Progetto n. NVKP_16-1-2016-0017 ("Programma nazionale per il cuore") è stato attuato con il sostegno fornito dal Fondo nazionale per la ricerca, lo sviluppo e l'innovazione dell'Ungheria, finanziato nell'ambito del programma di finanziamento NVKP_16. La ricerca è stata finanziata dal Programma di eccellenza tematica (2020-4.1.1.-TKP2020) del Ministero per l'innovazione e la tecnologia in Ungheria, nell'ambito dei programmi tematici Sviluppo terapeutico e bioimaging dell'Università Semmelweis.

Questo protocollo segue le linee guida del Comitato regionale e istituzionale dell'Università Semmelweis per l'etica della scienza e della ricerca. Il presente protocollo si applica a un fornitore specifico. Sebbene alcuni passaggi rimangano validi indipendentemente dalla macchina a ultrasuoni e dal software di post-elaborazione, possono esistere importanti differenze se si utilizzano soluzioni di altri fornitori.
1. Requisiti tecnici
<ol><li>Utilizzare una macchina per ecocardiografia in grado di eseguire l'imaging 3D.</li>
	<li>Collegare un trasduttore phased array con ecocardiografia transtoracica 3D.</li>
	<li>Applicare l'ECG a 3 derivazioni integrato del sistema ad ultrasuoni per consentire al sistema di sincronizzare le registrazioni e le analisi al ciclo cardiaco.</li>
</ol>2. Acquisizione delle immagini ecocardiografiche 3D
<ol><li>Posizionare il paziente nella posizione del decubito laterale sinistro (paziente sdraiato sul lato sinistro con il braccio sinistro teso sopra la testa).</li>
	<li>Assicurarsi che il tracciamento ECG sullo schermo sia di buona qualità. NOTA: Questo è un prerequisito per la post-elaborazione in quanto il software rileverà i diversi punti del ciclo cardiaco in base al segnale ECG.</li>
	<li>Sblocca l'immagine e inizia a esaminare il paziente con il trasduttore. Visualizzate una vista apicale convenzionale a quattro camere.</li>
	<li>Ottimizza la qualità dell'immagine regolando la larghezza del settore su LV, abbassando la profondità per troncare l'atrio sinistro e usando un leggero overgain. NOTA: Assicurarsi che l'intera superficie endovenosa LV e anche quella epicardica siano visibili.</li>
	<li>Premere il pulsante 4D per passare alla modalità 3D. NOTA: premendo il pulsante Multi-Slice... sul touch screen, saranno disponibili quattro opzioni (5, 7, 8, 12 slice) per visualizzare il set di dati 3D utilizzando tagli standard ad asse corto e lungo. Se necessario, il posizionamento del trasduttore può essere corretto per garantire l'inclusione dell'intero spessore della parete BT dal livello apicale a quello della valvola mitrale nel set di dati 3D piramidale. Si consiglia l'uso di 12 fette (con nove viste regolabili ad asse corto).</li>
	<li>Acquisisci immagini 3D utilizzando la modalità Multi Beat o Single Beat .<ol>
<li>Utilizzare la modalità Multi Beat per ottenere una risoluzione spaziale e temporale più elevata, in cui il set di dati verrà ricostruito da 2, 3, 4 o 6 cicli cardiaci (questo può essere impostato sullo schermo) - respirazione espiratoria finale del paziente e posizionamento stabile del trasduttore necessario per ridurre al minimo gli artefatti di cucitura. NOTA: l'acquisizione di Single Beat è di risoluzione spaziale e temporale inferiore; tuttavia, la maggior parte dei trasduttori moderni ha una qualità migliore e, pertanto, può essere utilizzata per acquisire set di dati 3D appropriati senza ricostruzione per sottoporsi a ulteriori analisi. Come raccomandazione generale, i tassi di volume superiori a 15 volumi al secondo sono raccomandati per ulteriori analisi.</li>
		<li>Quando l'intero volume viene ricostruito dai sottovolumi e l'intero LV è visibile, congelare l'immagine. Utilizzando le manopole Cycle Select e Number of Cycles , selezionare i cicli cardiaci acquisiti ottimali e premere Image Store. NOTA: gli artefatti di cucitura sono sottovolumi disallineati spazialmente o temporaneamente uno accanto all'altro. I set di dati con un significativo abbandono delle pareti BT o con artefatti di cucitura non sono generalmente adatti per ulteriori analisi. La qualità del set di dati 3D già acquisito può essere ricontrollata utilizzando la modalità Multi-Slice.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. Post-elaborazione per quantificare la morfologia e la funzione del LV
<ol><li>Selezionare un set di dati 3D appropriato per ulteriori analisi. NOTA: questa parte del protocollo richiede le immagini 3D di buona qualità precedentemente acquisite e salvate e può essere eseguita sia sulla macchina ad ultrasuoni che su una workstation separata.</li>
	<li>Clicca su Misura | Volume, quindi selezionare 4D Auto LVQ.</li>
	<li>Sul quadruplo schermo (tre viste apicali: viste a quattro, due e tre camere e una vista ad asse corto, quest'ultima può essere regolata da un piano orizzontale su viste ad asse lungo), il software chiede Modifica allineamento delle sezioni apicali alle viste standard. Se necessario, correggere manualmente le viste apicali inclinando e ruotando per mostrare la vista standard corrispondente, eliminando così lo scorcio. Impostare l'inclinazione per allineare la pinza con l'asse lungo del LV trascinando e spostando le pinze su viste ad asse lungo. Impostare la rotazione in base alle manopole corrispondenti o Ruota tutti sulla macchina o regolando le pinze sull'immagine dell'asse corto. NOTA: la raccomandazione software può essere ripristinata premendo il pulsante Allineamento automatico .</li>
	<li>Dopo aver completato l'allineamento della vista, fate clic sul passaggio successivo EDV. Il fotogramma end-diastolico (ED) viene rilevato automaticamente utilizzando il segnale ECG, ma può essere corretto manualmente se necessario.</li>
	<li>Rilevamento semiautomatico della superficie endo- ed epicardica LV<ol><li>Selezionate manualmente due punti di riferimento su qualsiasi vista apicale. In primo luogo, identificare l'apice LV e quindi il centro della base LV (livello annulus mitrale) in qualsiasi vista apicale. L'algoritmo contornerà automaticamente il bordo endocardico dell'intero LV. NOTA: Ci sono altre due opzioni: Manuale, il che significa che due punti di riferimento basali e uno apicale devono essere impostati in ogni vista apicale, e Auto Init, che contornerà automaticamente il LV senza alcuna interazione da parte dell'utente.</li>
		<li>Verificare la credibilità del contorno in tre viste apicali, tre viste ad asse corto di diversi livelli e un quarto asse corto controllato dall'utente, per consentire la verifica visiva della superficie rilevata. La correzione del contorno è possibile aggiungendo manualmente punti che verranno poi incorporati nella linea di contorno. NOTA: con Annulla, il punto aggiunto in precedenza può essere eliminato. Il pulsante Reset reimposta il contorno per avviare l'intera sezione dall'inizio. La visibilità del contorno può essere regolata per consentire l'apprezzamento della superficie endocardica sull'immagine in scala di grigi. Il rimodellamento endocardico ed epicardico deve essere eseguito in modo accurato e coerente. Per una raccomandazione dettagliata, consultare il seguente riferimento6.</li>
		<li>Scegli il passaggio successivo, che è l'ESV.</li>
		<li>Ripetere la stessa procedura (3.5.1-3.5.2) come indicato nei punti precedenti per identificare e correggere il contorno endocardico sul telaio sistolico finale. NOTA: il frame sistolico terminale (ES) viene rilevato automaticamente utilizzando il segnale ECG, ma può essere corretto manualmente se necessario. I valori del volume diastolico terminale (EDV), del volume sistolico terminale (ESV), della frazione di eiezione (EF), della frequenza cardiaca (HR), del volume dell'ictus (SV), della gittata cardiaca (CO) e dell'indice di sfericità (SpI) sono già visualizzati sullo schermo.</li>
		<li>Premere Forma d'onda Volume per il passaggio successivo. Il software visualizza un modello 3D dinamico del LV e anche la curva tempo-volume mentre traccia la superficie endocardica durante tutto il ciclo cardiaco fotogramma per fotogramma (Figura 1). NOTA: Qui, c'è la possibilità di modificare il bordo endocardico in qualsiasi fotogramma.</li>
		<li>Per il passaggio successivo, premere LV Mass. Il software contorna automaticamente il contorno epicardico LV sul telaio diastolico finale e calcola la massa LV (EDMass). NOTA: se necessario, modificate il contorno della superficie epicardica aggiungendo punti da includere (lo stesso metodo descritto in precedenza) in qualsiasi piano ad asse corto o lungo. È possibile selezionare quale contorno regolare: Endo, Epi o Endo + Epi.</li>
		<li>Premere ROI 4D Strain per il passaggio successivo. Il software contorna automaticamente il contorno epicardico LV sul telaio sistolico finale e calcola la massa sistolica finale LV (ESMass). NOTA: se necessario, modificate il contorno sistolico finale della superficie epicardica aggiungendo punti da includere (stesso metodo descritto in precedenza) in qualsiasi piano ad asse corto o lungo. ESMass dovrebbe avere un valore simile a EDMass. Questo passaggio è essenziale per calcolare i valori di deformazione 3D mediante tracciamento speckle.</li>
		<li>Premere 4D Strain Results per il passaggio successivo. Il software visualizza il tracciamento miocardico 3D su più piani ad asse corto e lungo e i corrispondenti valori di deformazione dei 17 segmenti LV standard durante il ciclo cardiaco, fotogramma per fotogramma. Vengono visualizzate anche le curve di deformazione temporale e il grafico dell'occhio di bue. I seguenti parametri sono calcolati e possono essere dimostrati: deformazione longitudinale, deformazione circonferenziale, deformazione radiale, deformazione dell'area, rotazione e torsione. NOTA: esiste la possibilità di escludere un particolare segmento BT dall'analisi se si ritiene che abbia una bassa qualità di tracciamento mediante l'osservazione visiva delle immagini o in base alla curva tempo-deformazione. Tuttavia, il software consiglia per impostazione predefinita l'approvazione o il rifiuto del segmento. I valori di deformazione codificati a colori possono essere visualizzati su un modello 3D dinamico del BT modificando il "Layout".</li>
	</ol></li>
	<li>Per terminare l'analisi, premere Approva ed esci.</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>

Le misurazioni morfologiche e funzionali LV rappresentano i capisaldi della diagnosi, della gestione e del follow-up delle malattie cardiache; inoltre, sono potenti predittori di esito. Generalmente, la valutazione 2D basata sull'ecocardiografia del LV è raccomandata dalle attuali linee guida pratiche; tuttavia, l'ecocardiografia 3D ha dimostrato di essere più accurata in quanto è priva di ipotesi geometriche riguardanti la forma LV7,8. L'imaging della deformazione mediante tracciamento delle macchie è un metodo robusto per valutare diverse direzioni del ceppo miocardico, che consente la quantificazione delle anomalie del movimento della parete in modo più sensibile5. Il ceppo longitudinale ha un valore prognostico superiore stabilito rispetto alla frazione di eiezione9.
Generalmente, il BT viene acquisito da una finestra apicale transtoracica utilizzando set di dati 3D a volume intero ricostruiti da 4 a 6 cicli cardiaci durante la sospensione del respiro espiratorio finale, e quindi i sottosindici vengono automaticamente cuciti insieme per ottenere una risoluzione spaziale e temporale ottimale. Il prerequisito per un set di dati 3D corretto è un'immagine 2D ottimizzata mediante la regolazione delle frequenze del trasduttore, della profondità e mediante l'uso di un leggero overgain. L'obiettivo è quello di includere l'intera superficie endo- e anche epicardica LV in un dataset piramidale di buona qualità, che potrebbe essere garantito controllando diverse viste a breve e lungo asse prima dell'acquisizione: l'interfaccia utente della macchina fornisce questa vista multiplana. È possibile utilizzare diversi posizionamenti del trasduttore per ottimizzare la visualizzazione rispetto alla vista convenzionale utilizzata per le misurazioni 2D poiché lo scorcio può essere corretto durante la post-elaborazione. Possono essere applicate anche ulteriori manovre respiratorie.
I metodi 2D convenzionali per misurare la morfologia e la funzione di LV hanno limitazioni intrinseche. Si basano fortemente sul corretto posizionamento del trasduttore e sul contorno manuale della superficie endocardica LV. Inoltre, il metodo di Simpson biplano attualmente raccomandato prende in considerazione solo due piani tomografici e trascura la restante, grande superficie della struttura LV a forma di proiettile. Per quantificare i volumi LV, vengono utilizzate ipotesi geometriche sulla forma LV3. I metodi non 3D sottovalutano significativamente i volumi LV10. Queste carenze sono ancora più esagerate nei pazienti con forme LV irregolari e modelli non comuni di anomalie del movimento della parete11. La massa LV è anche un potente predittore di esito nonostante l'attuale modalità M o le tecniche 2D presentino numerose limitazioni. La formula di Devereux ampiamente applicata che utilizza misure lineari sottostima intorno al normale intervallo di massa LV; tuttavia, sovrastima significativamente quando è presente un'ipertrofia significativa12,13. Le misurazioni basate sull'ecocardiografia 3D sono più riproducibili e hanno una migliore correlazione con la CMR gold standard. L'indice di sfericità è una misura tradizionale ma ben performante della forma BT e la sua misurazione è più rappresentativa utilizzando l'ecocardiografia 3D. Le misurazioni della tensione e della velocità di deformazione stanno diventando una parte essenziale della ricerca e della pratica clinica grazie alla loro sensibilità superiore e al valore prognostico aggiunto14,15. L'accorciamento longitudinale e circonferenziale e persino la meccanica rotazionale possono essere quantificati mediante tracciamento 3D delle macchie, mentre i dati si accumulano dimostrando il loro valore16. L'analisi 3D elimina il movimento fuori piano (limitazione nota dell'approccio 2D); tuttavia, dovrebbe essere presa in considerazione una risoluzione temporale e spaziale inferiore dei set di dati 3D insieme alle differenze negli algoritmi software.
Mentre la velocità e la robustezza della quantificazione 3D LV attirano i medici a utilizzarla in ogni singolo paziente, è necessario tenere presente diverse limitazioni. Nonostante tutti i miglioramenti nella qualità dell'immagine, rimarrà un certo sottogruppo di pazienti la cui finestra ecocardiografica sarà inadeguata per una misurazione semiautomatica o addirittura manuale. L'esperienza clinica può spingere il clinico a guardare oltre i valori misurati e ad iniziare a pensare a tecniche alternative, come l'ecocardiografia a contrasto o la CMR. Mentre il "bulbo oculare" è scoraggiato, possiamo cercare una correlazione tra l'anticipazione degli esperti e i valori misurati. Gli algoritmi software applicano modelli appresi di forma BT durante il contorno endo- ed epicardiale automatico; pertanto, vedremo un contorno anche in quelle regioni che sono effettivamente fuori dal volume di imaging. Dobbiamo cercare di coinvolgere l'intera superficie endo- ed epicardica LV nel volume acquisito per minimizzare tale interpolazione. Quando, nonostante tutti gli sforzi, questo abbandono persiste, i risultati devono essere interpretati con cautela. Gli artefatti di cucitura sono abbastanza frequenti durante la ricostruzione multi-beat, causati da ritmo irregolare, trasduttore indesiderato o movimento del paziente (non riescono a trattenere il respiro) durante l'acquisizione o persino problemi tecnici. Mentre le ricostruzioni 3D sono generalmente fattibili nonostante questi artefatti, i risultati dovrebbero essere messi in discussione e la nuova analisi dovrebbe essere avviata utilizzando un altro ciclo privo di cuciture. La maggior parte dei trasduttori moderni consente un'adeguata risoluzione spaziale e temporale (>20 volumi al secondo) senza acquisizione multi-beat, il che, ovviamente, elimina questo problema. Per un'acquisizione appropriata delle immagini e la post-elaborazione del software, il ruolo di un tracciamento ECG stabile e di buona qualità non può essere sottovalutato. Posizionare i punti di riferimento durante la post-elaborazione è di fondamentale importanza, influenzando in modo significativo i valori finali e la qualità complessiva del monitoraggio. Attualmente, una certa correzione manuale del contorno automatico è necessaria per quasi tutti i pazienti; tuttavia, dobbiamo tenere presente che più interagiamo, più errore umano può essere introdotto che peggiorerà la riproducibilità. È necessario impostare un compromesso adeguato per gestire gli errori di contornatura relativi al software. Questo problema verrà messo a punto durante la curva di apprendimento e migliorerà man mano che l'esperienza cresce. È importante sottolineare che ci sono differenze significative tra i fornitori nella misurazione dei valori di deformazione 3D e attualmente non esiste una standardizzazione che abbia già avuto luogo in caso di deformazione longitudinale globale mediante tracciamento 2D delle macchie17. La qualità del monitoraggio e la credibilità dei risultati sono più elevate per quanto riguarda il tracciamento 2D delle macchie, le misurazioni della deformazione 3D sono preferibilmente collocate nell'arena della ricerca al momento della stesura di questo articolo.
In conclusione, le soluzioni software basate sull'ecocardiografia 3D stanno fornendo i risultati ecocardiografici più accurati per quanto riguarda la morfologia e la funzione del LV. Sono convalidati con CMR e si sono dimostrati più riproducibili e ancora meno dispendiosi in termini di tempo come le tecniche 2D convenzionali. La loro applicazione nella ricerca e anche nella vita clinica continuerà ad evolversi. Ulteriori miglioramenti nell'utilizzo dell'intelligenza artificiale possono aprire la strada alla quantificazione automatica senza interazione umana.

La valutazione della morfologia e della funzione ventricolare sinistra (LV) è lo scopo predominante di indagini generali e ancora più specifiche in cardiologia1. L'ecocardiografia transtoracica (TTE), ampiamente disponibile e non invasiva, che può fornire dense quantità di informazioni, è il metodo di scelta per una valutazione conveniente, veloce ed economica.
La misurazione della massa LV, dei volumi e della successiva frazione di eiezione ha un valore diagnostico e anche prognostico significativo2. Più accurata è una determinata misura, maggiore sarà il suo valore. Una migliore correlazione con i valori derivati dalla risonanza magnetica cardiaca (CMR) gold standard è una continua ricerca di tecniche ecocardiografiche. In generale, le linee guida di pratica clinica raccomandano il metodo del biplano Simpson per la misurazione del volume LV e della frazione di eiezione3. Tuttavia, il LV è una struttura tridimensionale (3D) con una forma spesso irregolare e, pertanto, diversi piani tomografici falliranno senza dubbio in alcuni scenari clinici per delineare con precisione la morfologia e la funzione del LV. I recenti progressi nella tecnologia hardware e software ad ultrasuoni hanno permesso lo sviluppo dell'imaging 3D in tempo reale, che rivoluziona i protocolli ecocardiografici.
Inoltre, la necessità di un approccio quantitativo relativo alle anomalie del movimento della parete ha portato all'aumento dell'imaging della deformazione4. I parametri di deformazione e velocità di deformazione possono essere calcolati mediante tracciamento delle macchie utilizzando immagini standard in scala di grigi. L'ecocardiografia 3D può anche superare diverse carenze di una valutazione bidimensionale della deformazione5. Da un costoso strumento scientifico, l'ecocardiografia 3D ha iniziato a diventare una potente tecnica utilizzata nella pratica clinica quotidiana e la quantificazione del LV è certamente in prima linea in questa svolta.
Il presente articolo si propone di guidare il lettore attraverso un protocollo 3D dettagliato presentando suggerimenti e trucchi e anche evidenziando le potenziali insidie per facilitare l'uso diffuso ma tecnicamente valido di questa importante tecnica riguardante il 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

La quantificazione tridimensionale (3D) del ventricolo sinistro (LV) fornisce un significativo valore aggiunto in termini di accuratezza diagnostica e precisa stratificazione del rischio in vari disturbi cardiaci. Recentemente, l'ecocardiografia 3D è diventata disponibile nella pratica cardiologica di routine; tuttavia, l'acquisizione di immagini di alta qualità e la successiva analisi hanno una curva di apprendimento ripida. Il presente articolo si propone di guidare il lettore attraverso un protocollo 3D dettagliato presentando suggerimenti e trucchi e anche evidenziando le potenziali insidie per facilitare l'uso diffuso ma tecnicamente valido di questa importante tecnica riguardante il LV. Innanzitutto, mostriamo l'acquisizione di un set di dati 3D di alta qualità con risoluzione spaziale e temporale ottimale. Quindi, presentiamo i passaggi analitici verso una quantificazione dettagliata del LV utilizzando uno dei software integrati più ampiamente applicati. Quantificheremo i volumi LV, la sfericità, la massa e anche la funzione sistolica misurando la frazione di eiezione e la deformazione miocardica (deformazione longitudinale e circonferenziale). Discuteremo e forniremo esempi clinici sugli scenari essenziali in cui la transizione da un approccio ecocardiografico convenzionale a una quantificazione basata su 3D è altamente raccomandata.

L'analisi 3D del LV è fattibile nella maggior parte dei pazienti. Il caso 1 è un volontario sano con volumi e funzione ventricolari normali (Figura 1). Il caso 2 (Figura 2) è un paziente maschio di 64 anni con cardiomiopatia dilatativa e un ampio complesso QRS (160 ms) di morfologia del blocco del ramo del fascio sinistro. Le misurazioni CMR gold standard sono state le seguenti: volume diastolico finale: 243 mL, volume sistolico finale: 160 ml, frazione di eiezione: 34%, massa BT: 163 g. Le misurazioni ecocardiografiche lineari convenzionali hanno significativamente sottostimato i volumi LV (end-diastolic: 139 mL, end-sistolica: 76 mL) e la frazione di eiezione sovrastimata (45%) e la massa LV (469 g). Tuttavia, le misurazioni ecocardiografiche 3D sono molto più vicine al gold standard, come mostrato nella Figura 2. Inoltre, l'analisi della meccanica miocardica mediante tracciamento 3D delle macchie fornisce dati significativi sulle contrazioni dissincrone e sulla disfunzione segmentale. Il paziente in seguito è stato sottoposto a una terapia di risincronizzazione cardiaca di successo.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61212/61212fig1.jpg"> Figura 1: Analisi 3D LV di una volontaria di 18 anni libera da qualsiasi malattia cardiovascolare. L'immagine corrente si riferisce alla forma d'onda del volume (passo 3.5.5). Sul lato sinistro dello schermo, si possono vedere tre diversi LV a lungo asse e una vista ad asse corto; il contorno verde rappresenta la superficie endocardica end-diastolica. Nell'angolo in alto a destra, sono visibili i risultati principali, che dimostrano i normali volumi, la forma e la funzione LV. Al di sotto di questo, sono visibili il modello di superficie endocardica 3D LV (rosso) e la curva tempo-volume durante il ciclo cardiaco. ED: end-diastolic, ES: end-systolic, EDMass: LV mass, EDV: end-diastolic volume, ESV: end-sistolic volume, EF: frazione di eiezione, HR: frequenza cardiaca, BPM: battiti al minuto, SV: volume di ictus, CO: gittata cardiaca, SpI: indice di sfericità. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61212/61212fig1large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61212/61212fig2.jpg"> Figura 2: Analisi 3D LV di un paziente con cardiomiopatia dilatativa. L'immagine corrente si riferisce ai risultati della deformazione 4D (passaggio 3.5.8). Sul lato sinistro dello schermo, i valori di deformazione longitudinale codificati a colori vengono visualizzati su un modello 3D del LV, mostrando uno sforzo ridotto sulla parete laterale (blu). Quantitativamente, i valori di deformazione sistolica finale sono mostrati nell'angolo in basso a destra sul grafico dell'occhio di bue dei 17 segmenti LV standard. Nell'angolo in alto a destra, i valori di deformazione longitudinale globali e anche segmentali sono visibili sulle curve tempo-deformazione durante tutto il ciclo cardiaco. ED: end-diastolic, ES: end-systolic, EDV: end-diastolic volume, ESV: end-systolic volume, EF: ejection fraction, G: global, HR: heart rate, BPM: beats per minute, SV: stroke volume, CO: cardiac output, SpI: sfericity index. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/61212/61212fig2large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

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Evaluation of Left Ventricular Structure and Function using 3D Echocardiography

In questo articolo, forniamo un protocollo di acquisizione e analisi passo-passo per la valutazione volumetrica e l'analisi speckle-tracking del ventricolo sinistro mediante ecocardiografia 3D, concentrandosi in particolare sugli aspetti pratici che massimizzano la fattibilità di questa tecnica.

Valutazione della struttura e della funzione ventricolare sinistra mediante ecocardiografia 3D

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

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Bioengineering

3.8K Views.  Semmelweis University. In questo articolo, forniamo un protocollo di acquisizione e analisi passo-passo per la valutazione volumetrica e l'analisi speckle-tracking del ventricolo sinistro mediante ecocardiografia 3D, concentrandosi in particolare sugli aspetti pratici che massimizzano la fattibilità di questa tecnica.

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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.

Misurazione della pressione ventricolare sinistra nel tardo Mice embrionali e neonatale

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

Ricerca

Bioingegneria

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 quantitativa valutazione della struttura del miocardio, la funzione, la perfusione e sostenibilità Utilizzando cardiaca micro-tomografia computerizzata

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.

Migliorare 2D e 3D della pelle<em&gt; In Vitro</em&gt; modelli con Macromolecole affollamento

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 e montaggio dei microvasi 3D

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.

Multimateriali di cartilagine e pelle tessuto analoghi utilizzando un romanzo passivo unità tecnica di miscelazione per 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.

Purificazione e analisi di un anticorpo monoclonale da cellule ovaio Cesster cinese utilizzando un sistema microbioreante automatizzato

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.

Analisi CT quadridimensionale mediante registrazione sequenziale 3D-3D

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.

Imaging ottico di miociti Murine Ventricolari isolati

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.

Chiarificazione primaria del fluido di coltura cellulare raccolto da CHO utilizzando un separatore acustico

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.

Misurazione della cinematica della spalla 3D in vivo utilizzando la videoradiografia biplanare

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