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Method Article
Le ferite rappresentano una sfida sanitaria globale. Questo studio ha sviluppato una cabina fotografica standardizzata utilizzando la planimetria digitale per ridurre al minimo la variabilità della misurazione della ferita. Il monitoraggio delle ferite nei topi per 14 giorni ha rivelato un aumento iniziale dell'area e del perimetro della ferita, seguito da una chiusura graduale. Questa metodologia può aiutare a valutare la cinetica di chiusura della ferita in modelli preclinici.
Le ferite croniche, a causa della loro elevata prevalenza, sono un serio problema di salute globale. Strategie terapeutiche efficaci possono accelerare significativamente la guarigione, riducendo così il rischio di complicanze e alleviando l'onere economico per i sistemi sanitari. Sebbene numerosi studi sperimentali abbiano indagato la guarigione delle ferite, la maggior parte si basa su osservazioni qualitative o misurazioni quantitative dirette. L'obiettivo di questo studio era quello di standardizzare un metodo di misurazione indiretta della ferita utilizzando la planimetria digitale, incorporando la scala e la segmentazione digitali. Questo approccio affronta la mancanza di metodologie dettagliate e graduali per una valutazione accurata delle ferite. È stata progettata e costruita una cabina di fotodocumentazione e sono stati impiegati strumenti di planimetria digitale assistita da computer per ridurre al minimo la variabilità nelle misurazioni dell'area della ferita, del perimetro e della distanza dal centro della ferita ai suoi bordi. Una ferita traumatica circolare (5 mm di diametro) è stata creata sulla linea mediana dorsale a livello della scapola di topi maschi CD1 (n = 4, 10 settimane, 30-35 g). L'evoluzione della ferita è stata fotodocumentata per 14 giorni utilizzando la cabina fotografica progettata su misura, che controllava le condizioni di illuminazione, la distanza focale e il posizionamento del soggetto. Le misurazioni del ridimensionamento e della ferita sono state eseguite utilizzando la segmentazione nel software ImageJ e l'analisi statistica è stata condotta utilizzando il software di analisi statistica. La cinetica di chiusura della ferita ha mostrato un leggero aumento delle dimensioni e del perimetro della ferita tra il giorno 0 e il giorno 2, seguito da una graduale diminuzione fino alla completa chiusura entro il giorno 14. La cabina di fotodocumentazione e la planimetria digitale assistita da computer hanno consentito misurazioni quantitative con una variabilità minima. In conclusione, questi strumenti forniscono un metodo affidabile e riproducibile per valutare la cinetica di chiusura della ferita in modelli preclinici.
La guarigione traumatica delle ferite richiede circa 21 giorni e ha una sequenza ben definita di quattro fasi distinte: (1) emostasi, (2) infiammazione, (3) proliferazione e (4) rimodellamento1. Se una qualsiasi fase della guarigione delle ferite è prolungata, può portare allo sviluppo di ferite croniche1. A causa della loro elevata prevalenza, delle potenziali complicanze2 e del significativo onere economico, sono considerati un problema di salute globale.
Gli studi preclinici mirano a ottenere una guarigione più rapida promuovendo la riepitelizzazione completa delle ferite 3,4,5, prevenendo le complicanze e riducendo i costi del trattamento. Questi studi valutano varie strategie, tra cui lo sviluppo di biomateriali, interventi farmacologici e altre procedure di medicina rigenerativa 6,7,8,9.
Sono stati sviluppati diversi modelli sperimentali per lo studio delle ferite traumatiche. Alcuni si concentrano su caratteristiche qualitative macroscopicamente visibili come dimensioni, indicatori di infiammazione, presenza di tessuto di granulazione, secrezioni e formazione di croste5. Altri analizzano dati quantitativi, tra cui area, perimetro, raggio, diametro, colore, profondità e distanze dal centro ai bordi delle ferite.
A questo proposito, la maggior parte delle indagini in vivo misura direttamente il raggio e la profondità della ferita. Tuttavia, la delineazione manuale dei bordi della ferita in un'immagine macroscopica può introdurre distorsioni nella misurazione10. Altri studi utilizzano la planimetria meccanica, utilizzando fogli di plastica reticolata trasparente, dove i bordi della ferita sono precedentemente delineati; In entrambi i casi, l'ottenimento dell'area o del perimetro richiede strumenti manuali come righelli o planimetri digitali. Al giorno d'oggi, la planimetria digitale computerizzata consente l'analisi computerizzata di immagini macroscopiche di ferite o fogli di plastica. La manipolazione in situ e la qualità dell'immagine macroscopica sono un limite, tuttavia, questo strumento 11,12,13,14 riduce notevolmente la variabilità tra le misure di area e perimetro.
Questa metodologia proposta offre vantaggi significativi rispetto alle tecniche esistenti per valutare la chiusura della ferita nei topi 15,16,17,18,19,20. Mentre la documentazione fotografica è stata considerata uno strumento accurato e coerente per valutare la cinetica di chiusura della ferita, studi precedenti21,22 hanno evidenziato i limiti della misurazione manuale della ferita, come la distorsione dell'osservatore e la variabilità dovuta all'illuminazione incoerente e al posizionamento della telecamera. L'approccio attuale affronta questi problemi standardizzando le condizioni di imaging attraverso una cabina costruita su misura, migliorando la riproducibilità e la precisione. Inoltre, la planimetria digitale computerizzata consente valutazioni quantitative più accurate, migliorando la valutazione degli interventi terapeutici e minimizzando gli errori di misurazione, come evidenziato in altri studi che confrontano tecniche manuali e digitali12,22 rendendola particolarmente adatta per studi di cinetica di chiusura delle ferite in modelli murini, consentendo una valutazione precisa dei trattamenti mantenendo uno stretto controllo sulle condizioni di acquisizione delle immagini.
Tutte le procedure sperimentali che coinvolgono topi da laboratorio sono state condotte in conformità con gli standard etici e le normative stabilite nello standard ufficiale messicano (NOM-062-ZOO-1999) per la manipolazione e la cura degli animali da laboratorio. Il protocollo è stato esaminato e approvato dal Comitato interno per la cura e l'uso degli animali da laboratorio (CICUAL) dell'Istituto nazionale per la ricerca nucleare (ININ) con il numero di riferimento CICUAL-01-23. In questo studio sono stati utilizzati topi maschi CD1 (n = 4), di 10 settimane, con un peso corporeo compreso tra 28 e 32 g. Tutti gli animali sono stati selezionati per garantire l'uniformità di ceppo, età, sesso e peso corporeo, riducendo al minimo la variabilità dei risultati sperimentali. I dettagli dei reagenti e delle attrezzature utilizzate sono elencati nella Tabella dei Materiali.
1. Costruzione di cabine fotografiche per l'acquisizione di immagini macroscopiche
NOTA: Il software SolidWorks con licenza (versione 2015) è stato utilizzato per progettare una cabina fotografica per eliminare le fonti di illuminazione esterne. Un cubo di 40 cm × 40 cm è stato costruito utilizzando un profilo di alluminio bianco spesso un pollice. Il cubo era costituito da tre sezioni, assemblate in sequenza: il tetto, le pareti laterali e il pavimento (Figura 1A).
Figura 1: Schema per la costruzione dell'armadio di acquisizione immagini macroscopiche. (A) Sezioni della cabina (tetto, pareti laterali, pavimento). (B)Orientamento dei profili che formano la copertura; anteriore (A), posteriore (B) e laterale (lato interno dei profili in rosso "C,D"). (C) Pannelli del tetto 1 e 2, installazione del tubo luminoso a LED, della piastra dell'obiettivo della telecamera e installazione a pavimento. (D) Installazione della maschera per anestesia (ROSSA), della piattaforma per mouse (VERDE) e della piattaforma rettangolare per il posizionamento del righello di misurazione (BLU) sulla base di riferimento. (E) Ubicazione finale per la base di riferimento. (F) Installazione delle pareti laterali, anteriori e posteriori. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
2. Mantenimento degli animali
3. Generazione di ferite traumatiche
4. Acquisizione macroscopica di immagini
5. Elaborazione delle immagini
Figura 2: Flusso di lavoro della misurazione della ferita mediante planimetria digitale e tecniche di segmentazione. (A) Incisione dermo-epidermica mediante punzone bioptico sterile da 5 mm. (B) Posizionamento del topo in una camera di anestesia inalata per 3 minuti. (C) Documentazione fotografica posizionando il topo anestetizzato nella cabina fotografica e fissando il muso all'interno di una maschera di sevoflurano. (D) Apertura dell'immagine ottenuta in ImageJ e ridimensionamento utilizzando il righello come riferimento. (E) Estrazione dell'area della ferita utilizzando lo strumento rettangolo. (F) Separazione dell'immagine in canali RGB ed elaborazione del canale rosso. (G) Delineare e gestire la regione di interesse (ROI). (H) Convalidare la segmentazione abbinando il ROI con la ferita. (I) Misurazione dei parametri della ferita e registrazione dei risultati per l'analisi statistica. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
6. Eutanasia post-processuale
NOTA: Lo studio si conclude dopo 14 giorni, a quel punto le ferite nei roditori sani raggiungono tipicamente stadi avanzati di guarigione. In questa fase, i topi sono stati sottoposti a eutanasia umana seguendo la procedura di eutanasia istituzionalmente approvata.
Dopo aver scalato le immagini nel software ImageJ, il perimetro medio (Tabella 1) e l'area (Tabella 2) delle ferite, insieme alle rispettive deviazioni standard, sono stati ottenuti attraverso la segmentazione digitale. Questi valori sono stati registrati dal giorno zero al quattordicesimo giorno (D0-D14).
Giorno | Perimetro (mm... |
Nei modelli preclinici, l'analisi quantitativa dell'evoluzione delle ferite traumatiche nei modelli preclinici affronta sfide dovute a fattori quali le dimensioni della ferita, la risposta infiammatoria localizzata34, la posizione e/o la manipolazione. Per queste misure esistono metodi di planimetria manuale diretta36 e digitale indiretta 11,16,37,38.
Gli autori dichiarano che non ci sono conflitti di interesse legati a questa ricerca.
Gli autori ringraziano il Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnologías (CONAHCyT, CVU: 933600) attraverso la sovvenzione per l'erogazione del finanziamento, e il Laboratorio Nacional de Investigación y Desarrollo de Radiofármacos del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (LANIDER-ININ) per il loro sostegno. Inoltre, la Figura 2 è stata preparata con l'assistenza del software BioRender (2020), disponibile all'indirizzo BioRender.com/p67z056.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
5 mm Biopsy Punch | MILTEX, USA | 33-35 | To mark the wound edges |
Aluminum with polyethylene core | Alucobond,USA | Bright Silver 119 | For the construction of the macroscopic Image Acquisition Booth |
Camera Lens | Sony, Japan | SEL2470Z | To focus the images to photograph |
Electrocautery | Bonart, USA | ART-E1 | To eliminates bleeding points in the wound if present. |
Hook and loop fastener strips | VELCRO | ||
IBM SPSS Statistics Version 22 | IBM Corporation, USA | https://www.ibm.com/analytics/spss-statistics | Used for statistical analysis of wound measurements, including area and perimeter data. |
ImageJ Version 1.53t | National Institutes of Health, USA | https://imagej.nih.gov/ij/ | Used for processing macroscopic images, including scaling, segmentation, and measurement of wound parameters. |
Ketorolac | SIEGFRIED RHEIN, Mexico | 493977 | For postoperative pain management |
Miltex Iris Scissors, 4-1/8" Curved | MILTEX, USA | V95-306 | To cut the wound flap generated with the biopsy punch |
RGB LED Light Tube | ANDOER, China | B09F8RLMSY | To illuminate the Macroscopic Image Acquisition Booth |
Semi profesional camera | Sony, Japan | DSC-HX300 | To take the photos |
Serrated Forceps | MILTEX, USA | V96-118 | To hold the flap during the cut |
Sevoflurane | Baxter, USA | AMX2L9117PR | For inhaled anaesthesia |
Sodium Pentobarbital | Aranda, Mexico | 734.448.001.212 | For intraperitoneal anaesthesia |
SolidWorks Version 2015 | Dassault Systèmes, France | https://www.solidworks.com/ | Used to design and create 3D models for constructing accessories for the photodocumentation booth. |
Surgical blades | HERGOM, Mexico | H10 | To shave the hair in the area where the wound will be created |
Transparent Adhesive Dressing | 3M, USA | F51CA07 | To cover the traumatic wound |
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