تكيفت هذه الدراسة بنجاح الإنسان videofluoroscopic البلع الدراسة (VFSS) طرق للاستخدام مع نماذج المرض الفئران لغرض تسهيل البحث عسر البلع متعدية.
تتكيف هذه الدراسة videofluoroscopic الإنسان البلع الدراسة (VFSS) طرق للاستخدام مع نماذج المرض الفئران لغرض تسهيل البحث عسر البلع متعدية. نتائج ناجحة تعتمد على ثلاثة مكونات أساسية: غرف اختبار التي تسمح التغذية الذاتية بينما كان واقفا غير المقيد في مكان ضيق، وصفات التي تحجب مكره طعم / رائحة عوامل التباين عن طريق الفم تجاريا المتاحة، وبروتوكول الاختبار خطوة بخطوة التي يسمح الكمي لابتلاع علم وظائف الأعضاء. سوف القضاء على واحد أو أكثر من هذه المكونات أن يكون لها تأثير ضار على نتائج الدراسة. وعلاوة على ذلك، فإن القدرة على مستوى الطاقة للنظام التنظير تحديد أي ابتلاع المعلمات يمكن التحقيق فيها. معظم مراكز الأبحاث لها fluoroscopes الطاقة العالية المصممة للاستخدام مع الناس والحيوانات الكبيرة، مما يؤدي إلى ضعف استثنائي جودة الصورة عند اختبار الفئران والقوارض الصغيرة الأخرى. وعلى الرغم من هذا القيد، حددنا سبعة VFSالمعلمات S التي هي قابلة للقياس الكمي باستمرار في الفئران عند استخدام الفلوروسكوب الطاقة العالية في تركيبة مع بروتوكول VFSS الفئران الجديد. حصلنا عليها مؤخرا نظام التنظير الطاقة منخفضة مع قدرات عالية بشكل استثنائي القرار التصوير والتكبير التي تم تصميمها للاستخدام مع الفئران وغيرها من القوارض الصغيرة. الأعمال الأولية باستخدام هذا النظام الجديد، في تركيبة مع بروتوكول VFSS الفئران الجديد، حددت 13 المعلمات السنونو التي هي قابلة للقياس الكمي باستمرار في الفئران، وهو ما يقرب من ضعف العدد الذي تم الحصول عليها باستخدام التقليدية (أي الطاقة العالية) fluoroscopes. ومن المتوقع تحديد المعلمات ابتلاع إضافية ونحن تحسين قدرات هذا النظام الجديد. النتائج تثبت حتى الآن مدى جدوى استخدام نظام منخفض التنظير الطاقة لكشف وتحديد التغييرات الطفيفة في ابتلاع علم وظائف الأعضاء التي قد خلاف ذلك يمكن تجاهلها عند استخدام fluoroscopes الطاقة العالية للتحقيق في نماذج الفئران المرض.
عسر البلع (ابتلاع ضعف) هو عرض من أعراض شائعة للعديد من الحالات المرضية التي تؤثر على الناس من جميع الأعمار. ومن الأمثلة على ذلك السكتة الدماغية، ومرض باركنسون ومرض الزهايمر، الشلل الدماغي، ضمور العضلات، والتصلب الوحشي الضموري (ALS)، مرض باتن، سرطان الرأس والعنق، والولادة المبكرة، والشيخوخة المتقدمة. ويرتبط عسر البلع للغاية مع وفيات، وعادة نتيجة لسوء التغذية الحاد أو الالتهاب الرئوي الذي يتطور عند يستنشق البكتيري لادن الغذاء / السائل / اللعاب إلى الرئتين 1-4. هذه الحالة الطبية المنهكة والتي تهدد الحياة وتؤثر أكثر من 15 مليون شخص سنويا في الولايات المتحدة وحدها 3. وعلى الرغم من ارتفاع معدل انتشار والنتائج السلبية المرتبطة بها، وخيارات العلاج الحالية لعسر البلع تقتصر على مسكن (بدلا من العلاجية) النهج، مثل تعديل النظام الغذائي (على سبيل المثال، وتجنب الاتساق محددة الغذاء / السائل)، والتغيرات الوضعي (على سبيل المثال، tuckiنانوغرام الذقن عند البلع)، والنهج المحرك (على سبيل المثال، يمارس تستهدف العضلات في تجويف الفم والبلعوم والحنجرة و)، والنهج الحسية (مثل نكهة تنفيذ، ودرجة الحرارة، و / أو التحفيز الميكانيكي)، وأنبوب تغذية (مثل التغذية وترطيب تدار عن طريق أنفي معدي (NG) أنبوب أو عن طريق الجلد المعدة بالمنظار (PEG) أنبوب). هذه العلاجات مجرد يخدم العلاج أعراض كما بدلا من استهداف الأسباب الكامنة وراء هذه المشكلة. في الواقع، يشكل عائقا رئيسيا لاكتشاف الرواية، علاجات فعالة لعسر البلع هو المعرفة العلمية محدودة من الآليات المرضية المسؤولة، والتي تختلف من المرجح لكل مرض.
يتم تشخيص عسر البلع في الغالب باستخدام إجراء التصوير الشعاعي يسمى videofluoroscopic البلع الدراسة (VFSS)، المعروف أيضا باسم دراسة الباريوم ابتلاع المعدلة. على مدى السنوات ال 30 زائد الماضية، فقد اعتبر هذا الاختبار التشخيصي والذهب القياسية للEValuating ابتلاع ظيفة 5-7. هذا الاختبار تستلزم المريض الجلوس أو الوقوف في مسار شعاع الأشعة السينية آلة التنظير في حين تناول الطعام طوعا والاتساق السائلة مختلطة مع وكيل النقيض من ذلك عن طريق الفم، وعادة كبريتات الباريوم 8،9 أو iohexol 10. كما يبتلع المريض، ويمكن أن ينظر إلى الطعام والسوائل التي تحتوي على عامل تباين في الوقت الحقيقي من خلال شاشة الكمبيوتر أثناء السفر من الفم إلى المعدة. الهياكل الأنسجة اللينة مرئية أيضا ويمكن تقييم نسبة إلى هيكلة وظيفة. ويطلب من المرضى لأداء عدة يبتلع كل المواد الغذائية والاتساق السائل، وكلها الفيديو المسجل للعرض لاحقا والإطار حسب الإطار تحليل لتحديد وجود ودرجة عسر البلع. وعادة ما يتم تحليل العديد من المكونات الفسيولوجية للالبلع، مثل نقطة الزناد التشريحية للابتلاع البلعوم، البلعة الوقت العبور من خلال البلعوم والمريء ومدى ومدة larynارتفاع GEAL والموقع وكمية من مخلفات ما بعد ابتلاع، وقوع والسبب الفسيولوجية الانقاذ 7،11.
تم تكييفها جوانب بروتوكول VFSS البشري مؤخرا لدراسة الفئران يتصرف بحرية؛ ومع ذلك، كانت النتائج محدودة بسبب الفئران لم يبقى في مجال videofluoroscopic نظر خلال اختبار 12. لم يسبق حاول VFSS مع الفئران. فإن التكيف الناجح لبروتوكول VFSS البشري للاستخدام مع الفئران والجرذان توفر طريقة البحث رواية للتحقيق في مئات من الفئران الموجودة حاليا (الماوس والفئران) نماذج من الأمراض التي يعرف عنها أنها تسبب عسر البلع لدى البشر. وبالتالي فإن هذا الأسلوب الجديد (المشار إليه فيما VFSS الفئران) يسرع تحديد والتحقق من نماذج الفئران من عسر البلع التي هي مناسبة للتحقيق في الآليات العصبية الكامنة داخل الأنسجة العضلات والأعصاب والدماغ التي هي مرضية، والمساهمة في عسر البلع طن البشر. وعلاوة على ذلك، فإن الفئران VFSS تسمح بتحديد مقاييس موضوعية (المؤشرات الحيوية) من ابتلاع وظيفة / الخلل التي يمكن مقارنة مباشرة مع البشر. يمكن لهذه الأنواع عبر المؤشرات الحيوية videofluoroscopic ثم يخدم مقاييس النتائج الجديدة لقياس فعالية العلاج في التجارب قبل السريرية مع الفئران والجرذان، والتي من شأنها أن تترجم إلى أفضل التجارب السريرية مع الناس.
ولهذه الغاية، تم تأسيس بروتوكول VFSS الفئران باستخدام ~ 100 الفئران من كلا الجنسين. وكانت جميع الفئران إما C57 أو C57 سلالات هجين / SJL. لم يغير من الفئران C57 وراثيا، في حين كان C57 / SJL سلالة الخلفية لمستعمرة المعدلة وراثيا SOD1-G93A (أو SOD1) الفئران، ونموذج الحيوان الأكثر استخداما على نطاق واسع من ALS. كانت مستعمرة SOD1 على 50-50 مزيج التقريبي المعدلة وراثيا (أي المتضررين ALS) الفئران وnontransgenic (أي لم تتأثر) تتزاحم.
يتكون بروتوكول VFSS الفئران من ثلاثة عناصر:
التأثير المشترك ينتج مريحة، والإجهاد المنخفض، ذاتية التغذية البيئة الفحص الذي يسمح تقييم التغذية النموذجية والسلوكيات البلع من الفئران.
تتوفر تجاريا لدراسة الأمراض التي تصيب الإنسان المئات من الفئران (الماوس والفئران) النماذج. ومع ذلك، فقد تم التحقيق سوى ثلاثة نماذج الفئران المرض على وجه التحديد بالنسبة إلى عسر البلع: نموذج الفأر من ALS 13،14 والفئران نماذج من مرض الشلل الرعاش والسكتة الدماغية 12،15-17 18. كل من هذه الدراسات الأولية المستخدمة منهجيات مختلفة لتقييم عسر البلع، مما يجعل من المستحيل استخلاص مقارنات ذات معنى بين الأنواع والأمراض. ويمكن التغلب على هذه القيود الرئيسية في الدراسات المستقبلية من خلال الاستفادة من وضعت حديثا بروتوكول VFSS الفئران التي تسمح الكمي موضوعي العديد من المعلمات السنونو في الحيوانات الثديية النفس.
نتائج VFSS الناجحة تعتمد على ثلاثة مكونات أساسية: 1) غرف اختبار التي تسمح التغذية الذاتية بينما كان واقفا غير المقيد في مكان ضيق، 2) وصفات التي تحجب مكره طعم / رائحة المتاحة تجاريا AG النقيض من ذلك عن طريق الفمالوالدان، و3) خطوة بخطوة اختبار البروتوكول الذي يسمح الكمي لابتلاع علم وظائف الأعضاء. التأثير المشترك ينتج مريحة، والإجهاد المنخفض، ذاتية التغذية البيئة الفحص التي تثير التغذية النموذجية والسلوكيات البلع. سوف القضاء على واحد أو أكثر من هذه المكونات أن يكون لها تأثير ضار على نتائج الدراسة. أمثلة من النتائج السلبية وتشمل عدم القدرة على الحفاظ على الحيوانات في مجال التنظير للعرض، السلوكيات غير المرغوب فيها التي يصرف من الشرب، والنفور من وكيل النقيض من ذلك عن طريق الفم، وعدم القدرة على تحديد معالم ابتلاع بسبب نوبات الشرب غير كافية.
ويتمثل التحدي الرئيسي في الحصول على النتائج المثلى VFSS تم تصميم غرفة اختبار مناسبة. مراجعات عديدة من تصميم نموذج أولي لدينا توجت في غرفة المراقبة التي تحافظ على الفئران بما فيه الكفاية في مجال الرؤية ويمنع السلوكيات التي يصرف من الشرب. وقدمت الدوائر باستخدام آلات طحن للحصول على أبعاد موحدة من الأنابيب الإلكترونية ونهاية مباراة دولية، وبالتالي ضمان القابلية للمكونات لعدة غرف الملاحظة من نفس القطر. كانت مطابقة الأبعاد الداخلية (قطر وطول) ليكون أكبر قليلا من حجم الجسم الماوس الكبار، مما أدى إلى غرفة الاختبار الضيقة التي يسمح بما فيه الكفاية المشي في خط مستقيم والدوران في المكان. تصميم الضيق، إلى جانب الموقع الاستراتيجي للصنبور والربط بين عاء فقط في النهاية، يحافظ على الرأس والجسم من الفئران الانحياز على طول الغرفة في حين أن شرب. مرة واحدة تعمل في الشرب، لا تزال الفئران بشكل ملحوظ في صنبور أو وعاء استقرت ذاتيا لعدة ثوان في كل مرة، مما أدى إلى الحد الأدنى من الحركة قطعة أثرية للتدخل في الاختبار. وبالتالي، فمن الممكن الحصول على مشوهة، عن قرب الملاحظة / تسجيل الفيديو والتصوير videofluoroscopic من الفئران في حين أن شرب في الطائرات الجانبية والظهري البطني.
الفئران (وغيرها من القوارض الصغيرة) تميل بشكل طبيعي لرؤيةك مأوى في المساحات الصغيرة. ونتيجة لذلك، فإنها بحرية دخول غرفة الاختبار (مع مغلقة بالفعل من قبل، نهاية سقف واحد النهاية) عندما يتم وضعها في قفص المنزل، وبالتالي القضاء على التوتر / القلق الناجم عن التعامل مع (أي اختيار يدويا الحيوان وضعه في الغرفة). مرة واحدة على الماوس يدخل الغرفة، يتم إغلاق الطرف الآخر عن طريق ربط 2 الثانية نهاية الحد الأقصى. هذا التصميم يمنع هروب حين خلق القلق انخفاض اختبار للغرفة الفئران لاستكشاف بحرية.
على شكل مربع من الغرفة يوفر المدمج في استقرار الحركة التي تسمح لاستخدامها بطريقة قائمة بذاتها، وبالتالي القضاء على الحاجة لإجراء تجارب داخل قفص القوارض القياسية. جهاز بأكمله وخفيفة الوزن، المحمولة، تكويم لأغراض التخزين، قوي، وسهلة التنظيف، ويمكن تعقيمها. بينما غرف صممت في البداية للاستخدام مع التنظير، بل هي أيضا متوافقة مع التصوير الشعاعي بقعة الفيلم، التصوير العصبي (مثل التصوير بالرنين المغناطيسي، PET، CT)، وvisuaل مراقبة / تسجيل الفيديو من السلوكيات المختلفة.
وكان التحدي الرئيسي الثاني للتغلب على اخفاء مكره طعم / رائحة عوامل التباين عن طريق الفم (أي وكبريتات الباريوم وiohexol). وبالنظر إلى أن حساسية الذوق تختلف على نطاق واسع بين سلالات الماوس 19-21 وربما مع التقدم في السن 22،23، كان من الضروري إيجاد حل اختبار واحد الذي كان قبولا لجميع الفئران، بغض النظر عن السلالة والعمر. هذه النتيجة أمر ضروري للسماح مقارنات مباشرة لابتلاع وظيفة / الخلل عبر السلالات والأعمار، في حين القضاء النتائج التباس بسبب الاختلافات في الريولوجية (على سبيل المثال، واللزوجة والكثافة، الخ) والخصائص الكيميائية للحلول الاختبار. تحقيقا لهذه الغاية، وضعنا، مقاربة بسيطة فحص استساغة السريع لتحديد محسن نكهة يفضل لإخفاء طعم مكره / رائحة عوامل التباين عن طريق الفم خلال VFSS الفئران. وعلى غرار الطرق بعد الاختبار التعرض وجيزة، الأمر الذي يتطلب لعقometer (أي استشعار لعق) لتسجيل معدلات لعق خلال دقيقة 2 الأولى بعد فترة تنظيم المياه (أي حجب الماء طوال الليل) للحث على العطش 24،25. كان هناك lickometer غير متوفرة لهذه الدراسة. وبالتالي، تم تقييم الأفضلية التي كتبها الملاحظات السلوكية، فضلا عن أساليب تسجيل الفيديو القياسية لمعدل لعق التي تم التحقق من صحتها من قبل في مختبرنا 13،14. باستخدام هذا النهج فحص استساغة، تم تحديد الشوكولاته كما محسن نكهة المفضل من قبل C57 وC57 / SJL السلالات. على وجه التحديد، و 100٪ من الفئران في كل قفص يشرب بسهولة حلول الشوكولاته ذات النكهة في غضون 30 ثانية من التعرض، مع الفئران متعددة في وقت واحد الشرب في صنبور. ومع ذلك، أدت إضافة الباريوم في الوحيدة نوبات الشرب وجيزة من قبل معظم الفئران، بغض النظر عن الباريوم أو تركيز الشوكولاته.
بديلا للالباريوم هو iohexol، وكيل النقيض القائم على اليود الذي فقط مؤخرا تم الاعتراف بها باعتبارها فريدةالجدول بديل للكبريتات الباريوم لVFSS الإنسان 10؛ وبالتالي، لم يتم حتى الآن موحدة لهذا الغرض. وعرضت عدة تركيزات مختلفة من الشوكولاته بطعم iohexol على الفئران. وصفات تحتوي على ما يصل إلى حل 50٪ من الأسهم iohexol (350 ملغ اليود لكل مل) وشرب بسهولة من قبل معظم الفئران بعد فترة تنظيم المياه بين عشية وضحاها. أسفرت تركيزات أعلى في سلوكيات تجنب. وiohexol 50٪ (350 ملغ اليود لكل مل) حل أنتجت الإشعاعية كافية في حين يجري ابتلعتها الفئران، في حين كانت التركيزات أقل بشكل ملحوظ أقل وضوحا وأعاقت الكمي لابتلاع علم وظائف الأعضاء. ولذلك، تم تحديد الحل الأمثل لاختبار VFSS مع الفئران كحل iohexol 50٪ مع الشوكولاته نكهة أضاف. لم كرر الاختبار استساغة لا يؤدي إلى سلوكيات تجنب أو أحداث سلبية.
أما التحدي الثالث للتغلب تم منع الفئران من تحول / إمالة رؤوسهم في حين الشرب، والذي يحجب التصورلآلية البلع أثناء VFSS. الشرب من وعاء-PEG وضعه مباشرة فوق الكلمة في واحدة من نهاية الغرفة حل هذه المشكلة. هناك العديد من المزايا الإضافية لاستخدام وعاء الربط بين بدلا من زجاجة أنبوب sipper. على سبيل المثال، يمكن pipetted حجم معايرة من السائل في وعاء-PEG من خلال فتحة التهوية في نهاية الحد الأقصى من الأنبوب الملاحظة. هذا النهج يسمح الكمي لحجم دقيقة من محلول الاختبار المستهلكة خلال مدة وجيزة اختبار VFSS. وعلاوة على ذلك، فإن زيادة المساحة السطحية للحل الاختبار في وعاء-PEG، مقارنة صغيرة فتحة أنبوب sipper، قد توفر زيادة التحفيز حاسة الشم لمواصلة تحفيز الشرب. قد يكون الربط بين الأطباق أكثر ملاءمة لدراسة الشباب أو أصغر الفئران سلالة، حيث أن ارتفاع عاء على مسافة موحدة من الأرض. في المقابل، لا بد من تعديل أطوال أنبوب sipper لاستيعاب مختلف الفئران الحجم، وهو ما يضيف متغير آخر يحتمل أن يتيه للنظر فيها. أيضا، وضع الماوسليرة سورية من الأمراض العصبية قد يجدون صعوبة في الوصول إلى زجاجة أنبوب sipper بسبب إعاقة حركية في الأطراف، في حين أنها يمكن أن تصل بسهولة وعاء الربط. قد تكون الفئران مع اللسان و / أو اختلال وظيفي الفك قادر على الضغط بما فيه الكفاية على الكرة في صنبور للوصول إلى السائل. يمكن استخدام الأطباق الربط بين قضاء على هذه نخلط. لهذه الأسباب، واستخدام الأطباق شماعة الإفراط في زجاجات أنبوب sipper هو الأسلوب المفضل من الفئران اختبار VFSS. ومع ذلك، تم تصميم غرف المراقبة لاستيعاب صنبور مياه الشرب حسب الحاجة. تحذير هام للنظر هو أن معدلات لعق ومن المعروف أن تختلف بين صنبور وعاء الشرب 13،26. لذلك، يجب أن يكون اختيار إما صنبور أو الربط بين عاء للVFSS ثابت داخل وبين التجارب.
وكان التحدي الرابع لتحديد المعلمات ابتلاع قابلة للقياس الكمي للفئران قابلة للمقارنة لمعلمات VFSS التي يشيع استخدامها في الدراسات البحثية الإنسان والممارسة السريرية. وأظهرت النتائج الأولية لدينانوع نظام يحدد التنظير الذي ابتلاع يمكن التحقيق المعلمات في الفئران. معظم مراكز البحوث والإعدادات الطبية لديها طاقة عالية (75-95 كيلو فولت، 1-5 مللي أمبير) fluoroscopes مصممة للاستخدام مع الناس والحيوانات الكبيرة، مما يؤدي إلى ضعف استثنائي جودة الصورة عند اختبار الفئران وغيرها من الحيوانات الصغيرة. وكمثال على ذلك، وكانت دراسة حديثة باستخدام الفلوروسكوب الطاقة العالية مع الفئران قادرة على تحديد 4 فقط المعلمات ابتلاع قابلة للقياس الكمي 12، وكنا قادرين على تحديد 7 فقط المعلمات ابتلاع بالنسبة للفئران في هذه الدراسة. للتغلب على هذه القيود الرئيسية، ونحن في الآونة الأخيرة حصلت على نظام التنظير الطاقة المنخفض ودعا LabScope (غلينبروك، نيفادا تكنولوجيز). هذا النظام هو الفلوروسكوب مصغرة أن يولد المستمر مخروط شعاع من أشعة X مع الطاقات الفوتون بين 15 و 40 كيلو فولت وذروة أنبوب تيار 0.2 أمبير (8 W الطاقة القصوى). والموهن المستويات الدنيا الطاقة من هذا النظام أفضل من خلال العظام رقيقة والأنسجة اللينة من الفئران، وبالتالي توفير highefluoroscopes قرار النقيض من ص التقليدية (أي الطاقة العالية). يتم توجيه شعاع الأشعة السينية وLabScope في 5 سم صورة قطر المكثفة، التي هي أصغر بشكل ملحوظ من 15-57 سم صورة قطر المكثفة من fluoroscopes التقليدية. على مسافة لا تقل المصدر إلى تكثيف (SID) من LabScope هي ~ 6 سم (على النقيض من ~ 30 سم للfluoroscopes التقليدية)، والذي يوفر زيادة قدرات التكبير. وبالإضافة إلى ذلك، يستخدم LabScope براءة اختراع التكنولوجيا التي تضخيم رقميا صورة تصل إلى 40 مرة في الوقت الحقيقي، دون تغيير SID. والنتيجة هي في جوهرها مجهر الأشعة السينية التي يمكن تكبير والتصغير في الوقت الحقيقي لعرض مناطق صغيرة من الفائدة، مثل آلية البلع على فأرة الحاسوب.
تم تحسين والميزة الرئيسية لهذا النظام التنظير منخفضة الطاقة السلامة من الإشعاع. وبالإضافة إلى الحيوانات تلقي جرعات الإشعاع أقل مع وLabScope، يتعرض الباحثون باستخدام نظام لليه بشكل كبيرالصورة الإشعاع التشرذم. التعرض للإشعاع مباشرة أمام الوحدة في لوحة التحكم هو 10.3 السيد / ساعة. على مسافة 1 متر أمام الوحدة، قطرات التعرض إلى 580 μR / ساعة. معظم المواقع الأخرى في الغرفة لها التعرض منخفض جدا أقل من 10 μR / ساعة. وعلى الرغم من هذا التحسن، اتخذنا تدابير إضافية لتحسين السلامة من الإشعاع. على سبيل المثال، تمت إضافة المحتوي على الرصاص التدريع الاكريليك حول وLabScope لمنع متفرقة فوتونات الأشعة السينية، والتي تمكن الباحثون الفئران لإجراء اختبار VFSS بدون ارتداء الدروع الشخصية (على سبيل المثال، ومآزر الرصاص، والدروع الغدة الدرقية، والنظارات). وبالإضافة إلى ذلك، يسمح الاكريليك واضحة التصور من الفأرة من مسافة بعيدة. يتم توفير المزيد من السلامة من الإشعاع من قبل الجدول رفع مقص الآلية، والتي يتم التحكم عن بعد من قبل المحقق. من مسافة بعيدة لتصل إلى 3 متر من الفلوروسكوب، يمكن للباحثين استخدام جهاز التحكم عن بعد لضبط الوضع الرأسي والأفقي للغرفة المراقبة داخل مكتب التحقيقات الفرنسى الأشعة السينيةم. ونتيجة لذلك، يمكن الحفاظ على المناطق التشريحية للاهتمام في مجال التنظير نظر في حين أن الماوس تتحرك بحرية داخل غرفة المراقبة. على الرغم من أن رفع مقص صمم للاستخدام مع وLabScope، وهو متوافق للاستخدام مع fluoroscopes التقليدية لتحسين السلامة من الإشعاع للباحثين أيضا. والخطوة النهائية لتحسين السلامة من الإشعاع أثناء الفئران VFSS ينطوي على استخدام نظام تسليم حقنة للسوائل. ويشمل هذا النظام القدم 3-4 (أو لفترة أطول، إذا لزم الأمر) طول PE أنابيب، الذي يسمح تسليم سريعة وفعالة من السوائل في وعاء-PEG من مسافة بعيدة. هذا النظام تسليم حقنة للسوائل، إلى جانب غرف المراقبة، ويمكن استخدامها أيضا مع fluoroscopes التقليدية.
الأعمال الأولية باستخدام LabScope، في تركيبة مع بروتوكول VFSS الفئران الجديد، يوضح ميزة كبيرة لأكثر من الأنظمة التقليدية: عدد المعلمات السنونو التي يمكن قياسها كميا موثوق طليالي الضعف تقريبا. ومع ذلك، والهياكل الأنسجة اللينة لآلية البلع (على سبيل المثال، واللسان، الشراع، جدار البلعوم الخلفي، وسان المزمار) من الفئران غير مرئية بسهولة عند استخدام أنظمة منخفضة أو عالية التنظير الطاقة. لذلك، ركزنا على قياس التدابير تدفق بلعة بدلا من الميكانيكا الحيوية من البلع. كنا في الغالب مهتمون المعلمات التي يمكن تقديرها على أساس وحدات من الزمن، منطقة، وبعد المسافة، وحجم، الخ، بدلا من استخدام يكرت من نوع التدابير الحجم. البلعة العديد من اجتماع المعلمات تدفق وقد وصفت هذا الشرط في الأدبيات VFSS البشري، مثل الفم الوقت العبور 27-29، البلعوم الوقت العبور 27-33، والمريء الوقت العبور 34-36، على سبيل المثال لا الحصر. كان النقل البلعة من خلال تجويف الفم غير مرئية بسهولة في الفئران، على الأرجح بسبب حجم بلعة صغيرة أثناء الشرب من تلقاء أنفسهم. ومع ذلك، كنا قادرين على قياس موثوق البلعوم والمريء عبور مرات، وكذلكعن العديد من التدابير الأخرى المتعلقة تدفق البلعة والتخليص. ومن المتوقع تحديد معلمات إضافية متعدية ابتلاع ونحن تحسين قدرات وLabScope.
وأظهرت نتائج هذه الدراسة أن الفئران يستغرق عدة يلعق الإيقاعية في ابتلاع أثناء الشرب عفوية، مع كل بالتتابع بلعة السائل صغيرة ملء الفراغ أخدودي قبل التسبب في ابتلاع البلعوم. هذا السلوك، وهو الأمر المعهود للثدييات التي تستخدم لعق كوسيلة أساسية من تناول السوائل 37-40، يشبه نمط تمتص-ابتلاع الإيقاعي من البلع الرضع البشري وجميع الثدييات الرضع بشكل عام. يتميز الرضع البلع علم وظائف الأعضاء من قبل العديد الإيقاعي تمتص تليها البلعوم ابتلاع انعكاسية، الشائع وصفها بأنها دورة تمتص-ابتلاع 37،41-43. وهكذا، فإن اللسان والفك الحركات الإيقاعية تشارك في السلوكيات ابتلاعي لعق من الفئران قد تكون أكثر قابلية للمقارنة لابتلاعي السلوكيات مص من همهمةوالأطفال الرضع بدلا من شرب كوب من قبل الأطفال والبالغين. لقد بالتالي تم قياس معدل ولعق-ابتلاع نسبة لعق من الفئران لإجراء المقارنات المستقبلية مع نسبة تمتص وتمتص نسبة-ابتلاع الرضع الإنسان. ربما البحوث VFSS الفئران ستوفر نظرة ثاقبة اضطرابات البلع التنموية.
كما هو الحال مع أي أسلوب البحث الجديد، وقد تم تحديد مجالات التحسين. على سبيل المثال، تم تطوير بروتوكول VFSS الفئران فقط باستخدام C57 وC57 / SJL الماوس سلالات. لم يتم اختباره على الفئران. سوف تحتاج غرف المراقبة لزيادتها في الحجم (قطر وطول) لاستيعاب حجم الجسم أكبر من الفئران. أيضا، ومن غير المعروف إذا بطعم الشوكولاته iohexol هو مناسبة باعتبارها الفئران حل اختبار VFSS العالمي. ولذلك، هناك ما يبرر أكبر اختبار على نطاق ومع سلالات متعددة من الفئران والجرذان لهذا الغرض. أيضا، لا ينبغي استبعاد استخدام الباريوم كعامل النقيض لالفئران VFSS بها. يفضل الفئران بوضوح iohexرأ صفات أكثر من الباريوم. قد توفر المحاولات ولكن أكثر صرامة ومنهجية في اخفاء مكره طعم / رائحة الباريوم بدائل قبولا لiohexol. دراسات مستقبلية مقارنة تأثير كبريتات الباريوم iohexol و(فضلا عن غيرها من عوامل التباين عن طريق الفم المحتملين) على تفضيل طعم وابتلاع علم وظائف الأعضاء في الفئران والجرذان من شأنه أن يوفر بلا شك المعلومات الهامة التي هي ذات الصلة مباشرة ومتعدية إلى VFSS الإنسان.
VFSS مع البشر يتضمن عدة قوام الأطعمة والسوائل، وعسر البلع هو أكثر وضوحا عند البلع السوائل رقيقة وجافة، والأطعمة الصلبة 44،45. ولذلك يجري توسيع بروتوكول VFSS الفئران لتشمل الاتساق الإضافية التي قد تسهل الكشف النوعي والكمي لعسر البلع في نماذج المرض. كما أنه سوف يكون من الضروري إجراء اختبار اللزوجة من صفات السائل لVFSS الفئران من أجل ضبط اللزوجة بحيث تتطابق مع تلك التي استخدمت خلال VFSS الإنسان. التصدي لهذه الحدسوف ations تسهيل التعرف على المؤشرات الحيوية VFSS متعدية من عسر البلع التي يمكن مقارنتها مباشرة بين الفئران والجرذان، والبشر.
فائدة VFSS الفئران قد تحسنت بشكل ملحوظ خلال زرع علامات ظليل للأشعة في الهياكل الأنسجة اللينة لآلية البلع التي هي على خلاف ذلك غير مرئية، وبالتالي السماح التحقيقات في الميكانيكا الحيوية من البلع. وقد استخدم هذا النهج بنجاح لسنوات عديدة لدراسة الميكانيكا الحيوية البلع في الخنازير الرضع، وذلك باستخدام مجموعة متنوعة من مقاطع معدنية وأسلاك 37،42. ونحن نتوقع أن استخدام علامات مماثلة، ولكن أصغر حجما، في الفئران تسمح الكمي من العديد من المعلمات ابتلاع إضافية للمقارنة مع الثدييات الكبيرة، بما في ذلك البشر. نقوم حاليا بتطوير منهجية لزرع علامات ظليل للأشعة في اللسان، والحنك الرخو والبلعوم والحنجرة والمريء والداني من الفئران لاختبار هذه الفرضية.
وrecordin الفيديوز معدل الإطار من وfluoroscopes LabScope والتقليدية يقتصر على 30 لقطة في الثانية (FPS). ومع ذلك، أظهرت النتائج الأولية لدينا أن المرحلة البلعومية كاملة من البلع بالنسبة للفئران صحي يحدث في أقل من 66 مللي ثانية (أي 2 إطارات)، وهو ما يقرب من 10 مرات أسرع من البشر. وهكذا، فإن المرحلة البلعومية للبلع في الفئران يحدث ذلك بسرعة أن التفاصيل ليست ملموسة مع كاميرا 30 إطارا في الثانية. وهناك ارتفاع معدل الإطار (على الأرجح> 100 إطارا في الثانية) تكون ضرورية لتصور وتحديد الحركات السريعة للغاية ومعقدة للمرحلة البلعوم البلع في الفئران والقوارض الأخرى بما فيه الكفاية. بالتزامن مع معدل الإطار العالي، ودمج التكنولوجيا biplanar ل3D التصوير جهاز أشعة بالتأكيد تعظيم والفئران فائدة VFSS. لذلك، يجب أن اعتبارات التصميم المستقبلية تشمل كاميرا أعلى معدل الإطار وقدرات التصوير biplanar.
وأخيرا، وقد تبين الإشعاع جرعة منخفضة من أن تسبب العقم فيالفئران C57 الإناث، مما أدى إلى مستويات غيرت من هرمونات المبيض حفز التي قد اربكت دراسات عمر 46. لم يتم حتى الآن التحقيق في نتائج تتعلق على وجه التحديد لآثار التعرض للإشعاع منخفضة الجرعة المتكررة المرتبطة اختبار VFSS في الفئران والحيوانات الأخرى، أو البشر. ومع ذلك، فقد تم ربط ضعف المبيض (لا علاقة لها التعرض للإشعاع) في الإناث الإنسان إلى اضطرابات حركية الجهاز الهضمي، وتحديدا إلى عسر البلع في بعض الحالات 47، التي تنص على بعد التحذير أخرى في الاعتبار عند تصميم الدراسات VFSS المستقبلية التي تشمل الإناث (الحيوانات والبشر ). وينبغي تجنب استبعاد الإناث، كما تم الإبلاغ عن فروق ذات دلالة إحصائية بين الجنسين في وظيفة ابتلاع للناس 48،49 وستكون مهمة لكشف وتميز في نماذج الأمراض الحيوانية أيضا. ولذلك، من نتائج الدراسات VFSS طولية في الفئران والجرذان من كلا الجنسين تتمتع بإمكانيات هائلة متعدية للبشر النسبي لدysphagia، وكذلك لمخاطر التعرض للإشعاع جرعة منخفضة من يرتبط مع تكرار التجارب VFSS.
The authors have nothing to disclose.
نشكر تكرم أعضاء إضافيين من مختبر ليفر الذين ساهموا في جمع البيانات (أندريس فيريرا، Danarae اليمان، الكسيس موك، كايتلين فلين، اليزابيث Bearce، وماتان كادوش) ومراجعة مخطوطة (أندريس فيريرا، ريبيكا شنايدر، وكيت روبنز). علينا أيضا أن نعترف رودريك Schlotzhauer وادوين Honse من MU الفيزياء متجر آلة لإدخال تصميمها وتصنيع الأنابيب الملاحظة القوارض المستخدمة في هذه الدراسة. ونحن نقدر وخاصة من Malea يناير كونكيل (الأشعة المشرف في الطب البيطري وقسم الجراحة في جامعة ميسوري – كلية الطب البيطري) ويان آيفي (مدير البحوث الحيوانية معمل قسطرة في جامعة ميسوري – كلية الطب) لإظهار الصبر المستمر والتحفيز أثناء تشغيل fluoroscopes الطاقة العالية كما قمنا بتطوير بروتوكول VFSS الفئران. مصادر التمويل لهذه الدراسة شملت NIH / NIDCD (TE يفر)، NIH / NINDS (GK Pavlath)، Otolaryngoبليد الحركة – جراحة الرأس والرقبة بدء الأموال (TE يفر)، وصندوق MU PRIME (TE يفر)، [ميزوو] ميزة (TE يفر)، ومركز MU للشيخوخة (TE يفر).
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Polycarbonate tubing for observation chambers | McMaster-Carr | 3161T41 | Body of observation tubes, 2"X2" diameter, 0.080" thick wall |
Polycarbonate sheet for observation chambers | McMaster-Carr | 9115K71 | End-caps for observation tubes, 2"x12"x3/4" |
Polycarbonate sheet for observation chambers | McMaster-Carr | 8574K281 | Peg-bowls for observation tubes |
Silicone O-rings for end-caps of observation chambers | McMaster-Carr | 9396K108 | S1138 AS568-029, pack of 25 http://www.mcmaster.com/#o-rings/=t0wt5r |
Silicone stoppers for observation chambers | McMaster-Carr | 2903K22 | Package of 10 stoppers to plug the oval opening in the top of the observation chamber when using a peg-bowl http://www.mcmaster.com/#catalog/120/3803/=t0y5at |
Centrifuge tubes for sipper tube bottles | Evergreen Scientific | 222-3530-G80 | 30 ml freestanding centrifuge tubes, with caps, sterile https://www.evergreensci.com/labware-catalog/tubes-and-vials/30-and-50-ml-centrifuge-tubes/ |
Silcone stoppers for sipper tube bottles | Saint-Gobain Performance Plastics | DX263031-10 | Number 31D, size: 26 mm bottom, 32 mm top, 30 mm high; 10 pack; http://www.labpure.com/en/Products.asp?ID=179&PageBrand=STOPPERS |
Stopper borers for sipper tube bottles | Thomas Scientific | 3276G40 | Cork Borer Set that ranges from 3/16-15/16 inch http://www.thomassci.com/Supplies/Corks/_/CORK-BORER-SET-316-1516-IN?q=Humboldt |
Drinking tubes for sipper tube bottles | Ancare | TD-100 | 2 1/2” long drinking tubes with 5/16” opening, straight ball-spout http://www.ancare.com/products/watering-equipment/open-drinking-tubes/straight-tubes-ball-point |
Iohexol for making oral contrast agent solution | GE Healthcare | 350 mg iodine per ml http://www3.gehealthcare.com/en/products/categories/contrast_media/omnipaque |
|
Chocolate syrup for flavoring oral contrast agent | Herseys | ||
10 ml syringe for syringe delivery system | Becton, Dickinson and Company | 309604 | Luer lock tip syringe without needle, 100 per box http://www.bd.com/hypodermic/products/syringeswithoutneedles.asp |
Catheter tubing for syringe delivery system | Becton, Dickinson and Company | 427451 | Polyethylene Tubing (Non-Sterile) (PE 240) 100' http://www.bd.com/ds/productCenter/427451.asp |
Needle for syringe delivery system | Becton, Dickinson and Company | 427560 | 15-gauge needle, fits into PE 240 catheter tubing http://www.bd.com/ds/productCenter/427560.asp |
Delrin acetal resin rod for syringe delivery system | McMaster-Carr | 8576K15 | 1/2 inch diameter, black http://www.mcmaster.com/#catalog/120/3609/=t0wvaf |
Acrylic sheeting for scissor lift | Ponoko | Laser cut http://www.ponoko.com |
|
3D printed ABS frame | Engineering Rapid Prototyping Facility, University of Missouri | ||
Brass rods for scissor lift | Amazon | TTRB-03-12-03 | made into axles http://www.amazon.com/Brass-Seamless-Round-Tubing-Length/dp/B000FN898M |
Drawer slide for scissor lift | Richelieu | 10292G116 | Attaches to base of scissor lift http://www.lowes.com/pd_380986-93052-T35072G16_0__?productId=50041754 |
28BYJ-48 stepper motor for scissor lift | 2 each | ||
ULN2003 Darlington transistor array for scissor lift | Toshiba | ULN2003APG | Used as stepper drivers (2 each) |
ATTINY85 microcontroller for scissor lift | Atmel | ATTINY85-20PU | 2 each http://www.taydaelectronics.com/attiny85-attiny85-20pu-8-bit-20mhz-microcontroller-ic.html |
Nylon spur gear | McMaster-Carr | 57655K34 | 2 each http://www.mcmaster.com/#57655k34/=t0yaqz |
Nylon spur gear rack | McMaster-Carr | 57655K62 | 2 each http://www.mcmaster.com/#57655k62/=t0ybh9 |
4-40 nylon machine screws | McMaster-Carr | 95133A315 | Lift assembly http://www.mcmaster.com/#95133a315/=t0yd8q |
4-40 nylon hex nuts | McMaster-Carr | 94812A200 | Lift assembly http://www.mcmaster.com/#94812a200/=t0ye29 |
Buna-N O-Ring AS568A Dash No. 104 | McMaster-Carr | 9452K318 | Lift assembly http://www.mcmaster.com/#9452k318/=t0yem7 |