עבודה זו נתמכה בחלקו על ידי א &#39;אלן וקרן הצדקה אדית ל&#39; וולף, סנט לואיס, ובארנס היהודי בית החולים הקרן. ל &#39;Shmuylovich וא גוש נתמכו באופן חלקי על ידי פרסים מלגת predoctoral משותפי Heartland של איגוד הלב האמריקאי. ס ג &#39;ו קיבל תמיכה חלקית מתכנית אוניברסיטת וושינגטון קומפטון החוקרים והמכללה לאמנות ו&#39;מדעי הקיץ לתואר ראשון פרס מחקר. ס Mossahebi קיבל תמיכה חלקית מהמחלקה לפיזיקה.

ההליך לרכישת תמונות אקו וניתוחם כדי לקבל את הפרמטרים PDF מפורט להלן. למרות שצנתור לב מוזכר בחלק בחירת הנושא להלן, המתודולוגיה שתוארה חלה רק על חלק אקו. התיאור של חלק הצנתור נכלל לאימות עצמאית של תחזיות מודל מבוססת ואינו קשור לניתוח של E-גלים באמצעות הפורמליזם PDF. לפני רכישת נתונים, כל הנושאים מספקים חתמו, הסכמה מדעת להשתתפות במחקר בהתאם למוסדית המועצה לביקורת (Office אדם הגנת מחקר) בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת וושינגטון. הערה: כל התוכנות (יחד עם הדרכות על אופן שימוש בם) המתוארות בסעיף זה ניתן להוריד <a href="http://cbl1.wustl.edu/SoftwareAgreement.htm" target="_blank">מhttp://cbl1.wustl.edu/Softw</a>areAgreement.htm בחירת .1 בכפוף הערה: כל הנושאים במאגר המעבדה לביופיסיקה לב וכלי דם היה אקו בו זמנית וצנתור לב שבוצע והופנו על ידי הרופאים שלהם לצנתור לב אבחונים. הקריטריונים להכללת בסיס הנתונים הם: 1) היעדר חריגות מסתמית משמעותיות, 2) היעדר חריגות קיר תנועה או לחסום סניף צרור באק&quot;ג, 3) נוכחות של חלון אקו משביע רצון עם E- לזיהוי בבירור וגלים. .2 אקו Data Acquisition <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רשום מחקר / הד-דופלר מלא 2D לכל הנושאים בהתאם לאגודה האמריקנית של קריטריוני אקו 16. הערה: echocardiograms ההקרנה נרשם על תרמי קליני סטנדרטי על ידי sonographer. אם ארצה בכך, הקלטת אקו transthoracic נוספת ניתן לבצע לצורך אימותים לאחר קטטר איכות גבוהה מתאימה, הוא התקדם לתוך LV למדוד פרמטרים המודינמיים LV בו זמנית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נושאי תמונה במצב שכיבה. בהגדרת nonresearch, מיצוב לרוחב שמאל סטנדרטי ניתן להשתמש ללא הגבלת כלליות של השיטה. להשיג צפיות בפסגה הארבע קאמריות באמצעות מתמר 2.5 MHz, עם המדגם מגודר ב1.5-5 מ&quot;מ ביים בין העצות של עלוני שסתום צניפי והמאונכים למישור MV (כדי למזער את השפעות יישור הנפח כפי שניתן לראות בדופלר M-מצב הצבע ), מסנן הקיר נקבע ליום 1 ב( 125 Hz) או 2 (250 הרץ), הבסיס המותאם ללנצל את הגובה המלא של התצוגה ואת קנה המידה המהירות המותאם ללנצל את הטווח הדינמי של הפלט ללא aliasing. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע הדמיה של רקמות דופלר עם המדגם מגודר ב2.5 מ&quot;מ והוא מוצב בשיקויים לרוחב ומחיצה של annulus מיטרלי הנפח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להציל את בדיקות דופלר בפורמט DICOM במכונה ושיא ההד על DVD עם simultרל נרשם aneously (ECG). </li></ol> עיבוד תמונה .3 דופלר וניתוח קונבנציונלי הערה: סעיף זה מתאר שתי תוכניות MATLAB המותאם אישית. התכנית הראשונה מתוארת בשלב 3.1 והתכנית השנייה מתוארת בצעדים 3.2-3.5. כל התוכנות (יחד עם הדרכות על אופן שימוש בם) ניתן להוריד <a href="http://cbl1.wustl.edu/SoftwareAgreement.htm" style="font-size: 14px; line-height: 28px;" target="_blank">מhttp://cbl1.wustl.edu/SoftwareAgreement.htm</a> <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המרת תמונות בפורמט DICOM ווידאו למפה סיביות (bmp) קבצים (באמצעות תכנית MATLAB מותאמת אישית). הערה: ההליך המתואר להלן כדי להתאים דופלר E-גלים וE&#39; גלי דופלר הרקמה מוצגת באיור 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את קבצי תמונת מפת הסיביות בתכנית MATLAB המותאם אישית אחרת כדי למדוד את זרימת transmitral פרמטרים קונבנציונליים כגון שיא E, שיא, dur E </sub&gt;, &#39;השיא,&#39; E שיא, וכו &#39;. ולחתוך את התמונות לניתוח PDF. בחר תמונות עם זרימת מתאר transmitral ניכר ומחזור לב שלם כפי שצוין על ידי א.ק.ג. לניתוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סמן את שיעור זמן הדגימה (נמדד בפיקסלים / s על הציר האופקי) וקצב דגימה מהיר (נמדד בפיקסלים / (מ &#39;/ שנייה) לאורך הציר האנכי) בתמונות. זהה את מחזור הלב השלם על ידי ציון וסימון פסגות רצופות R (או כל תכונה מובהקת של ECG) בתמונה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מארק transmitral דופלר E- וגל או רקמת גל דופלר E&#39;- וA&#39;- במחזור הלב שנבחר. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר כלומר נקודת שיא E-גל דופלר. שיא E, (או השיא &#39;ה) ולסמן את תחילתו של הגל באמצעות הקו המחבר בין השיא להתחלה כמדריך כדי להתאים את מדרון ההאצה של E-הגל (או E&#39;גל). תחילתו של הגל משמשת לחישוב מרווח מתחילתו ועד peזרימת ak מסומנת כזמן E-גל (או E&#39;גל) האצה (AT). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לסמן את סופו של E-הגל (או E&#39;גל) באמצעות הקו המחבר בין השיא לסוף כמדריך כדי להתאים את מדרון ההאטה. זה משמש לחשב את הרווח מהפסגה לנקודת ההתחלה מצוינת כזמן האטה (DT). מרווח מתחילתו ועד סופו של הגל הוא משך הזמן של E-הגל (E dur = AT + DT). התכנית מנחה את המשתמש לאורך התהליך כולו עם הוראות מתאימות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סמן את הגל באמצעות הליך דומה כמו E-הגל. עם שני E- וגלים מסומנים בתכנית מחשבת את שיא E / יחס שיא. הערה: התכנית שומרת את הגלים המסומנים כתמונות קצוצות המכילות E- וגלים בלבד. התכנית גם יוצרת קובץ נתונים עם הפרמטרים חיתוך ונמדד בכל פעימה. </li></ol> .4 התאמה אוטומטית של Transmitral זרימה באמצעות הפורמליזם PDF <ol&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> המתאים האוטומטי של דופלר E- וגל והרקמה דופלר E&#39;- וקווי מתאר גל A&#39;- נעשה באמצעות תכנית LabView מותאמת אישית 18,19. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את התמונה החתוכה, ותכנית המחשב באופן אוטומטי את המעטפה המרבית מהירות (MVE). בחר MVE על ידי קביעת הסף כזה שMVE הקרוב זרימת transmitral כפי שמוצג באיור 1. תחילת והסיום של הנקודות המגדירות את MVE ניתן לבחור יחד בזמן הציר על ידי המפעיל כזה שרק MVE נקודות המספקות התכתבות טובה לחלק נבחר בפועל של הגל משמשים כקלט לראוי שלאחר מכן. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הערה: נקודות MVE המשתמש שנבחר הן הקלט לתכנית המחשב באופן אוטומטי מתאימה את פתרון מודל PDF למהירות כפונקציה של זמן באמצעות Marquardt Levenberg- אלגוריתם (איטרטיבי). הראוי מושגת באמצעות הדרישה כי הטעות מרובעת הממוצעת בין הקליני (הקלט)נתונים (MVE) ואת קווי המתאר הצפויים מודל PDF להיות ממוזערים. מאחר שהמודל הוא ליניארי, קבוצה ייחודית של פרמטרים מתקבלת עבור כל MVE דופלר E-גל נגזר משמש כקלט. כך מבחינה מספרית k, c, וערכי o x ייחודיים שנוצרו עבור כל E-גל וk &#39;, ג&#39;, וo x &quot;עבור כל E&#39;גל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במקרה המתאים הוא ללא ספק הכי מוצלח כאשר בכושר הוא על גבי E-הגל (או E&#39;גל) תמונה (כלומר. האלגוריתם ניסה להתאים רעש הכלול בMVE למשל) לשנות את MVE באמצעות יותר / פחות נקודות, ובכך לשנות את המודל חזו גובה עם שינוי הסוגר של פרמטרים PDF כדי להשיג התאמה טובה יותר. </li></ol> שמור את הנתונים כאשר כושר PDF המתאים כבר נוצר. הערה: התכנית כתובה לשמירה אוטומטית של נתונים בתמונות וקבצי טקסט המכילים את הפרמטרים PDF ומידע מתאר. הפרמטרים PDF המתקבלים מההליך שתואר לעיל יכולים לשמש כדי להבהיר פיזיולוגיה חדשה ולהבחין בין פיזיולוגיה הנורמלית ופתולוגיים, כמפורט בסעיף נציג התוצאות בהמשך.

<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.

בהתאם להתמקדות המתודולוגית שלנו, ההיבטים המרכזיים של השיטות המקלות על קבלת תוצאות מדויקות ומשמעותיות מודגשים. אקו יש האגודה האמריקנית של אקו (ASE) הנחיות לביצוע מחקרי transthoracic 16. במהלך בח?...

מחקריו החלוציים על ידי 1 כץ בשנת 1930 גילו כי החדר השמאלי של היונקים יוזם מילוי על ידי להיות משאבה מכאנית יניקה, ומאמץ רב מאז הוקדש להתרת פעולתו של ירוויח. במשך שנים רבות, שיטות פולשניות היו האפשרויות זמינות רק להערכה קלינית או מחקר של תפקוד הדיאסטולי (DF) 2-16. ב1970s, לעומת זאת, התקדמות והתפתחויות בבדיקת אקו הטכניות סופו של דבר נתנו לי קרדיולוגים ופיזיולוגים כלים מעשיים לאפיון לא פולשנית של DF. בלי תאוריה מאחדת סיבתי או הפרדיגמה לתרוויח בנוגע לאופן שהלב עובד כאשר הוא ממלא, חוקרים הציעו אינדקסים של תופעה רבות המבוססים על מתאם עם מאפיינים קליניים. המעוגל, מהירות עולה ויורד בצורה של קווי המתאר מהירות זרימת דם transmitral במהלך מוקדם, מילוי מהיר, למשל, היה מקורב כמו פו משולש ודיאסטולימדדי nction הוגדרו מתכונות גיאומטריות (גובה, רוחב, שטח, וכו &#39;.) של משולש ש. התקדמות טכנולוגית בבדיקת אקו אפשרה תנועת רקמות, מתח, ושיעור מתח במהלך מילוי שיש למדוד, למשל, וכל התקדמות טכנית הביאה עימו יבול חדש של מדדים הפנומנולוגית להיות מתואמת עם מאפיינים קליניים. עם זאת, המדדים יישארו גומלים ולא סיבתיים ואינדקסים רבים אמצעים שונים של אותה הפיסיולוגיה הבסיסית. זה לא מפתיע, לכן, שמדדים קליניים מועסקים כיום של DF יש סגוליות ורגישות מוגבלת. כדי להתגבר על מגבלות אלה הפורמליזם Parametrized הדיאסטולי תדלוק (PDF), kinematic סיבתי, מודל פרמטר להיכרך של מילוי של חדר השמאלי שמונע על ידי ומשלב את הפיסיולוגיה יניקת המשאבה של ירוויח פותח ומאומתים 17. מודלים זה פונקציה הדיאסטולי (כפי שבאו לידי ביטוי על ידי הצורות מעוגלותזרימת transmitral קווי המתאר) בהתאם לכללים של תנועת oscillatory הרמונית מרוסנת. המשוואה עבור תנועת oscillatory הרמונית דכאה מבוססת על החוק השני של ניוטון ויכולה להיות כתובה, לכל יחידת מסה, כמו: <img alt="משוואת 1" fo:content-width="1in" src="/files/ftp_upload/51471/51471eq1.jpg" /> משוואת 1 יש משוואת ההפרש צו זה ליניארי 2 nd שלושה פרמטרים: k - קאמרי נוקשות, ג - viscoelasticity / הרפיה, וx o - העקירה / preload הראשוני של מתנד. המודל מנבא כי דפוסי המילוי הדיאסטולי נצפו קליני השונים הם התוצאה של שינוי בערך המספרי של שלושה פרמטרים במודל הבאים. בהתבסס על הפורמליזם PDF ומכניקה קלאסית, ניתן לסווג E-גלים שכנקבעו על ידי משטרים דכאו מעל או דכאו תחת של תנועה. מחקרים רבים <sup&gt; 17-21 אימת כי קווי המתאר E-גל רשמו קליני ומודל PDF חזו קווי המתאר להראות את הסכם מעולה ויש להם הובהרו המודינמית / אנלוגים הפיזיולוגיים של PDF שלושה פרמטרי 21. שיטת הפקה של פרמטרים במודל מנתונים E-גל רשמו קליני היא מפורטת בשיטות הבאות. בניגוד למדדים אופייניים של DF בשימוש קליני נוכחי, שלושת הפרמטרים של מודל PDF הם סיבתיות מבוססת. כפי שנדון בשיטות שלהלן, מדדים נוספים של פיזיולוגיה הדיאסטולי יכולים לנבוע מפרמטרים הבסיסיים אלה ומיישום של הפורמליזם PDF להיבטים של אחרים ירוויח יותר מזרימת transmitral. בעבודה זו, שיטות של ניתוח מבוסס PDF של זרימת transmitral והיחסים הפיזיולוגיים שניתן להסיק מהגישה PDF, הפרמטרים שלה והמדדים נגזרים מתוארות. בנוסף, הוא הראה כי הפרמטרים PDF או מדדים נגזרים מהם יכולים להקניטמלבד תכונות תא פנימיות מההשפעות חיצוניות של עומס יכולות לספק קושרת לפרמטרים מסורתיים מוגדרים פולשני ויכולות להבחין בין קבוצות נורמליות ופתולוגיים.

<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

הערכת תפקוד לב כמותי עדיין מהוות אתגר עבור פיזיולוגים ורופאים. למרות ששיטות היסטורית פולשנית שהיוו את האמצעי היחיד זמינה, הפיתוח של שיטות הדמיה לא פולשנית (אקו, MRI, CT) שיש רזולוציה של זמן ומרחב גבוה מספק חלון חדש להערכת תפקוד הדיאסטולי כמותיים. אקו הוא מוסכם סטנדרטי להערכת תפקוד הדיאסטולי, אבל אינדקסים בשימוש קליני נוכחי רק מנצלים נבחרו תכונות של ממד קאמרי (M-mode) או צורות גל תנועת דם / רקמה (דופלר) ללא שילוב הגורמים סיבתיים הפיזיולוגיים של התנועה עצמה. ההכרה בכך שכל חדרי הלב השמאלי (LV) ליזום מילוי על ידי המשרת כמשאבות יניקה מכאניות מאפשרת תפקוד הדיאסטולי הגלובלי תוערך בהתבסס על חוקי התנועה שחלים על כל התאים. מה שמבדיל את לב אחד למשנהו הם הפרמטרים של המשוואה של תנועה שהגובמילוי erns. בהתאם לכך, הפיתוח של מילוי Parametrized הדיאסטולי פורמליזם (PDF) הראה כי כל הטווח של זרימת transmitral המוקדמת נצפתה קליני דפוסים (דופלר E-גל) הם טובים מאוד בכושר על ידי חוקי תנועת oscillatory דכאה. זה מאפשר ניתוח של E-גלים בודדים בהתאם למנגנון סיבתי (יניקה ביוזמת רתיעה) שמניבה שלושה (מבחינה מספרית) x פרמטרים ייחודיים להיכרך אנלוגים שפיסיולוגיים הם תא נוקשות (k), viscoelasticity / הרפיה (ג), ועומס ( o). ההקלטה של ​​זרימת transmitral (דופלר E-גלים) היא פרקטיקה סטנדרטית בקרדיולוגיה הקליניים, ולכן, שיטת הקלטת אקו נבחנה רק לזמן קצר. המיקוד שלנו הוא על קביעת הפרמטרים PDF מנתונים E-גל שנרשמו באופן שיגרתי. מאחר שהתוצאות מודגשות מצביעות, פעם אחת הפרמטרים PDF התקבלו ממספר מתאים של עומס משתנים E-גלים, investigator חופשי להשתמש בפרמטרים או לבנות אינדקסים מהפרמטרים (כגון אנרגיה אצורה 1/2 kx o 2, o לחץ AV מרבי kx השיפוע, מדד עצמאי עומס של תפקוד הדיאסטולי, וכו &#39;.) ובחר את ההיבט של פיזיולוגיה או הפתופיזיולוגיה לכימות.

נציג גל דופלר של ארבעה סוגים שונים של דפוסי מילוי בשיטה שפורטה לעיל (, הרפיה רגילה, pseudonormal מתעכב, מגביל-מגביל) מוצגים באיור 2. איור 2A מציג את הדפוס הרגיל, אשר, על ידי עצמו הוא שאין להבחין בין pseudonormal הדפוס. איור 2B מראה הרפיה מושהה ואיור 2C מציג דפ?...

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

כימות של פונקציה הדיאסטולי הגלובלית מדויקת, המבוסס על סיבתיות הושגה על ידי ניתוח המבוסס על המודלים kinematic של זרימת transmitral באמצעות הדיאסטולי Parametrized מילוי פורמליזם (PDF). PDF יוצר נוקשות, הרפיה, ופרמטרי עומס ייחודיים ומבהיר פיזיולוגיה &#39;חדשה&#39;, תוך מתן מדדים רגישים וספציפיים להפרעה בתפקוד.

כימות של פונקציה הגלובלית הדיאסטולי על ידי ניתוח המבוסס על דוגמנות Kinematic של Transmitral זרימה באמצעות הפורמליזם מילוי Parametrized הדיאסטולי

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 Views.  Washington University in St. Louis.  כימות של פונקציה הדיאסטולי הגלובלית מדויקת, המבוסס על סיבתיות הושגה על ידי ניתוח המבוסס על המודלים kinematic של זרימת transmitral באמצעות הדיאסטולי Parametrized מילוי פורמליזם (PDF). PDF יוצר נוקשות, הרפיה, ופרמטרי עומס ייחודיים ומבהיר פיזיולוגיה 'חדש...

Video: 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.

הערכת משלוח גן פולימרית חלקיקים על ידי Nanoparticle מעקב ניתוח וזרימת cytometry תפוקה גבוהה

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

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.

חקירת הפרדת הזרימה התלת מימדית הנגרמת על ידי מודל פוליפ קיפול ווקאלי

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.

חשמל Cell-מצע עכבת חישה לכימות של האנדותל למניעת הפצת נשק, תפקוד מחסום, ותנועתיות

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.

ליגנין Down-תקנה של<em&gt; Zea mays</em&gt; באמצעות dsRNAi וKlason ליגנין ניתוח

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.

החיצוני-גבולות בסיוע פילוח, כימות של עצמות Trabecular על ידי תוסף Imagej

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.

זיהוי של אנדוטוקסין ניסוחים-Nano באמצעות מבחני Lysate (LAL) Amoebocyte Limulus

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.

מדידת הסלולר העולמי מטריקס מטאלו-פרוטאינאז ופעילות מטבולית Hydrogels תלת-ממד

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.

כימות בו זמני של קינורנינים נבחרים שנותחו על ידי ספקטרומטריית כרומטוגרפיה-מסה נוזלית במדיום שנאסף מתרביות תאים סרטניים

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.

הכימות של הזרקה על ידי בדיקות מכניות

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.