材料の一部が助成金番号IIS0758410下で国立科学財団によってサポートされた仕事に基づいています。データはキャロライナヘルスケアシステムによって供給された。

1。手法の概要提案されたフレームワークが自動的に病的な場合を正中線のシフトを計算し、頭蓋内圧（ICP）を予測することは、それだけでなく、他の抽出された情報を使用するように外傷性脳損傷（TBI）患者の脳のCT画像を処理する。 図1は全体の概略図を示しているフレームワーク。自動化された正中線のずれの測定は、次の3つのステップに分けることができます。まず、脳の正中線には理想的な、怪我する前正中線、 すなわち頭蓋骨の対称性と組織機能の3に基づく階層的な検索を介して検出されています。第二に、脳室系は、それぞれ脳のCT画像4のセグメント化されています。第三に、実際の正中線は、メソッド5に一致する形状を用いて、セグメント化された変形した心室系から推定される。脳室系の水平方向のシフトは、理想正中線と実際の正中線の推定に基づいて推定される。 t後彼正中線シフトを順次シフト正中線、CT画像のテクスチャ情報だけでなく、他の人口統計情報などの機能はICPを予測するために使用されている、と推定される。機械学習アルゴリズムは、ICPと抽出した特徴6との間の関係をモデル化するために使用されています。 2。理想的なミッドライン推定<ol><li>このステップでは、頭蓋骨の対称性を利用しておおよその理想的な正中線を検出します。まず、しきい値を使用してグレースケール、頭蓋骨はCT画像内のコンテンツの残りの部分から分割する必要があります。そのあと、頭蓋骨の質量中心のまわりの回転角度を識別するために徹底的な検索を実行。最適な回転角は頭蓋骨の結果半分の対称性を最大化する角度として定義される。おおよその理想的な正中線は質量中心点を通る直線であり、CT画像の元の垂直方向に対して最適な回転天使を持っています。 </li><li>このステップでは、Pを検出osterior大脳鎌と矢状溝の縁の前方に鎌のアタッチメント。このステップは、識別されたおおよその理想的な正中線を洗練するために行われる。最初の近似理想正中線と頭蓋の間に2つの交点を中心とする2探索矩形を定義します。次に、経験的に彼らは、以下で説明するように、検出されるべき解剖学的特徴をカバーしている四角形のサイズを選択します。前方鎌アタッチメントは頭蓋上の尾根のピーク点として検出されており、大脳鎌は、臼歯部3の灰色の線として検出されます。 </li><li>このステップでは、理想的な正中線の位置を絞り込むために、上記の検出、これらの機能を使用しています。 calvarumから前方鎌アタッチメントと後部大脳鎌で最も遠い点のピーク点が指定されたら、洗練された理想的な正中線には2つの点を結ぶ線である。 </li></ol> 3。心室セグメンテーション<ol><li>初の低ルを適用各CTスライス4,7のためにガウス混合モデル（GMM）を用いて、VELセグメンテーション。骨/血液、脳脊髄液（CSF）、灰白質と白質：CT画像は、組織の4つのタイプに分けることができます。ガウス混合モデルの初期化については、パラメータはCT画像のK-meansを繰り返し分割結果に基づいて推定されています。その後、より良いCT画像を表現するために反復的にGMMを最適化するために、期待値最大化（EM）メソッドを使用します。ハード分割結果は、各画素が異なる領域の種類に属しているメンバーシップの最大の確率に基づいて領域にCT画像を分割することによって得ることができる。 </li><li> GMMの低レベルのセグメンテーションの後、心室領域を認識するために、分割結果にさらに制約を適用します。一定のしきい値を超えるサイズの心室領域のみが保持されます。よく脳バウンディングボックスとventriclのセットを使用して、心室領域の位置に制約を適用メールテンプレート。標準脳MR画像から心室テンプレートのセットを抽出し、別の科目と病理学的なケースのばらつきに対応するために、形態学的な拡張を使用して、それを拡大します。 </li></ol> 4。実際のミッドライン推定<ol><li> MRから抽出​​した心室テンプレート上の特徴点を指定します。 </li><li>複数の領域の形状は、セグメント化された心室とMRの間で5,8テンプレートマッチングでください。 </li><li>形状マッチングを用いた心室形状で識別された特徴点に基づいて実際の正中線を推定する。その後、正中線のx座標を定義するために、それらの特徴点のx座標の平均左側の平均と右側の平均を使用しています。 </li></ol> 5。もっと特徴抽出<ol><li> CT画像から得られたガウス混合モデル（GMM）分割結果に基づいて、頭蓋内血腫/出血量を測定する。セグメント化された結果は、5月静脈洞血と大脳鎌を含む小領域をcludeが、それらは通常、血腫の地域に比較して無視することができます。次に、各スライスのための血液として分類された画素の数をカウントし、それらをまとめる。最後の合計が、CT検査で溢血ボリュームを定量化します。 </li><li>テクスチャ特徴を抽出します。最初の灰白質と白質を取り込み、各CT画像における6つの窓を選択しても、CT画像で血液や心室の構造を避けるため、 図6を参照してください。グレーレベルのランレングス9、ヒストグラム解析、フーリエ解析、デュアル木複素ウェーブレット解析10：すると、次のメソッドを使用して、対応するテクスチャの特徴を抽出する。 </li><li>人口統計情報、外傷重症度スコアも収集されます。 </li><li>各CT画像の抽出されたすべての機能が全体のCT検査を表現するために集約されます。具体的には、min（f）には、max（f）は、中央値（F）、（f）は、STD（f）をらの間で計算されることを意味特定のCT検査に属するL選択した機能は、正中線シフトやテクスチャ特徴のチャƒ、 例えば 。頭蓋内出血量の機能を利用するためには、上記の5事業者に加えて、 和（f）はまた、総血液量を記録するために追加されます。 </li></ol> 6。 ICPの推定 ICPの推定の主なアイデアは、トレーニングサンプルのセットに基づいてモデルを構築するための機械学習手法を適用することです。その後、構築されたモデルは、残りのテストサンプルで評価されます。なぜならCTスキャンや人口統計情報からのものも含め、抽出された特徴の次元数が大きい、特徴選択は、比較的単純なため、安定したモデルのために無関係な機能を削除することが重要です。したがって、ICPの推定/予測のために実行される2つのステップがあります。最初に、ICPを予測する上で有益であり、相対機能を選択します。第二段階は次のようにサポートベクターマシン（SVM）を使用することです研修モデルを開発し、評価するためのアルゴリズムを学習。それは機械学習アルゴリズムのほとんどのために非常によく開発されたツールであり、モデルを訓練し、評価するための非常に強力なインタフェースを提供しますので、このようなRapidMiner 11などのソフトウェアでは、このタスクのための理想的です。 <ol><li> 2段階で機能の選択を行います。最初のトップ50の機能を選択することが最初の段階で情報利得比基準を使用しています。第二段階では、さらなる機能の選択を最適化するために、遺伝的アルゴリズム組み込んSVMを使用しています。その後、次のステップで、ICPの予測のためのモデルを構築するために選択した機能の最終的なセットを使用しています。 </li><li>機械学習技術を介して、ICPの分類と評価を行う。トレーニングとテストのトップレベル図を図8にRapidMinerに示されている。評価のための最も外側の層として10分割交差検証スキームを適用します。高い汎使用してモデルを構築し、tにオーバーフィッティング避けるために、彼は訓練データ、各トレーニング折り込むクロスバリデーションの巣別の層。これらのモジュールでは、まず、上記の機能の選択のプロセスを適用し、その後、独自のパラメータ選択モジュール6と分類にSVMを使用しています。 </li></ol>

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特別な利害関係は宣言されません。

抽出された特徴に基づいて、CT画像とICPレベルの予測で正中線のシフトの推定：本研究では、直感的で柔軟なフレームワークは、2困難な問題に対処するために提案されている。評価実験により、提案手法の有効性を示す。私たちが知る限り、これは、これらの二つの問題に対処する上で系統的な研究の最初の時間です。我々は、一般的なフレームワークに基づいて、達成することができ、多?...

毎年米国では約140万外傷性脳損傷（TBI）の関連救急外来の例がありますが、そのうち、死亡1に50,000以上の結果。 TBIの重度は、通常、血腫や脳組織の腫脹などの症状を持つ頭蓋内圧（ICP）の増加を伴っている。追加のリスクで負傷脳を置く減少脳灌流圧と脳血流のこれらの結果、。重度のICPの増加はとてもTBIのが重要である患者のためのICPを監視し、致命的なことができます。これは、典型的に圧力を監視するための脳、唯一の専門医療センターで行うことができる患者のために危険な手順に直接留置カテーテルの配置を必要とします。手順はまた、感染症などのリスクを伴います。しかし、高架ICPの兆しは医用画像工学における顕著かもしれません。具体的には、正中線シフトはしばしば、ICPの増加に関連付けられており、脳計算トンからキャプチャすることができますomography（CT）画像。このように、これらの画像は頭蓋穿頭前に事前審査のステップとして使用することができる高架ICPの非侵襲的検出のための機会を提供する。 CT撮影は、その高速性と相対的な低コストの2、それでも、他のすべての画像モダリティ、 例えば MRIの間の初期のTBIの評価のためのゴールドスタンダードである。さらに、CT検査は厳格な患者不動を必要とし、このような骨の骨折や血腫などの重篤な異常を明らかにすることの利点を持っていません。 CTは、一般的に、現在の技術に基づいて、脳の傷害を検出するために使用されているが、正中線のシフトが自動的に測定されていないため、医師は、目視検査により、この重要な要素を評価する必要があります。不正確なまたは矛盾したCTの解釈は、しばしば人間の視覚システムの性質や脳の複雑な構造に関連付けられています。小さな正中シフトはとらえどころのないですが、彼らはpで、脳損傷の評価のためにしばしば非常に貴重なものです患者の状態を前に損傷の初期段階で関節はいっそうひどくなります。スペクトルの反対側では、大正中シフトが高度に上昇したICPとTBIより厳しいことを示唆している。しかし、それは人間が視覚的にCT画像を検査し、定量的にICPのレベルを予測するために非常にやりがいのある仕事です。自動化された計算手法の進歩により、このような脳のCT画像の正中線シフト、血腫量、テクスチャなどCT画像から抽出された特徴を正確に測定することができると自動的に高度な画像処理手法を用いた。しかし、ICPと正中線のずれ、ならびにそのような出血の度合いなど、他の機能との関係は、CT画像からテクスチャが模索されていません。本論文では、計算フレームワークは、脳のCT画像上で正中線シフト測定だけでなく、他の解剖学的/生理学的特徴を測定するために提案され、その後、機械学習技術を用いて、非侵入ICPの程度を予測しました。

automated midline shift and intracranial pressure estimation based on brain ct images

正中線シフト推定および頭蓋内圧（ICP）事前審査システム：本稿では、主に2つの主要コンポーネントから構成されるコンピュータ断層撮影（CT）画像に基づく自動化システムを提案する。第一、正中線のシフトを推定するために理想的な正中線の推定は、頭蓋骨と脳のCTスキャンで解剖学的特徴の対称性に基づいて実行されます。その後、CTスキャンから心室のセグメンテーションを行い、形状マッチングを通じて、実際の正中線の同定のためのガイドとして使用されます。これらのプロセスは、医師によって測定プロセスを模倣して、評価で有望な結果が示されている。第二成分は、より多くの機能も組み込まれているような、年齢、ICPを推定する外傷重症度スコアとしてCTスキャンや他の記録された特徴からテクスチャ情報、血液量として、ICPに関係が抽出されます。そのようなサポートなど、機能の選択と分類を含む機械学習技術、ベクターマシン（SVM）は、RapidMinerを使用して予測モデルを構築するために採用されています。予測の評価はモデルの潜在的な有用性を示しています。推定された理想的な正中線のずれとICPレベルは侵襲のICPモニタリングのためにまたは反対に推薦するように、意思決定を行う医師のための速い事前審査のステップとして使用することができると予測した。

テストのCTデータセットは、治験審査委員会の承認の下にキャロライナ·ヘルスケア·システム（CHS）により提供されていました。最初の病院に入院したときにすべての被験者は、TBIの重度軽度と診断された。それぞれの患者については、ICPの値が得られた前とCTスキャン後の両方の心室領域内のICPのプローブを使用した時間ごとに記録した。 CTスキャンの時間の範囲内である、どちらもそれ?...

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Automated Midline Shift and Intracranial Pressure Estimation based on Brain CT Images

自動化された正中線のずれの推定および頭蓋内圧（ICP）の外傷性脳損傷（TBI）患者のコンピューター断層撮影​​（CT）画像に基づく事前審査システムは、画像処理と機械学習の手法を用いて提案されている。

脳のCT画像に基づく自動ミッドラインシフト、頭蓋内圧の推定

In this paper we present an automated system based mainly on the computed tomography (CT) images consisting of two main components: the midline shift ...

automated-midline-shift-intracranial-pressure-estimation-based-on

Research

JoVE Journal

Medicine

42.2K ビュー.  Virginia Commonwealth University. 自動化された正中線のずれの推定および頭蓋内圧（ICP）の外傷性脳損傷（TBI）患者のコンピューター断層撮影​​（CT）画像に基づく事前審査システムは、画像処理と機械学習の手法を用いて提案されている。

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Epidural Intracranial Pressure Measurement in Rats Using a Fiber-optic Pressure Transducer

Elevated intracranial pressure (ICP) is a significant problem in several forms of ischemic brain injury including stroke, traumatic brain injury and cardiac arrest. This elevation may result in further neurological injury, in the form of transtentorial herniation1,2,3,4, midbrain compression, neurological deficit or increased cerebral infarct2,4. Current therapies are often inadequate to control elevated ICP in the clinical setting5,6,7 . Thus there is a need for accurate methods of ICP measurement in animal models to further our understanding of the basic mechanisms and to develop new treatments for elevated ICP.
In both the clinical and experimental setting ICP cannot be estimated without direct measurement. Several methods of ICP catheter insertion currently exist. Of these the intraventricular catheter has become the clinical 'gold standard' of ICP measurement in humans8. This method involves the partial removal of skull and the instrumentation of the catheter through brain tissue. Consequently, intraventricular catheters have an infection rate of 6-11%9. For this reason, subdural and epidural cannulations have become the preferred methods in animal models of ischemic injury. 
Various ICP measurement techniques have been adapted for animal models, and of these, fluid-filled telemetry catheters10 and solid state catheters are the most frequently used11,12,13,14,15. The fluid-filled systems are prone to developing air bubbles in the line, resulting in false ICP readings. Solid state probes avoid this problem (Figure 1). An additional problem is fitting catheters under the skull or into the ventricles without causing any brain injury that might alter the experimental outcomes. Therefore, we have developed a method that places an ICP catheter contiguous with the epidural space, but avoids the need to insert it between skull and brain. 
An optic fibre pressure catheter (420LP, SAMBA Sensors, Sweden) was used to measure ICP at the epidural location because the location of the pressure sensor (at the very tip of the catheter) was found to produce a high fidelity ICP signal in this model. There are other manufacturers of similar optic fibre technologies13 that may be used with our methodology. Alternative solid state catheters, which have the pressure sensor located at the side of the catheter tip, would not be appropriate for this model as the signal would be dampened by the presence of the monitoring screw. 
Here, we present a relatively simple and accurate method to measure ICP. This method can be used across a wide range of ICP related animal models.

A novel technique to record the pressures within the skull is described. The minimally invasive method uses a fibre-optic pressure sensing system to accurately measure intracranial pressure (ICP) in anaesthetized rats without causing significant brain trauma. The technique may be used in a wide range of experimental models.

光ファイバ圧力トランスデューサを使用したラットの硬膜外頭蓋内圧測定

Elevated intracranial pressure (ICP) is a significant problem in several forms of ischemic brain injury including stroke, traumatic brain injury and ...

医学

A Novel High-resolution In vivo Imaging Technique to Study the Dynamic Response of Intracranial Structures to Tumor Growth and Therapeutics

We have successfully integrated previously established Intracranial window (ICW) technology 1-4 with intravital 2-photon confocal microscopy to develop a novel platform that allows for direct long-term visualization of tissue structure changes intracranially. Imaging at a single cell resolution in a real-time fashion provides supplementary dynamic information beyond that provided by standard end-point histological analysis, which looks solely at 'snap-shot' cross sections of tissue.
Establishing this intravital imaging technique in fluorescent chimeric mice, we are able to image four fluorescent channels simultaneously. By incorporating fluorescently labeled cells, such as GFP+ bone marrow, it is possible to track the fate of these cells studying their long-term migration, integration and differentiation within tissue. Further integration of a secondary reporter cell, such as an mCherry glioma tumor line, allows for characterization of cell:cell interactions. Structural changes in the tissue microenvironment can be highlighted through the addition of intra-vital dyes and antibodies, for example CD31 tagged antibodies and Dextran molecules.
Moreover, we describe the combination of our ICW imaging model with a small animal micro-irradiator that provides stereotactic irradiation, creating a platform through which the dynamic tissue changes that occur following the administration of ionizing irradiation can be assessed.
Current limitations of our model include penetrance of the microscope, which is limited to a depth of up to 900 &mu;m from the sub cortical surface, limiting imaging to the dorsal axis of the brain. The presence of the skull bone makes the ICW a more challenging technical procedure, compared to the more established and utilized chamber models currently used to study mammary tissue and fat pads 5-7. In addition, the ICW provides many challenges when optimizing the imaging.

A Novel High-resolution In vivo Imaging Technique to Study the Dynamic Response of Intracranial Structures to Tumor Growth and Therapeutics

We describe a novel in vivo imaging technique that couples fluorescent chimeric mice with intracranial windows and high-resolution 2-photon microscopy. This imaging platform aids studies of dynamic changes in brain tissue and microvasculature, at a single-cell level, following pathological insults and is adaptable to assess intracranial drug delivery and distribution.

新規高分解能<em生体内で&gt;</em腫瘍増殖と治療に頭蓋内構造物の動的応答を研究する&gt;イメージング技術

We have successfully integrated previously established Intracranial window (ICW) technology 1-4 with intravital 2-photon confocal microscopy to develop a ...

Creating Anatomically Accurate and Reproducible Intracranial Xenografts of Human Brain Tumors

Orthotopic tumor models are currently the best way to study the characteristics of a tumor type, with and without intervention, in the context of a live animal &#8211;&#160;particularly in sites with unique physiological and architectural qualities such as the brain. In vitro and ectopic models cannot account for features such as vasculature, blood brain barrier, metabolism, drug delivery and toxicity, and a host of other relevant factors. Orthotopic models have their limitations too, but with proper technique tumor cells of interest can be accurately engrafted into tissue that most closely mimics conditions in the human brain. By employing methods that deliver precisely measured volumes to accurately defined locations at a consistent rate and pressure, mouse models of human brain tumors with predictable growth rates can be reproducibly created and are suitable for reliable analysis of various interventions. The protocol described here focuses on the technical details of designing and preparing for an intracranial injection, performing the surgery, and ensuring successful and reproducible tumor growth and provides starting points for a variety of conditions that can be customized for a range of different brain tumor models.

The brain is a unique site with qualities that are not well represented by in vitro or ectopic analyses. Orthotopic mouse models with reproducible location and growth characteristics can be reliably created with intracranial injections using a stereotaxic fixation instrument and a low pressure syringe pump.

解剖学的に正確な作成と人間の脳の腫瘍の再現性頭蓋内異種移植片

Orthotopic tumor models are currently the best way to study the characteristics of a tumor type, with and without intervention, in the context of a live ...

Assessing Cortical Cerebral Microinfarcts on High Resolution MR Images

Cerebral microinfarcts are frequent findings in the post-mortem human brain, and are related to cognitive decline and dementia. Due to their small sizes it is challenging to study them on clinical MRI scans. It was recently demonstrated that cortical microinfarcts can be depicted with MRI scanners using high magnetic field strengths (7T). Based on this experience, a proportion of these lesions is also visible on lower resolution 3T MRI. These findings were corroborated with ex vivo imaging of post-mortem human brain tissue, accompanied by histopathological verification of possible cortical microinfarcts.
Here an ex vivo imaging protocol is presented, for the purpose of validating MR observed cerebral microvascular pathology with histological evaluation. Furthermore, guidelines are provided for the assessment of cortical microinfarcts on both in vivo 7T and 3T MR images. These guidelines provide researchers with a tool to rate cortical microinfarcts on in vivo images of larger patient samples, to further unravel their clinical relevance in cognitive decline and dementia, and establish these lesions as a novel biomarker of cerebral small vessel disease.

A high resolution ex vivo 7T MR imaging protocol is presented, to perform MR-guided histopathological validation of microvascular pathology in post-mortem human brain tissue. Furthermore, guidelines are provided for the assessment of cortical microinfarcts on in vivo 7T as well as 3T MR images.

高解像度MR画像に皮質脳Microinfarctsを評価

Cerebral microinfarcts are frequent findings in the post-mortem human brain, and are related to cognitive decline and dementia. Due to their small sizes ...

Proximal Cadaveric Femur Preparation for Fracture Strength Testing and Quantitative CT-based Finite Element Analysis

Cadaveric fracture testing is routinely used to understand factors that affect proximal femur strength. Because ex vivo biological tissues are prone to lose their mechanical properties over time, specimen preparation for experimental testing must be performed carefully to obtain reliable results that represent in vivo conditions. For that reason, we designed a protocol and a set of fixtures to prepare the femoral specimens such that their mechanical properties experienced minimal changes. The femora were kept in a frozen state except during preparation steps and mechanical testing. The relevant clinical measures of total hip and femoral neck bone mineral density (BMD) were obtained with a clinical dual X-ray absorptiometry (DXA) bone densitometer, and the 3D geometry and distribution of bone mineral were obtained using CT with a calibration phantom for quantitative estimations based on the greyscale values. Any possible bone disease, fracture, or the presence of implants or artifacts affecting the bone structure, was ruled out with X-ray scans. For preparation, all bones were carefully cleaned of excess soft tissue, and were cut and potted at the internal rotation angle of interest. A cutting fixture allowed the distal end of the bone to be cut off leaving the proximal femur at a desired length. To allow positioning of the femoral neck at prescribed angles during later CT scanning and mechanical testing, the proximal femoral shafts were potted in polymethylmethacrylate (PMMA) using a fixture designed specifically for desired orientations. The data collected from our experiments were then used for validation of quantitative computed tomography (QCT)-based finite element analysis (FEA), as described in a different protocol. In this manuscript, we present the protocol for the precise bone preparation for mechanical testing and subsequent QCT/FEA modeling. The current protocol was successfully applied to prepare about 200 cadaveric femora over a 6-year time period.

We present a robust protocol on how to carefully preserve and prepare cadaveric femora for fracture testing and quantitative computed tomography imaging. The method provides precise control over input conditions for the purpose of determining relationships between bone mineral density, fracture strength, and defining finite element model geometry and properties.

破壊強度試験および定量的CTベースの有限要素解析のための近位の死体大腿骨の準備

Cadaveric fracture testing is routinely used to understand factors that affect proximal femur strength.  Because ex vivo biological tissues are prone to ...

Determining Glucose Metabolism Kinetics Using 18F-FDG Micro-PET/CT

This paper describes the use of 18F-FDG and micro-PET/CT imaging to determine in vivo glucose metabolism kinetics in mice (and is transferable to rats). Impaired uptake and metabolism of glucose in multiple organ systems due to insulin resistance is a hallmark of type 2 diabetes. The ability of this technique to extract an image-derived input function from the vena cava using an iterative deconvolution method eliminates the requirement of the collection of arterial blood samples. Fitting of tissue and vena cava time activity curves to a two-tissue, three compartment model permits the estimation of kinetic micro-parameters related to the 18F-FDG uptake from the plasma to the intracellular space, the rate of transport from intracellular space to plasma and the rate of 18F-FDG phosphorylation. This methodology allows for multiple measures of glucose uptake and metabolism kinetics in the context of longitudinal studies and also provides insights into the efficacy of therapeutic interventions.

Determining Glucose Metabolism Kinetics Using 18F-FDG Micro-PET/CT

This study describes a protocol that uses 18F-FDG and positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) imaging, together with kinetic modelling, to quantify the in vivo, real-time uptake of 18F-FDG into tissues.

使用するグルコース代謝動態を決定します<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDGマイクロPET / CT

This paper describes the use of 18F-FDG and micro-PET/CT imaging to determine in vivo glucose metabolism kinetics in mice (and is transferable to rats). ...

Improved Method for the Establishment of an In Vitro Blood-Brain Barrier Model Based on Porcine Brain Endothelial Cells

The aim of this protocol presents an optimized procedure for the purification and cultivation of pBECs and to establish in vitro blood-brain barrier (BBB) models based on pBECs in mono-culture (MC), MC with astrocyte-conditioned medium (ACM), and non-contact co-culture (NCC) with astrocytes of porcine or rat origin. pBECs were isolated and cultured from fragments of capillaries from the brain cortices of domestic pigs 5-6 months old. These fragments were purified by careful removal of meninges, isolation and homogenization of grey matter, filtration, enzymatic digestion, and centrifugation. To further eliminate contaminating cells, the capillary fragments were cultured with puromycin-containing medium. When 60-95% confluent, pBECs growing from the capillary fragments were passaged to permeable membrane filter inserts and established in the models. To increase barrier tightness and BBB characteristic phenotype of pBECs, the cells were treated with the following differentiation factors: membrane permeant 8-CPT-cAMP (here abbreviated cAMP), hydrocortisone, and a phosphodiesterase inhibitor, RO-20-1724 (RO). The procedure was carried out over a period of 9-11 days, and when establishing the NCC model, the astrocytes were cultured 2-8 weeks in advance. Adherence to the described procedures in the protocol has allowed the establishment of endothelial layers with highly restricted paracellular permeability, with the NCC model showing an average transendothelial electrical resistance (TEER) of 1249 &#177; 80 &#937; cm2, and paracellular permeability (Papp) for Lucifer Yellow of 0.90 10-6 &#177; 0.13 10-6 cm sec-1 (mean &#177; SEM, n=55). Further evaluation of this pBEC phenotype showed good expression of the tight junctional proteins claudin 5, ZO-1, occludin and adherens junction protein p120 catenin. The model presented can be used for a range of studies of the BBB in health and disease and, with the highly restrictive paracellular permeability, this model is suitable for studies of transport and intracellular trafficking.

Improved Method for the Establishment of an In Vitro Blood-Brain Barrier Model Based on Porcine Brain Endothelial Cells

The aim of the protocol is to present an optimized procedure for the establishment of an in vitro blood-brain barrier (BBB) model based on primary porcine brain endothelial cells (pBECs). The model shows high reproducibility, high tightness, and is suitable for studies of transport and intracellular trafficking in drug discovery.

体外血液脳関門ブタ脳血管内皮細胞に基づくモデルの確立のための改良法

The aim of this protocol presents an optimized procedure for the purification and cultivation of pBECs and to establish in vitro blood-brain barrier (BBB) ...

A Swin Transformer-Based Model for Thyroid Nodule Detection in Ultrasound Images

In recent years, the incidence of thyroid cancer has been increasing. Thyroid nodule detection is critical for both the detection and treatment of thyroid cancer. Convolutional neural networks (CNNs) have achieved good results in thyroid ultrasound image analysis tasks. However, due to the limited valid receptive field of convolutional layers, CNNs fail to capture long-range contextual dependencies, which are important for identifying thyroid nodules in ultrasound images. Transformer networks are effective in capturing long-range contextual information. Inspired by this, we propose a novel thyroid nodule detection method that combines the Swin Transformer backbone and Faster R-CNN. Specifically, an ultrasound image is first projected into a 1D sequence of embeddings, which are then fed into a hierarchical Swin Transformer. 
The Swin Transformer backbone extracts features at five different scales by utilizing shifted windows for the computation of self-attention. Subsequently, a feature pyramid network (FPN) is used to fuse the features from different scales. Finally, a detection head is used to predict bounding boxes and the corresponding confidence scores. Data collected from 2,680 patients were used to conduct the experiments, and the results showed that this method achieved the best mAP score of 44.8%, outperforming CNN-based baselines. In addition, we gained better sensitivity (90.5%) than the competitors. This indicates that context modeling in this model is effective for thyroid nodule detection.

Here, a new model for thyroid nodule detection in ultrasound images is proposed, which uses Swin Transformer as the backbone to perform long-range context modeling. Experiments prove that it performs well in terms of sensitivity and accuracy.

超音波画像における甲状腺結節検出のためのSwinトランスベースのモデル

In recent years, the incidence of thyroid cancer has been increasing. Thyroid nodule detection is critical for both the detection and treatment of thyroid ...

臨床規模のCAR-T細胞製造のための自動処理装置

Chimeric Antigen Receptor T Cell Manufacturing on an Automated Cell Processor

Chimeric antigen receptor (CAR)-T cells represent a promising immunotherapeutic approach for the treatment of various malignant and non-malignant diseases. CAR-T cells are genetically modified T cells that express a chimeric protein that recognizes and binds to a cell surface target, resulting in the killing of the target cell. Traditional CAR-T cell manufacturing methods are labor-intensive, expensive, and may carry the risk of contamination. The CliniMACS Prodigy, an automated cell processor, allows for manufacturing cell therapy products at a clinical scale in a closed system, minimizing the risk of contamination. Processing occurs semi-automatically under the control of a computer and thus&#160;minimizes human involvement in the process, which saves time and reduces variability and errors.
This manuscript and video describes the T cell transduction (TCT) process for manufacturing CAR-T cells using this processor. The TCT process involves CD4+/CD8+ T cell enrichment, activation, transduction with a viral vector, expansion, and harvest. Using the Activity Matrix, a functionality that allows ordering and timing of these steps, the TCT process can be customized extensively. We provide a walk-through of CAR-T cell manufacturing in compliance with current Good Manufacturing Practice&#160;(cGMP) and discuss required release testing and preclinical experiments that will support an Investigational New Drug (IND) application. We demonstrate&#160;the feasibility and discuss the advantages and disadvantages of using a&#160;semi-automatic process for clinical CAR-T cell manufacturing. Finally, we describe an ongoing investigator-initiated clinical trial that targets pediatric B-cell malignancies [NCT05480449] as an example of how this manufacturing process can be applied in a clinical setting.

著者スポットライト:CAR-T細胞製造と遺伝子治療生産の進歩 

This article details the manufacturing process for chimeric antigen receptor T cells for clinical use, specifically using an automated cell processor capable of performing viral transduction and cultivation of T cells. We provide recommendations and describe pitfalls that should be considered during the process development and implementation of an early-phase clinical trial.