人源心肌模型的 MUSCLEMOTION 视频收缩检测
从视频像素变化提取相对收缩幅度、持续时间与舒张时间，用于人源心肌的药理比较。
用途与模型
- 研究用途
- 比较异丙肾上腺素和硝苯地平在单细胞、单层、类器官及工程心肌组织中的收缩反应。
- 模型与细胞来源
- 人多能干细胞（human pluripotent stem cells，hPSC）来源心肌细胞及其三维组织。
- 方法版本
- 原研究所载实验版本
- 实验形式
- 高速视频记录与像素差分析；单层和类器官采用 1.5 Hz 刺激，工程组织采用基础频率的 1.5 倍。
材料与平台
- 输入视频
- 优先无损或未压缩格式；类似实验建议超过 70 帧/秒。
- 药物与参照
- 异丙肾上腺素、硝苯地平及基线或载体参照；按各模型分别建立浓度反应。
- 计量参照
- 光流分析与工程组织柔性柱偏转；测得相对像素运动后按需要校准。
测量指标与分析
- 相对收缩幅度
- 收缩持续时间
- 舒张时间
- 与参照检测的决定系数 R²
各人源模型的收缩指标分别与光流或柔性柱检测比较，再按培养形式与刺激频率分析异丙肾上腺素和硝苯地平的浓度反应。
研究设计与结果
实验条件比较
- 研究设计
- 高速视频记录与像素差分析；单层和类器官采用 1.5 Hz 刺激，工程组织采用基础频率的 1.5 倍。
- 测试范围
- 药物实验的生物学重复数 N 随模型、浓度和指标而异：单细胞为 14，单层为 5–6，类器官为 3–5，工程心肌组织为 5–6。
- 参照体系
- 基线或载体；同模型的光流或柔性柱检测。
- 研究结果
- 单细胞、单层和类器官的收缩速度与光流分析的 R² 分别为 0.916、0.803、0.747；工程组织的收缩幅度与柱偏转力值的 R² 为 0.879。异丙肾上腺素在受刺激单层和类器官中未产生显著的舒张时间或收缩幅度变化，在工程组织中则出现正性肌力效应。
适用条件与研究局限
- 像素差输出为相对运动指标，绝对缩短量和力需要特定校准。
- 照明、曝光、外来运动及像素饱和可影响结果。
来源与原文
- MUSCLEMOTION: A Versatile Open Software Tool to Quantify Cardiomyocyte and Cardiac Muscle Contraction In Vitro and In Vivo原始研究 · Circulation Research · 2017-12-27