نشكر ماريك ويلر لأداء التجارب الوهمية. وأيد هذا العمل من قبل المجلس الأوروبي للبحوث (ERC غرانت انطلاق 309495: NeoNaNo)، والدولة الاتحادية الألمانية شمال الراين ويستفاليا (NRW، High-Tech.NRW/EU-Ziel 2-البرنامج لل (EFRE)؛ ForSaTum)، والألمانية وزارة التربية والتعليم والبحوث (BMBF) (برامج التمويل الكبد الظاهري (0315743)، LungSys (0315415C)، LungSys2 (0316042F)، Photonik Forschung دويتشلاند (13N13355))، وجامعة آخن (I 3 صندوق البذور TM)، والبحث فيليبس (آخن، ألمانيا).

<ol>
	<li>Hoffman, R. M., Yang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subcellular+imaging+in+the+live+mouse.">Subcellular imaging in the live mouse.</a> Nature Protocols. 1 (2), 775-782 (2006).</li><li>Ale, A., Ermolayev, V., Herzog, E., Cohrs, C., Angelis, M. H., Ntziachristos, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FMT-XCT:+in+vivo+animal+studies+with+hybrid+fluorescence+molecular+tomography-X-ray+computed+tomography.">FMT-XCT: in vivo animal studies with hybrid fluorescence molecular tomography-X-ray computed tomography.</a> Nature Methods. 9 (9), 615-620 (2012).</li><li>Eaton, V. L., Vasquez, K. O., Goings, G. E., Hunter, Z. N., Peterson, J. D., Miller, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+tomographic+imaging+of+near+infrared+imaging+agents+quantifies+disease+severity+and+immunomodulation+of+experimental+autoimmune+encephalomyelitis+in+vivo.">Optical tomographic imaging of near infrared imaging agents quantifies disease severity and immunomodulation of experimental autoimmune encephalomyelitis in vivo.</a> Journal of Neuroinflammation. 10 (138), (2013).</li><li>Lederle, W., Arns, S., 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=Failure+of+annexin-based+apoptosis+imaging+in+the+assessment+of+antiangiogenic+therapy+effects.">Failure of annexin-based apoptosis imaging in the assessment of antiangiogenic therapy effects.</a> EJNMMI Research. 1 (26), (2011).</li><li>Ntziachristos, V., Tung, C. -. H., Bremer, C., Weissleder, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescence+molecular+tomography+resolves+protease+activity+in+vivo.">Fluorescence molecular tomography resolves protease activity in vivo.</a> Nature Medicine. 8 (7), (2002).</li><li>Hoffman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+multiple+uses+of+fluorescent+proteins+to+visualize+cancer+in+vivo.">The multiple uses of fluorescent proteins to visualize cancer in vivo.</a> Nature Reviews Cancer. 5 (10), 796-806 (2005).</li><li>Schulz, R. B., Ale, 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=Hybrid+system+for+simultaneous+fluorescence+and+x-ray+computed+tomography.">Hybrid system for simultaneous fluorescence and x-ray computed tomography.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 29 (2), 465-473 (2010).</li><li>Stuker, F., Baltes, 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=Hybrid+small+animal+imaging+system+combining+magnetic+resonance+imaging+with+fluorescence+tomography+using+single+photon+avalanche+diode+detectors.">Hybrid small animal imaging system combining magnetic resonance imaging with fluorescence tomography using single photon avalanche diode detectors.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 30 (6), 1265-1273 (2011).</li><li>Leblond, F., Davis, S. C., Vald&#233;s, P. A., Pogue, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preclinical+Whole-body+Fluorescence+Imaging:+Review+of+Instruments,+Methods+and+Applications.">Preclinical Whole-body Fluorescence Imaging: Review of Instruments, Methods and Applications.</a> Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 98 (1), 77-94 (2010).</li><li>Kunjachan, S., Gremse, F., 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=Noninvasive+optical+imaging+of+nanomedicine+biodistribution.">Noninvasive optical imaging of nanomedicine biodistribution.</a> ACS Nano. 7 (1), 252-262 (2013).</li><li>Radrich, K., Ale, A., Ermolayev, V., Ntziachristos, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+limited-projection-angle+fluorescence+molecular+tomography+using+a+co-registered+x-ray+computed+tomography+scan.">Improving limited-projection-angle fluorescence molecular tomography using a co-registered x-ray computed tomography scan.</a> Journal of Biomedical Optics. 17 (12), 126011 (2012).</li><li>Freyer, M., Ale, A., Schulz, R. B., Zientkowska, M., Ntziachristos, V., Englmeier, K. -. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+automatic+segmentation+of+anatomical+structures+in+x-ray+computed+tomography+images+to+improve+fluorescence+molecular+tomography+reconstruction.">Fast automatic segmentation of anatomical structures in x-ray computed tomography images to improve fluorescence molecular tomography reconstruction.</a> Journal of Biomedical Optics. 15 (3), 036006 (2010).</li><li>Gremse, F., Theek, B., 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=Absorption+Reconstruction+Improves+Biodistribution+Assessment+of+Fluorescent+Nanoprobes+Using+Hybrid+Fluorescence-mediated+Tomography.">Absorption Reconstruction Improves Biodistribution Assessment of Fluorescent Nanoprobes Using Hybrid Fluorescence-mediated Tomography.</a> Theranostics. 4 (10), 960-971 (2014).</li><li>Cheong, W. -. F., Prahl, S. A., Welch, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+the+optical+properties+of+biological+tissues.">A review of the optical properties of biological tissues.</a> IEEE Journal of Quantum Electronics. 26 (12), 2166-2185 (1990).</li><li>Doleschel, D., Mundigl, O., 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=Targeted+near-infrared+imaging+of+the+erythropoietin+receptor+in+human+lung+cancer+xenografts.">Targeted near-infrared imaging of the erythropoietin receptor in human lung cancer xenografts.</a> Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Society of Nuclear Medicine. 53 (2), 304-311 (2012).</li><li>Al Rawashdeh, W., Arns, S., 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=Optical+tomography+of+MMP-activity+allows+a+sensitive+non-invasive+characterization+of+the+invasiveness+and+angiogenesis+of+SCC-xenografts.">Optical tomography of MMP-activity allows a sensitive non-invasive characterization of the invasiveness and angiogenesis of SCC-xenografts.</a> Neoplasia. 16 (3), 235-246 (2014).</li><li>Kunjachan, S., Pola, R., 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=Passive+versus+Active+Tumor+Targeting+Using+RGD-+and+NGR-Modified+Polymeric+Nanomedicines.">Passive versus Active Tumor Targeting Using RGD- and NGR-Modified Polymeric Nanomedicines.</a> Nano Letters. 14 (2), 972-981 (2014).</li><li>Schober, A., Nazari-Jahantigh, 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=MicroRNA-126-5p+promotes+endothelial+proliferation+and+limits+atherosclerosis+by+suppressing+Dlk1.">MicroRNA-126-5p promotes endothelial proliferation and limits atherosclerosis by suppressing Dlk1.</a> Nature Medicine. 20 (4), 368-376 (2014).</li><li>Aikawa, E., Nahrendorf, 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=Osteogenesis+associates+with+inflammation+in+early-stage+atherosclerosis+evaluated+by+molecular+imaging+in+vivo.">Osteogenesis associates with inflammation in early-stage atherosclerosis evaluated by molecular imaging in vivo.</a> Circulation. 116 (24), 2841-2850 (2007).</li><li>Gremse, F., H&#246;fter, A., Schwen, L., Kiessling, F., Naumann, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=GPU-Accelerated+Sparse+Matrix-Matrix+Multiplication+by+Iterative+Row+Merging.">GPU-Accelerated Sparse Matrix-Matrix Multiplication by Iterative Row Merging.</a> SIAM Journal on Scientific Computing. , C54-C71 (2015).</li><li>Vasquez, K. O., Casavant, C., Peterson, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+Whole+Body+Biodistribution+of+Fluorescent-Labeled+Agents+by+Non-Invasive+Tomographic+Imaging.">Quantitative Whole Body Biodistribution of Fluorescent-Labeled Agents by Non-Invasive Tomographic Imaging.</a> PLoS ONE. 6 (6), e20594 (2011).</li><li>Theek, B., Gremse, F., 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=Characterizing+EPR-mediated+passive+drug+targeting+using+contrast-enhanced+functional+ultrasound+imaging.">Characterizing EPR-mediated passive drug targeting using contrast-enhanced functional ultrasound imaging.</a> Journal of Controlled Release. 182 (1), 83-89 (2014).</li><li>Hyde, D., Schulz, R., Brooks, D., Miller, E., Ntziachristos, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+dependence+of+hybrid+x-ray+computed+tomography/fluorescence+molecular+tomography+on+the+optical+forward+problem.">Performance dependence of hybrid x-ray computed tomography/fluorescence molecular tomography on the optical forward problem.</a> Journal of the Optical Society of America. A, Optics, Image Science, and Vision. 26 (4), 919-923 (2009).</li><li>Jacques, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+properties+of+biological+tissues:+a+review.">Optical properties of biological tissues: a review.</a> Physics in Medicine and Biology. 58 (11), R37 (2013).</li><li>Loening, A. M., Gambhir, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AMIDE:+a+free+software+tool+for+multimodality+medical+image+analysis.">AMIDE: a free software tool for multimodality medical image analysis.</a> Molecular Imaging. 2 (3), 131-137 (2003).</li><li>Gremse, F., Schulz, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Qualitative+and+Quantitative+Data+Analysis.">Qualitative and Quantitative Data Analysis.</a> Small Animal Imaging. , 363-378 (2011).</li><li>Baiker, M., Milles, J., 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=Atlas-based+whole-body+segmentation+of+mice+from+low-contrast+Micro-CT+data.">Atlas-based whole-body segmentation of mice from low-contrast Micro-CT data.</a> Medical Image Analysis. 14 (6), 723-737 (2010).</li><li>Sevick-Muraca, E. M., Rasmussen, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+imaging+with+optics:+primer+and+case+for+near-infrared+fluorescence+techniques+in+personalized+medicine.">Molecular imaging with optics: primer and case for near-infrared fluorescence techniques in personalized medicine.</a> Journal of Biomedical Optics. 13 (4), 041303 (2008).</li></ol>

فيليكس Gremse هو مؤسس ومالك Gremse-IT، بدء الشركة التي توفر البرمجيات والخدمات لتحليل الصور الطبية بالتعاون مع فيليبس وإدارة التجريبية التصوير الجزيئي في جامعة آخن.

وصفنا وتطبيق بروتوكول متعدد الوسائط التصوير μCT-FMT. نستخدم FMT المتاحة تجاريا والمستخدمة على نطاق واسع والأجهزة μCT 3،11،15 - 17،21. في حين يتطلب البروتوكول FMT محددة، وμCT يمكن الاستعاضة عن μCT آخر مع وظائف مماثلة والمعلمات المسح قابلة للمقارنة، على سبيل المثال، يجب أن يكون مجال الرؤية كبيرة بما يكفي لتغطية السرير الماوس بما في ذلك علامات. وقد استخدم FMT لتحليل biodistribution دون الجمع بين ذلك مع μCT أو MRI 21، ومع ذلك، فإن البيانات التشريحية هو مفيد لزيادة التكاثر لأن تجزئة يمكن أن يستند إلى حدود الجهاز التي يمكن رؤيتها في البيانات μCT 10. في حين أجهزة متكاملة μCT-FMT وقد وضعت 2،7، وهذه ليست متاحة تجاريا حتى الآن. وعلاوة على ذلك، فإن استخدام جهازين منفصلين يسمح الأنابيب، أي، في كاليفورنيا الماوس القادمةن يتم تصويرها في μCT في حين الماوس الأول لا يزال في FMT، لزيادة الإنتاجية. لتخفيف عبء العمل اليدوي، ونحن أداء كشف علامة الآلي والانصهار. علاوة على ذلك، مجزأة على شكل الماوس تلقائيا وهذه المعلومات يحسن بشكل كبير من 11،13،22 إعادة الإعمار مضان. لإعادة الإعمار مضان الكمي، هناك حاجة إلى الاستيعاب ونثر الخرائط 13،23. نستمدها خريطة نثر كتبها تجزئة الآلي للبيانات μCT وتعيين معاملات نثر يعرف العديد من أنواع الأنسجة (الرئة والعظام والجلد، والدهون، وتبقى الأنسجة اللينة) 24. وفي وقت لاحق، ونحن إعادة بناء مخطط الامتصاص من البيانات الخام البصري وهو أمر مهم جدا لأجهزة perfused لجيدا مثل القلب والكبد 13،20. مسح عدة الفئران عند نقاط زمنية متعددة ينتج بسرعة في عدد كبير من مجموعات البيانات لتحليلها. لbiodisدراسات tribution، تحتاج عدة أجهزة لتكون مجزأة لكل مسح μCT-FMT. وللأسف، فإن الانقسامات لا يمكن إعادة استخدامها، لأن الفأر هو وضع حديثا في السرير الماوس بشكل متكرر. نستخدم أداة لتقسيم التفاعلية، وضعت في معهدنا، ومع ذلك، قد يكون من المناسب أيضا أدوات أخرى 25. نحن تولد الانقسامات-فوكسل الحكمة، لأن هذه المباراة أفضل لأجهزة معقدة من الأشكال البسيطة مثل الحذف ومكعبات 26. سوف الآلي تجزئة كامل الحيوان يكون مفيدا لزيادة خفض عبء العمل اليدوي 27، ولكن لا تزال هناك حاجة إلى أداة تجزئة التفاعلية لتصحيح أخطاء تجزئة. وعلاوة على ذلك، يمكن تقسيم الأدوات الآلية بالكاد توقع حالات خاصة مثل الأمراض بشكل صحيح. وبما أننا استخدام فحوصات μCT الأم، بعض الأجهزة مثل الطحال من الصعب جدا أن شريحة حتى يدويا. ان عوامل التباين مساعدة، ولكن هناك مشاكل مع التحمل وأنه من الصعب maintaiنا توزيع عامل تباين ثابت على مدار التصوير الطولي. وتبين الدراسة الوهمية لدينا أن توطين إشارة تحسين عند استخدام المعلومات شكل لاعادة الاعمار مضان. في الجسم الحي، وتحسن مماثل واضح لنقطة زمنية في وقت مبكر (15 دقيقة بعد الحقن)، عندما كمية كبيرة من التحقيق هو بالفعل في المثانة البولية. يتراكم التحقيق ملزم هيدروكسيباتيت في العظام والمفاصل. ومن الملاحظ مدى سرعة حدوث ذلك، أي، في إشارة واضحة للعيان بالفعل في العمود الفقري 15 دقيقة بعد الحقن. وهذا ربما كان سببه انخفاض الوزن الجزيئي لجنة التحقيق، والتي تمكن تسرب سريع ونشرها إلى المناطق المستهدفة. التحقيق يرتبط تساهميا إلى هيدروكسيباتيت هدفه ويفرز التحقيق غير منضم. لحظات زمنية لاحقة، بين 6 ساعات و 24 ساعة بعد الحقن، وكثافة الإشارة في العمود الفقري لا تزال مستقرة نسبيا، على الأرجح، لأنه لا يكاد أي إعادة الخفيفةأوجاع في عمق الماوس لتبييض مضان. لدراستنا، استخدمنا القناة 750 نانومتر، مما يؤدي إلى انخفاض مضان الخلفية كما هو واضح للمسح تم الحصول عليها قبل الحقن. في موجات أقل، وأكثر إشارة الخلفية يمكن توقع 28. باختصار، نحن تصف بروتوكول التصوير المتعدد الوسائط للالمتاحة تجاريا أجهزة FMT وμCT. وتبين لنا أن الجمع يوفر فوائد لإعادة الإعمار مضان. نحن لتوضيح كيف يتم استخراج منحنيات biodistribution من كمية كبيرة من البيانات صورة عن طريق التفاعلية تجزئة الجهاز وتجهيز الدفعات. ونحن نعتقد أن هذا العمل الموحد يمكن أن تكون مفيدة لتطوير الأدوية والفحوصات التصويرية الأخرى التي تستخدم تحقيقات fluorescently المسمى.

بوساطة مضان التصوير المقطعي، وتسمى أيضا مضان التصوير المقطعي الجزيئي (FMT)، هي تقنية واعدة لتقييم كمي لتوزيع مضان في الأنسجة المنتشرة، مثل الفئران تخدير أو حتى أنسجة الجسم البشري، على سبيل المثال، الثدي أو مفاصل الأصابع. وعلى النقيض من تقنيات الفحص المجهري غير الغازية، والتي تسمح للتصوير أهداف سطحية في قرار التحت خلوية 1، FMT يسمح إعادة الإعمار ثلاثي الأبعاد من مصادر الفلورسنت في أعماق عدة سنتيمترات، وإن كان ذلك في انخفاض القرار 2. تتوفر لتكوين الأوعية الدموية الصورة، موت الخلايا المبرمج، والالتهابات، وغيرها العديد من 2 تحقيقات الفلورسنت المستهدفة - 5. بعض المجسات هي activatable، على سبيل المثال،. قبل الانقسام انزيم معين مما يؤدي إلى unquenching من fluorochromes. وعلاوة على ذلك، جينات مراسل معربا عن البروتينات الفلورية ولا يمكن تصوير، على سبيل المثال، لتتبع هجرة الخلايا السرطانية 6. FMT تستفيد بقوة من مزيج لطريقة التشريحية، على سبيل المثال، μCT 2،7 أو MRI 8. بينما الأجهزة FMT مستقل تتوفر 9 تجاريا، والصور مضان يصعب تفسيرها دون معلومات مرجعية التشريحية. مؤخرا كنا قادرين على إظهار أن تنصهر بيانات الصورة التشريحية يمكن تحليل أكثر قوة 10. ويمكن أيضا البيانات التشريحية أن تستخدم لتوفير المعرفة السابقة، مثل الشكل الخارجي للفأرة، وهو أمر مهم للنمذجة البصرية دقيقة ومضان إعادة الإعمار 11. وعلاوة على ذلك، وتشتت وامتصاص الخرائط البصرية يمكن تقديرها باستخدام تقسيم أنواع الأنسجة وعن طريق تعيين معاملات فئة معينة 12،13. لضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة، الهيموجلوبين هو امتصاص الرئيسي في الفئران، بالإضافة إلى مادة الميلانين، والفراء (14). منذ حجم الدم النسبي يختلف إقليميا من حيث الحجم، وهي خريطة امتصاص أهمية خاصة بالنسبة لتشيوانtitative إعادة الإعمار مضان 13. ومن مزايا استخدام أجهزة التصوير غير الغازية هي أن الفئران يمكن تصوير طوليا، أي عند نقاط زمنية متعددة. وهذا أمر مهم لتقييم السلوك الديناميكي للتحقيقات، أي تراكم هدفهم، biodistribution وإفراز 10،15، أو لتقييم تطور المرض 16. عندما التصوير عدة الفئران عند نقاط زمنية متعددة، وكمية كبيرة من مجموعات البيانات صورة ينشأ. تمكن من المقارنة، وهذه ينبغي الحصول عليها بطريقة منهجية، أي مع بروتوكول محددة جيدا وموثقة. عدد كبير من عمليات الفحص يشكل تحديا للتحليل الصور، وهو الأمر المطلوب لاستخراج القياسات الكمية من بيانات الصورة. الغرض من الدراسة هو تقديم وصفا مفصلا لبروتوكول التصوير μCT-FMT التي كنا والأمثل في جميع أنحاء عدة دراسات 10،13،15،17،18. وصفناكيفية إنشاء مجموعات البيانات ومعالجتها، تصور، وتحليلها. وهذا ما يتجلى ذلك باستخدام المسبار الجزيئي المعمول بها، OsteoSense، التي تربط لهيدروكسيباتيت 19، ويمكن استخدامها لأمراض العظام وإعادة تشكيل صورة 2. وتمت الموافقة على جميع الإجراءات التي تنطوي على الحيوانات من قبل لجنة المراجعة الحكومية في رعاية الحيوان.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>FMT (Fluorescence molecular tomography) FMT2500 LX</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td>FMT2000</td>
			<td>Device for fluorescence molecular tomography</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#181;CT (micro computed tomography) Tomoscope Duo</td>
			<td>CT Imaging GmbH</td>
			<td>Tomoscope Duo</td>
			<td>Device for micro computed tomography</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multimodal Mouse Bed</td>
			<td>CT Imaging GmbH</td>
			<td>Experimental builder</td>
			<td>Partially transparent animal holder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IsoFlo (isoflurane, USP)</td>
			<td>Abbott</td>
			<td>05260-05</td>
			<td>Isoflurane Inhalation anesthesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small animal anesthesia system</td>
			<td>Harvard apparatus</td>
			<td>726419</td>
			<td>Complete Isoflurane Table-Top System</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chlorophyll-free mouse food</td>
			<td>Ssniff</td>
			<td>E15051</td>
			<td>low chlorophyll / low fluorescence food</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OsteoSense 750EX</td>
			<td>PerkinElmer</td>
			<td>NEV10053EX</td>
			<td>Animal FMT contrast agent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Portex Fine Bore Polythene Tubing</td>
			<td>Smith medical</td>
			<td>800/100/120</td>
			<td>Tube for injection catheter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterican 30g</td>
			<td>BBraun</td>
			<td>4656300</td>
			<td>Hypodermic needle for catheter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imeron</td>
			<td>Altana pharma</td>
			<td>INLA F.1/0203/3.5337.69</td>
			<td>CT contrast agent for the phantom inclusions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agarose</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>90-12-36-6</td>
			<td>Agarose for phantom production</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TiO2</td>
			<td>Applichem</td>
			<td>A1900,1000</td>
			<td>Titanium oxyde as phantom scattering agent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypan blue</td>
			<td>Fluka</td>
			<td>93595</td>
			<td>Trypan blue to adjust phantom light propagation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cy7</td>
			<td>Lumiprobe</td>
			<td>15020</td>
			<td>Fluorochrome for the phantom inclusions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lipovenoes 20%</td>
			<td>Fresenius Kabi</td>
			<td>3094740</td>
			<td>Lipid emulsion, scattering agent for FMT contrast agents</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Definiens Developer XD Server</td>
			<td>Definiens AG</td>
			<td>Server XD</td>
			<td>Software platform for automated segmentation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imalytics Preclinical</td>
			<td>ExMI/Gremse-IT</td>
			<td>Version 2.0.1</td>
			<td>Software for image fusion, reconstruction and analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NVIDIA Geforce Titan</td>
			<td>Asus</td>
			<td>GTXTITAN6GD5</td>
			<td>High end computer graphics card, 6GB Memory</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

hybrid &#181;ct-fmt imaging and image analysis

بوساطة مضان التصوير المقطعي (FMT) يمكن تحديد الطولي والكمي للتوزيع مضان في الجسم الحي، ويمكن استخدامها لتقييم biodistribution تحقيقات جديدة وتقييم تطور المرض باستخدام المجسات الجزيئية المنشأة أو الجينات المراسل. الجمع مع طريقة التشريحية، على سبيل المثال، التصوير المقطعي الصغيرة (μCT)، هو مفيد لتحليل الصور وإعادة الإعمار مضان. وصفنا بروتوكول لالمتعدد الوسائط التصوير μCT-FMT بما في ذلك الخطوات اللازمة لمعالجة الصور استخراج القياسات الكمية. بعد إعداد الفئران وإجراء التصوير، ويتم تسجيل مجموعات البيانات متعددة الوسائط. بعد ذلك، يتم إجراء تحسن إعادة الإعمار مضان، والتي تأخذ في الاعتبار شكل الماوس. للتحليل الكمي، الإنقسامات الجهاز يتم إنشاؤها استنادا إلى البيانات التشريحية استخدام لدينا أداة تجزئة التفاعلية. وأخيرا، فإن مكعب biodistributionيتم إنشاء rves باستخدام ميزة تجهيز الدفعات. نقدم لك مجموعة من تطبيق هذه الطريقة من خلال تقييم biodistribution من التحقيق المعروفة التي تربط العظام والمفاصل.

طبقنا بروتوكول صفها لتقييم biodistribution لاستهداف التحقيق، OsteoSense، الذي يربط هيدروكسيباتيت. تم تصوير قبل و15 دقيقة، 2 ساعة، 4 ساعات، 6 ساعة، و 24 ساعة بعد الحقن الرابع من 2 نانومول OsteoSense 3 الفئران (الفئران خروج المغلوب مزدوجة و 10 أسابيع من العمر C57BL / 6 APOE - / - AHSG - - /). برنامجنا الكشف عن علامات صلب السرير الماوس المتعدد الوسائط تلقائيا (الشكل 1، الشكل 2A، B)، والتي مكنت مزيج من البيانات μCT التشريحية مع إعادة الإعمار مضان التي يؤديها FMT (الشكل 2C، D). منذ OsteoSense هو التحقيق مع الوزن الجزيئي المنخفض، وهو إفراز الكلى سريع وإشارة وبالتالي ارتفاع في المثانة البولية هو متوقع. الانصهار في إعادة الإعمار مضان من FMT كشف المشاكل مثل إشارة في غير محله خارج المثانة (الشكل 2C، D). تحدث هذه المشاكل لأن FMT لا نعرف الشكل الحقيقي للماوس وتفترض وجود شكل كتلة. أوويحدد إعادة الإعمار ص شكل دقيق من البيانات μCT ويولد تشتت وامتصاص خرائط 13 من أجل تمكين إعادة الإعمار مضان أكثر دقة مع أفضل توطين إشارة، وهو ما يتضح بشكل خاص لالمثانة (الشكل 2E، F). لتعيين مضان أعيد إلى المناطق المناسبة، ونحن مجزأة بشكل تفاعلي عدة أجهزة باستخدام برنامجنا (الشكل 3). لكل من 18 بالاشعة، 7 مناطق كانت مجزأة على أساس البيانات μCT، أي، القلب، الرئة، الكبد، الكلى، العمود الفقري والأمعاء والمثانة. بعد ذلك، تم استخدام البرنامج لحساب تركيز مضان يعني لكل من المناطق 126. لحسن الحظ، فإن البرنامج يوفر دفعة واسطة، والذي يحسب كل القيم ويوفر لهم في جدول واحد. لتصور توزيع مضان، تم إنشاء الاداءات 3D لكل نقطة زمنية،باستخدام إعداد النوافذ قابلة للمقارنة (الشكل 4A-F). باستخدام القيم الجهاز كميا، تم احتساب biodistribution عن طريق حساب متوسط ​​قيم الجهاز على الفئران الثلاثة (الشكل 4G). يمسح قبل المكتسبة قبل الحقن، وأظهر إشارة الخلفية ضئيلة. 15 دقيقة بعد الحقن، ويبدو أقوى إشارة في المثانة البولية، وذلك بسبب إفراز الكلى سريع. في نقطة زمنية لاحقة، وكان التحقيق المتبقية المتراكمة في العظام والمفاصل. <img alt="الشكل 1" src="/files/ftp_upload/52770/52770fig1.jpg" /> الشكل 1. المتعدد الوسائط ماوس سرير. (A) السرير الماوس المتعدد الوسائط يحتوي على لوحين من الزجاج الاكريليك التي تمسك بإحكام الماوس. يتم تعديل تشديد باستخدام اثنين من البراغي. السرير الماوس يحتوي على علامات (الثقوب فارغة) لصورة الانصهار. يتم تزويد الغاز مخدر باستخدام أنبوب مرن التي تركز اهتمامها مع تيقرد. ويرد (B) السرير الماوس إلى حامل معدني والذي عقد في مركز الدورية μCT العملاقة. (C) تجنب وجود فجوة بين السرير الماوس وحامل معدني، لأن خلاف ذلك، وعلامات قد يتم تعيين بشكل غير صحيح مما يؤدي إلى انصهار غير صحيح. يجب أن يرفق أنبوب الغاز مخدر إلى أنبوب موصل. (D) يجب أن يتم إدراج السرير الماوس في FMT مع أول جبهة لتمكين الانصهار الآلي الصحيح. (E) وعلامات واضحة للكاميرا FMT، والذي يستخدم للكشف عن علامة الآلي والانصهار. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52770/52770fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الرقم 2" src="/files/ftp_upload/52770/52770fig2.jpg" /> الشكل 2. صورة فيوجن والإعمار. (A، B) العلامة والشكل الخارجي للمذكرة التفاهميتم تحديد حد ذاته من قبل خوارزمية تجزئة الآلي. (C، D) 15 دقيقة بعد حقن OsteoSense، وقد تم بالفعل تفرز كمية كبيرة من التحقيق في المثانة البولية. بعد دمج إعمار المتوفرة من قبل البائع مع البيانات μCT، مشاكل تصبح مرئية. أكثر من إشارة يظهر حول المثانة ولكن ليس داخل المثانة وحتى يظهر بعض الإشارات في الهواء. يحدث هذا لأن FMT يفترض ماوس على شكل كتلة. (E، F) لدينا تحسين إعادة الإعمار مضان، وذلك باستخدام شكل الماوس المستمدة من البيانات μCT، والنتائج في توطين أفضل لمضان داخل المثانة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52770/52770fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل (3)" src="/files/ftp_upload/52770/52770fig3.jpg" /> الشكل 3. التفاعلية الجهاز Segmentat<html> . أيون (A) لتحديد توزيع مضان، وقد تم تقسيم عدة أجهزة: قلب (الأحمر) والرئة (الوردي) والكبد (البني) والمعدة (البيج) والعمود الفقري (البنفسجية) والكلى (الصفراء) والأمعاء (الأخضر) والمثانة البولية (الذهب). (B) ومجزأة الرئة، وهو ما يتناقض بشدة مقارنة مع الأنسجة المحيطة بها، وذلك باستخدام العتبة ومنطقة التعبئة. وقد تم تقسيم (C) أجهزة جولة، مثل المثانة والكلى والقلب باستخدام &quot;الشخبطة&quot;. (D) هيئات مع شكل أكثر تعقيدا، مثل الكبد والمعدة ومجزأة بشكل متزايد باستخدام الشخبطة. لجزء من العمود الفقري، يتم تطبيق عتبة عالية لشريحة جميع العظام. ثم بعض العظام، على سبيل المثال، يتم قطع الأضلاع، بعيدا، حتى يبقى العمود الفقري. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52770/52770fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> في صفحة = &quot;دائما&quot;&gt; <img alt="الرقم 4" src="/files/ftp_upload/52770/52770fig4.jpg" /> الرقم 4. Biodistribution. لتقييم biodistribution، يتم فحص الفئران في عدة نقاط الوقت (AF). (A) تفحص قبل، قبل الحقن، ويظهر إشارة الخلفية قليلا في القناة 750 نانومتر. (B) 15 دقيقة بعد الحقن، وقدرا كبيرا من التحقيق هو بالفعل في المثانة البولية. (C) في 2 ح نقطة زمنية، قد الماوس تبول، مما يؤدي في بعض مضان خارج الماوس. في نقطة زمنية لاحقة (DF)، تظهر إشارة الغالب في العظام والمفاصل، أي، في العمود الفقري والركبتين. يظهر (G) وتركيز مضان كميا لأجهزة المحدد.

Watch this Scientific Journal Video about Hybrid ÂµCT-FMT imaging and image analysis at JoVE.com

Hybrid  &amp;#181;CT-FMT imaging and image analysis

We describe a protocol for hybrid imaging, combining fluorescence-mediated tomography (FMT) with micro computed tomography (&#181;CT). After fusion and reconstruction, we perform interactive organ segmentation to extract quantitative measurements of the fluorescence distribution.

الهجين التصوير μCT-FMT وتحليل الصور

Fluorescence-mediated tomography (FMT) enables longitudinal and quantitative determination of the fluorescence distribution in vivo and can be used to ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Hybrid &#181;CT-FMT imaging and image analysis

13.0K Views.  RWTH Aachen University. We describe a protocol for hybrid imaging, combining fluorescence-mediated tomography (FMT) with micro computed tomography (µCT). After fusion and reconstruction, we perform interactive organ segmentation to extract quantitative measurements of the fluorescence distribution.

Video: Hybrid  &#181;CT-FMT imaging and image analysis

Specimen Preparation, Imaging, and Analysis Protocols for Knife-edge Scanning Microscopy

Major advances in high-throughput, high-resolution, 3D microscopy techniques have enabled the acquisition of large volumes of neuroanatomical data at submicrometer resolution. One of the first such instruments producing whole-brain-scale data is the Knife-Edge Scanning Microscope (KESM)7, 5, 9, developed and hosted in the authors' lab. KESM has been used to section and image whole mouse brains at submicrometer resolution, revealing the intricate details of the neuronal networks (Golgi)1, 4, 8, vascular networks (India ink)1, 4, and cell body distribution (Nissl)3. The use of KESM is not restricted to the mouse nor the brain. We have successfully imaged the octopus brain6, mouse lung, and rat brain. We are currently working on whole zebra fish embryos. Data like these can greatly contribute to connectomics research10; to microcirculation and hemodynamic research; and to stereology research by providing an exact ground-truth. 
In this article, we will describe the pipeline, including specimen preparation (fixing, staining, and embedding), KESM configuration and setup, sectioning and imaging with the KESM, image processing, data preparation, and data visualization and analysis. The emphasis will be on specimen preparation and visualization/analysis of obtained KESM data. We expect the detailed protocol presented in this article to help broaden the access to KESM and increase its utilization.

The full process from brain specimen preparation to serial sectioning imaging using the Knife-Edge Scanning Microscope, to data visualization and analysis is described. This technique is currently used to acquire mouse brain data, but it is applicable to other organs, other species.

تحضير العينة ، والتصوير ، وتحليل بروتوكولات لالميكروسكوب الضوئي سكين الحافة

Major advances in high-throughput, high-resolution, 3D microscopy techniques have enabled the acquisition of large volumes of neuroanatomical data at ...

Optical Frequency Domain Imaging of Ex vivo Pulmonary Resection Specimens: Obtaining One to One Image to Histopathology Correlation

Lung cancer is the leading cause of cancer-related deaths1. Squamous cell and small cell cancers typically arise in association with the conducting airways, whereas adenocarcinomas are typically more peripheral in location. Lung malignancy detection early in the disease process may be difficult due to several limitations: radiological resolution, bronchoscopic limitations in evaluating tissue underlying the airway mucosa and identifying early pathologic changes, and small sample size and/or incomplete sampling in histology biopsies. High resolution imaging modalities, such as optical frequency domain imaging (OFDI), provide non-destructive, large area 3-dimensional views of tissue microstructure to depths approaching 2 mm in real time (Figure 1)2-6. OFDI has been utilized in a variety of applications, including evaluation of coronary artery atherosclerosis6,7 and esophageal intestinal metaplasia and dysplasia6,8-10.
Bronchoscopic OCT/OFDI has been demonstrated as a safe in vivo imaging tool for evaluating the pulmonary airways11-23 (Animation). OCT has been assessed in pulmonary airways16,23 and parenchyma17,22 of animal models and in vivo human airway14,15. OCT imaging of normal airway has demonstrated visualization of airway layering and alveolar attachments, and evaluation of dysplastic lesions has been found useful in distinguishing grades of dysplasia in the bronchial mucosa11,12,20,21. OFDI imaging of bronchial mucosa has been demonstrated in a short bronchial segment (0.8 cm)18. Additionally, volumetric OFDI spanning multiple airway generations in swine and human pulmonary airways in vivo has been described19. Endobronchial OCT/OFDI is typically performed using thin, flexible catheters, which are compatible with standard bronchoscopic access ports. Additionally, OCT and OFDI needle-based probes have recently been developed, which may be used to image regions of the lung beyond the airway wall or pleural surface17.
While OCT/OFDI has been utilized and demonstrated as feasible for in vivo pulmonary imaging, no studies with precisely matched one-to-one OFDI:histology have been performed. Therefore, specific imaging criteria for various pulmonary pathologies have yet to be developed. Histopathological counterparts obtained in vivo consist of only small biopsy fragments, which are difficult to correlate with large OFDI datasets. Additionally, they do not provide the comprehensive histology needed for registration with large volume OFDI. As a result, specific imaging features of pulmonary pathology cannot be developed in the in vivo setting. Precisely matched, one-to-one OFDI and histology correlation is vital to accurately evaluate features seen in OFDI against histology as a gold standard in order to derive specific image interpretation criteria for pulmonary neoplasms and other pulmonary pathologies. Once specific imaging criteria have been developed and validated ex vivo with matched one-to-one histology, the criteria may then be applied to in vivo imaging studies. Here, we present a method for precise, one to one correlation between high resolution optical imaging and histology in ex vivo lung resection specimens. Throughout this manuscript, we describe the techniques used to match OFDI images to histology. However, this method is not specific to OFDI and can be used to obtain histology-registered images for any optical imaging technique. We performed airway centered OFDI with a specialized custom built bronchoscopic 2.4 French (0.8 mm diameter) catheter. Tissue samples were marked with tissue dye, visible in both OFDI and histology. Careful orientation procedures were used to precisely correlate imaging and histological sampling locations. The techniques outlined in this manuscript were used to conduct the first demonstration of volumetric OFDI with precise correlation to tissue-based diagnosis for evaluating pulmonary pathology24. This straightforward, effective technique may be extended to other tissue types to provide precise imaging to histology correlation needed to determine fine imaging features of both normal and diseased tissues.

Optical Frequency Domain Imaging of Ex vivo Pulmonary Resection Specimens: Obtaining One to One Image to Histopathology Correlation

A method to image ex vivo pulmonary resection specimens with optical frequency domain imaging (OFDI) and obtain precise correlation to histology is described, which is essential to developing specific OFDI interpretation criteria for pulmonary pathology. This method is applicable to other tissue types and imaging techniques to obtain precise imaging to histology correlation for accurate image interpretation and assessment. Imaging criteria established with this technique would then be applicable to image assessment in future in vivo studies.

التصوير الضوئي المجال تواتر<em&gt; خارج الجسم</em&gt; عينات استئصال الرئة: الحصول على صورة واحدة واحدة لارتباط لالتشريح المرضي

Lung cancer is the leading cause of cancer-related deaths1. Squamous cell and small cell cancers typically arise in association with the conducting ...

High-resolution Spatiotemporal Analysis of Receptor Dynamics by Single-molecule Fluorescence Microscopy

Single-molecule microscopy is emerging as a powerful approach to analyze the behavior of signaling molecules, in particular concerning those aspect (e.g., kinetics, coexistence of different states and populations, transient interactions), which are typically hidden in ensemble measurements, such as those obtained with standard biochemical or microscopy methods. Thus, dynamic events, such as receptor-receptor interactions, can be followed in real time in a living cell with high spatiotemporal resolution. This protocol describes a method based on labeling with small and bright organic fluorophores and total internal reflection fluorescence (TIRF) microscopy to directly visualize single receptors on the surface of living cells. This approach allows one to precisely localize receptors, measure the size of receptor complexes, and capture dynamic events such as transient receptor-receptor interactions. The protocol provides a detailed description of how to perform a single-molecule experiment, including sample preparation, image acquisition and image analysis. As an example, the application of this method to analyze two G-protein-coupled receptors, i.e., &#946;2-adrenergic and &#947;-aminobutyric acid type B (GABAB) receptor, is reported. The protocol can be adapted to other membrane proteins and different cell models, transfection methods and labeling strategies.

This protocol describes how to use total internal reflection fluorescence microscopy to visualize and track single receptors on the surface of living cells and thereby analyze receptor lateral mobility, size of receptor complexes as well as to visualize transient receptor-receptor interactions. This protocol can be extended to other membrane proteins.

عالية الدقة تحليل الزمانية المكانية من مستقبلات حيوية من قبل جزيء واحدة الإسفار الميكروسكوب

Single-molecule microscopy is emerging as a powerful approach to analyze the behavior of signaling molecules, in particular concerning those aspect (e.g., ...

Magnetic Levitation Coupled with Portable Imaging and Analysis for Disease Diagnostics

Currently, many clinical diagnostic procedures are complex, costly, inefficient, and inaccessible to a large population in the world. The requirements for specialized equipment and trained personnel require that many diagnostic tests be performed at remote, centralized clinical laboratories. Magnetic levitation is a simple yet powerful technique and can be applied to levitate cells, which are suspended in a paramagnetic solution and placed in a magnetic field, at a position determined by equilibrium between a magnetic force and a buoyancy force. Here, we present a versatile platform technology designed for point-of-care diagnostics which uses magnetic levitation coupled to microscopic imaging and automated analysis to determine the density distribution of a patient's cells as a useful diagnostic indicator. We present two platforms operating on this principle: (i) a smartphone-compatible version of the technology, where the built-in smartphone camera is used to image cells in the magnetic field and a smartphone application processes the images and to measures the density distribution of the cells and (ii) a self-contained version where a camera board is used to capture images and an embedded processing unit with attached thin-film-transistor (TFT) screen measures and displays the results. Demonstrated applications include: (i) measuring the altered distribution of a cell population with a disease phenotype compared to a healthy phenotype, which is applied to sickle cell disease diagnosis, and (ii) separation of different cell types based on their characteristic densities, which is applied to separate white blood cells from red blood cells for white blood cell cytometry. These applications, as well as future extensions of the essential density-based measurements enabled by this portable, user-friendly platform technology, will significantly enhance disease diagnostic capabilities at the point of care.

We present a magnetic levitation technique coupled with automated imaging and analysis in both a smartphone-compatible device and a device with embedded imaging and processing. This is applied to measure the density distribution of cells with two demonstrated biomedical applications: sickle cell disease diagnosis and separating white and red blood cells.

المغنطيسى إلى جانب التصوير المحمولة وتحليل لتشخيص الأمراض

Currently, many clinical diagnostic procedures are complex, costly, inefficient, and inaccessible to a large population in the world. The requirements for ...

Quantifying Intermembrane Distances with Serial Image Dilations

A recently-described extracellular nanodomain, termed the perinexus, has been implicated in ephaptic coupling, which is an alternative mechanism for electrical conduction between cardiomyocytes. The current method for quantifying this space by manual segmentation is slow and has low spatial resolution.We developed an algorithm that uses serial image dilations of a binary outline to count the number of pixels between two opposing 2 dimensional edges.This algorithm requires fewer man hours and has a higher spatial resolution than the manual method while preserving the reproducibility of the manual process.In fact, experienced and novice investigators were able to recapitulate the results of a previous study with this new algorithm.The algorithm is limited by the human input needed to manually outline the perinexus and computational power mainly encumbered by a pre-existing pathfinding algorithm.However, the algorithm&#39;s high-throughput capabilities, high spatial resolution and reproducibility make it a versatile and robust measurement tool for use across a variety of applications requiring the measurement of the distance between any 2-dimensional (2D) edges.

The purpose of this algorithm is to continuously measure the distance between two 2-dimensional edges using serial image dilations and pathfinding. This algorithm can be applied to a variety of fields such as cardiac structural biology, vascular biology, and civil engineering.

قياس المسافات إينتيرميمبراني مع ديليشنز صورة المسلسل

A recently-described extracellular nanodomain, termed the perinexus, has been implicated in ephaptic coupling, which is an alternative mechanism for ...

Substructure Analyzer: A User-Friendly Workflow for Rapid Exploration and Accurate Analysis of Cellular Bodies in Fluorescence Microscopy Images

The last decade has been characterized by breakthroughs in fluorescence microscopy techniques illustrated by spatial resolution improvement but also in live-cell imaging and high-throughput microscopy techniques. This led to a constant increase in the amount and complexity of the microscopy data for a single experiment. Because manual analysis of microscopy data is very time consuming, subjective, and prohibits quantitative analyses, automation of bioimage analysis is becoming almost unavoidable. We built an informatics workflow called Substructure Analyzer to fully automate signal analysis in bioimages from fluorescent microscopy. This workflow is developed on the user-friendly open-source platform Icy and is completed by functionalities from ImageJ. It includes the pre-processing of images to improve the signal to noise ratio, the individual segmentation of cells (detection of cell boundaries) and the detection/quantification of cell bodies enriched in specific cell compartments. The main advantage of this workflow is to propose complex bio-imaging functionalities to users without image analysis expertise through a user-friendly interface. Moreover, it is highly modular and adapted to several issues from the characterization of nuclear/cytoplasmic translocation to the comparative analysis of different cell bodies in different cellular sub-structures. The functionality of this workflow is illustrated through the study of the Cajal (coiled) Bodies under oxidative stress (OS) conditions. Data from fluorescence microscopy show that their integrity in human cells is impacted a few hours after the induction of OS. This effect is characterized by a decrease of coilin nucleation into characteristic Cajal Bodies, associated with a nucleoplasmic redistribution of coilin into an increased number of smaller foci. The central role of coilin in the exchange between CB components and the surrounding nucleoplasm suggests that OS induced redistribution of coilin could affect the composition and the functionality of Cajal Bodies.

We present a freely available workflow built for rapid exploration and accurate analysis of cellular bodies in specific cell compartments in fluorescence microscopy images. This user-friendly workflow is designed on the open-source software Icy and also uses ImageJ functionalities. The pipeline is affordable without knowledge in image analysis.

محلل البنية الفرعية: سير عمل سهل الاستخدام للاستكشاف السريع والتحليل الدقيق للأجسام الخلوية في صور المجهر الفلوري

The last decade has been characterized by breakthroughs in fluorescence microscopy techniques illustrated by spatial resolution improvement but also in ...

Imaging and Quantification of the Area of Fast-Moving Microbubbles Using a High-Speed Camera and Image Analysis

An experimental and image analysis technique is presented for imaging cavitation bubbles and calculating their area. The high-speed imaging experimental technique and image analysis protocol presented here can also be applied for imaging microscopic bubbles in other fields of research; therefore, it has a wide range of applications. We apply this to image cavitation around dental ultrasonic scalers. It is important to image cavitation to characterize it and to understand how it can be exploited for various applications. Cavitation occurring around dental ultrasonic scalers can be used as a novel method of dental plaque removal, which would be more effective and cause less damage than current periodontal therapy techniques. We present a method for imaging the cavitation bubble clouds occurring around dental ultrasonic scaler tips using a high-speed camera and a zoom lens. We also calculate the area of cavitation using machine learning image analysis. Open source software is used for image analysis. The image analysis presented is easy to replicate, does not require programming experience, and can be modified easily to suit the application of the user.

Cavitation microbubbles are imaged using a high-speed camera attached to a zoom lens. The experimental setup is explained, and image analysis is used to calculate the area of the cavitation. Image analysis is done using ImageJ.

التصوير والتدين الكمي لمنطقة الزبلات الدقيقة سريعة الحركة باستخدام كاميرا عالية السرعة وتحليل الصور

An experimental and image analysis technique is presented for imaging cavitation bubbles and calculating their area. The high-speed imaging experimental ...

High-Dimensionality Flow Cytometry for Immune Function Analysis of Dissected Implant Tissues

The success of implanting laboratory-grown tissue or a medical device in an individual is subject to the immune response of the recipient host. Considering an implant as a foreign body, a hostile and dysregulated immune response may result in the rejection of the implant, while a regulated response and regaining of homeostasis can lead to its acceptance. Analyzing the microenvironments of implants dissected out under in vivo or ex vivo&#160;settings can help in understanding the pattern of immune response, which can ultimately help in developing new generations of biomaterials. Flow cytometry is a well-known technique for characterizing immune cells and their subsets based on their cell surface markers. This review describes a protocol based on manual dicing, enzymatic digestion, and filtration through a cell strainer for the isolation of uniform cell suspensions from dissected implant tissue. Further, a multicolor flow cytometry staining protocol has been explained, along with steps for initial cytometer settings to characterize and quantify these isolated cells by flow cytometry.

Isolation of cells from dissected implants and their characterization by flow cytometry can significantly contribute to understanding the pattern of immune response against implants. This paper describes a precise method for the isolation of cells from dissected implants and their staining for flow cytometric analysis.

قياس التدفق الخلوي عالي الأبعاد لتحليل الوظيفة المناعية لأنسجة الزرع المشرحة

The success of implanting laboratory-grown tissue or a medical device in an individual is subject to the immune response of the recipient host. ...

Area-based Image Analysis Algorithm for Quantification of Macrophage-fibroblast Cocultures

Quantification of cells is necessary for a wide range of biological and biochemical studies. Conventional image analysis of cells typically employs either fluorescence detection approaches, such as immunofluorescent staining or transfection with fluorescent proteins or edge detection techniques, which are often error-prone due to noise and other non-idealities in the image background. 
We designed a new algorithm that could accurately count and distinguish macrophages and fibroblasts, cells of different phenotypes that often colocalize during tissue regeneration. MATLAB was used to implement the algorithm, which differentiated distinct cell types based on differences in height from the background. A primary algorithm was developed using an area-based method to account for variations in cell size/structure and high-density seeding conditions. 
Non-idealities in cell structures were accounted for with a secondary, iterative algorithm utilizing internal parameters such as cell coverage computed using experimental data for a given cell type. Finally, an analysis of coculture environments was carried out using an isolation algorithm in which various cell types were selectively excluded based on the evaluation of relative height differences within the image. This approach was found to accurately count cells within a 5% error margin for monocultured cells and within a 10% error margin for cocultured cells.

We present a method, which utilizes a generalizable area-based image analysis approach to identify cell counts. Analysis of different cell populations exploited the significant cell height and structure differences between distinct cell types within an adaptive algorithm.

خوارزمية تحليل الصور القائمة على المنطقة لتحديد كمية البلاعم والخلايا الليفية المشتركة

Quantification of cells is necessary for a wide range of biological and biochemical studies. Conventional image analysis of cells typically employs either ...

Hybrid Cell Analysis System to Assess Structural and Contractile Changes of Human iPSC-Derived Cardiomyocytes for Preclinical Cardiac Risk Evaluation

Cardiac contractility assessment is of immense importance for the development of new therapeutics and their safe transition into clinical stages. While human-induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (hiPSC-CMs) hold promise to serve as a human-relevant model in preclinical phases of drug discovery and safety pharmacology, their maturity is still controversial in the scientific community and under constant development. We present a hybrid contractility and impedance/extracellular field potential (EFP) technology, adding significant pro-maturation features to an industry-standard 96-well platform.
The impedance/EFP system monitors cellular functionality in real-time. Besides the beat rate of contractile cells, the electrical impedance spectroscopy readouts detect compound-induced morphological changes like cell density and integrity of the cellular monolayer. In the other component of the hybrid cell analysis system, the cells are cultured on bio-compliant membranes that mimic the mechanical environment of real heart tissue. This physiological environment supports the maturation of hiPSC-CMs in vitro, leading to more adult-like contractile responses including positive inotropic effects after treatment with isoproterenol, S-Bay K8644, or omecamtiv mecarbil. Parameters such as the amplitude of contraction force (mN/mm2) and beat duration also reveal downstream effects of compounds with influence on electrophysiological properties and calcium handling.
The hybrid system provides the ideal tool for holistic cell analysis, allowing preclinical cardiac risk assessment beyond the current perspectives of human-relevant cell-based assays.

The analysis of changes in contractile function and cellular integrity of human iPSC-derived cardiomyocytes is of immense importance for nonclinical drug development. A hybrid 96-well cell analysis system addresses both parameters in a real-time and physiological manner for reliable, human-relevant results, necessary for a safe transition into clinical stages.

نظام تحليل الخلايا الهجينة لتقييم التغيرات الهيكلية والمقلصة لخلايا عضلة القلب البشرية المشتقة من iPSC لتقييم مخاطر القلب قبل السريرية

Cardiac contractility assessment is of immense importance for the development of new therapeutics and their safe transition into clinical stages. While ...