהה באופן אוטומטי באמצעות אות האק"ג, אך ניתן לתקן אותה באופן ידני במידת הצורך. ערכים של נפח דיאסטולי קצה (EDV), נפח סיסטולי קצה (ESV), שבר פליטה (EF), קצב לב (HR), נפח שבץ (SV), פלט לב (CO) ומדד כדוריות (SpI) כבר מוצגים על המסך.</li>
		<li>הקש על צורת גל של עוצמת קול עבור השלב הבא. התוכנה מציגה דגם תלת-ממדי דינמי של ה-LV וגם עקומת נפח זמן כשהיא עוקבת אחר פני השטח של אנדוקרדיאל לאורך מחזור הלב מסגרת אחר פריים (איור 1). הערה: כאן, קיימת אפשרות לערוך את הגבול אנדוקרדי בכל מסגרת.</li>
		<li>לשלב הבא, לחץ על LV Mass. התוכנה באופן אוטומטי קווי המתאר LV אפיארדיאלי על מסגרת דיאסטולי קצה ומחשב מסה LV (EDMass). הערה: במידת הצורך, ערוך את קווי המתאר של המשטח האפיקרדי על-ידי הוספת נקודות שיכללו (אותה שיטה כפי שתואר בעבר) בכל מישור קצר או ארוך ציר. ניתן לבחור איזה מתאר להתאים: אנדו, אפינפרין או אנדו + אפי.</li>
		<li>לחץ על ROI זן 4D לשלב הבא. התוכנה באופן אוטומטי קווי המתאר LV epicardial קווי המתאר על מסגרת סוף סיסטולי ומחשב LV סוף-מסה סיסטולית (ESMass). הערה: במידת הצורך, ערוך את קווי המתאר הסיסטוליים הקצה של המשטח האפיקרדי על-ידי הוספת נקודות שיכללו (אותה שיטה שתוארה בעבר) בכל מישור קצר או ארוך ציר. ESMass צריך להיות בעל ערך דומה מאשר EDMass. שלב זה חיוני לחישוב ערכי מאמץ תלת-ממדיים על-ידי מעקב כתמים.</li>
		<li>לחץ על תוצאות מאמץ 4D לשלב הבא. התוכנה מדמיינת את המעקב 3D שריר הלב על מישורים קצרים וארוכים מרובים וערכי המתח המתאימים של 17 מקטעי LV סטנדרטיים לאורך מחזור הלב, מסגרת אחר פריים. עקומות מאמץ זמן ועלילת עין שור מוצגים גם הם. הפרמטרים הבאים מחושבים וניתן להדגים: זן אורך, זן היקפי, זן רדיאלי, זן אזור, סיבוב ופיתון. הערה: קיימת אפשרות לא לכלול מקטע LV מסוים מניתוח אם הוא נחשב כבעל איכות מעקב נמוכה על ידי התבוננות חזותית בתמונות או בהתבסס על עקומת מאמץ הזמן. עם זאת, התוכנה ממליצה כברירת מחדל על אישור פלח שוק או דחייה. ניתן לדמיין ערכי מאמץ מקודדים בצבע במודל תלת-ממדי דינמי של ה-LV על-ידי שינוי ה"פריסה".</li>
	</ol></li>
	<li>כדי לסיים את הניתוח, הקש על אשר וצא.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Guta, A. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+echocardiography+to+assess+left+ventricular+geometry+and+function.">Three-dimensional echocardiography to assess left ventricular geometry and function.</a> Expert Review of Cardiovascular Therapy. 17 (11), 801-815 (2019).</li><li>Surkova, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+Clinical+Applications+of+Three-Dimensional+Echocardiography:+When+the+Technique+Makes+the+Difference.">Current Clinical Applications of Three-Dimensional Echocardiography: When the Technique Makes the Difference.</a> Current Cardiology Reports. 18 (11), 109 (2016).</li><li>Lang, R. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recommendations+for+cardiac+chamber+quantification+by+echocardiography+in+adults:+an+update+from+the+American+Society+of+Echocardiography+and+the+European+Association+of+Cardiovascular+Imaging.">Recommendations for cardiac chamber quantification by echocardiography in adults: an update from the American Society of Echocardiography and the European Association of Cardiovascular Imaging.</a> Journal of the American Society of Echocardiography. 28 (1), 1-39 (2015).</li><li>Matyas, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+speckle-tracking+echocardiography+with+invasive+hemodynamics+for+the+detection+of+characteristic+cardiac+dysfunction+in+type-1+and+type-2+diabetic+rat+models.">Comparison of speckle-tracking echocardiography with invasive hemodynamics for the detection of characteristic cardiac dysfunction in type-1 and type-2 diabetic rat models.</a> Cardiovascular Diabetology. 17 (1), 13 (2018).</li><li>Kovacs, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+hemodialysis,+left+ventricular+mass+and+FGF-23+on+myocardial+mechanics+in+end-stage+renal+disease:+a+three-dimensional+speckle+tracking+study.">Impact of hemodialysis, left ventricular mass and FGF-23 on myocardial mechanics in end-stage renal disease: a three-dimensional speckle tracking study.</a> International Journal of Cardiovascular Imaging. 30 (7), 1331-1337 (2014).</li><li>Muraru, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comprehensive+analysis+of+left+ventricular+geometry+and+function+by+three-dimensional+echocardiography+in+healthy+adults.">Comprehensive analysis of left ventricular geometry and function by three-dimensional echocardiography in healthy adults.</a> Journal of the American Society of Echocardiography. 26 (6), 618-628 (2013).</li><li>Lakatos, B. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+between+Cardiac+Remodeling+and+Exercise+Capacity+in+Elite+Athletes:+Incremental+Value+of+Left+Atrial+Morphology+and+Function+Assessed+by+Three-Dimensional+Echocardiography.">Relationship between Cardiac Remodeling and Exercise Capacity in Elite Athletes: Incremental Value of Left Atrial Morphology and Function Assessed by Three-Dimensional Echocardiography.</a> Journal of the American Society of Echocardiography. 33 (1), 101-109 (2020).</li><li>Muraru, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intervendor+Consistency+and+Accuracy+of+Left+Ventricular+Volume+Measurements+Using+Three-Dimensional+Echocardiography.">Intervendor Consistency and Accuracy of Left Ventricular Volume Measurements Using Three-Dimensional Echocardiography.</a> Journal of the American Society of Echocardiography. 31 (2), 158-168 (2018).</li><li>Kalam, K., Otahal, P., Marwick, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prognostic+implications+of+global+LV+dysfunction:+a+systematic+review+and+meta-analysis+of+global+longitudinal+strain+and+ejection+fraction.">Prognostic implications of global LV dysfunction: a systematic review and meta-analysis of global longitudinal strain and ejection fraction.</a> Heart. 100 (21), 1673-1680 (2014).</li><li>Muraru, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Validation+of+a+novel+automated+border-detection+algorithm+for+rapid+and+accurate+quantitation+of+left+ventricular+volumes+based+on+three-dimensional+echocardiography.">Validation of a novel automated border-detection algorithm for rapid and accurate quantitation of left ventricular volumes based on three-dimensional echocardiography.</a> European Journal of Echocardiography. 11 (4), 359-368 (2010).</li><li>Doronina, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Female+Athlete's+Heart:+Comparison+of+Cardiac+Changes+Induced+by+Different+Types+of+Exercise+Training+Using+3D+Echocardiography.">The Female Athlete's Heart: Comparison of Cardiac Changes Induced by Different Types of Exercise Training Using 3D Echocardiography.</a> BioMed Research International. 2018, 3561962 (2018).</li><li>Takeuchi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+left+ventricular+mass+by+real-time+three-dimensional+echocardiography:+validation+against+magnetic+resonance+and+comparison+with+two-dimensional+and+m-mode+measurements.">Measurement of left ventricular mass by real-time three-dimensional echocardiography: validation against magnetic resonance and comparison with two-dimensional and m-mode measurements.</a> Journal of the American Society of Echocardiography. 21 (9), 1001-1005 (2008).</li><li>Armstrong, A. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=LV+mass+assessed+by+echocardiography+and+CMR,+cardiovascular+outcomes,+and+medical+practice.">LV mass assessed by echocardiography and CMR, cardiovascular outcomes, and medical practice.</a> JACC Cardiovasc Imaging. 5 (8), 837-848 (2012).</li><li>Olah, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+dynamic+changes+in+left+ventricular+morphology+and+function+induced+by+exercise+training+and+detraining.">Characterization of the dynamic changes in left ventricular morphology and function induced by exercise training and detraining.</a> International Journal of Cardiology. 277, 178-185 (2019).</li><li>Nagy, V. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+Right+Ventricular+Global+Longitudinal+Strain+in+Predicting+Early+and+Long-Term+Mortality+in+Cardiac+Resynchronization+Therapy+Patients.">Role of Right Ventricular Global Longitudinal Strain in Predicting Early and Long-Term Mortality in Cardiac Resynchronization Therapy Patients.</a> PLoS One. 10 (12), e0143907 (2015).</li><li>Kovacs, A., Lakatos, B., Tokodi, M., Merkely, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Right+ventricular+mechanical+pattern+in+health+and+disease:+beyond+longitudinal+shortening.">Right ventricular mechanical pattern in health and disease: beyond longitudinal shortening.</a> Heart Failure Reviews. 24 (4), 511-520 (2019).</li><li>Badano, L. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+three-dimensional+speckle+tracking+to+assess+left+ventricular+myocardial+mechanics:+inter-vendor+consistency+and+reproducibility+of+strain+measurements.">Use of three-dimensional speckle tracking to assess left ventricular myocardial mechanics: inter-vendor consistency and reproducibility of strain measurements.</a> European Heart Journal - Cardiovascular Imaging. 14 (3), 285-293 (2013).</li></ol>

מדידות מורפולוגיות ותפקודיות של LV מייצגות אבני יסוד של אבחון, ניהול ומעקב אחר מחלות לב; יתר על כן, הם מנבאים חזקים של תוצאה. בדרך כלל, הערכה מבוססת אקו-קרדיוגרפיה 2D של LV מומלצת על ידי הנחיות התרגול הנוכחיות; עם זאת, אקוקרדיוגרפיה תלת-ממדית הוכחה כמדויקת יותר מכיוון שהיא נקייה מהנחות גיאומטריות לגבי צורת LV7,8. הדמיית עיוות על ידי מעקב כתמים היא שיטה חזקה להערכת כיוונים שונים של זן שריר הלב, המאפשר כימות של חריגות תנועה בקיר ברגישות רבה יותר5. זן אורך יש ערך פרוגנוסטי מעולה הוקמה לעומת שבר פליטה9.
בדרך כלל, LV נרכש מחלון apical transthoracic באמצעות ערכות נתונים 3D בנפח מלא משוחזר מ 4 עד 6 מחזורי לב במהלך עצירת נשימה תפוגה בסופו של דבר, ולאחר מכן, נפחי משנה תפורים באופן אוטומטי יחד כדי להשיג רזולוציה מרחבית וטמפורלית אופטימלית. תנאי מוקדם עבור ערכת נתונים תלת-ממדית נכונה הוא תמונה דו-ממדית ממוטבת על-ידי התאמה של תדרי מתמר, עומק ושימוש בגז-יתר קל. המטרה היא לכלול את כל המשטח האנדו של LV, וגם משטח אפיטריאלי לתוך ערכת נתונים פירמידלית באיכות טובה, אשר ניתן להבטיח על ידי בדיקת מספר תצוגות קצרות וארוכות ציר לפני הרכישה: ממשק המשתמש של המכונה מספק תצוגה כפולה זו. ניתן להשתמש במיקום מתמר שונה כדי למטב את התצוגה החזותית בהשוואה לתצוגה הקונבנציונלית המשמשת למדידות דו-ממדיות, שכן ניתן לתקן את החידוש המנוקד במהלך לאחר העיבוד. תמרונים נשימתיים נוספים ניתן ליישם גם.
שיטות 2D קונבנציונליות למדידת מורפולוגיה LV ותפקוד יש מגבלות מובנות. הם מסתמכים במידה רבה על מיקום מתמר תקין ותי מיקוד ידני של משטח אנדוקרדי LV. יתר על כן, השיטה הדו-כנפית המומלצת כיום של סימפסון לוקחת בחשבון רק שני מישורים טומוגרפיים ומזניחה את המשטח הגדול הנותר של מבנה LV בצורת כדור. כדי לכמת אמצעי אחסון של LV, נעשה שימוש בהנחות גיאומטריות לגבי צורת LV3. שיטות שאינן תלת-ממדיות ממעיטות באופן משמעותי באמצעי האחסון של LV10. חסרונות אלה מוגזמים עוד יותר בחולים עם צורות LV לא סדירות ודפוסים נדירים של חריגות תנועה בקיר11. מסת LV היא גם מנבא רב עוצמה של תוצאה למרות מצב M הנוכחי, או טכניקות 2D לשאת מגבלות רבות. נוסחת Devereux המיושמת באופן נרחב באמצעות מדידות ליניאריות ממעיטה בערך הטווח הרגיל של מסת LV; עם זאת, זה מוערך יתר על המידה באופן משמעותי כאשר היפרטרופיה משמעותית קיימת12,13. מדידות מבוססות אקו-קרדיוגרפיה תלת-ממדיות ניתנות לשחזור יותר ויש להן מתאם טוב יותר עם CMR תקן זהב. מדד כדוריות הוא מדד מסורתי אך בעל ביצועים טובים של צורת LV, והמדידה שלו מייצגת יותר באמצעות אקו-קרדיוגרפיה תלת-ממדית. מדידות מתח וקצב מתח הופכות לחלק חיוני במחקר ובפרקטיקה הקלינית בשל הרגישות המעולה שלהן והערך הפרוגנוסטי המוסף14,15. קיצור אורך והיקף ואפילו מכניקה סיבובית ניתן לכמת על ידי מעקב כתמים 3D, בעוד נתונים מצטברים להוכיח את ערכם16. ניתוח תלת-ממד מבטל תנועה מחוץ למישור (מגבלה ידועה של גישה 2D); עם זאת, רזולוציה זמנית ומרחבית נמוכה יותר של ערכות נתונים תלת-ממדיות יחד עם הבדלים באלגוריתמי תוכנה יש לקחת בחשבון.
בעוד המהירות והחוסן של כימות LV 3D למשוך רופאים להשתמש בו בכל מטופל, יש לזכור מספר מגבלות. למרות כל השיפורים באיכות התמונה, תישאר תת-קבוצה מסוימת של חולים שהחלון האקוקרדיוגרפי שלהם לא יהיה מספיק למדידות חצי אוטומטיות או אפילו ידניות. ניסיון קליני עשוי להניע את הקלינאי להסתכל על הערכים הנמדדים ולהתחיל לחשוב על טכניקות חלופיות, כגון אקוקרדיוגרפיה מנוגדת או CMR. בעוד "גלגלי עיניים" הוא מיואש, אנו עשויים לחפש קשר בין ציפייה מומחה וערכים מדודים. אלגוריתמים של תוכנה מיישמים מודלים מלומדים של צורת LV במהלך קווי המתאר האנדו-אפיים אוטומטיים; לכן, נראה קווי המתאר גם באזורים אלה אשר למעשה מתוך נפח ההדמיה. אנחנו צריכים לנסות לערב את כל המשטח אנדו-אפיארדי לתוך הנפח שנרכש כדי למזער אינטרפולציה כזו. כאשר, למרות כל המאמצים, נשירה זו נמשכת, התוצאות צריכות להתפרש בזהירות. תפירת חפצים שכיחים למדי במהלך שחזור מרובה פעימות, הנגרמת על ידי קצב לא סדיר, מתמר לא רצוי או תנועת מטופל (לא מצליחים לעצור את הנשימה) במהלך הרכישה, או אפילו בעיות טכניות. בעוד שחזורים 3D הם בדרך כלל אפשרי למרות חפצים אלה, התוצאות יש לפקפק, ניתוח חדש צריך להיות יזם באמצעות לולאה אחרת ללא תפירה. רוב המתמרים המודרניים מאפשרים רזולוציה מרחבית וטמפורלית נאותה (>20 כרכים לשנייה) ללא רכישה מרובת פעימות, אשר, כמובן, מבטלת בעיה זו. עבור רכישת תמונה מתאימה ופוסט-עיבוד תוכנה, לא ניתן להדגיש יתר על המידה את תפקידו של מעקב אק"ג יציב ואיכותי. הצבת ציוני הדרך במהלך עיבוד לאחר עיבוד היא בעלת חשיבות מכרעת, ומשפיעה על ערכים סופיים משמעותיים ואיכות המעקב הכוללת. נכון לעכשיו, תיקון ידני כלשהו של קווי המתאר האוטומטיים הכרחי כמעט לכל מטופל; עם זאת, עלינו לזכור שכ ככל שאנו מתקשרים יותר, כך עלולה להיות מוצגת יותר טעות אנושית שתחמיר את הרבייה. יש להגדיר החלפה מתאימה לטיפול בשגיאות קונטוב הקשורות לתוכנה. בעיה זו תהיה מכווננת היטב במהלך עקומת הלמידה ותשתפר ככל שהחוויה תגדל. חשוב לציין, ישנם הבדלי ספק משמעותיים במדידת ערכי זן תלת-ממדי, וכרגע אין תקינה שכבר התרחשה במקרה של זן אורך גלובלי על ידי מעקב כתמים 2D17. מעקב אחר איכות ואמינות התוצאות גבוהות יותר לגבי מעקב כתמים דו-ממדיים, מדידות מאמץ תלת-ממדי ממוקמות רצוי בזירת המחקר בזמן כתיבת מאמר זה.
לסיכום, פתרונות תוכנה מבוססי אקו-קרדיוגרפיה תלת-ממדית מספקים את התוצאות האקו-קרדיוגרפיות המדויקות ביותר בנוגע למורפולוגיה ולתפקוד של LV. הם מאומתים עם CMR והוכחו להיות יותר לשחזור ואפילו פחות זמן רב כמו טכניקות 2D קונבנציונאלי. היישום שלהם במחקר וגם בחיים הקליניים ימשיך להתפתח. שיפורים נוספים בשימוש בבינה מלאכותית יכולים לסלול את הדרך לכימות אוטומטי ללא אינטראקציה אנושית.

הערכת המורפולוגיה והתפקוד של החדר השמאלי (LV) היא המטרה העיקרית של חקירות כלליות וספציפיות עוד יותר בקרדיולוגיה1. האקו-קרדיוגרפיה הטרנסתאורקטית הזמינה והלא פולשנית (TTE), שיכולה לספק כמויות צפופות של מידע, היא שיטת הבחירה להערכה נוחה, מהירה וחסכונית.
מדידת מסת LV, אמצעי אחסון ושבר פליטה עוקבת מחזיקה ערך אבחון משמעותי וגם פרוגנוסטי2. ככל שמדד נתון מדויק יותר, כך ערכו יהיה גבוה יותר. מתאם טוב יותר עם תהודה מגנטית לב סטנדרטית זהב (CMR) הדמיה נגזר ערכים הוא מרדף מתמשך לטכניקות אקוקרדיוגרפיות. בדרך כלל, הנחיות תרגול קליני ממליצות על השיטה של סימפסון הדו-כנפי לנפח LV ומדידת שבר פליטה3. עם זאת, LV הוא מבנה תלת מימדי (3D) עם צורה לא סדירה לעתים קרובות, ולכן, כמה מישורים טומוגרפיים ללא ספק ייכשלו בתרחישים קליניים מסוימים כדי לתאר במדויק מורפולוגיה LV ותפקוד. ההתקדמות האחרונה בטכנולוגיית חומרה ותוכנה קולית אפשרה פיתוח של הדמיה תלת-ממדית בזמן אמת, אשר מחוללת מהפכה בפרוטוקולים אקוקרדיוגרפיים.
יתר על כן, הצורך בגישה כמותית בנוגע לחריגות בתנועה בקיר הביא לעלייה של הדמיית עיוות4. ניתן לחשב פרמטרי מתח וקצב מאמץ על ידי מעקב כתמים באמצעות תמונות סטנדרטיות בקנה מידה אפור. אקוקרדיוגרפיה תלת-ממדית עשויה גם להתגבר על מספר חסרונות של הערכת זן דו-ממדית5. מכלי מדעי יקר, אקוקרדיוגרפיה תלת-ממדית החלה להפוך לטכניקה רבת עוצמה המשמשת בפרקטיקה קלינית יומיומית, וכימות ה- LV הוא בהחלט בשורה הראשונה בפריצת דרך זו.
המאמר הנוכחי נועד להנחות את הקורא באמצעות פרוטוקול תלת-ממד מפורט על ידי הצגת טיפים וטריקים וגם על ידי הדגשת המלכודות הפוטנציאליות כדי להקל על השימוש הנרחב אך הטכני בטכניקה חשובה זו בנוגע ל- LV.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>3V-D/4V-D/4Vc-D</td>
			<td>General Electric</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>ultrasound probe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4D Auto LVQ</td>
			<td>General Electric</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>software for analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E9/E95</td>
			<td>General Electric</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>ultrasound machine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EchoPac v203</td>
			<td>General Electric</td>
			<td>n.a.</td>
			<td>software for analysis</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

evaluation of left ventricular structure and function using 3d echocardiography

כימות תלת מימדי (תלת מימדי) של החדר השמאלי (LV) מספק ערך מוסף משמעותי מבחינת דיוק אבחון וריבוד סיכונים מדויק בהפרעות לב שונות. לאחרונה, אקוקרדיוגרפיה תלת-ממדית הפכה לזמינה בפרקטיקה שגרתית של קרדיולוגיה; עם זאת, רכישת תמונה באיכות גבוהה וניתוח מאוחר יותר יש עקומת למידה תלולה. המאמר הנוכחי נועד להנחות את הקורא באמצעות פרוטוקול תלת-ממד מפורט על ידי הצגת טיפים וטריקים וגם על ידי הדגשת המלכודות הפוטנציאליות כדי להקל על השימוש הנרחב אך הטכני בטכניקה חשובה זו בנוגע ל- LV. בראש ובראשונה, אנו מציגים רכישה של ערכת נתונים תלת-ממדית באיכות גבוהה עם רזולוציה מרחבית וטמפורלית אופטימלית. לאחר מכן, אנו מציגים את השלבים האנליטיים לקראת כימות מפורט של LV באמצעות אחת התוכנות המובנות הנפוצות ביותר. אנו לכמת נפחי LV, כדוריות, מסה וגם פונקציה סיסטולית על ידי מדידת שבר פליטה עיוות שריר הלב (זן אורך והיקף). אנו נדון ונספק דוגמאות קליניות לגבי התרחישים החיוניים שבהם מומלץ מאוד שהמעבר מגישה אקו-קרדיוגרפית קונבנציונלית לכימות מבוסס תלת-ממד.

ניתוח תלת מימדי של LV הוא אפשרי ברוב החולים. מקרה 1 הוא מתנדב בריא עם נפחים ותפקוד חדריים תקינים (איור 1). מקרה 2 (איור 2) הוא מטופל בן 64 עם קרדיומיופתיה מורחבת ומתחם QRS רחב (160 אלפיות שני) של מורפולוגיה של גוש ענף החבילה השמאלית. מידות CMR סטנדרטיות זהב היו כדלקמן: נפח דיאסטולי קצה: 243 מ"ל, נפח סיסטולי קצה: 160 מ"ל, שבר פליטה: 34%, מסה LV: 163 גרם. מדידות אקו-לב ליניאריות קונבנציונליות המעיטו באופן משמעותי בנפחי LV (דיאסטולי קצה: 139 מ"ל, סוף סיסטולי: 76 מ"ל) ושבר פליטה מוערך יתר על המידה (45%) ומסת LV (469 גרם). עם זאת, מדידות אקו-קרדיוגרפיות תלת-ממדיות קרובות הרבה יותר לתקן הזהב, כפי שמוצג באיור 2. יתר על כן, הניתוח של מכניקת שריר הלב על ידי מעקב כתמים 3D מספק נתונים משמעותיים על התכווצויות dyssynchronous ותפקוד מגזרי. מאוחר יותר עבר המטופל טיפול מוצלח לסנכרון לב.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61212/61212fig1.jpg"> איור 1: ניתוח תלת מימדי של מתנדבת בת 18 ללא מחלות לב וכלי דם. התמונה הנוכחית מתייחסת לצורת הגל של אמצעי האחסון (שלב 3.5.5). בצד שמאל של המסך ניתן לראות שלושה צירים ארוכים שונים של LV ותצוגה אחת של ציר קצר; קווי המתאר הירוקים מייצגים את משטח אנדוקרדי סוף דיאסטולי. בפינה השמאלית העליונה, התוצאות העיקריות גלויות, ומדגים אמצעי אחסון, צורה ותפקוד רגילים של LV. מתחת לזה, מודל משטח אנדוקרדי LV 3D (אדום) ועקומת נפח זמן לאורך מחזור הלב גלויים. אד: סוף-דיאסטולי, ES: סוף סיסטולי, EDMass: מסה LV, EDV: נפח דיאסטולי קצה, ESV: נפח סיסטולי קצה, EF: שבר פליטה, HR: קצב הלב, BPM: פעימות לדקה, SV: נפח שבץ, CO: תפוקת לב, SpI: אינדקס כדורי. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61212/61212fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61212/61212fig2.jpg"> איור 2: ניתוח תלת מימדי של חולה קרדיומיופתיה. התמונה הנוכחית מתייחסת לתוצאות המתח 4D (שלב 3.5.8). בצד שמאל של המסך, ערכי מאמץ אורך מקודדים בצבע מוצגים בדגם תלת-ממדי של ה-LV, המציגים עומס מופחת על הקיר הצדדי (כחול). כמותית, ערכי מאמץ סיסטוליים מוצגים בפינה הימנית התחתונה בחלקת עין השור של 17 מקטעי LV סטנדרטיים. בפינה הימנית העליונה, ערכי מאמץ אורך גלובליים וגם מגזריים נראים בעקומות מאמץ זמן לאורך מחזור הלב. אד: סוף-דיאסטולי, ES: סוף-סיסטולי, EDV: נפח דיאסטולי קצה, ESV: נפח סיסטולי קצה, EF: שבר פליטה, G: גלובלי, משאבי אנוש: קצב לב, BPM: פעימות לדקה, SV: נפח שבץ, CO: פלט לב, SpI: מדד כדוריות. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61212/61212fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Evaluation of Left Ventricular Structure and Function using 3D Echocardiography at JoVE.com

Evaluation of Left Ventricular Structure and Function using 3D Echocardiography

במאמר זה, אנו מספקים פרוטוקול רכישה וניתוח שלב אחר שלב להערכה נפחית וניתוח מעקב כתמים של החדר השמאלי על ידי אקוקרדיוגרפיה תלת-ממדית, במיוחד תוך התמקדות בהיבטים מעשיים הממקסמים את ההיתכנות של טכניקה זו.

הערכה של מבנה ותפקוד חדרי שמאל באמצעות אקוקרדיוגרפיה תלת-ממדית

Three-dimensional (3D) quantification of the left ventricle (LV) provides significant added value in terms of diagnostic accuracy and precise risk ...

evaluation-left-ventricular-structure-function-using-3d

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Bioengineering

3.8K Views.  Semmelweis University. במאמר זה, אנו מספקים פרוטוקול רכישה וניתוח שלב אחר שלב להערכה נפחית וניתוח מעקב כתמים של החדר השמאלי על ידי אקוקרדיוגרפיה תלת-ממדית, במיוחד תוך התמקדות בהיבטים מעשיים הממקסמים את ההיתכנות של טכניקה זו.

Video: Evaluation of Left Ventricular Structure and Function using 3D Echocardiography

Measuring Left Ventricular Pressure in Late Embryonic and Neonatal Mice

Blood pressure increases significantly during embryonic and postnatal development in vertebrate animals. In the mouse, blood flow is first detectable around embryonic day (E) 8.51. Systolic left ventricular (LV) pressure is 2 mmHg at E9.5 and 11 mmHg at E14.52. At these mid-embryonic stages, the LV is clearly visible through the chest wall for invasive pressure measurements because the ribs and skin are not fully developed. Between E14.5 and birth (approximately E21) imaging methods must be used to view the LV. After birth, mean arterial pressure increases from 30 - 70 mmHg from postnatal day (P) 2 - 353. Beyond P20, arterial pressure can be measured with solid-state catheters (i.e. Millar or Scisense). Before P20, these catheters are too big for developing mouse arteries and arterial pressure must be measured with custom pulled plastic catheters attached to fluid-filled pressure transducers3 or glass micropipettes attached to servo null pressure transducers4.
Our recent work has shown that the greatest increase in blood pressure occurs during the late embryonic to early postnatal period in mice5-7. This large increase in blood pressure may influence smooth muscle cell (SMC) phenotype in developing arteries and trigger important mechanotransduction events. In human disease, where the mechanical properties of developing arteries are compromised by defects in extracellular matrix proteins (i.e. Marfan's Syndrome8 and Supravalvular Aortic Stenosis9) the rapid changes in blood pressure during this period may contribute to disease phenotype and severity through alterations in mechanotransduction signals. Therefore, it is important to be able to measure blood pressure changes during late embryonic and neonatal periods in mouse models of human disease.
We describe a method for measuring LV pressure in late embryonic (E18) and early postnatal (P1 - 20) mice. A needle attached to a fluid-filled pressure transducer is inserted into the LV under ultrasound guidance. Care is taken to maintain normal cardiac function during the experimental protocol, especially for the embryonic mice. Representative data are presented and limitations of the protocol are discussed.

Measuring left ventricular pressure (LV) in embryonic and neonatal mice is described. Pressure is measured by inserting a needle connected to a fluid-filled transducer into the LV under ultrasound guidance. Care must be taken to maintain normal cardiac function during the experimental protocol.

מדידת לחץ חדרית השמאל עכברים עובריים ילודים המאוחרת

Blood pressure increases significantly during embryonic and postnatal development in vertebrate animals. In the mouse, blood flow is first detectable ...

In Vivo Quantitative Assessment of Myocardial Structure, Function, Perfusion and Viability Using Cardiac Micro-computed Tomography

The use of Micro-Computed Tomography (MicroCT) for in vivo studies of small animals as models of human disease has risen tremendously due to the fact that MicroCT provides quantitative high-resolution three-dimensional (3D) anatomical data non-destructively and longitudinally. Most importantly, with the development of a novel preclinical iodinated contrast agent called eXIA160, functional and metabolic assessment of the heart became possible. However, prior to the advent of commercial MicroCT scanners equipped with X-ray flat-panel detector technology and easy-to-use cardio-respiratory gating, preclinical studies of cardiovascular disease (CVD) in small animals required a MicroCT technologist with advanced skills, and thus were impractical for widespread implementation. The goal of this work is to provide a practical guide to the use of the high-speed Quantum FX MicroCT system for comprehensive determination of myocardial global and regional function along with assessment of myocardial perfusion, metabolism and viability in healthy mice and in a cardiac ischemia mouse model induced by permanent occlusion of the left anterior descending coronary artery (LAD).

In Vivo Quantitative Assessment of Myocardial Structure, Function, Perfusion and Viability Using Cardiac Micro-computed Tomography

This method outlines the use of Quantum Micro-Computed Tomography (MicroCT) to assess cardiac morphology, function, perfusion, metabolism and viability with iodinated contrast agent in mice with experimentally-induced myocardial ischemia. The technique can be applied for non-destructive high-throughput longitudinal in vivo imaging of various animal models of human heart disease.

In vivo כמותי הערכת מבנה שריר הלב, תפקוד, זלוף ואת הכדאיות שימוש טומוגרפיה לב מיקרו שחושב

The use of Micro-Computed Tomography (MicroCT) for in vivo studies of small animals as models of human disease has risen tremendously due to the fact that ...

Improving 2D and 3D Skin In Vitro Models Using Macromolecular Crowding

The glycoprotein family of collagens represents the main structural proteins in the human body, and are key components of biomaterials used in modern tissue engineering. A technical bottleneck is the deposition of collagen in vitro, as it is notoriously slow, resulting in sub-optimal formation of connective tissue and subsequent tissue cohesion, particularly in skin models. Here, we describe a method which involves the addition of differentially-sized sucrose co-polymers to skin cultures to generate macromolecular crowding (MMC), which results in a dramatic enhancement of collagen deposition. Particularly, dermal fibroblasts deposited a significant amount of collagen I/IV/VII and fibronectin under MMC in comparison to controls.
The protocol also describes a method to decellularize crowded cell layers, exposing significant amounts of extracellular matrix (ECM) which were retained on the culture surface as evidenced by immunocytochemistry. Total matrix mass and distribution pattern was studied using interference reflection microscopy. Interestingly, fibroblasts, keratinocytes and co-cultures produced cell-derived matrices (CDM) of varying composition and morphology. CDM could be used as &#34;bio-scaffolds&#34; for secondary cell seeding, where the current use of coatings or scaffolds, typically from xenogenic animal sources, can be avoided, thus moving towards more clinically relevant applications.
In addition, this protocol describes the application of MMC during the submerged phase of a 3D-organotypic skin co-culture model which was sufficient to enhance ECM deposition in the dermo-epidermal junction (DEJ), in particular, collagen VII, the major component of anchoring fibrils. Electron microscopy confirmed the presence of anchoring fibrils in cultures developed with MMC, as compared to controls. This is significant as anchoring fibrils tether the dermis to the epidermis, hence, having a pre-formed mature DEJ may benefit skin graft recipients in terms of graft stability and overall wound healing. Furthermore, culture time was condensed from 5 weeks to 3 weeks to obtain a mature construct, when using MMC, reducing costs.

Improving 2D and 3D Skin In Vitro Models Using Macromolecular Crowding

We present a protocol to obtain cell-derived matrices rich in extracellular matrix proteins, using macromolecular crowders (MMC). In addition, we present a protocol which incorporates MMC in 3D organotypic skin co-culture generation, which reduces culture time while maintaining maturity of construct.

עור 2D and 3D שיפור<em&gt; במבחנה</em&gt; מודלים שימוש להצטופפות מולקולארית

The glycoprotein family of collagens represents the main structural proteins in the human body, and are key components of biomaterials used in modern ...

Micropatterning and Assembly of 3D Microvessels

In vitro platforms to study endothelial cells and vascular biology are largely limited to 2D endothelial cell culture, flow chambers with polymer or glass based substrates, and hydrogel-based tube formation assays. These assays, while informative, do not recapitulate lumen geometry, proper extracellular matrix, and multi-cellular proximity, which play key roles in modulating vascular function. This manuscript describes an injection molding method to generate engineered vessels with diameters on the order of 100 &#181;m. Microvessels are fabricated by seeding endothelial cells in a microfluidic channel embedded within a native type I collagen hydrogel. By incorporating parenchymal cells within the collagen matrix prior to channel formation, specific tissue microenvironments can be modeled and studied. Additional modulations of hydrodynamic properties and media composition allow for control of complex vascular function within the desired microenvironment. This platform allows for the study of perivascular cell recruitment, blood-endothelium interactions, flow response, and tissue-microvascular interactions. Engineered microvessels offer the ability to isolate the influence from individual components of a vascular niche and precisely control its chemical, mechanical, and biological properties to study vascular biology in both health and disease.

This manuscript presents an injection molding method to engineer microvessels that recapitulate physiological properties of endothelium. The microfluidic-based process creates patent 3D vascular networks with tailorable conditions, such as flow, cellular composition, geometry, and biochemical gradients. The fabrication process and examples of potential applications are described.

Micropatterning והרכבת 3D microvessels

In vitro platforms to study endothelial cells and vascular biology are largely limited to 2D endothelial cell culture, flow chambers with polymer or glass ...

Bioprinting of Cartilage and Skin Tissue Analogs Utilizing a Novel Passive Mixing Unit Technique for Bioink Precellularization

Bioprinting is a powerful technique for the rapid and reproducible fabrication of constructs for tissue engineering applications. In this study, both cartilage and skin analogs were fabricated after bioink pre-cellularization utilizing a novel passive mixing unit technique. This technique was developed with the aim to simplify the steps involved in the mixing of a cell suspension into a highly viscous bioink. The resolution of filaments deposited through bioprinting necessitates the assurance of uniformity in cell distribution prior to printing to avoid the deposition of regions without cells or retention of large cell clumps that can clog the needle. We demonstrate the ability to rapidly blend a cell suspension with a bioink prior to bioprinting of both cartilage and skin analogs. Both tissue analogs could be cultured for up to 4 weeks. Histological analysis demonstrated both cell viability and deposition of tissue specific extracellular matrix (ECM) markers such as glycosaminoglycans (GAGs) and collagen I respectively.

Cartilage and skin analogs were bioprinted using a nanocellulose-alginate based bioink. The bioinks were cellularized prior to printing via a single step passive mixing unit. The constructs were demonstrated to be uniformly cellularized, have high viability, and exhibit favorable markers of differentiation.

Bioprinting של הסחוס, תחליפי רקמת העור ניצול פסיבים הרומן ערבוב טכניקה יחידה עבור Bioink Precellularization

Bioprinting is a powerful technique for the rapid and reproducible fabrication of constructs for tissue engineering applications. In this study, both ...

Purification and Analytics of a Monoclonal Antibody from Chinese Hamster Ovary Cells Using an Automated Microbioreactor System

Monoclonal antibodies (mAbs) are one of the most popular and well-characterized biological products manufactured today. Most commonly produced using Chinese hamster ovary (CHO) cells, culture and process conditions must be optimized to maximize antibody titers and achieve target quality profiles. Typically, this optimization uses automated microscale bioreactors (15 mL) to screen multiple process conditions in parallel. Optimization criteria include culture performance and the critical quality attributes (CQAs) of the monoclonal antibody (mAb) product, which may impact its efficacy and safety. Culture performance metrics include cell growth and nutrient consumption, while the CQAs include the mAb's N-glycosylation and aggregation profiles, charge variants, and molecular weight. This detailed protocol describes how to purify and subsequently analyze HCCF samples produced by an automated microbioreactor system to gain valuable performance metrics and outputs. First, an automated protein A fast protein liquid chromatography (FPLC) method is used to purify the mAb from harvested cell culture samples. Once concentrated, the glycan profiles are analyzed by mass spectrometry using a specific platform (refer to the Table of Materials). Antibody molecular weights and aggregation profiles are determined using size exclusion chromatography-multiple angle light scattering (SEC-MALS), while charge variants are analyzed using microchip capillary zone electrophoresis (mCZE). In addition to the culture performance metrics captured during the bioreactor process (i.e., culture viability, cell counts, and common metabolites including glutamine, glucose, lactate, and ammonia), spent media is analyzed to identify limiting nutrients to improve the feeding strategies and overall process design. Therefore, a detailed protocol for the absolute quantification of amino acids by liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) of spent media is also described. The methods used in this protocol take advantage of high-throughput platforms that are compatible for large numbers of small-volume samples.

A detailed protocol for the purification and subsequent analysis of a monoclonal antibody from harvested cell culture fluid (HCCF) of automated microbioreactors has been described. Use of analytics to determine critical quality attributes (CQAs) and maximizing limited sample volume to extract vital information is also presented.

טיהור וניתוח של נוגדן חד שבטיים מן הסינית שחלות אוגר תאים באמצעות מערכת Microbioreactor חקן אוטומטי

Monoclonal antibodies (mAbs) are one of the most popular and well-characterized biological products manufactured today. Most commonly produced using ...

Four-Dimensional CT Analysis Using Sequential 3D-3D Registration

Four-dimensional computed tomography (4DCT) provides a series of volume data and visualizes joint motions. However, numerical analysis of 4DCT data remains difficult because segmentation in all volumetric frames is time-consuming. We aimed to analyze joint kinematics using a sequential 3D-3D registration technique to provide the kinematics of the moving bone with respect to the fixed bone semiautomatically using 4DCT DICOM data and existing software. Surface data of the source bones are reconstructed from 3DCT. The trimmed surface data are respectively matched with surface data from the first frame in 4DCT. These trimmed surfaces are sequentially matched until the last frame. These processes provide positional information for target bones in all frames of the 4DCT. Once the coordinate systems of the target bones are decided, translation and rotation angles between any two bones can be calculated. This 4DCT analysis offers advantages in kinematic analyses of complex structures such as carpal or tarsal bones. However, fast or large-scale motions cannot be traced because of motion artifacts.

We analyzed joint kinematics from four-dimensional computed tomography data. The sequential 3D-3D registration method semiautomatically provides the kinematics of the moving bone with respect to the subject bone from four-dimensional computed tomography data.

4-מימדי ניתוח CT באמצעות 3D סדרתית-3D הרישום

Four-dimensional computed tomography (4DCT) provides a series of volume data and visualizes joint motions. However, numerical analysis of 4DCT data ...

Optical Imaging of Isolated Murine Ventricular Myocytes

The ability to isolate adult cardiac myocytes has permitted researchers to study a variety of cardiac pathologies at the single cell level. While advances in calcium sensitive dyes have permitted the robust optical recording of single cell calcium dynamics, recording of robust transmembrane optical voltage signals has remained difficult. Arguably, this is because of the low single to noise ratio, phototoxicity, and photobleaching of traditional potentiometric dyes. Therefore, single cell voltage measurements have long been confined to the patch clamp technique which while the gold standard, is technically demanding and low throughput. However, with the development of novel potentiometric dyes, large, fast optical responses to changes in voltage can be obtained with little to no phototoxicity and photobleaching. This protocol describes in detail how to isolate adult murine myocytes which can be used for cellular shortening, calcium, and optical voltage measurements. Specifically, the protocol describes how to use a ratiometric calcium dye, a single-excitation calcium dye, and a single excitation voltage dye. This approach can be used to assess the cardiotoxicity and arrhythmogenicity of various chemical agents. While phototoxicity is still an issue at the single cell level, methodology is discussed on how to reduce it.

We present the methodology for the isolation of murine myocytes and how to obtain voltage or calcium traces simultaneously with sarcomere shortening traces using fluorescence photometry with simultaneous digital cell geometry measurements.

הדמיה אופטית של מודציטים מבודדים המוח החדרית

The ability to isolate adult cardiac myocytes has permitted researchers to study a variety of cardiac pathologies at the single cell level. While advances ...

Primary Clarification of CHO Harvested Cell Culture Fluid using an Acoustic Separator

Primary clarification is an essential step in a biomanufacturing process for the initial removal of cells from therapeutic products within the harvested cell culture fluid. While traditional methods like centrifugation or filtration are widely implemented for cell removal, the equipment for these processes have large footprints and operation can involve contamination risks and filter fouling. Additionally, traditional methods may not be ideal for continuous bioprocessing schemes for primary clarification. Thus, an alternate application using acoustic (sound) waves was investigated to continuously separate cells from the cell culture fluid. Presented in this study is a detailed protocol for using a bench-scale acoustic wave separator (AWS) for the primary separation of culture fluid containing a monoclonal IgG1 antibody from a CHO cell bioreactor harvest. Representative data are presented from the AWS and demonstrate how to achieve effective cell clarification and product recovery. Finally, potential applications for AWS in continuous bioprocessing are discussed. Overall, this study provides a practical and general protocol for the implementation of AWS in primary clarification for CHO cell cultures and further describes its application potential in continuous bioprocessing.

Presented here is a protocol for the primary clarification of CHO cell culture using an acoustic separator. This protocol can be used for the primary clarification of shake flask cultures or bioreactor harvests and has the potential application for continuous clarification of the cell bleed material during perfusion bioreactor operations.

הבהרה ראשונית של נוזל תרבית תאים שנקטפו על ידי CHO באמצעות מפריד אקוסטי

Primary clarification is an essential step in a biomanufacturing process for the initial removal of cells from therapeutic products within the harvested ...

Measuring 3D In-vivo Shoulder Kinematics using Biplanar Videoradiography

The shoulder is one of the human body's most complex joint systems, with motion occurring through the coordinated actions of four individual joints, multiple ligaments, and approximately 20 muscles. Unfortunately, shoulder pathologies (e.g., rotator cuff tears, joint dislocations, arthritis) are common, resulting in substantial pain, disability, and decreased quality of life. The specific etiology for many of these pathologic conditions is not fully understood, but it is generally accepted that shoulder pathology is often associated with altered joint motion. Unfortunately, measuring shoulder motion with the necessary level of accuracy to investigate motion-based hypotheses is not trivial. However, radiographic-based motion measurement techniques have provided the advancement necessary to investigate motion-based hypotheses and provide a mechanistic understanding of shoulder function. Thus, the purpose of this article is to describe the approaches for measuring shoulder motion using a custom biplanar videoradiography system. The specific objectives of this article are to describe the protocols to acquire biplanar videoradiographic images of the shoulder complex, acquire CT scans, develop 3D bone models, locate anatomical landmarks, track the position and orientation of the humerus, scapula, and torso from the biplanar radiographic images, and calculate the kinematic outcome measures. In addition, the article will describe special considerations unique to the shoulder when measuring joint kinematics using this approach.

Biplane videoradiography can quantify shoulder kinematics with a high degree of accuracy. The protocol described herein was specifically designed to track the scapula, humerus, and the ribs during planar humeral elevation, and outlines the procedures for data collection, processing, and analysis. Unique considerations for data collection are also described.

מדידת 3D In-vivo כתף Kinematics באמצעות Videoradiography Biplanar

The shoulder is one of the human body's most complex joint systems, with motion occurring through the coordinated actions of four individual joints, ...