تحديد المواقع المناسبة وضبط النفس من أطرافهم هند الفئران لتصوير مركزة عالية الدقة للعظام باستخدام الهندسة المعمارية الدقيقة في فيفو المحسوبة الدقيقة التصوير المقطعي
نوفمبر 22, 2017
هذه الورقة يرشد المستخدمين في فيفو الماسحات الضوئية الصغيرة المحسوبة التصوير المقطعي (µCT) كيفية تخدير، وموقف وتقييد أطرافهم هند من الفئران للحد الأدنى من الحركة أثناء التصوير عالي الدقة من الساق بشكل صحيح. والنتيجة هي صور عالية الجودة التي يمكن معالجتها بدقة تحديد مقدار العظام الصغيرة-الهندسة المعمارية.
الهدف العام من هذا الإجراء هو وضع الطرف الخلفي للفئران وتقييده بشكل صحيح للحصول على صور مركزة عالية الدقة للبنية الدقيقة للعظم في الظنبوب القريب وعظم الفخذ البعيد باستخدام التصوير المقطعي المحوسب الدقيق In Vivo. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية حول الحصول على صور In Vivo بواسطة التصوير المقطعي المحوسب الصغير وتوفر إرشادات لتحديد المواقع المناسبة وضبط النفس للطرف الخلفي. الميزة الرئيسية لهذا الإجراء هي أنه يمكن الحصول على صور متسقة للغاية ثم استخدامها لقياس التغيرات الدقيقة في بنية العظام التي تحدث أثناء الدراسات الطولية.
ضع الجرذ في وضع ضعيف على سرير ماسح ضوئي من ألياف الكربون. بعد التأكد من المستوى المناسب من التخدير بسبب عدم الاستجابة لقرص إصبع القدم ، ضع تزييت العين على عيون. قم بتقييد القدم في أنبوب رغوي مرن مع تمديد أصابع القدم من طرف واحد ، وقم بتطبيق شمع الأسنان لتثبيت القدم بإحكام داخل الرغوة ، مع الحرص على عدم امتداد الرغوة على المنطقة المعنية.
أغلق الأنبوب بإحكام بشريط وأدخل الرغوة في الأنبوب. تأكد من وجود ملاءمة محكمة بين الرغوة والأنبوب وحرك الأنبوب في سرير الماسح الضوئي للأشعة السينية. مد الطرف الخلفي حتى تصبح الساق مشدودة.
تأكيد عدم وجود فرط في التمدد عن طريق ملامسة وضع مفصل الركبة وسحب الطرف الخلفي المقابل والذيل باتجاه الجذع. مد الطرف الخلفي بعيدا عن الجذع حتى تصبح الساق مشدودة تأكد من أن الأشعة السينية ستمر عبر جميع مناطق العظم بنمط مماثل قدر الإمكان. بعد ذلك ، قم بمسح الجانب اللاصق لعدة قطع من الشريط اللاصق واستخدم الشريط المعدل لتأمين الطرف الخلفي والذيل غير الممتدين ، بحيث يظلان خارج مجال رؤية المسح.
بعد ذلك ، قم بتأمين مخروط الوركين والكتفين والرأس والأنف في سرير المسح. لف في غلاف بيطري للحد من فقدان الحرارة وتصوير عن طريق التصوير المقطعي المحوسب الدقيق باستخدام المعلمات التجريبية المناسبة وفقا للبروتوكولات القياسية. عندما يتم الحصول على جميع الصور ، اسمح للحيوان بالتعافي في قفص فردي ساخن جزئيا مع المراقبة حتى الاستلقاء الكامل.
يتضمنالوضع الصحيح للطرف الخلفي للفئران تمديد الساق بالكامل وتقييد القدم والكاحل بالكامل بالرغوة ، مما ينتج عنه صورة مكتسبة ذات جودة كافية لتحليل الهندسة المعمارية الدقيقة التربيقية والقشرية. يمكن أن يؤدي عدم كفاية وضع الطرف الخلفي وتقييده إلى الحصول على صور بها قطع أثرية للحركة ، في حين أن الذيل الذي لم تتم إزالته بالكامل من مجال رؤية المسح سيتداخل مع توهين الأشعة السينية بواسطة عينات المسح ويغير قياسات كثافة نخاع العظام والأنسجة المعدنية. بمجرد إتقانه ، يمكن تنفيذ هذا الإجراء بشكل صحيح في 5-10 دقائق.
أثناء تنفيذ هذا الإجراء ، من المهم أن تكون دائما على دراية بمعدل التنفس ومستوى التخدير ومقدار تعرض الفئران للإشعاع. يمكن تغيير هذا الإجراء واستخدامه لتقييم مواقع الهيكل العظمي الأخرى ، مثل عظم الفخذ البعيد والفقرات الخشبية. علاوة على ذلك ، يمكن تعديل هذا الإجراء واستخدامه لأنواع القوارض الأخرى مثل الفئران.
بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية وضع الطرف الخلفي للفأر وتقييده بشكل صحيح ، من أجل التركيز والتصوير عالي الدقة المتسق للبنية الدقيقة للعظام القريبة.
نظرة عامة
يوفر هذا المقال بروتوكولاً مفصلاً لتخدير وتحديد وضعية وتثبيت الطرف الخلفي للجرذ من أجل التصوير عالي الدقة للبنية الدقيقة للعظام باستخدام التصوير المقطعي المحوسب الدقيق في الجسم الحي (µCT). ويضمن التنفيذ السليم لهذه الطريقة الحصول على صور عالية الجودة مناسبة لقياس التغيرات في بنية العظام.
المكونات الرئيسية للدراسة
مجال العلم
- علم الأعصاب
- تصوير العظام
- التصوير المقطعي المحوسب الدقيق
خلفية علمية
- تُعد تقنيات التصوير داخل الجسم (In vivo) بالغة الأهمية لدراسة البنية المجهرية للعظام.
- يُعتبر تحديد الموضع الدقيق وتثبيت العينة أمراً أساسياً للحصول على صور عالية الجودة.
- يمكن تكييف هذه الطريقة لتناسب مواقع هيكلية مختلفة وأنواعاً متنوعة من القوارض.
- يمكن أن تؤثر عيوب الحركة (Movement artifacts) بشكل كبير على جودة الصور ودقة البيانات.
الهدف من الدراسة
- توفير بروتوكول موحد لتصوير البنية المجهرية لعظام الجرذان.
- تقليل الحركة أثناء التصوير لتحسين جودة البيانات.
- تسهيل الدراسات الطولية المتعلقة بالتغيرات التي تطرأ على العظام.
الطرق المستخدمة
- وضع الجرذ في وضعية الاستلقاء الظهري على سرير الماسح الضوئي.
- استخدام مواد تشحيم عينية وأنابيب رغوية لتثبيت القدمين.
- تثبيت الطرف الخلفي والذيل لمنع التداخل أثناء التصوير.
- مراقبة حالة الحيوان طوال فترة الإجراء.
النتائج الرئيسية
- تم الحصول على صور عالية الجودة للجزء الداني من الظنبوب والجزء القاصي من الفخذ.
- تم تحقيق نتائج تصوير متسقة من خلال الوضع الصحيح للطرف.
- أدى الحد من القطع الاصطناعية الناتجة عن الحركة إلى تحسين القياس الكمي للبنية المجهرية للعظام.
- يمكن إتمام الإجراء بكفاءة في غضون 5-10 دقائق.
الاستنتاجات
- يعد الوضع الصحيح للأطراف أمراً بالغ الأهمية لتحقيق نتائج تصوير ناجحة.
- يمكن تكييف هذا البروتوكول ليتناسب مع مختلف المواقع الهيكلية وأنواع القوارض.
- من الضروري الاهتمام برعاية الحيوان أثناء إجراء العملية.
الأسئلة الشائعة
الأهمية الصناعية التنفيذية
في أبحاث العظام قبل السريرية، يعد التصوير المتسق داخل الجسم (in vivo) أمراً بالغ الأهمية للتقييم الطولي للتدخلات العلاجية على سلامة الهيكل العظمي. يضمن الوضع الصحيح وتثبيت الطرف الخلفي للجرذ جودة صور micro-CT قابلة للتكرار، مما يقلل من التباين في قياسات العظم التربيقي والقشري عبر النقاط الزمنية المختلفة. يدعم هذا الانضباط المنهجي التكميم الموثوق للتغيرات في البنية المجهرية للعظام، مما يؤثر بشكل مباشر على قرارات المتابعة أو الإيقاف (go/no-go) في التقييمات المبكرة للمركبات المرشحة لبناء العظام أو مضادات امتصاص العظم.
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير في مجال الصيدلة الحيوية
الاكتشاف المبكر والتحقق من صحة الهدف
- القيمة العلمية: تتيح استقصاء الأنماط الظاهرية الهيكلية من خلال توفير بيانات أساسية وطولية متسقة عن البنية المجهرية للعظام لدراسات التحقق من الأهداف.
- القيمة التشغيلية: تقلل من التباين بين المفحوصين من خلال التصوير المتكرر لنفس الحيوان، مما يقلل من أحجام المجموعات المطلوبة لتحقيق القوة الإحصائية في دراسات الفعالية قبل السريرية.
الفحص وتطوير المقايسة
- القيمة العلمية: يُنتج مخرجات كمية عالية الدقة (مثل: سمك التربيق، وكُسر حجم العظم) مناسبة لتوحيد المقاييس في سلاسل الفحص الموجهة للعظم.
- القيمة التشغيلية: يؤسس لسير عمل قابل للتكرار في تحضير العينات يقلل من آثار الحركة، مما يعزز متانة المقاييس وإنتاجيتها في عمليات الفحص المظهري القائمة على التصوير.
الأبحاث الانتقالية وما قبل السريرية
- القيمة العلمية: يدعم نمذجة الأنظمة ذات الصلة بالأمراض من خلال تمكين التتبع الدقيق للتغيرات الهيكلية في العظام استجابةً للتلاعبات الدوائية أو الجينية بمرور الوقت.
- القيمة التشغيلية: يسهل الاستمرارية الانتقالية من خلال توفير مؤشرات حيوية مشتقة من التصوير تربط نتائج الاكتشاف بتقييمات السلامة والفعالية قبل السريرية.
تكامل مسار العمل وسير العمل
يندمج بروتوكول تحديد وضعية الطرف الخلفي هذا ضمن سير عمل الاكتشاف من خلال ضمان الحصول على قراءات تصويرية موثوقة تساهم في التحقق من صحة الهدف، وتحسين الرصاصة العلاجية، واتخاذ قرارات التقدم في الدراسات قبل السريرية ضمن تطوير العلاجات الموجهة للعظام.
- بيولوجيا الاكتشاف: تدعم اختبار الفرضيات من خلال تمكين التصوير المتسق للتغيرات في البنية المجهرية للعظام بعد تعديل الهدف.
- الفحص: توفر مخرجات تصوير كمية جاهزة للمقايسة تتيح مقارنة تأثيرات المركبات على المعايير الهيكلية.
- التحليلات: توفر قياسات معيارية وقابلة للتكرار (مثل كثافة المعادن في العظام، وعدد التربيق) الضرورية للتحليل الإحصائي وقابلية المقارنة بين الدراسات.
- الأبحاث الانتقالية: تمكن من المراقبة الطولية للاستجابات الهيكلية، مما يدعم قرارات التقدم المعدلة حسب المخاطر بناءً على البيانات الميكانيكية والنمط الظاهري.
- إعادة الاستخدام المؤسسي: تمثل طريقة تحضير تصوير معيارية وقابلة للتكيف يمكن تطبيقها عبر أنواع القوارض والمواقع الهيكلية المختلفة، مما يعزز إعادة استخدام المنصة في برامج أبحاث العظام.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: تزيد من الثقة التنبؤية في تقييم النمط الظاهري الهيكلي عن طريق تقليل التباين التقني والشوائب الحركية في دراسات التصوير الطولي.
- القيمة التشغيلية: تعزز قابلية التكرار والتوسع من خلال إجراء تقييد سريع (5-10 دقائق) ومحدد جيداً، مما يقلل من عدد الحيوانات المستخدمة ومعدلات تكرار التصوير.
- القيمة الاستراتيجية: تحسن عملية اتخاذ قرار المضي قدماً أو التوقف من خلال توفير بيانات موثوقة عن البنية المجهرية للعظام، مما يقلل المخاطر المرتبطة بتطوير المرشحات التي تؤثر على التوازن العظمي.
- التأثير على المحفظة: تتيح تحديد الأولويات القائمة على المخاطر للمركبات المعدلة للعظام من خلال نقاط نهاية تصويرية متسقة وقابلة للقياس تدعم التصنيف الموضوعي للفعالية.
اعتبارات التنفيذ
- يتطلب خبرة في تخدير القوارض ومراقبتها لضمان التهدئة الكافية دون التأثير على المعايير الفسيولوجية.
- يعتمد على توفر أنظمة micro-CT الحية وأسرة مسح متوافقة مصنوعة من ألياف الكربون لتحقيق أفضل عملية الحصول على الصور.
- يستلزم توحيد الإجراءات بين الفرق فيما يتعلق بتحضير الأنابيب الرغوية، واستخدام شمع الأسنان، وتقنيات تمديد الأطراف لضمان الاتساق بين المشغلين.
- يجب مراعاة التباين بين الحيوانات في عملية استقلاب isoflurane عند تعديل مستويات التهدئة باختلاف السلالات وأحجام الجسم.
- يقتصر على المواقع الهيكلية الخارجية التي يمكن الوصول إليها عن طريق تمديد الأطراف الخلفية؛ ولا يصلح للتصوير المحوري أو القحفي دون تكييف البروتوكول.
