نشكر الأفراد الذين تبرعوا بأجسادهم للنهوض بالتعليم والبحث. نحن ممتنون لمؤسسة OneLegacy ، التي شكلت الأساس للحصول على قلوب المانحين للبحث. نحن ممتنون أيضا لأنتوني أ. سميثسون وأرفين روكي فيرديفلور من مركز التصوير البحثي الانتقالي بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس (قسم الأشعة) لدعمهم في الحصول على بيانات التصوير المقطعي المحوسب. تم دعم هذا المشروع من قبل مشروع عمارة ياد بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس. نحن ممتنون للدكتورين كاليانام شيفكومار وأولوجيمي أ. أجيجولا لإنشاء وصيانة خط أنابيب القلب البشري للبحث. نحن نقدر مديرة عمليات البحث لدينا ، أميكشا س. غاندي لتفانيها في دعم مشاريعنا. أصبح هذا العمل ممكنا بفضل دعم منح المعاهد الوطنية للصحة OT2OD023848 و P01 HL164311 ومنحة Leducq 23CVD04 إلى Kalyanam Shivkumar ، وجائزة التطوير الوظيفي لجمعية القلب الأمريكية 23CDA1039446 إلى PH ، ومشروع UCLA Amara-Yad (https://www.uclahealth.org/medical-services/heart/arrhythmia/about-us/amara-yad-project). تم تمويل الماسح الضوئي GNEXT microPET / CT المستخدم في هذه الدراسة من قبل NIH Shared Instrumentation for Animal Research Grant (1 S10 OD026917-01A1).

تحليل 3D شامل لقلوب الإنسان من المقاييس الصغيرة إلى المقاييس الكلية

<ol>
	<li>Tawara, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Das+reizleitungssystem+des+s&#228;ugetierherzens.+Eine+anatomisch-histologische+studie+&#252;ber+das+atrioventrikularb&#252;ndel+und+die+purkinjeschen+f&#228;den.">Das reizleitungssystem des s&#228;ugetierherzens. Eine anatomisch-histologische studie &#252;ber das atrioventrikularb&#252;ndel und die purkinjeschen f&#228;den.</a> Jena: Gustav fischer. , (1906).</li><li>Stephenson, R. 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=High-resolution+3-dimensional+imaging+of+the+human+cardiac+conduction+system+from+microanatomy+to+mathematical+modeling.">High-resolution 3-dimensional imaging of the human cardiac conduction system from microanatomy to mathematical modeling.</a> Sci Rep. 7 (1), 7188 (2017).</li><li>Kawashima, T., Sato, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=First+in+situ+3D+visualization+of+the+human+cardiac+conduction+system+and+its+transformation+associated+with+heart+contour+and+inclination.">First in situ 3D visualization of the human cardiac conduction system and its transformation associated with heart contour and inclination.</a> Sci Rep. 11 (1), 8636 (2021).</li><li>Bojsen-Moller, F., Tranum-Jensen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole-mount+demonstration+of+cholinesterase-containing+nerves+in+the+right+atrial+wall,+nodal+tissue,+and+atrioventricular+bundle+of+the+pig+heart.">Whole-mount demonstration of cholinesterase-containing nerves in the right atrial wall, nodal tissue, and atrioventricular bundle of the pig heart.</a> J Anat. 108, 375-386 (1971).</li><li>Zhao, Y., 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=Ganglionated+plexi+and+ligament+of+marshall+ablation+reduces+atrial+vulnerability+and+causes+stellate+ganglion+remodeling+in+ambulatory+dogs.">Ganglionated plexi and ligament of marshall ablation reduces atrial vulnerability and causes stellate ganglion remodeling in ambulatory dogs.</a> Heart Rhythm. 13 (10), 2083-2090 (2016).</li><li>Chung, W. H., 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=Ischemia-induced+ventricular+proarrhythmia+and+cardiovascular+autonomic+dysreflexia+after+cardioneuroablation.">Ischemia-induced ventricular proarrhythmia and cardiovascular autonomic dysreflexia after cardioneuroablation.</a> Heart Rhythm. 20 (11), 1534-1545 (2023).</li><li>Crick, S. J., Sheppard, M. N., Ho, S. Y., Gebstein, L., Anderson, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anatomy+of+the+pig+heart:+Comparisons+with+normal+human+cardiac+structure.">Anatomy of the pig heart: Comparisons with normal human cardiac structure.</a> J Anat. 193, 105-119 (1998).</li><li>Saburkina, I., Pauziene, N., Solomon, O. I., Rysevaite-Kyguoliene, K., Pauza, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+gross+anatomy+of+epicardiac+ganglionated+nerve+plexi+on+the+human+and+sheep+cardiac+ventricles.">Comparative gross anatomy of epicardiac ganglionated nerve plexi on the human and sheep cardiac ventricles.</a> Anat Rec (Hoboken). 306 (9), 2302-2312 (2023).</li><li>Hoagland, D. T., Santos, W., Poelzing, S., Gourdie, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+the+gap+junction+perinexus+in+cardiac+conduction:+Potential+as+a+novel+anti-arrhythmic+drug+target.">The role of the gap junction perinexus in cardiac conduction: Potential as a novel anti-arrhythmic drug target.</a> Prog Biophys Mol Biol. 144, 41-50 (2019).</li><li>Aksu, T., Gopinathannair, R., Gupta, D., Pauza, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intrinsic+cardiac+autonomic+nervous+system:+What+do+clinical+electrophysiologists+need+to+know+about+the+&amp;#34;heart+brain&amp;#34.">Intrinsic cardiac autonomic nervous system: What do clinical electrophysiologists need to know about the &amp;#34;heart brain&amp;#34.</a> J Cardiovasc Electrophysiol. 32 (6), 1737-1747 (2021).</li><li>Hanna, 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=Innervation+and+neuronal+control+of+the+mammalian+sinoatrial+node+a+comprehensive+atlas.">Innervation and neuronal control of the mammalian sinoatrial node a comprehensive atlas.</a> Circ Res. 128 (9), 1279-1296 (2021).</li><li>Rajendran, P. 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=Identification+of+peripheral+neural+circuits+that+regulate+heart+rate+using+optogenetic+and+viral+vector+strategies.">Identification of peripheral neural circuits that regulate heart rate using optogenetic and viral vector strategies.</a> Nature Communications. 10, 1944 (2019).</li><li>Renier, N., 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=Mapping+of+brain+activity+by+automated+volume+analysis+of+immediate+early+genes.">Mapping of brain activity by automated volume analysis of immediate early genes.</a> Cell. 165 (7), 1789-1802 (2016).</li><li>Mcalpine, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heart+and+coronary+arteries:+An+anatomical+atlas+for+clinical+diagnosis,+radiological+investigation,+and+surgical+treatment.">Heart and coronary arteries: An anatomical atlas for clinical diagnosis, radiological investigation, and surgical treatment.</a> Springer-verlag. , (1975).</li><li>Mori, S., Shivkumar, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stereoscopic+three-dimensional+anatomy+of+the+heart:+Another+legacy+of+dr.+Wallace+a.+Mcalpine.">Stereoscopic three-dimensional anatomy of the heart: Another legacy of dr. Wallace a. Mcalpine.</a> Anat Sci Int. 96 (3), 485-488 (2021).</li><li>Izawa, Y., Nishii, T., Mori, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stereogram+of+the+living+heart,+lung,+and+adjacent+structures.">Stereogram of the living heart, lung, and adjacent structures.</a> Tomography. 8 (2), 824-841 (2022).</li><li>Sato, T., Hanna, P., Ajijola, O. A., Shivkumar, K., Mori, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photogrammetry+of+perfusion-fixed+heart:+Innovative+approach+to+study+3-dimensional+cardiac+anatomy.">Photogrammetry of perfusion-fixed heart: Innovative approach to study 3-dimensional cardiac anatomy.</a> JACC Case Rep. 21, 101937 (2023).</li><li>Tretter, J. T., Gupta, S. K., Izawa, Y., Nishii, T., Mori, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Virtual+dissection:+Emerging+as+the+gold+standard+of+analyzing+living+heart+anatomy.">Virtual dissection: Emerging as the gold standard of analyzing living heart anatomy.</a> J Cardiovasc Dev Dis. 7 (3), 30 (2020).</li><li>Thomas, A. C., Davies, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+demonstration+of+cardiac+pathology+using+perfusion-fixation.">The demonstration of cardiac pathology using perfusion-fixation.</a> Histopathology. 9 (1), 5-19 (1985).</li><li>Glagov, S., Eckner, F. A., Lev, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+pressure+fixation+apparatus+for+hearts.">Controlled pressure fixation apparatus for hearts.</a> Arch Pathol. 76, 640-646 (1963).</li><li>Iaizzo, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+visible+heart(r)+project+and+free-access+website+'atlas+of+human+cardiac+anatomy.">The visible heart(r) project and free-access website 'atlas of human cardiac anatomy.</a> Europace. 18, 163-172 (2016).</li><li>Yang, Y., Huang, H., Li, L., Yang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiplex+immunohistochemistry+staining+for+paraffin-embedded+lung+cancer+tissue.">Multiplex immunohistochemistry staining for paraffin-embedded lung cancer tissue.</a> J Vis Exp. (201), e65850 (2023).</li><li>Tripathy, S., Das, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strategies+for+organ+preservation:+Current+prospective+and+challenges.">Strategies for organ preservation: Current prospective and challenges.</a> Cell Biol Int. 47 (3), 520-538 (2023).</li><li>Mori, S., Shivkumar, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atlas+of+cardiac+anatomy+(anatomical+basis+of+cardiac+interventions.+Vol.+1).">Atlas of cardiac anatomy (anatomical basis of cardiac interventions. Vol. 1).</a> Cardiotext. , (2022).</li><li>Crosado, 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=Phenoxyethanol-based+embalming+for+anatomy+teaching:+An+18+years'+experience+with+crosado+embalming+at+the+university+of+otago+in+new+zealand.">Phenoxyethanol-based embalming for anatomy teaching: An 18 years' experience with crosado embalming at the university of otago in new zealand.</a> Anat Sci Educ. 13 (6), 778-793 (2020).</li><li>Titmus, 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=A+workflow+for+the+creation+of+photorealistic+3d+cadaveric+models+using+photogrammetry.">A workflow for the creation of photorealistic 3d cadaveric models using photogrammetry.</a> J Anat. 243 (2), 319-333 (2023).</li><li>Silva, J. N. A., Southworth, M., Raptis, C., Silva, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emerging+applications+of+virtual+reality+in+cardiovascular+medicine.">Emerging applications of virtual reality in cardiovascular medicine.</a> JACC Basic Transl Sci. 3 (3), 420-430 (2018).</li><li>Maresky, H. 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=Virtual+reality+and+cardiac+anatomy:+Exploring+immersive+three-dimensional+cardiac+imaging,+a+pilot+study+in+undergraduate+medical+anatomy+education.">Virtual reality and cardiac anatomy: Exploring immersive three-dimensional cardiac imaging, a pilot study in undergraduate medical anatomy education.</a> Clin Anat. 32 (2), 238-243 (2019).</li><li>Mori, S., Shivkumar, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real+three-dimensional+cardiac+imaging+using+leading-edge+holographic+display.">Real three-dimensional cardiac imaging using leading-edge holographic display.</a> Clin Anat. 34 (6), 966-968 (2021).</li></ol>

توضح هذه الدراسة خط الأنابيب الشامل لتحليل العينات التي تم الحصول عليها من قلوب بشرية كاملة. تظهر النتائج التمثيلية فحوصات تشريحية صغيرة إلى كبيرة يتم إجراؤها بشكل روتيني لقلب واحد. نظرا لأن عينة قلب الإنسان ثمينة للغاية ، فإن النهج متعدد المقاييس مثالي وفعال حتى لا تضيع أي أجزاء من العين...

نظرا لأن الوظيفة تتبع الشكل ، فإن فهم بنية القلب أمر أساسي لتقدير فسيولوجيته. على الرغم من أن العديد من التحقيقات قد كشفت عن تشريح القلب من micro- إلى macroscales1،2،3 ، لا تزال هناك أسئلة متعددة دون حل ، خاصة تلك المتعلقة بتشريح القلب البشري. ويرجع ذلك جزئيا إلى أن الدراسات الأساسية التي تركز على التشريح الوظيفي تستخدم بشكل عام قلوب4،5،6 ، والتي غالبا ما تكون متميزة عن قلوب البشر1،7،8. علاوة على ذلك ، تميل كل دراسة فردية ، حتى تلك التي تستخدم عينات قلب الإنسان ، إلى التركيز على هياكل محددة للغاية ، مما يجعل من الصعب تطبيق النتائج في سياق القلب كله. هذا أكثر من ذلك إذا كانت الهياكل المركزة في المقاييس الدقيقة أو المتوسطة ، مثل perinexus9 والضفائر العقدية10.
في هذا السياق ، توفر الدراسة الهيكلية الجهازية لقلب الإنسان المرفوض للزراعة فرصة فريدة ونادرة للحصول على أطلس شامل للهياكل القلبية في التركيز عبر المقاييس المجهرية والعيانية11. تشمل بروتوكولات الفحص المجهري إزالة الأنسجة (التصوير ثلاثي الأبعاد (3D) المعدل الذي يدعم وضع العلامات المناعية للأعضاء التي تم تطهيرها بالمذيبات ، iDISCO +) 12،13 ، والتلوين الكيميائي المناعي. تشمل بروتوكولات الفحص بالمنظار التشريح المجسم والتصوير الفوتوغرافي الكلي والمسح المقطعي المحوسب الدقيق (CT). تشمل بروتوكولات الفحص العياني التشريح الإجمالي14 ، والتصوير الفوتوغرافي (بما في ذلك النقش والمسح التصويري) 15،16،17 ، والتصوير المقطعي المحوسب ، والتشريح الافتراضي18 ، والطباعة ثلاثية الأبعاد للتشريح الجسدي أو الافتراضي أو القلب كله17. استعدادا للفحص العياني ، يتم إجراء تثبيت التروية بالضغط للحفاظ على بنية 3D والتشكل الفسيولوجي ذي الصلة للقلب14،19،20،21. التطبيق المشترك لهذه التقنيات فريد وحاسم لربط السمات التشريحية المتميزة في سياق بنية 3D للقلب البشري.
نظرا لأن فرصة الحصول على عينة قلب بشري غير مرضية محدودة للغاية ، فإن النهج متعدد المقاييس الموصوف هنا يزيد من استخدام العينة. من خلال تطبيق الإجراءات المختلفة الموضحة أدناه ، ستوضح النتائج التمثيلية للقارئ كيف يمكن استخدام النتائج لأغراض متعددة ، بما في ذلك الاكتشاف في البحث العلمي11 (تحليلات شاملة لتعصيب القلب ، وتوزيع الضفائر العقدية) ، وتحسين الإجراءات السريرية (محاكاة الأساليب الجراحية والتداخلية) ، والتعليم التشريحي (عرض 3D حقيقي لتشريح القلب).

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1x Phosphate buffered saline</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P3813</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D Viewer</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>647 AffiniPure Donkey Anti-Rabbit IgG</td>
			<td>Jackson ImmunoResearch Laboratories</td>
			<td>711-605-152</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>647 AffiniPure Donkey Anti-Sheep IgG</td>
			<td>Jackson ImmunoResearch Laboratories</td>
			<td>713-605-147</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AF Micro-NIKKOR 200 mm f/4D IF-ED lens</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-Actin, &#945;-Smooth Muscle - Cy3 antibody</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C6198</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antigen Retrieval Buffer (100x EDTA Buffer, pH 8.0)</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab93680</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-PGP9.5 (protein gene product 9.5)</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab108986</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-TH (tyrosine hydrox ylase)</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab1542</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-VAChT (vesicular acetylcholine transporter)</td>
			<td>Synaptic Systems</td>
			<td>139 103</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Benzyl ether</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>108014</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine serum albumin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A4503-10G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cheetah 3D printer filament (95A), 1.75 mm</td>
			<td>NinjaTek</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coverslip, 22 mm x 30mm, No. 1.5</td>
			<td>VWR</td>
			<td>48393 151</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cy3 AffiniPure Donkey Anti-Rabbit IgG</td>
			<td>Jackson ImmunoResearch Laboratories</td>
			<td>711-165-152</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloromethane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>270997-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl sulfoxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D8418-500ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol, 100%</td>
			<td>Decon laboratories</td>
			<td>2701</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>G7126-500G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GNEXT PET/CT</td>
			<td>SOFIE Biosciences</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heparin sodium salt from porcine intestinal mucosa</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>H3149-50KU</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Histodenz</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D2158-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen peroxide solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>H1009-500ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imaging software</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>ZEN (black edition)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imaging software</td>
			<td>Oxford Instruments</td>
			<td>Imaris 10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>iSpacer</td>
			<td>Sunjin Labs</td>
			<td>iSpacer 3mm</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KIRI Engine</td>
			<td>KIRI Innovation</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser scanning confocal microscope</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>LSM 880</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LEAD-2 - Vertical &#38; Multi-channels Peristaltic Pump</td>
			<td>LONGER</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lightview XL&#160;</td>
			<td>Brightech</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol (Certified ACS)</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>A412-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nikon D850</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NinjaTek NinjaFlex TPU @MK4</td>
			<td>NinjaTek</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Normal donkey serum</td>
			<td>Jackson ImmunoResearch Laboratories</td>
			<td>017-000-121</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Original Prusa MK4 3D printer</td>
			<td>Prusa Research</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PAP pen</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab2601</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraformaldehyde, 32%</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>15714-S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycam</td>
			<td>Polycam</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Primary antibody</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PrusaSlicer 2.7.1</td>
			<td>Prusa Research</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SARA-Engine</td>
			<td>pita4 mobile LLC</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scaniverse</td>
			<td>Niantic</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Secondary antibody</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SlowFade Gold Antiface Mountant</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>S36936</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium azide, 5% (w/v)</td>
			<td>Ricca Chemical Company</td>
			<td>7144.8-32</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SOMATOM Definition AS</td>
			<td>Siemens Healthcare</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Standard Field Surgi-Spec Telescopes,&#160;</td>
			<td>Designs for Vision</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereomicroscope System SZ61</td>
			<td>OLYMPUS</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>StereoPhoto Maker</td>
			<td>Free ware developed by Masuji Suto</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Superfrost Plus Microscope Slides, Precleaned</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>12-550-15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T8787-50ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tween-20</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P9416-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylene</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>534056-4L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ziostation2</td>
			<td>Ziosoft, AMIN</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

pipeline for multi-scale three-dimensional anatomic study of the human heart

توفر الدراسة التفصيلية للقلوب البشرية غير الفاشلة المرفوضة للزراعة فرصة فريدة لإجراء التحليلات الهيكلية عبر المقاييس المجهرية والعيانية. وتشمل هذه التقنيات إزالة الأنسجة (التصوير ثلاثي الأبعاد (3D) المعدل الذي يدعم وضع العلامات المناعية للأعضاء التي تم تطهيرها بالمذيبات) والتلوين المناعي الكيميائي. تشمل إجراءات الفحص بالمنظار التشريح المجسم والتصوير المقطعي المحوسب الدقيق (CT). تشمل إجراءات الفحص العياني التشريح الإجمالي ، والتصوير الفوتوغرافي (بما في ذلك النقش والمسح التصويري) ، والتصوير المقطعي المحوسب ، والطباعة ثلاثية الأبعاد للتشريح المادي أو الافتراضي أو القلب كله. قبل الفحص العياني ، يمكن إجراء تثبيت التروية بالضغط للحفاظ على بنية 3D والتشكل الفسيولوجي ذي الصلة للقلب. تطبيق هذه التقنيات مجتمعة لدراسة قلب الإنسان فريد من نوعه وحاسم في فهم العلاقة بين السمات التشريحية المتميزة مثل الأوعية الدموية التاجية وتعصيب عضلة القلب في سياق بنية 3D للقلب. يصف هذا البروتوكول المنهجيات بالتفصيل ويتضمن نتائج تمثيلية لتوضيح التقدم المحرز في أبحاث تشريح القلب البشري.

As function follows form, understanding the architecture of the heart is fundamental for appreciation of its physiology. Although numerous investigations have revealed cardiac anatomy from micro- to macroscales1,2,3, multiple questions remain unresolved, especially those related to human cardiac anatomy. This is in part because basic studies focusing on functional anatomy generally utilized animal hearts4,5,6, which are often distinct from human hearts1,7,8. Furthermore, each individual study, even those using human heart samples, tends to focus on very specific structures, which renders it difficult to apply the findings in the context of the whole heart. This is even more so if the focused structures are at micro- or mesoscales, such as the perinexus9 and ganglionated plexuses10.
In this context, systemic structural study of the human heart rejected for transplantation provides a unique and rare opportunity to obtain a comprehensive atlas of cardiac structures in focus across microscopic and macroscopic scales11. Microscopic examination protocols include tissue clearing (modified immunolabeling-enabled three-dimensional (3D) imaging of solvent-cleared organs, iDISCO+)12,13, and immunohistochemical staining. Mesoscopic examination protocols include stereoscopic dissection, macro photography, and micro-computed tomographic (CT) scanning. Macroscopic examination protocols include gross dissection14, photography (including anaglyphs and photogrammetry)15,16,17, CT, virtual dissection18, and 3D printing of the physically or virtually dissected or whole heart17. In preparation for&#160;macroscopic examination, pressure-perfusion fixation is&#160;performed to maintain the 3D architecture and physiologically relevant morphology of the heart14,19,20,21.&#160;The combined application of these techniques is unique and crucial to correlate distinct anatomic features in the context of the 3D architecture of the human heart.
As the opportunity to obtain a non-pathological human heart sample is extremely limited, a multi-scale approach described herein maximizes the use of the sample. By applying various procedures described below, representative results will illustrate to the reader how the findings can be utilized for multiple purposes, including discovery in scientific research11 (comprehensive analyses of cardiac innervation, distribution of ganglionated plexuses), improvement of clinical procedures (simulation for surgical and interventional approaches), and anatomical education (real 3D demonstration of cardiac anatomy).

تسليط الضوء على المؤلف: تطوير تشريح القلب البشري من خلال تحليل متعدد المقاييس للقلوب

خط أنابيب للدراسة التشريحية ثلاثية الأبعاد متعددة النطاقات لقلب الإنسان

Knowing cardiac anatomy is fundamental to understanding cardiac physiology. Studies of functional anatomy have spanned the micro to macro scales, but have largely used animal hearts. Systematic study of donor human hearts rejected for transplantation provides a unique opportunity to develop a comprehensive atlas that spans the microscopic to macroscopic scales.Through study of the human heart across different scales, we've demonstrated the exquisite innervation of the heart, identified cardiac anatomic structures to improve surgical and interventional approaches, and developed resources for anatomic education. The advantage of studying the human heart across different scales is that the detailed study of microscopic structures may be placed in the context of gross anatomy. The use of pressure profusion fixation maintains the physiologically relevant morphology of the heart.

الفحوصات المجهرية تطبيق تطهير الأنسجة يسمح بتصوير كميات أكبر من الأنسجة في 3D باستخدام المجهر متحد البؤر. في القلب ، يمكن تصور العقد التي تحتوي على الخلايا العصبية القلبية والنمط العصبي لتعصيب عضلة القلب (الشكل 2). يوضح الشكل 3 صورة متحدة البؤر لعض...

يقدم هذا البروتوكول خط أنابيب شامل لتحليل العينات التي تم الحصول عليها من قلوب البشر والتي تمتد على المقاييس المجهرية والعيانية.

Detailed study of non-failing human hearts rejected for transplantation provides a unique opportunity to perform structural analyses across microscopic ...

pipeline-for-multi-scale-three-dimensional-anatomic-study-human

Research

JoVE Journal

Biology

Pipeline for Multi-Scale Three-Dimensional Anatomic Study of the Human Heart

232 Views.  David Geffen School of Medicine at UCLA. معرفة تشريح القلب أمر أساسي لفهم فسيولوجيا القلب. امتدت دراسات التشريح الوظيفي من المقاييس الجزئية إلى الكلية ، لكنها استخدمت إلى حد كبير قلوب. توفر الدراسة المنهجية لقلوب المتبرعين البشرية المرفوضة للزراعة فرصة فريدة لتطوير أطلس شامل يمتد من المقاييس ?...

Video: تسليط الضوء على المؤلف: تطوير تشريح القلب البشري من خلال تحليل متعدد المقاييس للقلوب

Detailed study of non-failing human hearts rejected for transplantation provides a unique opportunity to perform structural analyses across microscopic and macroscopic scales. These techniques include tissue clearing (modified immunolabeling-enabled three-dimensional (3D) imaging of solvent-cleared organs) and immunohistochemical staining. Mesoscopic examination procedures include stereoscopic dissection and micro-computed tomographic (CT) scanning. Macroscopic examination procedures include gross dissection, photography (including anaglyphs and photogrammetry), CT, and 3D printing of the physically or virtually dissected or whole heart. Before macroscopic examination, pressure-perfusion fixation may be performed to maintain the 3D architecture and physiologically relevant morphology of the heart. The application of these techniques in combination to study the human heart is unique and crucial in understanding the relationship between distinct anatomic features such as coronary vasculature and myocardial innervation in the context of the 3D architecture of the heart. This protocol describes the methodologies in detail and includes representative results&#160;to illustrate progress in the research of human cardiac anatomy.

This protocol presents a comprehensive pipeline to analyze samples obtained from human hearts that span the microscopic and macroscopic scales.

Enhanced 3D Confocal Imaging of Solvent-Cleared Human Heart Tissues

To begin, use a scalpel to dissect 4%paraformaldehyde-fixed human heart tissue to fit within the chamber for confocal microscopy. Dehydrate the heart specimens in a graded methanol series for one hour each at room temperature with agitation, followed by overnight immersion in a 66%dichloromethane and 33%methanol solution with agitation. The next day, bleach the sample by performing the indicated steps.Then rehydrate the specimen with a graded methanol series for one hour each with agitation. After immunolabeling, perform the following steps to prepare the tissue for imaging. Affix a chamber containing adhesive to a slide and apply nail polish around the perimeter of the chamber.Turn on the upright laser scanning confocal microscope equipped with a 5X lens. Using laser lines appropriate for the emission spectra of the fluorophores used, acquire Tile scan and z-stack images at a resolution of 1024 by 1024. At the microscale level, tissue clearing of heart samples allows visualization of ganglia containing cardiac neurons and the neural patterning of myocardial innervation.

تعزيز التصوير البؤري 3D من أنسجة القلب البشري المذيبات تطهيرها

Advanced Techniques in Cardiac Visualization from Gross Dissection to Virtual Reconstruction

After turning on a stereo microscope, perform delicate dissections on paraformaldehyde-fixed human heart tissue, focusing on structures such as the atrioventricular node, atrioventricular node artery, and cardiac nerve plexus. Place the heart sample on the scanner bed to acquire a CT image of the heart specimen. Using a 20 to 24 French surgical cannula, cannulate the superior vena cava for right heart perfusion.Then, occlude the inferior vena cava and another pulmonary artery with twine. Next, perform a progressive dissection of the heart tissue with photographic recordings at each stage of dissection. Using multiple light-emitting diode light panels set on C-stands with a wide black duvet and background cloth, photograph the heart with a digital single-lens reflex camera.Suspend the heart sample on a rotation table to obtain hundreds of multi-directional photographs with a smartphone. On Scaniverse and Polycam software, generate the 3D model of the heart in FBX format. Suspend the heart sample from a bar across the top of the container.Use a multi-detector row CT scanner to conduct CT scans of the heart. After generating virtual dissection images of the heart, visualize the non-enhanced walls, septa, and valves with virtual dissection to produce images similar to gross dissection.