Yazarlar : (1) Fatemeh Azari, Makine Mühendisliği ve Malzeme Bilimi Bölümü, Pittsburgh Üniversitesi, 3700 O'Hara Caddesi Benedum Mühendislik Salonu, Pittsburgh, PA 15261 (FAA104@pitt.edu); (2) Anne M. Robertson, Makine Mühendisliği ve Malzeme Bilimi Bölümü, Pittsburgh Üniversitesi, 3700 O'Hara Caddesi Benedum Mühendislik Salonu, Pittsburgh, PA 15261 ve Biyo Mühendisliği Bölümü, Pittsburgh Üniversitesi, 3700 O'Hara Caddesi Benedum Mühendislik Salonu, Pittsburgh, PA 15261 (rbertson@pitt.edu); (3) Lori A. Birder, Tıp Bölümü, University of Pittsburgh, 3550 Terrace St, Pittsburgh, PA 15213 ve Farmakoloji ve Kimyasal Biyoloji Bölümü, University of Pittsburgh, 3550 Terrace St, Pittsburgh, PA 15213 (lbirder@pitt.edu). Authors: (1) Fatemeh Azari, Makine Mühendisliği ve Malzeme Bilimi Bölümü, Pittsburgh Üniversitesi, 3700 O'Hara Caddesi Benedum Mühendislik Salonu, Pittsburgh, PA 15261 (FAA104@pitt.edu); (2) Anne M. Robertson, Makine Mühendisliği ve Malzeme Bilimi Bölümü, Pittsburgh Üniversitesi, 3700 O'Hara Caddesi Benedum Mühendislik Salonu, Pittsburgh, PA 15261 ve Biyo Mühendisliği Bölümü, Pittsburgh Üniversitesi, 3700 O'Hara Caddesi Benedum Mühendislik Salonu, Pittsburgh, PA 15261 (rbertson@pitt.edu); (3) Lori A. Birder, Tıp Bölümü, University of Pittsburgh, 3550 Terrace St, Pittsburgh, PA 15213 ve Farmakoloji ve Kimyasal Biyoloji Bölümü, University of Pittsburgh, 3550 Terrace St, Pittsburgh, PA 15213 (lbirder@pitt.edu). Masanın sol tarafı Özet ve 1 Giriş metodolojileri Sonuçlar, Sonuçlar ve Referanslar Özetle Mevcut mantar mekanik modellerinin çoğunlukla mantarı eşit kalınlıkta küresel olarak idealize etmektedir. Bu mevcut çalışma, bu idealizasyonu mikro-CT kullanılarak, hem boşaltılmış hem de doldurulmuş durumlarda 10-20 mikrometre çözünürlükte farelerin 3D yeniden yapılandırılmış modellerini oluşturmak için araştırmayı amaçlamaktadır. Üç farlar üzerinde uygulanır, bu yaklaşım, farklı basınçlar altında şekil, hacim ve kalınlık değişiklikleri tanımlar. Bu sonuçlar, doldurma / boşaltma sürecinin idealleştirilmiş küresel enflasyon / çöküşten uzak olduğunu göstermektedir. Bununla birlikte, geometri idealizasyonları, büyüme ve yeniden yapılandırma çalışmalarında olduğu gibi, doldurulmuş mantar geometri önemli olduğu durumlarda makul olabilir. 1 Giriş Böbreğin işlevselliği, geometri, duvar kalınlığı ve biyomekanik özelliklere bağlıdır, hepsi yaşlanma ve hastalık nedeniyle bozulmaya duyarlıdır, örneğin BOO. Popülasyon için BOO'nun önemi, BOO'nun merkezi katkısı olan iyi huylu prostatik hiperplazinin (BPH) küresel yaygınlaşmasıyla belirlenir. BPH, 2000'de 51.1 milyondan 2019'da 94 milyona kadar %70 oranında belirgin bir artış gösterdi [1,2,3] ve daha düşük sosyo-ekonomik arka planlardan 50-60 yaşlarındaki erkekler için özellikle önemli bir tıbbi problemdir. BPH, böbreğin duvar duvarının (BW) hipertrofisi, böbreğin dinamikindeki değişiklikler, trabekülasyon, divertikülasyon, Geleneksel olarak, BOO hastaları için seçilen görüntüleme modülü ultrason olmuştur; Ancak, doku büyümesi ve yeniden şekillendirmesi sonucu meydana gelen duvar değişikliklerine kapsamlı bir bakış sunamıyor. 1991 yılından bu yana, BW'nin geometrik özelliklerinin doldurma ve boşaltma döngüleri sırasında aralıksız keşfi olmuştur. Bununla birlikte, bu soruşturma alanı, entegre disiplinlerarası yöntemlerin ve gerekli sofistike ekipmanların yetersizliği tarafından engellenmiştir [4,5,6]. Mevcut bilimsel edebiyat BW'nin özelliklerinin açıklanması için iki ana deneysel yaklaşım tanımlamaktadır: organ düzeyinde yapılan analizler ve doku çizelgesi düzeyinde yapılan analizler [7,8,9]. doku düzeyinde araştırmalar, örneğin birikimi ve iki Buna ek olarak, mesane mekanik karakterizasyonu için geleneksel yaklaşımlar, geçmişte mesaneyi eşit derecede kalın, küresel bir gemi olarak kavramsallaştırarak aşırı basitleştirilmiş bir model kabul etmiştir. Bu idealizasyonlar bazı ayarlarda uygun olabilirken, organın karmaşık geometriyi, doldurma sürecinde değişen ve eşit olmayan duvar kalınlığı da dahil olmak üzere hesaplamakta başarısız olurlar. Mesaneyi daha sofistike modeller, mesaneyi karmaşık biyomekanik davranışını gerçekçi bir şekilde yeniden oluşturmak için gereklidir. Bu boşluğu karşılamak için, araştırmamız, bir ex-vivo doldurma modeli içinde mesane duvarının geometrik özelliklerini hassas bir şekilde ölçmek için mikro-CT kullanmıştır. 2 Metodoloji 2.1 Urinary Blaster Organının Ex-Vivo Doldurulması HEPES tamponlu fizyolojik tuz çözeltisi (HB-PBS) 134 mM NaCl, 6 mM KCl, 1 mM MgCl2, 2 mM MgCl2, 10 mM HEPES ve 7 mM glukoz ile bir pH ayarlanmış HEPES-buferli idrar döngüsünü ameliyatla çıkarıldı ve 134 mM NaCl, 6 mM KCl, 2 mM MgCl2, 2 mM HEPES ve 7 mM glukoz, 134 mM KCl, 1 mM MgCl, 1 mM MgCl, 1 mM MgCl2 ve 3 mM HEPES, 3 mM HEPES ve 7 mM glukoz kompozisyonu, 134 mM KCl, 1 mM MgCl, 1 mM MgCl, 1 2.2 Mikro-CT Deneysel Tasarım ve Morfolojik Analiz Her böbreğin 3D yeniden yapılandırılmış modelini elde etmek için ana adımlar i) montaj, ayarlanma ve yüksek çözünürlüklü Skyscan 1272 tarayıcı (Bruker Micro-CT, Kontich, Belçika) kullanarak tarayıcı (Bruker MicroCT, Kontich, Belçika), iii) Simpleware ScanIP yazılımı (Synopsys, Sunnyvale, California), iv) kullanarak 3D modelin morfolojik analizi, Meshmixer yazılımında (Autodesk, San Francisco, Kaliforniya) iç (lumen) ve dış (lumaben) geometrilerin 3D yeniden yapılandırılması ve Materialize 3-matic yazılımı (Materialize GmbH, Münih, Almanya) kullanarak kalınlık analizi. Mikro-CT taramaları, 80 kV kaynak gerilim ve 125 μA kaynak akımı kullanılarak gerçekleştirildi. Görüntüler, 0.6 derecelik bir döndürme aşaması, 2048 x 2048 filtre olmadan çerçeve boyutu ve 400 ms'lik bir maruz kalma süresi kullanılarak 10.8 μm piksel boyutunda yakalandı. NRecon yazılımı ile bu görüntülerin yeniden yapılandırılması, düzeyde 1'de yumuşatma, yüzük eserlerini% 50'de ele alarak ve% 2 çerçeve sertleştirme (STL) verileri üretmek için düzeltme ile ilgiliydi. Kesin STL dosyaları dehidrasyonu önlemek için 10 dakikadan az tutuldu. Bölümleme süreci, maskeleri oluşturmak için gri ölçek değerleri sınırlandırarak 3 Sonuçlar ve Sonuçlar 2 Şekil A, B ve C olarak etiketlenen üç fareler için mesane geometri miktarı değerlendirmesi elde edilmiştir. veriler iki enflasyon durumlarında elde edilmiştir: (1) boşaltılmış (sürdürülmemiş durum - hasat koşulları) ve (2) doldurulmuş (sürdürülmüş). Boşluk durumunda, duvar kalınlığı son derece eşit değildi. Her üç durumda, Boşluk durumundaki BW, orta mesane ve üçgen bölgelerine kıyasla kupada belirgin bir şekilde daha kalıntıydı. Özellikle, her üç blade için ortalama maksimum kupanın kalınlığı 2.84 mm ±0.28 mm idi, orta ve üçgen bölgelerin ortalama kalınlığı ise 0.65 ±0.14 idi. Karşılıklı olarak, dağılımda (Şekil 2, b, d, f), tüm üç blade, ortalama ortalama kalınlığı 0.10mm ±0.02mm olan nispeten eşit, ince bir duvara sahiptir. Birçok duvar modeli, kendi dahil [3], küresel bir yapılandırma ve homojen duvar kalınlığı [3,6,10], analitik çözümler elde etmek için avantajlı bir yaklaşım ile mideyi idealize etmiştir. Mevcut çalışma, bu, doldurulmuş mide geometri önemli olan çalışmalarda makul bir yaklaşım olabileceğini öne sürmektedir. Örneğin, BOO yaprakları için büyüme ve yeniden yapılandırma son bir çalışmada, doldurulmuş (küresel) mide, hem kolajen liflerinin hem de düz kas hücrelerinin homeostatik uzantısını tanımlamak için referans yapılandırma olarak kullanılmıştır [3]. Bununla birlikte, tam mide duvar şekli ve kalınlığı bu idealizasyondan patolojik durumlarda veya yaşlanmanın sonucu olarak değişiklik gösterecek olasıdır [13]. Boşaltılmış ve doldur Özetle, bu çalışma, yüksek çözünürlüklü mikro-CT gibi sofistike görüntüleme yöntemlerini kullanmanın, böbrek morfolojisini ortaya çıkarmak ve doldurma ve boşaltma sürecinde duvar kalınlığının bölgesel değişikliklerini tanımlamak için gerekliliğini vurgulamaktadır. Bu tür yüksek çözünürlüklü veriler, böbrek çıkışı obstrüksiyonu (BOO) gibi hastalıklar sırasında gelişen böbrek işlevliliğini incelemek için gerekli olan böbreklerin hesaplama mekanik modelleri için hayati öneme sahiptir. Yazarlar NIH-R01 AG056944 ve NIH-R01 DK133434'ten alınan fonksiyonlar için teşekkürlerini ifade ediyorlar. Referanslar [1] Awedew, A. F., et al. 2000 ile 2019 yılları arasında 204 ülkede ve bölgede iyi huylu prostat hiperplazisinin küresel, bölgesel ve ulusal yükü: Küresel Hastalık Yükü Çalışması 2019 için sistematik bir analiz: The Lancet Healthy Longevity, 3(11), e754-e776, 2022. [2] Fusco, F., et al. Progresyonel mesane yeniden şekillendirmesi: insanlarda morfolojik ve moleküler kanıtların sistematik bir incelemesi. BMC uroloji, 18, 1-11, 2018. [3] Cheng, F., et al. Midenin kısıtlı karışım-mikturisyon-gelişimi (CMMG) modeli: Kısmen midenin çıkış engelleme (BOO) için uygulama. Biyomedikal malzemelerin mekanik davranışının dergisi, 134, 105337, 2022. [4] Damaser, M. S. et al. Parsiyel çıkış obstrüksiyonu kronik distensiyona neden olur ve fare idrar mideyi katılaştırır. Neurourology and Urodynamics: Official Journal of International Continence Society, 15(6), 650-665, 1996. [5] Parekh, A., et al. Tüm mesane doldurma sırasında idrar mide duvarının ex vivo deformasyonları: extracellular matris ve pürüzsüz kasın katkıları. Journal of biomechanics, 43(9), 1708-1716, 2010. [6] Trostorf, R., et al. Biyomedikal malzemelerin mekanik davranışının dergisi, 133, 105347, 2022. [7] Trostorf, R., et al. Yer ve katman bağımlı biyomekanik ve mikrostruktural karakterizasyon domuz idrar mide duvarı. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials, 115, 104275, 2021. [8] Hanczar, M., et al. Bağırsak dokusu mühendisliği için Biyomekanik ve Scaffold Yapısının Önemi. International Journal of Molecular Sciences, 22(23), 12657, 2021. [9] Ajalloueian, F., et al. Midenin biyomekanikleri ve midenin geri dönüştürücü tıbbı için çubukların kullanımı. Nature Reviews Urology, 15(3), 155-174, 2018. [10] Hennig, G., et al. Yeni pentaplanar yansıtıcı görüntü makroskopi sistemini kullanarak tüm mesane biyomekaniklerinin ölçümlenmesi. [11] Damaser, M. S. Tüm mesane mekanikleri doldurma sırasında. Scandinavian Journal of Urology and Nephrology, 33(201), 51-58, 1999 [12] “X-ray mikro-ct analizi,” DigiM Çözüm, https://digimsolution.com/services/imaging/xray-micro-ct-analysis, 2023 [13] Birder, L. A., et al. Hypoxanthine Boğaz Yaşlanmasının Belirtilerini Boşaltma Disfonksiyonu ve Alt Urinary Tract Remodeling ile Yönlendirir. The Journal of Gerontology: Series A, glad171, 2023. Bu makale CC BY 4.0 DEED lisansı altında kullanılabilir. Bu makale CC BY 4.0 DEED lisansı altında kullanılabilir. Arşivde kullanılabilir
