Method Article

قسم، Coring، ودليل معالجة الصور لارتفاع الإنتاجية اختبار العظام كورتيكية الشراء وتحليل لSynchrotron الدقيقة CT

DOI:

10.3791/61081

⸱

June 12th, 2020

 ,  , 
1Department of Biology, The University of Akron, 2Department of Geosciences, The University of Akron

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

استخدمنا بروتوكول أخذ العينات الجيولوجي (coring) لشراء عينات العظام القشرية من حجم موحد لتجارب SRμCT من الجانب الأمامي من femora الإنسان. هذه الطريقة هي الحد الأدنى من التدمير، والكفاءة، والنتائج في العينات أسطواني التي تقلل القطع الأثرية التصوير من الأشكال عينة غير منتظمة ويحسن التصور والتحليل microarchitectural.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

العظام هي الأنسجة الديناميكية والميكانيكية النشطة التي تتغير في هيكل على مدى عمر الإنسان. وقد درست منتجات عملية إعادة عرض العظام بشكل كبير باستخدام التقنيات التقليدية ثنائية الأبعاد. وقد سمحت التطورات الأخيرة في تكنولوجيا التصوير بالأشعة السينية عن طريق التصوير المقطعي المحوسب المكتبي (μCT) والتصوير المقطعي المحوسب بالإشعاع السنكروترون (SRμCT) بالحصول على فحوصات ثلاثية الأبعاد عالية الدقة (3D) لمجال رؤية أكبر (FOV) من تقنيات التصوير ثلاثية الأبعاد الأخرى (مثل SEM) التي توفر صورة أكثر اكتمالًا للهياكل المجهرية داخل العظام القشرية البشرية. وينبغي أن تركز العينة بدقة داخل FOV، ومع ذلك، للحد من مظهر القطع الأثرية المتتالية المعروفة لتأثير تحليل البيانات. وقد أفادت الدراسات السابقة شراء كتل العظام المستقيمة على شكل غير منتظم التي تؤدي إلى تصوير القطع الأثرية بسبب حواف متفاوتة أو اقتطاع الصورة. لقد طبقنا بروتوكول أخذ العينات الجيولوجية (coring) لشراء عينات من العظم القشري بالحجم باستمرار لتجارب SRμCT من الجانب الأمامي من femora الإنسان. هذا الأسلوب coring هو كفاءة والحد الأدنى من التدمير لالأنسجة. فهو يخلق عينات أسطوانية موحدة تقلل من القطع الأثرية التصويرية بطبيعتها من كونها متساوي القياس أثناء الدوران وتوفر طول مسارًا موحدًا لشعاع الأشعة السينية طوال المسح الضوئي. إن معالجة الصور لبيانات التصوير الشعاعية السينية للعينات ذات الشكل الوصويف والمجسّد بشكل غير منتظم تؤكد إمكانية هذه التقنية لتحسين التصور والتحليل للرقم المجهري للعظام القشرية. هدف هذا البروتوكول هو تقديم طريقة موثوقة وقابلة للتكرار لاستخراج نوى العظام القشرية التي يمكن تكييفها لأنواع مختلفة من تجارب التصوير العظام عالية الدقة. الهدف الشامل للعمل هو إنشاء شراء عظام كورتيكال موحدة لـ SRμCT بأسعار معقولة ومتسقة ومباشرة. ويمكن أيضاً تكييف هذا الإجراء من قبل الباحثين في المجالات ذات الصلة الذين يقومون عادة بتقييم المواد المركبة الصلبة مثل الأنثروبولوجيا البيولوجية أو العلوم الجيولوجية أو علوم المواد.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

مع التطورات الحديثة في تكنولوجيا التصوير، أصبح من الممكن الآن الحصول على بيانات التصوير بالأشعة السينية بدقة عالية جداً. أجهزة التصوير المقطعي الصغرى لسطح المكتب (μCT) هي المعيار الحالي لتصوير العظام الملغاة بسبب طبيعتها غير المدمرة1. عند تصوير السمات المجهرية للعظم القشري، ومع ذلك، كان استخدام μCT أكثر محدودية. بسبب قيود الدقة، لا يمكن أن تصل أنظمة سطح المكتب إلى الدقة المطلوبة لصورة ميزات microstructural أصغر من المسام القشرية، مثل الثغرات في الجهاز العظمي. لهذا التطبيق، SRμCT مثالية نظراً لقرار أكبر من هذه الأنظمة1. على سبيل المثال، أنتجت التجارب في "مصدر الضوء الكندي" (CLS) على خطوط الشعاع البيولوجية الطبية للتصوير و....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم الحصول على جميع العينات من المتبرعين كادافيك المحنطة في جامعة توليدو، كلية الطب وعلوم الحياة وجامعة شمال شرق أوهايو الطبية (NEOMED)، مع الموافقة المستنيرة من المانح نفسه أو أقرب الأقارب للمتبرع. وقد اعتبر مجلس الاستعراض المؤسسي لحماية الأشخاص التابع لجامعة أكرون هذه العينات معفاة من المراجعة الكاملة لمجلس الهجرة واللاجئين لأنها لم تُشتر من الأفراد الأحياء. وأتيحت لجميع المانحين معلومات ديموغرافية تشمل السن والجنس وسبب الوفاة. لم يكن لدى الأفراد المختارين حالات موثقة تؤثر على العظام ولا التعرض لنظم العلاج التي قد تكون أثرت على إعادة تشكيل العظام في وقت الوفاة. تم الحصول على عينات العظام القشرية من الفيمورا من الذكور والإناث الحديثة كادافيريك مع الأعمار تتراوح بين 19....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

11 - وقد ثبت أن الطريقة الموصوفة لأخذ العينات الأساسية تتسم بقدر كبير من الفعالية والكفاءة. سمحت عينات الCoring باستخدام هذا البروتوكول بشراء > 300 عينة ذات حجم ثابت للتجارب على خط شعاع CLS BMIT-BM2، مع FOV من ~ 2 مم في حجم فوكسل 1.49 ميكرومتر. للتحقق من اتساق القطر الأساسي، تم أخذ ثلاثة قياسات على طول (أعلى، وسط، أسفل) مجموعة فرعية من النوى الفخذية الأمامية البشرية(ن= 69). وكان متوسط قطر النوى 1.96 ± 0.11 ملم ، وكان متوسط رقيق على طول اللب 0.06 ± 0.06 ملم / ملم من أجل التأكيد على إمكا.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

لم يكن هناك بروتوكول شامل وموحد لشراء عينات من اللبات العظمية القشرية الموحدة والاسطوية للتصوير SRμCT عالي الدقة مع أجهزة FOV محدودة. البروتوكول مفصلة هنا يملأ هذا الفراغ من خلال توفير البرنامج التعليمي الشامل بشأن كيفية شراء باستمرار الحجم عينات العظام الأساسية القشرية للتصوير SRμCT والتصور الدقيق اللاحقة واستخراج البيانات microarchitectural. لقد أظهرنا أن بروتوكولنا يوفر طريقة أكثر توحيدًا وموثوقية لشراء نوى العظام القشرية من الأوصاف السابقة لقاطع كتل العظام المستقيمة ذات الأبعاد التعسفية. وهكذا، فإن الباحثين الذين اعت.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد أجريت البحوث الموصوفة في هذه الورقة في مرفق BMIT في المصدر الضوئي الكندي، الذي تدعمه المؤسسة الكندية للابتكار والعلوم الطبيعية ومجلس البحوث الهندسية في كندا، وجامعة ساسكاتشوان، وحكومة ساسكاتشوان، وغرب كندا لتنويع الاقتصاد، والمجلس الوطني للبحوث الكندية، والمعاهد الكندية للبحوث الصحية. الكتاب يود أن يشكر العلماء في شعاع مصدر الضوء الكندي ، ولا سيما آدم ويب ، دينيس ميلر ، سيرجي Gasilov ، ونينغ زو للمساعدة في إعداد واستكشاف الأخطاء وإصلاحها من أنظمة SRμCT وSRμCT شعاع أبيض. كما نود أن نشكر بيث دالزيل من كلية الطب وعلوم الحياة في جامعة توليدو والدكتور جيفري وينستروب من جامعة أوهايو الطبية الشمالية الشرقية على الحصول على عينات كادفيكريك لهذه الدراسة. يتم دعم JM Andronow....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
1-1 / 8 "كربيد قطع الغطس للمركباتالمحارب6181228.6 مم غطس
70٪ إيثانولفيشر ScientificBP82015003.8 لتر
ملقط حاد الرؤوسفيشر Scientific10-300
أنابيب الطرد المركزيThermoFisher55398
Crystalbond 509-3 EpoxyTed Pella821-3
CTAnalyserBruker microCTv.1.15.4.0قم بالتنزيل والتثبيت في https://www.bruker.com/products/microtomography/micro-ct-software/3dsuite.html
مجموعة أدوات طب الأسنانAmazon787269885110
شفرة منشار الرقاقة الماسية للمواد المركبةBuehler# 11-4247
مطحنة الحفر النفاثة /350017الحفرالموديل: JMD-15 ، مكابس الحفر التي توضع على الطاولة هي مواد مناسبة ، ولكنها تفتقر عادة إلى طاولة آلة قابلة للترجمة لتحديد مواقع العينات أسفل جذع الحفر
ملقط ذو رؤوس دقيقةفيشر Scientific22-327379
مشابك التثبيت لطاولة آلة XY للمطحنة / الحفرMSC IndustrialSupply # 04804571
شرائح المجهر الزجاجيTed Pella2600575x50mm شرائح ، سمك 1 مم
ظرف الشريحة الزجاجيةBuehler# 112488كبير بما يكفي لحمل شرائح زجاجية مقاس 75 × 50 مم
لوحة ساخنة قادرة على الوصول إلى 140 درجة ؛ Cحاضنة HP88850105
NAPCOموديل 4200
Isocut FluidBuehler111193032زيوت التشحيم. 30 مل
مثقاب حفر الماس منJeweler Otto Frei# 119.0502 مم القطر الداخلي لقمة حفر الجذع المجوفة
NReconBruker microCTv.1.6.10.2قم بالتنزيل والتثبيت في https://www.bruker.com/products/microtomography.html
المنشار المتذبذبHarbour Freight62866
أطباق زجاجية آمنة للفرنتخزين طعامزجاجية من Pyrex1117715
منشار دقيق بطيء السرعة (Isomet 1000)شفرات حلاقة Buehler111280160
Amazon25181
علب الألمنيوم الضحلةأكواب عينات من أمازونB01MRWLD0R ~ 8 سم قطر
أمازون616784425436 885334344729
Tergazyme منظفAlconox1304-1صندوق 1.8 كجم
منظف بالموجات فوق الصوتيةMTICorporation KJ201508006
ThermoScientific حاوية

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Andronowski, J. M., Crowder, C., Soto Martinez, M. Recent advancements in the analysis of bone microstructure: New dimensions in forensic anthropology. Forensic Sciences Research. 3 (4), 278-293 (2018).
  2. Wysokinski, T. W., et al.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Cortical Bone ProcurementSynchrotron Micro CTBone Core SamplingImage Processing GuideSectioning and CoringHigh Throughput AnalysisBone Specimen PreparationMicro CT Artifact ReductionCylindrical Bone SamplesBone Microarchitecture Analysis

Related Articles