Ce travail a été financé en partie par le Alan A. et Edith L. Wolff Charitable Trust, Saint-Louis, et la Fondation de l&#39;Hôpital Barnes-Jewish. L. Shmuylovich et E. Ghosh ont été partiellement pris en charge par doctorales bourses de recherche de la Heartland affiliation de l&#39;American Heart Association. S. Zhu a reçu un soutien partiel du Programme de Compton chercheurs de l&#39;Université de Washington et de l&#39;Ordre des Arts et bourse de recherche de premier cycle d&#39;été de sciences. S. Mossahebi reçu un soutien partiel du Département de physique.

La procédure d&#39;acquisition d&#39;images échographiques et de les analyser afin d&#39;obtenir les paramètres de PDF est détaillé ci-dessous. Bien que le cathétérisme cardiaque est mentionné dans la partie de sélection de l&#39;objet ci-après, la méthode décrite ne s&#39;applique qu&#39;à la portion de échocardiographique. La description de la partie de cathétérisme a été inclus pour la validation indépendante des prédictions du modèle sur la base et n&#39;est pas lié à l&#39;analyse des e-ondes par le formalisme de PDF. Avant l&#39;acquisition de données, tous les sujets fournissent signé, consentement éclairé pour la participation à l&#39;étude en accord avec le Conseil d&#39;examen institutionnel (Office Human Research Protection) à l&#39;école de médecine de l&#39;Université de Washington. REMARQUE: Tous les programmes de logiciels (ainsi que des tutoriels sur la façon de les utiliser) décrits dans cette section peut être téléchargé à partir <a href="http://cbl1.wustl.edu/SoftwareAgreement.htm" target="_blank">http://cbl1.wustl.edu/Softw</a>areAgreement.htm Sélection 1 Objet REMARQUE: Tous les sujets de la base de données de cardiologie Laboratoire de Biophysique avaient échocardiographie simultanée et cathétérisme cardiaque effectué et ont été référés par leur médecin pour un cathétérisme cardiaque diagnostique. Les critères d&#39;inclusion de base de données sont les suivants: 1) l&#39;absence de toute anomalie valvulaire significative, 2) l&#39;absence d&#39;anomalies de mouvement de la paroi ou bloc de branche sur l&#39;ECG, 3) la présence d&#39;une fenêtre échocardiographique satisfaisant avec E clairement identifiable et A-ondes. 2. échocardiographique d&#39;acquisition de données <ol><li> Enregistrer une étude / écho-Doppler complète 2D pour tous les sujets, conformément à l&#39;American Society of critères de échocardiographie 16. REMARQUE: Les échocardiographies de dépistage ont été enregistrés sur un imageur clinique standard par un échographiste. Si on le désire, l&#39;échocardiographie transthoracique enregistrement supplémentaire peut être effectué à des fins de vérification,s après un cathéter approprié, haute fidélité est avancé dans la LV pour mesurer l&#39;hémodynamique BT simultanément. </li><li> sujets de l&#39;image dans la position couchée sur le dos. Dans un cadre non axés, positionnement latéral gauche standard peut être utilisé sans perte de généralité de la méthode. Obtenir une vue de quatre chambre apicale en utilisant un transducteur de 2,5 MHz, avec le volume de l&#39;échantillon fermée à 1,5-5 mm dirigés entre les extrémités des feuillets de la valve mitrale et orthogonal au plan MV (pour minimiser les effets d&#39;alignement comme on le voit sur la couleur en mode M Doppler ), le filtre de paroi fixée au 1 (125 Hz) ou 2 (250 Hz), la ligne de base ajusté pour profiter de toute la hauteur de l&#39;écran et l&#39;échelle de vitesse ajusté à exploiter la gamme dynamique de la sortie sans aliasing. </li><li> Effectuer une imagerie Doppler des tissus avec le volume d&#39;échantillon fermée à 2,5 mm et positionné au niveau de la potion septum latéral et de l&#39;anneau mitral. </li><li> Enregistrer examens Doppler en format DICOM dans la machine d&#39;écho et d&#39;enregistrer sur DVD avec simultélectrocardiogramme aneously enregistrée (ECG). </li></ol> 3. Doppler Traitement et analyse des images classiques NOTE: Cette section décrit deux programmes personnalisés MATLAB. Le premier programme est décrit dans l&#39;étape 3.1 et le deuxième programme est décrit dans les étapes 3.2 à 3.5. Tous les logiciels (ainsi que des tutoriels sur la façon de les utiliser) peuvent être téléchargés à partir <a href="http://cbl1.wustl.edu/SoftwareAgreement.htm" style="font-size: 14px; line-height: 28px;" target="_blank">http://cbl1.wustl.edu/SoftwareAgreement.htm</a> <ol><li> Convertir les images de format DICOM et vidéo des fichiers bitmap (bmp) (en utilisant un programme MATLAB personnalisé). NOTE: La procédure décrite ci-dessous pour s&#39;adapter Doppler E-ondes et Doppler tissulaire E&#39;-ondes est illustré à la figure 1. </li><li> Charger les fichiers d&#39;image bitmap sur un autre programme de MATLAB personnalisé pour mesurer les paramètres de flux de transmitral classiques tels que E pointe, un pic, E dur </sub&gt;, E &#39;pic, A&#39; pic, etc. et recadrer les images pour l&#39;analyse de PDF. Sélectionnez les images à contours flux transmitral perceptible et le cycle cardiaque complet, comme indiqué par l&#39;ECG pour l&#39;analyse. </li><li> Marquer le taux de temps d&#39;échantillonnage (mesurée en pixels / s sur l&#39;axe horizontal) et la fréquence d&#39;échantillonnage de vitesse (mesurée en pixels / (m / s) le long de l&#39;axe vertical) dans les images. Identifier le cycle cardiaque complet en notant et marquage des pics consécutifs de R (ou tout autre élément distinct de l&#39;ECG) sur l&#39;image. </li><li> Mark le transmitral Doppler E et A-ondes ou Doppler tissulaire E&#39;- et A&#39;- vague dans le cycle cardiaque sélectionné. <ol><li> Sélectionnez le point de pic Doppler E-onde dire. E pic, (ou pic E &#39;) et marquera le début de la vague en utilisant la ligne reliant le sommet au début comme un guide pour correspondre à la pente d&#39;accélération de l&#39;onde E (ou E&#39;-ondes). Le début de l&#39;onde est utilisé pour calculer l&#39;intervalle de début de peflux ak noté que l&#39;onde E (ou E&#39;-ondes) temps d&#39;accélération (AT). </li><li> Marquer la fin de l&#39;onde E (ou E &#39;-onde) à l&#39;aide de la ligne reliant la pointe de l&#39;extrémité de guide pour correspondre à la pente de décélération. Il est utilisé pour calculer l&#39;intervalle de pic à la valeur de référence désignée en tant que le temps de décélération (DT). L&#39;intervalle du début à la fin de la vague est la durée de l&#39;onde E (E dur = AT + DT). Le programme guide l&#39;utilisateur à travers le processus avec des instructions appropriées. </li></ol></li><li> Mark l&#39;onde A l&#39;aide d&#39;une procédure similaire à celle de l&#39;E-onde. Avec à la fois E et A-ondes marqué le programme calcule le pic E / Un rapport de pointe. REMARQUE: Le programme enregistre les ondes marqués comme des images recadrées contenant E et seulement A-ondes. Le programme crée également un fichier de données avec les cultures et paramètres mesurés pour chaque battement. </li></ol> 4. montage automatisé de transmitral flux en utilisant le formalisme de PDF <ol&gt; <li> Le montage automatisé de Doppler E et A-ondes et Doppler tissulaire E&#39;- et les contours d&#39;onde A&#39;- se fait en utilisant un programme LabView personnalisé 18,19. <ol><li> Chargez l&#39;image recadrée, et le programme calcule automatiquement l&#39;enveloppe de la vitesse maximale (MVE). Sélectionner le MVE en fixant le seuil de telle sorte que l&#39;écoulement se rapproche de MVE transmitral comme représenté sur la figure 1. L&#39;apparition et la cessation des points qui définissent la MVE peut être sélectionné le long de l&#39;axe des temps par l&#39;opérateur de telle sorte que seuls les points MVE qui offrent une bonne correspondance à la partie réelle choisi de l&#39;onde sont utilisées comme entrée pour le montage ultérieur. </li></ol></li><li> REMARQUE: Les points MVE sont sélectionnées par l&#39;utilisateur à l&#39;entrée du programme d&#39;ordinateur qui s&#39;adapte automatiquement la solution de modèle PDF de vitesse en fonction du temps en utilisant un Levenberg- Marquardt (itérative) algorithme. Le montage se fait à l&#39;exigence que l&#39;erreur quadratique moyenne entre la clinique (entrée)données (MVE) et le modèle de PDF contour prédit être minimisés. Etant donné que le modèle est linéaire, un ensemble unique de paramètres est obtenue pour chaque MVE Doppler E-onde dérivé utilisé en tant qu&#39;entrée. Ainsi numérique k, c, et les valeurs uniques x o sont générés pour chaque onde E et k &#39;, c&#39;, et x o &#39;pour chaque E&#39;-ondes. </li><li> Dans le cas où l&#39;ajustement est évidemment sous-optimale lorsque l&#39;ajustement est superposé sur l&#39;E-onde (ou E&#39;-ondes) l&#39;image (c.-à-. L&#39;algorithme a tenté de s&#39;adapter bruit inclus dans le MVE par exemple) modifier le MVE en utilisant plus / moins points, modifiant ainsi le modèle prédit contour avec une modification conséquente des paramètres PDF pour obtenir un meilleur ajustement. </li></ol> Enregistrer les données lors de l&#39;ajustement approprié PDF a été généré. NOTE: Le programme est écrit pour enregistrer automatiquement les données de l&#39;image et des fichiers texte contenant les paramètres PDF etl&#39;information de contour. Les paramètres PDF obtenus à partir de la procédure décrite ci-dessus peuvent être utilisés pour élucider nouvelle physiologie et la distinction entre la physiologie normale et pathologique tel que décrit dans la section des résultats représentatifs ci-dessous.

<ol>
	<li>Katz, L. N. <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+played+by+the+ventricular+relaxation+process+in+filling+the+ventricle.">The role played by the ventricular relaxation process in filling the ventricle.</a> Am. J. Physiol. 95, 542-553 (1930).</li><li>Frais, M. A., Bergman, D. W., Kingma, I., Smiseth, O. A., Smith, E. R., Tyberg, J. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+dependence+of+the+time+constant+of+left+ventricular+isovolumic+relaxation+on+pericardial+pressure.">The dependence of the time constant of left ventricular isovolumic relaxation on pericardial pressure.</a> Circulation. 81, 1071-1080 (1990).</li><li>Weiss, J. L., Frederiksen, J. W., Weisfeldt, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemodynamic+determinants+of+the+time-course+of+fall+in+canine+left+ventricular+pressure.">Hemodynamic determinants of the time-course of fall in canine left ventricular pressure.</a> J. Clin Invest. 58, 751-760 (1976).</li><li>Weisfeldt, M. L., Weiss, J. L., Frederiksen, J. W., Yin, F. C. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+incomplete+left+ventricular+relaxation:+Relationship+to+the+time+constant+for+isovolumic+pressure+fall.">Quantification of incomplete left ventricular relaxation: Relationship to the time constant for isovolumic pressure fall.</a> Eur. Heart J. 1, 119-129 (1980).</li><li>Thompson, D. 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=Analysis+of+left+ventricular+pressure+during+isovolumic+relaxation+in+coronary+artery+disease.">Analysis of left ventricular pressure during isovolumic relaxation in coronary artery disease.</a> Circulation. 65, 690-697 (1982).</li><li>Ludbrook, P. A., Bryne, J. D., Kurnik, P. B., McKnight, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+reduction+of+preload+and+afterload+by+nitroglycerin+on+left+ventricular+diastolic+pressure-volume+relations+and+relaxation+in+man.">Influence of reduction of preload and afterload by nitroglycerin on left ventricular diastolic pressure-volume relations and relaxation in man.</a> Circulation. 56, 937-943 (1977).</li><li>Tyberg, J. V., Misbach, G. A., Glantz, S. A., Moores, W. Y., Parmley, W. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mechanism+for+shifts+in+the+diastolic,+left+ventricular,+pressure-volume+curve:+The+role+of+the+pericardium.">A mechanism for shifts in the diastolic, left ventricular, pressure-volume curve: The role of the pericardium.</a> Eur. J. Cardiol. 7, 163-175 (1978).</li><li>Suga, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theoretical+analysis+of+a+left-ventricular+pumping+model+based+on+the+systolic+time-varying+pressure/volume+ratio.">Theoretical analysis of a left-ventricular pumping model based on the systolic time-varying pressure/volume ratio.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 24, 29-38 (1977).</li><li>Raff, G. L., Glantz, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Volume+loading+slows+left+ventricular+isovolumic+relaxation+rate.">Volume loading slows left ventricular isovolumic relaxation rate.</a> Circ. Res. 48, 813-824 (1981).</li><li>Suga, 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=Systolic+pressure-volume+area+(PVA)+as+the+energy+of+contraction+in+Starling&#8217;s+law+of+the+heart.">Systolic pressure-volume area (PVA) as the energy of contraction in Starling&#8217;s law of the heart.</a> Heart Vessels. 6, 65-70 (1991).</li><li>Murakami, T., Hess, O., Gage, J., Grimm, J., Krayenbuehl, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diastolic+filling+dynamics+in+patients+with+aortic+stenosis.">Diastolic filling dynamics in patients with aortic stenosis.</a> Circulation. 73, 1162-1174 (1986).</li><li>Baan, 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=Continuous+measurement+of+left+ventricular+volume+in+animals+and+humans+by+conductance+catheter.">Continuous measurement of left ventricular volume in animals and humans by conductance catheter.</a> Circulation. 70, 812-823 (1984).</li><li>Falsetti, H. L., Verani, M. S., Chen, C. J., Cramer, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regional+pressure+differences+in+the+left+ventricle.">Regional pressure differences in the left ventricle.</a> Catheter Cardiovasc. Diag. 6, 123-134 (1980).</li><li>Kass, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+diastolic+dysfunction.+Invasive+modalities.">Assessment of diastolic dysfunction. Invasive modalities.</a> Cardiol. Clin. 18 (3), 571-586 (2000).</li><li>Suga, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cardiac+energetics:+from+EMAX+to+pressure-volume+area.">Cardiac energetics: from EMAX to pressure-volume area.</a> Clin. Exp. Pharmacol. Physiol. 30, 580-585 (2003).</li><li>Gottdiener, J. 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=American+Society+of+Echocardiography+recommendations+for+use+of+echocardiography+in+clinical+trials.">American Society of Echocardiography recommendations for use of echocardiography in clinical trials.</a> JASE. 17, 1086-1119 (2004).</li><li>Kov&#225;cs, S. J., Barzilai, B., P&#233;rez, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+diastolic+function+with+Doppler+echocardiography:+the+PDF+formalism.">Evaluation of diastolic function with Doppler echocardiography: the PDF formalism.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 252, H178-H187 (1987).</li><li>Hall, A. F., Aronovitz, J. A., Nudelman, S. P., Kov&#225;cs, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+method+for+characterization+of+diastolic+transmitral+Doppler+velocity+contours:+Late+atrial+filling.">Automated method for characterization of diastolic transmitral Doppler velocity contours: Late atrial filling.</a> Ultrasound Med. Biol. 20, 859-869 (1994).</li><li>Hall, A. F., Kov&#225;cs, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+method+for+characterization+of+diastolic+transmitral+Doppler+velocity+contours:+Early+rapid+filling.">Automated method for characterization of diastolic transmitral Doppler velocity contours: Early rapid filling.</a> Ultrasound Med. Biol. 20, 107-116 (1994).</li><li>Riordan, M. M., Kov&#225;cs, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitation+of+Mitral+Annular+Oscillations+and+Longitudinal+'Ringing'+of+the+Left+Ventricle:+A+New+Window+into+Longitudinal+Diastolic+Function.">Quantitation of Mitral Annular Oscillations and Longitudinal 'Ringing' of the Left Ventricle: A New Window into Longitudinal Diastolic Function.</a> J. Appl. Physiol. 100, 112-119 (2006).</li><li>Kov&#225;cs, S. J., Meisner, J. S., Yellin, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+of+diastole.">Modeling of diastole.</a> Cardiol. Clin. 18, 459-487 (2000).</li><li>Riordan, M. M., Chung, C. S., Kov&#225;cs, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diabetes+and+Diastolic+Function:+Stiffness+and+Relaxation+from+Transmitral+Flow.">Diabetes and Diastolic Function: Stiffness and Relaxation from Transmitral Flow.</a> Ultrasound Med. Biol. 31, 1589-1596 (2005).</li><li>Bauman, L., Chung, C. S., Karamanoglu, M., Kov&#225;cs, S. 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+peak+atrioventricular+pressure+gradient+to+transmitral+flow+relation:+kinematic+model+prediction+with+in+vivo+validation.">The peak atrioventricular pressure gradient to transmitral flow relation: kinematic model prediction with in vivo validation.</a> J. Am. Soc. Echocardiogr. 17 (8), 839-844 (2004).</li><li>Kov&#225;cs, S. J., Rosado, J., Manson-McGuire, A. L., Hall, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Can+Transmitral+Doppler+E-waves+Differentiate+Hypertensive+Hearts+From+Normal?.">Can Transmitral Doppler E-waves Differentiate Hypertensive Hearts From Normal?.</a> Hypertension. 30, 788-795 (1997).</li><li>Riordan, M. 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=The+Effects+of+Caloric+Restriction-+and+Exercise-Induced+Weight+Loss+on+Left+Ventricular+Diastolic+Function.">The Effects of Caloric Restriction- and Exercise-Induced Weight Loss on Left Ventricular Diastolic Function.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 294, H1174-H1182 (2008).</li><li>Meyer, T. E., Kov&#225;cs, S. J., Ehsani, A. A., Klein, S., Holloszy, J. O., Fontana, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+Caloric+Restriction+Slows+Cardiac+Aging+in+Humans.">Long-term Caloric Restriction Slows Cardiac Aging in Humans.</a> J. Am. Coll. Cardiol. 47, 398-402 (2006).</li><li>Riordan, M. M., Kov&#225;cs, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Absence+of+diastolic+mitral+annular+oscillations+is+a+marker+for+relaxation-+related+diastolic+dysfunction.">Absence of diastolic mitral annular oscillations is a marker for relaxation- related diastolic dysfunction.</a> Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 292, H2952-H2958 (2007).</li><li>Mossahebi, S., Kov&#225;cs, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinematic+Modeling-based+Left+Ventricular+Diastatic+(Passive)+Chamber+Stiffness+Determination+with+In-Vivo+Validation.">Kinematic Modeling-based Left Ventricular Diastatic (Passive) Chamber Stiffness Determination with In-Vivo Validation.</a> Annals BME. 40 (5), 987-995 (2012).</li><li>Zhang, W., Chung, C. S., Riordan, M. M., Wu, Y., Shmuylovich, L., Kov&#225;cs, S. 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+Kinematic+Filling+Efficiency+Index+of+the+Left+Ventricle:+Contrasting+Normal+vs.+Diabetic+Physiology.">The Kinematic Filling Efficiency Index of the Left Ventricle: Contrasting Normal vs. Diabetic Physiology.</a> Ultrasound Med. Biol. 33, 842-850 (2007).</li><li>Zhang, W., Kov&#225;cs, S. 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+Age+Dependence+of+Left+Ventricular+Filling+Efficiency.">The Age Dependence of Left Ventricular Filling Efficiency.</a> Ultrasound Med. Biol. 35, 1076-1085 (2009).</li><li>Courtois, M., Kov&#225;cs, S. J., Ludbrook, 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=Transmitral+pressure-flow+velocity+relation.+Importance+of+regional+pressure+gradients+in+the+left+ventricle+during+diastole.">Transmitral pressure-flow velocity relation. Importance of regional pressure gradients in the left ventricle during diastole.</a> Circulation. 78, 661-671 (1988).</li><li>Zhang, W., Shmuylovich, L., Kov&#225;cs, S. 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+E-wave+delayed+relaxation+pattern+to+LV+pressure+contour+relation:+model-based+prediction+with+in+vivo+validation.">The E-wave delayed relaxation pattern to LV pressure contour relation: model-based prediction with in vivo validation.</a> Ultrasound Med. Biol. 36 (3), 497-511 (2010).</li><li>Shmuylovich, L., Kov&#225;cs, S. 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+load-independent+index+of+diastolic+filling:+model-based+derivation+with+in-vivo+validation+in+control+and+diastolic+dysfunction+subjects.">A load-independent index of diastolic filling: model-based derivation with in-vivo validation in control and diastolic dysfunction subjects.</a> J. Appl. Physiol. 101, 92-101 (2006).</li><li>Kreyszig, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Advanced Engineering Mathematics. , (2011).</li><li>Press, W. H., Teukolsky, S. A., Vetterling, W. T., Flannery, B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Numerical recipes 3rd Edition: The Art of Scientific Computing. , (2007).</li><li>Claessens, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Parametrized+Diastolic+Filling+Formalism:+Application+in+the+Asklepios+Population.">The Parametrized Diastolic Filling Formalism: Application in the Asklepios Population.</a> Am. Soc. Mech. Eng. Summer Bioengineering Conference Proceedings. , (2011).</li><li>Chung, C. S., Kov&#225;cs, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Consequences+of+Increasing+Heart+Rate+on+Deceleration+Time,+Velocity+Time+Integral,+and+E/A.">Consequences of Increasing Heart Rate on Deceleration Time, Velocity Time Integral, and E/A.</a> Am. J. Cardiol. 97, 130-136 (2006).</li></ol>

The authors have no competing financial interests.

En accord avec notre objectif méthodologique, les principaux aspects des méthodes qui facilitent l&#39;obtention de résultats précis et significatifs sont mis en évidence. ÉCHOCARDIOGRAPHIE La Société américaine d&#39;échocardiographie (ASE) a des lignes directrices pour la réalisation d&#39;études transthoracique 16. Lors d&#39;un examen écho, il ya une multitude de facteurs qui affectent la qualité de l&#39;image. Les facteurs qui sont ...

Travaux pionniers de Katz 1 en 1930 ont révélé que le ventricule gauche chez les mammifères initie remplissage en étant une pompe d&#39;aspiration mécanique, et beaucoup d&#39;efforts depuis lors, a été consacrée à démêler les rouages ​​de la diastole. Depuis de nombreuses années, des méthodes invasives étaient les seules options disponibles pour l&#39;évaluation clinique ou de la recherche de la fonction diastolique (DF) 2-16. Dans les années 1970, cependant, les progrès et les développements dans l&#39;échocardiographie techniques ont finalement donné les cardiologues et les physiologistes outils pratiques pour la caractérisation non invasive de la DF. Sans une théorie causale unification ou paradigme pour la diastole concernant le fonctionnement du cœur quand il se remplit, les chercheurs ont proposé de nombreux indices phénoménologiques sur la base de la corrélation avec des caractéristiques cliniques. Le curviligne, augmente rapidement et la baisse de forme de la transmitral contour de la vitesse d&#39;écoulement de sang au début, remplissage rapide, par exemple, a été approchée par un triangle et diastolique fuindices de nction ont été définies à partir des caractéristiques géométriques (hauteur, largeur, surface, etc.) de ce triangle. Progrès techniques en échocardiographie ont permis un mouvement tissulaire, la souche, et la vitesse de déformation pendant le remplissage doit être mesurée, par exemple, et chaque progrès technique apporté avec elle une nouvelle culture d&#39;indices phénoménologiques à être en corrélation avec les caractéristiques cliniques. Toutefois, les indices restent corrélative et non causales et de nombreux indices sont des mesures différentes de la même physiologie sous-jacente. Il n&#39;est pas surprenant, donc, que les indices cliniques actuellement employées de DF ont spécificité et une sensibilité limitée. Pour surmonter ces limitations le remplissage (PDF) de formalisme paramétrée diastolique, une cinématique de causalité, modèle de paramètres localisés de remplissage du ventricule gauche qui est motivée par et intègre la physiologie pompe aspirante de la diastole a été développé et validé 17. Il modélise la fonction diastolique (qui se manifeste par des formes curvilignesdes contours flux transmitral) en conformité avec les règles de mouvement oscillatoire amortie harmonique. L&#39;équation de mouvement oscillatoire amortie harmonique est basé sur la deuxième loi de Newton et peut être écrit, par unité de masse, comme: <img alt="L&#39;équation 1" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51471/51471eq1.jpg" /> L&#39;équation 1 Cette 2 e équation différentielle afin linéaire a trois paramètres: k - rigidité de la chambre, c - viscoélasticité / relaxation, et x o - initiale déplacement / précharge de l&#39;oscillateur. Le modèle prédit que les différents modèles de remplissage diastolique cliniquement observées sont le résultat d&#39;une variation de la valeur numérique de ces trois paramètres du modèle. Basé sur le formalisme de PDF et la mécanique classique, E-ondes peuvent être classés comme étant déterminé par ou sur-amortie régimes sous-amortis de mouvement. De nombreuses études <sup&gt; 17-21 ont validé que les contours e-ondes cliniquement enregistrées et modèle PDF prédit contours montrent superbe accord et ont élucidé les hémodynamiques / analogues physiologiques des trois paramètres PDF 21. Le procédé d&#39;extraction de paramètres du modèle à partir de données E-onde cliniquement enregistrée est détaillée dans les méthodes ci-dessous. Contrairement indices typiques de DF dans l&#39;utilisation clinique actuelle, trois paramètres du modèle de PDF sont causalité base. Comme indiqué dans les méthodes ci-dessous, les indices supplémentaires de la physiologie diastolique peuvent être obtenues à partir de ces paramètres fondamentaux et de l&#39;application du formalisme de PDF à des aspects de la diastole autres que les flux transmitral. Dans ce travail, les méthodes d&#39;analyse basé PDF de flux transmitral et les relations physiologiques qui peuvent être tirées de l&#39;approche de PDF, les paramètres et les indices dérivés sont décrits. En outre, il est démontré que les paramètres de PDF ou des index qui en découlent peuvent taquinerintervalle propriétés intrinsèques de la chambre des effets externes de charge peuvent fournir des corrélats de paramètres traditionnels invasive définis et peuvent se différencier entre les groupes normaux et pathologiques.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="661">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Equipment/ Software</td>
			<td style="width:159px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Philips iE33</td>
			<td style="width:159px;">Philips (Andover, MA.)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">LabVIEW 6.0</td>
			<td style="width:159px;">National Instruments</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Version 6.0.2</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">MATLAB</td>
			<td style="width:159px;">MathWorks</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Version R2010b</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

quantification of global diastolic function by kinematic modeling-based analysis of transmitral flow via the parametrized diastolic filling formalism

L&#39;évaluation quantitative de la fonction cardiaque reste un défi pour les physiologistes et les cliniciens. Bien que les méthodes invasives ont historiquement constitué le seul moyen disponible, le développement des techniques d&#39;imagerie non invasives (échographie, IRM, CT) ayant une résolution spatiale et temporelle de fournir une nouvelle fenêtre pour l&#39;évaluation quantitative de la fonction diastolique. L&#39;échocardiographie est la norme convenue pour l&#39;évaluation de la fonction diastolique, mais des indices de l&#39;utilisation clinique courante simplement utiliser les fonctionnalités de chambre dimension (M-mode) ou le mouvement de sang / tissu (Doppler) des formes d&#39;onde choisie sans intégrer les déterminants de causalité physiologiques de la motion elle-même. La reconnaissance du fait que toutes les ventricules gauche (VG) lancer le remplissage en servant de pompes mécaniques d&#39;aspiration permet la fonction diastolique globale évaluée en fonction de lois du mouvement qui s&#39;appliquent à toutes les chambres. Ce qui différencie un coeur d&#39;un autre sont les paramètres de l&#39;équation du mouvement qui gouremplissage Ems. En conséquence, le développement de l&#39;Remplissage paramétrée diastolique (PDF) formalisme a montré que l&#39;ensemble des flux transmitral début cliniquement observé (Doppler E-ondes) modèles sont extrêmement bien aménagée par les lois du mouvement oscillatoire amorti. Cela permet l&#39;analyse de chaque e-ondes conformément à un mécanisme de causalité (recul initiée par aspiration) qui produit trois (numériquement) paramètres localisés uniques dont les analogues physiologique sont la rigidité de la chambre (k), la viscoélasticité / relaxation (c), et de la charge (x o). L&#39;enregistrement de flux transmitral (Doppler E-ondes) est une pratique courante en cardiologie clinique et, par conséquent, la méthode d&#39;enregistrement échocardiographique est brièvement passé en revue. Notre accent est mis sur la détermination des paramètres PDF à partir de données e-ondes enregistrées systématiquement. Comme les résultats mis en évidence indiquent, une fois que les paramètres de PDF ont été obtenus à partir d&#39;un nombre approprié de charge variable E-ondes, les investigator est libre d&#39;utiliser les paramètres ou construire des indices à partir des paramètres (tels que l&#39;énergie stockée moitié kx o 2, la pression maximale AV gradient kx o, charge indice indépendant de la fonction diastolique, etc.) et sélectionnez l&#39;aspect de la physiologie ou la physiopathologie à quantifier.

formes d&#39;onde Doppler représentant des quatre types de motifs différents de remplissage (normal, pseudonormal, relaxation retardée, constrictive restrictive) en utilisant la méthode décrite ci-dessus sont représentées sur la figure 2. Figure 2A montre le schéma normal, qui, par lui-même est impossible à distinguer de la pseudonormal modèle. Figure 2B montre une relaxation retardée et la figure 2C montre un modèle de constriction restrictive associée à...

Watch this Scientific Journal Video about Quantification of Global Diastolic Function by Kinematic Modeling-based Analysis of Transmitral Flow via the Parametrized Diastolic Filling Formalism at JoVE.

Quantification of Global Diastolic Function by Kinematic Modeling-based Analysis of Transmitral Flow via the Parametrized Diastolic Filling Formalism

Précis, quantification basée sur la causalité de la fonction diastolique global a été réalisé par l&#39;analyse cinématique basée sur la modélisation des flux transmitral via le paramétrée diastolique de remplissage (PDF) de formalisme. PDF génère rigidité, la relaxation et les paramètres de charge unique et met en lumière «nouvelle» physiologie tout en fournissant des indices sensibles et spécifiques de la dysfonction.

Quantification de Global diastolique fonction de l&#39;analyse basée sur la modélisation cinématique de transmitral débit via le formalisme de remplissage diastolique paramétrée

Quantitative cardiac function assessment remains a challenge for physiologists and clinicians.&#160;Although historically invasive methods have comprised ...

quantification-global-diastolic-function-kinematic-modeling-based

Research

JoVE Journal

Bioengineering

11.1K vues.  Washington University in St. Louis.  Précis, quantification basée sur la causalité de la fonction diastolique global a été réalisé par l'analyse cinématique basée sur la modélisation des flux transmitral via le paramétrée diastolique de remplissage (PDF) de formalisme. PDF génère rigidité, la relaxation et les paramètres de charge unique et met en lumière «nouvelle» physiologie tout en fournissant des indices sensibles et spécifiques de la dysfonction. 

Vidéo: Quantification of Global Diastolic Function by Kinematic Modeling-based Analysis of Transmitral Flow via the Parametrized Diastolic Filling Formalism

Evaluation of Polymeric Gene Delivery Nanoparticles by Nanoparticle Tracking Analysis and High-throughput Flow Cytometry

Non-viral gene delivery using polymeric nanoparticles has emerged as an attractive approach for gene therapy to treat genetic diseases1 and as a technology for regenerative medicine2. Unlike viruses, which have significant safety issues, polymeric nanoparticles can be designed to be non-toxic, non-immunogenic, non-mutagenic, easier to synthesize, chemically versatile, capable of carrying larger nucleic acid cargo and biodegradable and/or environmentally responsive. Cationic polymers self-assemble with negatively charged DNA via electrostatic interaction to form complexes on the order of 100 nm that are commonly termed polymeric nanoparticles. Examples of biomaterials used to form nanoscale polycationic gene delivery nanoparticles include polylysine, polyphosphoesters, poly(amidoamines)s and polyethylenimine (PEI), which is a non-degradable off-the-shelf cationic polymer commonly used for nucleic acid delivery1,3 . Poly(beta-amino ester)s (PBAEs) are a newer class of cationic polymers4 that are hydrolytically degradable5,6 and have been shown to be effective at gene delivery to hard-to-transfect cell types such as human retinal endothelial cells (HRECs)7, mouse mammary epithelial cells8, human brain cancer cells9 and macrovascular (human umbilical vein, HUVECs) endothelial cells10.
A new protocol to characterize polymeric nanoparticles utilizing nanoparticle tracking analysis (NTA) is described. In this approach, both the particle size distribution and the distribution of the number of plasmids per particle are obtained11. In addition, a high-throughput 96-well plate transfection assay for rapid screening of the transfection efficacy of polymeric nanoparticles is presented. In this protocol, poly(beta-amino ester)s (PBAEs) are used as model polymers and human retinal endothelial cells (HRECs) are used as model human cells. This protocol can be easily adapted to evaluate any polymeric nanoparticle and any cell type of interest in a multi-well plate format.

A protocol for nanoparticle tracking analysis (NTA) and high-throughput flow cytometry to evaluate polymeric gene delivery nanoparticles is described. NTA is utilized to characterize the nanoparticle particle size distribution and the plasmid per particle distribution. High-throughput flow cytometry enables quantitative transfection efficacy evaluation for a library of gene delivery biomaterials.

Évaluation de livraison Gene polymère nanoparticules d&#39;analyse de suivi par des nanoparticules et de cytométrie en flux à haut débit

Non-viral gene delivery using polymeric nanoparticles has emerged as an attractive approach for gene therapy to treat genetic diseases1 and as a ...

Recherche

Bio-ingénierie

Investigating the Three-dimensional Flow Separation Induced by a Model Vocal Fold Polyp

The fluid-structure energy exchange process for normal speech has been studied extensively, but it is not well understood for pathological conditions. Polyps and nodules, which are geometric abnormalities that form on the medial surface of the vocal folds, can disrupt vocal fold dynamics and thus can have devastating consequences on a patient&#39;s ability to communicate. Our laboratory has reported particle image velocimetry (PIV) measurements, within an investigation of a model polyp located on the medial surface of an in&#160;vitro driven vocal fold model, which show that such a geometric abnormality considerably disrupts the glottal jet behavior. This flow field adjustment is a likely reason for the severe degradation of the vocal quality in patients with polyps. A more complete understanding of the formation and propagation of vortical structures from a geometric protuberance, such as a vocal fold polyp, and the resulting influence on the aerodynamic loadings that drive the vocal fold dynamics, is necessary for advancing the treatment of this pathological condition. The present investigation concerns the three-dimensional flow separation induced by a wall-mounted prolate hemispheroid with a 2:1 aspect ratio in cross flow, i.e. a model vocal fold polyp, using an oil-film visualization technique. Unsteady, three-dimensional flow separation and its impact of the wall pressure loading are examined using skin friction line visualization and wall pressure measurements.

Vocal fold polyps can disrupt vocal fold dynamics and thus can have devastating consequences on a patient&#39;s ability to communicate. Three-dimensional flow separation induced by a wall-mounted model polyp and its impact on the wall pressure loading are examined using particle image velocimetry, skin friction line visualization, and wall pressure measurements.

Étude de la séparation d’écoulement tridimensionnelle induite par un polype de pli vocal modèle

The fluid-structure energy exchange process for normal speech has been studied extensively, but it is not well understood for pathological conditions. ...

Electric Cell-substrate Impedance Sensing for the Quantification of Endothelial Proliferation, Barrier Function, and Motility

Electric Cell-substrate Impedance Sensing (ECIS) is an in vitro impedance measuring system to quantify the behavior of cells within adherent cell layers. To this end, cells are grown in special culture chambers on top of opposing, circular gold electrodes. A constant small alternating current is applied between the electrodes and the potential across is measured. The insulating properties of the cell membrane create a resistance towards the electrical current flow resulting in an increased electrical potential between the electrodes. Measuring cellular impedance in this manner allows the automated study of cell attachment, growth, morphology, function, and motility. Although the ECIS measurement itself is straightforward and easy to learn, the underlying theory is complex and selection of the right settings and correct analysis and interpretation of the data is not self-evident. Yet, a clear protocol describing the individual steps from the experimental design to preparation, realization, and analysis of the experiment is not available. In this article the basic measurement principle as well as possible applications, experimental considerations, advantages and limitations of the ECIS system are discussed. A guide is provided for the study of cell attachment, spreading and proliferation; quantification of cell behavior in a confluent layer, with regard to barrier function, cell motility, quality of cell-cell and cell-substrate adhesions; and quantification of wound healing and cellular responses to vasoactive stimuli. Representative results are discussed based on human microvascular (MVEC) and human umbilical vein endothelial cells (HUVEC), but are applicable to all adherent growing cells.

This protocol reviews Electric Cell-substrate Impedance Sensing, a method to record and analyze the impedance spectrum of adherent cells for the quantification of cell attachment, proliferation, motility, and cellular responses to pharmacological and toxic stimuli. Detection of endothelial permeability and assessment of cell-cell and cell-substrate contacts are emphasized.

Électrique Cell-substrat Impedance Sensing pour la quantification de la prolifération endothéliale, de la fonction barrière, et la motilité

Electric Cell-substrate Impedance Sensing (ECIS) is an in vitro impedance measuring system to quantify the behavior of cells within adherent cell layers. ...

Lignin Down-regulation of Zea mays via dsRNAi and Klason Lignin Analysis

To facilitate the use of lignocellulosic biomass as an alternative bioenergy resource, during biological conversion processes, a pretreatment step is needed to open up the structure of the plant cell wall, increasing the accessibility of the cell wall carbohydrates. Lignin, a polyphenolic material present in many cell wall types, is known to be a significant hindrance to enzyme access. Reduction in lignin content to a level that does not interfere with the structural integrity and defense system of the plant might be a valuable step to reduce the costs of bioethanol production. In this study, we have genetically down-regulated one of the lignin biosynthesis-related genes, cinnamoyl-CoA reductase (ZmCCR1) via a double stranded RNA interference technique. The ZmCCR1_RNAi construct was integrated into the maize genome using the particle bombardment method. Transgenic maize plants grew normally as compared to the wild-type control plants without interfering with biomass growth or defense mechanisms, with the exception of displaying of brown-coloration in transgenic plants leaf mid-ribs, husks, and stems. The microscopic analyses, in conjunction with the histological assay, revealed that the leaf sclerenchyma fibers were thinned but the structure and size of other major vascular system components was not altered. The lignin content in the transgenic maize was reduced by 7-8.7%, the crystalline cellulose content was increased in response to lignin reduction, and hemicelluloses remained unchanged. The analyses may indicate that carbon flow might have been shifted from lignin biosynthesis to cellulose biosynthesis. This article delineates the procedures used to down-regulate the lignin content in maize via RNAi technology, and the cell wall compositional analyses used to verify the effect of the modifications on the cell wall structure.

Lignin Down-regulation of Zea mays via dsRNAi and Klason Lignin Analysis

A double stranded RNA interference (dsRNAi) technique is employed to down-regulate the maize cinnamoyl coenzyme A reductase (ZmCCR1) gene to lower plant lignin content. Lignin down-regulation from the cell wall is visualized by microscopic analyses and quantified by the Klason method. Compositional changes in hemicellulose and crystalline cellulose are analyzed.

Lignine régulation à la baisse de<em&gt; Zea mays</em&gt; Via dsRNAi et Klason lignine analyse

To facilitate the use of lignocellulosic biomass as an alternative bioenergy resource, during biological conversion processes, a pretreatment step is ...

Outer-Boundary Assisted Segmentation and Quantification of Trabecular Bones by an Imagej Plugin

Micro-computed tomography (micro-CT) is routinely used to assess bone quantity and trabecular microstructural properties in small animals under different bone loss conditions. However, the standard approach for trabecular analysis of micro-CT images is slice-by-slice semi-automatic hand-contouring, which is labor intensive and error prone. Described here is an efficient method for automatic segmentation of trabecular bones according to the bone's outer boundaries, where trabecular bones can be identified and segmented automatically with accuracy with less operator bias when appropriate segmentation parameters are set. To profile satisfactory segmentation parameters, an image stack of segmentation results is displayed, where all possible combinations of the segmentation parameters are changed one by one in sequence, and segmentation results with associated parameters can easily be visually checked. As a quality-control feature of the plugin, simulated standard objects are quantified where the measured quantities can be compared with theoretical values. Layer-by-layer quantification of trabecular properties and trabecular thicknesses are reported by such a plugin, and the distributions of such properties within the selected regions can be profiled easily. Although layer-by-layer quantification retains more information about trabecular bones and facilitates further statistical analysis of structural changes, such measures are unavailable from the output of current commercial software, where only a single quantified value for each parameter is reported for each sample. Therefore, the described workflows are better approaches for analyzing trabecular bones with accuracy and efficiency.

We present a workflow for segmenting and quantifying trabecular bones for 2D and 3D images based on the bone&#39;s outer boundary using an ImageJ plugin. This approach is more efficient and accurate than the current manual hand-contouring approach, and provides layer-by-layer quantifications, which are not available in current commercial software.

Limite extérieure assistée par Segmentation et Quantification de l’OS trabéculaire par un Imagej Plugin

Micro-computed tomography (micro-CT) is routinely used to assess bone quantity and trabecular microstructural properties in small animals under different ...

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) Assays

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause inflammation, fever, hypo- or hypertension, and, in extreme cases, can lead to tissue and organ damage that may become fatal. The amounts of endotoxin in pharmaceutical products, therefore, are strictly regulated. Among the methods available for endotoxin detection and quantification, the Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) assay is commonly used worldwide. While any pharmaceutical product can interfere with the LAL assay, nano-formulations represent a particular challenge due to their complexity. The purpose of this paper is to provide a practical guide to researchers inexperienced in estimating endotoxins in engineered nanomaterials and nanoparticle-formulated drugs. Herein, practical recommendations for performing three LAL formats including turbidity, chromogenic and gel-clot assays are discussed. These assays can be used to determine endotoxin contamination in nanotechnology-based drug products, vaccines, and adjuvants.

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate LAL Assays

Detection of endotoxins in engineered nanomaterials represents one of the grand challenges in the field of nanomedicine. Here, we present a case study that describes the framework composed of three different LAL formats to estimate potential endotoxin contamination in nanoparticles.

Détection d’endotoxines dans les Nano-formulations utilisant la Limulus Amébocytes Lysate (LAL)

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause ...

Measuring Global Cellular Matrix Metalloproteinase and Metabolic Activity in 3D Hydrogels

Three-dimensional (3D) cell culture systems often more closely recapitulate in vivo cellular responses and functions than traditional two-dimensional (2D) culture systems. However, measurement of cell function in 3D culture is often more challenging. Many biological assays require retrieval of cellular material which can be difficult in 3D cultures. One way to address this challenge is to develop new materials that enable measurement of cell function within the material. Here, a method is presented for measurement of cellular matrix metalloproteinase (MMP) activity in 3D hydrogels in a 96-well format. In this system, a poly(ethylene glycol) (PEG) hydrogel is functionalized with a fluorogenic MMP cleavable sensor. Cellular MMP activity is proportional to fluorescence intensity and can be measured with a standard microplate reader. Miniaturization of this assay to a 96-well format reduced the time required for experimental set up by 50% and reagent usage by 80% per condition as compared to the previous 24-well version of the assay. This assay is also compatible with other measurements of cellular function. For example, a metabolic activity assay is demonstrated here, which can be conducted simultaneously with MMP activity measurements within the same hydrogel. The assay is demonstrated with human melanoma cells encapsulated across a range of cell seeding densities to determine the appropriate encapsulation density for the working range of the assay. After 24 h of cell encapsulation, MMP and metabolic activity readouts were proportional to cell seeding density. While the assay is demonstrated here with one fluorogenic degradable substrate, the assay and methodology could be adapted for a wide variety of hydrogel systems and other fluorescent sensors. Such an assay provides a practical, efficient and easily accessible 3D culturing platform for a wide variety of applications.

Here, a protocol is presented for encapsulating and culturing cells in poly(ethylene glycol) (PEG) hydrogels functionalized with a fluorogenic matrix metalloproteinase (MMP)-degradable peptide. Cellular MMP and metabolic activity are measured directly from the hydrogel cultures using a standard microplate reader.

Mesure des métalloprotéinases de la matrice cellulaire Global et l’activité métabolique des Hydrogels 3D

Three-dimensional (3D) cell culture systems often more closely recapitulate in vivo cellular responses and functions than traditional two-dimensional (2D) ...

Simultaneous Quantification of Selected Kynurenines Analyzed by Liquid Chromatography-Mass Spectrometry in Medium Collected from Cancer Cell Cultures

The kynurenine pathway and the tryptophan catabolites called kynurenines have received increased attention for their involvement in immune regulation and cancer biology. An in vitro cell culture assay is often used to learn about the contribution of different tryptophan catabolites in a disease mechanism and for testing therapeutic strategies. Cell culture medium that is rich in secreted metabolites and signaling molecules reflects the status of tryptophan metabolism and other cellular events. New protocols for the reliable quantification of multiple kynurenines in the complex cell culture medium are desired to allow for a reliable and quick analysis of multiple samples. This can be accomplished with liquid chromatography coupled with mass spectrometry. This powerful technique is employed in many clinical and research laboratories for the quantification of metabolites and can be used for measuring kynurenines.
Presented here is the use of liquid chromatography coupled with single quadrupole mass spectrometry (LC-SQ) for the simultaneous determination of four kynurenines, i.e., kynurenine, 3-hydroxykynurenine, 3-hydroxyanthranilic, and xanthurenic acid in the medium collected from in vitro cultured cancer cells. SQ detector is simple to use and less expensive compared to other mass spectrometers. In the SQ-MS analysis, multiple ions from the sample are generated and separated according to their specific mass-to-charge ratio (m/z), followed by the detection using a Single Ion Monitoring (SIM) mode.
This paper draws the attention on the advantages of the reported method and indicates some weak points. It is focused on critical elements of LC-SQ analysis including sample preparation along with chromatography and mass spectrometry analysis. The quality control, method calibration conditions and matrix effect issues are also discussed. We described a simple application of 3-nitrotyrosine as one analog standard for all target analytes. As confirmed by experiments with human ovary and breast cancer cells, the proposed LC-SQ method&#160;generates reliable results and can be further applied to other in vitro cellular models.

Described here is a protocol for the determination of four different tryptophan metabolites generated in the kynurenine pathway (kynurenine, 3-hydroxykynurenine, xanthurenic acid, 3-hydroxyanthranilic acid) in the medium collected from cancer cell cultures analyzed by liquid chromatography coupled with a single quadrupole mass spectrometry.

Quantification simultanée de kynurenines sélectionnées analysées par chromatographie liquide-spectrométrie de masse dans le milieu recueilli à partir des cultures de cellules cancéreuses

The kynurenine pathway and the tryptophan catabolites called kynurenines have received increased attention for their involvement in immune regulation and ...

The Quantification of Injectability by Mechanical Testing

Injectable biomaterials are becoming increasingly popular for the minimally invasive delivery of drugs and cells. These materials are typically more viscous than traditional aqueous injections and may be semi-solid, therefore, their injectability cannot be assumed. This protocol describes a method to objectively assess the injectability of these materials using a standard mechanical tester. The syringe plunger is compressed by the crosshead at a set rate, and the force is measured. The maximum or plateau force value can then be used for comparison between samples, or to an absolute force limit. This protocol can be used with any material, and any syringe and needle size or geometry. The results obtained may be used to make decisions about formulations, syringe and needle sizes early in the translational process. Further, the effects of altering formulations on injectability may be quantified, and the optimum time to inject temporally changing materials determined. This method is also suitable as a reproducible way to examine the effects of injection on a material, to study phenomena such as self-healing and filter pressing or study the effects of injection on cells. This protocol is faster and more directly applicable to injectability than rotational rheology, and requires minimal post processing to obtain key values for direct comparisons.

Presented here is a protocol for quantitatively evaluating the injectability of a material through a syringe-needle system using a standard mechanical testing rig.

La quantification de l’injectabilité par essais mécaniques

Injectable biomaterials are becoming increasingly popular for the minimally invasive delivery of drugs and cells. These materials are typically more ...

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.