Microstructural study of murine lung peranchyma mechanics through the analysis of three-dimensional reconstructions using the μ-CT technique
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Date
2021
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Abstract
El estudio de la arquitectura tridimensional del parénquima pulmonar es un tema muy relevante y emocionante destinado a comprender y caracterizar su morfología y comprender la estrecha relación entre la microarquitectura y la función fisiológica en el parénquima pulmonar. Sin embargo, los avances en esta área se han visto restringidos debido a las pequeñas dimensiones de las unidades estructurales básicas del parénquima pulmonar, y también debido a su extrema fragilidad, lo que dificulta su manejo y obtención de imágenes con una resolución espacial razonable y justa. Convenientemente, en los últimos años ha habido un progreso continuo en el desarrollo de tecnologías de imágenes biomédicas. Destaca la técnica de microtomografía computarizada (μ-CT), que permite obtener imágenes tomográficas de alta resolución de pequeños sectores de tejido biológico de forma no invasiva.
Esta tesis analiza varias de las utilidades y beneficios de estas imágenes tridimensionales frente a las tradicionales imágenes bidimensionales de tejido pulmonar (histología, microscopía confocal o microscopía electrónica de barrido, entre otras). Por ejemplo, en el Capítulo II, presentamos el análisis de pequeños sectores del comportamiento mecánico del tejido pulmonar utilizando representaciones reales de la microestructura alveolar de ratones sanos. Con estos datos pudimos comprobar que el estrés al que está sometido el tejido alveolar en algunos sectores localizados es más de 27 veces superior a la presión inicial, lo que nos dice que la microarquitectura del tejido alveolar tiene un profundo efecto sobre el comportamiento mecánico del tejido. También pudimos comprobar que, dado que el parénquima pulmonar es un tejido tridimensional complejo que maneja tensiones en todas las direcciones, es incorrecto analizar su comportamiento mecánico utilizando representaciones bidimensionales. Este proceso puede dar lugar a sobreestimaciones importantes de las tensiones y tensiones del tejido alveolar.
Además, presentamos una nueva herramienta que nos permite analizar ciertos parámetros clave de la morfología alveolar mediante la generación de un mapeo tridimensional. Para ello, tomamos como base imágenes μ-CT del parénquima pulmonar, y mediante la aplicación de una serie de filtros, máscaras y procesamiento de imágenes morfológicas, fue posible generar datos voxel a voxel de estos parámetros geométricos. Con estos datos, podríamos armar un mapa tridimensional continuo de algunas características específicas del pulmón, en este caso calculamos la porosidad, la densidad de la superficie alveolar del tejido y la relación superficie-volumen del pulmón. parénquima.
Description
Tesis (Doctor in Engineering Sciences)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2021