Name: Softwaregestützte quantitative Messung der osteoarthritischen subchondralen Knochendicke (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-03-18T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 52 s
Description: Erfahren Sie die softwaregestützte quantitative Messung der subchondralen Knochendicke bei Osteoarthritis im Mausmodell. Diese Methode ermöglicht präzise Erkennung früher arthrotischer Veränderungen.

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Diese Arbeit wurde vom National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases der National Institutes of Health (NIH) unter der Award Number R01 AR059088, dem Department of Defense (DoD) unter der Forschungspreisnummer W81XWH-12-1-0304 und der Mary and Paul Harrington Distinguished Professorship Endowment unterstützt.

Alle in diesem Protokoll enthaltenen Tierverfahren wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) am University of Kansas Medical Center in Übereinstimmung mit allen Bundes- und Landesgesetzen und -vorschriften genehmigt.
1. Bildung von Knie-OA bei Mäusen
<ol><li>Erstellen Sie ein Mausmodell für Knie-OA durch chirurgische Destabilisierung des medialen Meniskus (DMM), wie von Glasson et al.18 bei 22 Wildtyp-BALB / c-Mäusen im Alter von 10-11 Wochen beschrieben. Führen Sie eine Scheinoperation als Kontrollverfahren an acht Mäusen mit dem gleichen Hintergrund und Alter durch. HINWEIS: Beide Geschlechter wurden für das ursprüngliche Projekt verwendet, um die NIH-Anforderung für die Berücksichtigung des Geschlechts als biologische Variable zu erfüllen, obwohl die Untersuchung des Geschlechtsunterschieds nicht der Geltungsbereich dieses Protokolls ist.</li>
	<li>Anästhesieren Sie Tiere durch Inhalation von Isofluran. Überprüfen Sie die Tiefe der Anästhesie, indem Sie ihre Atemfrequenz / Anstrengung und mangelnde Reaktion auf Zehen- / Schwanzdrücken überwachen. Setzen Sie tiere in eine Rückenlage.</li>
	<li>Rasieren Sie die Haut im Kniebereich und reinigen Sie die Haut mit Povidon-Jod + Alkohol Hautpeeling; drei abwechselnde Zyklen.</li>
	<li>Führen Sie das DMM-Verfahren am rechten Knie unter einem Operationsmikroskop durch. Setzen Sie das Kniegelenk durch einen medialen parapatellaren Schnitt (1,2-1,5 cm länge) aus und schneiden Sie die Gelenkkapsel ein. Halten Sie die Patella und die Patellasehne intakt. Nach sorgfältiger Exposition des medialen Meniskotibialbandes (MML), das den medialen Meniskus am Tibiaplateau verankert, wird es mit einer mikrochirurgischen Schere transektiert, um den medialen Meniskus zu destabilisieren.</li>
	<li>Führen Sie eine Scheinoperation am rechten Knie als Kontrollverfahren durch, bei der die MML visualisiert, aber nicht transektiert wurde.</li>
	<li>Schließen Sie die Gelenkkapsel mit 8-0 resorbierbare Polyglactinnähte und Hautschnitte mit 7-0 nicht resorbierbaren Nähten für DMM- und Scheinverfahren, um die ordnungsgemäße Verwendung des Knies nach der Heilung sicherzustellen.</li>
	<li>Injizieren Sie SR Buprenorphin (0,20-0,5 mg/kg) subkutan (SC) unmittelbar vor dem chirurgischen Eingriff zur Analgesie, die eine Schmerzlinderung bis zu 72 h nach einer einzigen Injektion bewirkt. Überwachen Sie operierte Tiere nach der Operation.</li>
	<li>Euthanasie von Tieren mit einer CO2-Kammer 2, 8 und 16 Wochen nach der Operation. Bestätigen Sie nach der Bewusstlosigkeit den Tod der Tiere durch eine physikalische Methode (Öffnen der Brusthöhle). Diese Methoden der Euthanasie stehen im Einklang mit den Empfehlungen des Gremiums für Euthanasie der American Veterinary Medical Association (AVMA).</li>
	<li>Ernten Sie die Kniegelenke für histologische Analysen 2, 8 und 16 Wochen nach der DMM-Operation und 2 und 16 Wochen nach der Nap-Operation, um Maus-Kniegelenke mit unterschiedlichen Graden der OA-Schwere oder SCB-Verdickung zu erhalten.</li>
</ol>2. Erstellung von Gewebeschnitten und histologischen Bildern
<ol><li>Fixieren Sie die Gewebeproben des Mauskgelenks in 2% Paraformaldehyd, entkalken Sie sie in 25% Ameisensäure, betten Sie sie in Paraffin ein und schneiden Sie koronal, um sowohl das mediale als auch das laterale Kompartiment zu untersuchen.</li>
	<li>Schneiden Sie Knieproben von der hinteren Seite des Knies mit einem Mikrotom und sammeln Sie Gewebeschnitte, die in Abständen von 70-80 μm 5 μm dick sind, um etwa 40 Gewebeobjektträger über das gesamte Kniegelenk zu erhalten. Eine mikrometergestützte Schätzung legt nahe, dass die Objektträgerzahlen 1-6 aus dem hinteren, 11-18 aus dem mittleren hinteren, 23-30 aus der Mitte des vorderen und 35-40 aus dem weit vorderen Teil des Kniegelenks stammen. Entsorgen oder sammeln Sie dazwischenliegende Abschnitte für zusätzliche Flecken.</li>
	<li>Führen Sie Safranin-O und schnelle grüne Flecken gemäß den Anweisungen des Herstellers durch, um Knorpelzellen und Matrizen auf jeweils fünf Objektträgern spezifisch zu identifizieren. Führen Sie die Hämatoxylin-Eosin-Färbung gemäß den Anweisungen des Herstellers durch, um die Kniegelenke auf zellulärer und Gewebeebene wie zuvor beschrieben zu untersuchen19,20,21,22.</li>
	<li>Erfassen Sie histologische Bilder mit einem Mikroskop, das mit einer Digitalkamera ausgestattet ist. Allgemeine histopathologische Analysen und histologische OA-Einstufungen wurden wie zuvor beschrieben durchgeführt15,19,20,21,22.</li>
</ol>3. Quantitative Messung des osteoarthritischen subchondralen Knochens mit der ImageJ-Software
<ol><li>Laden Sie die ImageJ-Software herunter und öffnen Sie historische Bilder von Interesse.<ol>
<li>Laden Sie das mit Java 1.8.0_172 gebündelte ImageJ von https://imagej.nih.gov/ij/ herunter.</li>
		<li>Öffnen Sie das Programm ImageJ. Klicken Sie auf der Multifunktionsleiste auf die Registerkarte Datei und dann auf die Option Öffnen , um das histologische Bild zu öffnen.</li>
		<li>Suchen Sie die Adresse des Dateiverzeichnisses, wählen Sie die Bilddatei aus, und klicken Sie auf Öffnen.</li>
	</ol></li>
	<li>Kalibrieren Sie Bild J mit dem Mikrometer auf den histologischen Bildern.<ol>
<li>Verwenden Sie das Geradeaus-Werkzeug, um eine Längeneinheit auf dem Mikrometer zu skizzieren, und klicken Sie auf Analysieren > (dann) Maßstab festlegen. Legen Sie den bekannten Abstand und das Pixel-Seitenverhältnis auf 1 fest und klicken Sie auf OK. ImageJ kann die Pixellänge in die Einheitslänge auf Mikrometer umrechnen.</li>
		<li>Legen Sie den gemessenen Faktor auf Fläche fest. Klicken Sie auf Analysieren > Messung festlegen und aktivieren Sie unter neuem Fenster das Kontrollkästchen Fläche und Grenzwert auf Schwellenwert . In diesem Schritt wird ImageJ so eingestellt, dass der Parameter "Area" innerhalb des ausgewählten "Threshold" gemessen wird.</li>
	</ol></li>
	<li>Messen Sie den gesamten interessierenden subchondralen Knochen (SCB).<ol>
<li>Definieren Sie die SCB-Region of Interest (ROI), wie in den orangefarbenen Kästchen in Abbildung 1A dargestellt, die die kortikale SCB-Platte und einen Teil des darunter liegenden trabekulären Knochens neben der kortikalen Platte im medialen Femurkondyl (MFC) und im medialen Tibiaplateau (MTP) mit spezifischen Abmessungen für jeden ROI abdeckt. Osteoarthritische SCB-Verdickung tritt normalerweise in diesen Bereichen auf. Definieren Sie den SCB-ROI mit der gleichen Form und Dimension in jedem MFC oder MTP für alle untersuchten Gelenke, um sicherzustellen, dass für alle Tiere die gleiche Größe des spezifischen ROI gemessen wurde.</li>
		<li>Skizzieren Sie den Umriss des gesamten SCB-Interessenbereichs mit dem Polygonauswahlwerkzeug unter dem Hauptfenster von ImageJ. HINWEIS: Die Auswahlwerkzeuge geben dem System einen Schwellenwert vor, um den gemessenen Bereich zu begrenzen.</li>
		<li>SCB-Gesamtfläche messen: Nachdem der Schwellenwert ausgewählt wurde, klicken Sie auf Analysieren > Messen. Es öffnet sich ein Fenster "Ergebnisse" mit Flächenmessung.</li>
	</ol></li>
	<li>Messen Sie den Knochensubstanzbereich, der festen Knochen ohne Knochenmark enthält.<ol>
<li>Klicken Sie auf Bearbeiten > Außen löschen , um den Bereich außerhalb des gesamten SCB-Bereichs auszuschließen. HINWEIS: Nachdem Sie auf die Option "Außen löschen " geklickt haben, ist nur der gesamte SCB-Bereich sichtbar. Das Bild außerhalb der gesamten SCB-Fläche wird schwarz. Dieser Schritt ermöglicht es den Beobachtern, sich auf den Knochensubstanzbereich innerhalb des Interessengebiets zu konzentrieren.</li>
		<li>Klicken Sie auf Bild > > Farbschwellenwert anpassen , um das Fenster "Schwellenwertfarbe" zu öffnen. Klicken Sie unten im Fenster "Schwellenwertfarbe" auf Original , um den ursprünglichen Status des Bildes wiederherzustellen. Verwenden Sie die Auswahlwerkzeuge in Schritt 3.3.2, um eine kleine Box im Knochensubstanzbereich zu zeichnen. Klicken Sie unten im Fenster "Schwellenwertfarbe" auf die Option "Probe ", um den Knochensubstanzbereich zu definieren. HINWEIS: Die Option "Sample" im Fenster "Threshold Color" ermöglicht es ImageJ, die gleichen Pixel auf der gesamten SCB-Fläche wie im Knochensubstanzprobenbereich auszuwählen. Der ausgewählte Knochensubstanzbereich färbt sich rot.</li>
		<li>Klicken Sie unten im Fenster Farbbalance des Schwellenwerts auf Auswählen, um einen Schwellenwert für die Flächenmessung zu erstellen. Klicken Sie im Hauptmenü von ImageJ auf Analysieren > Messen , und das Ergebnis der Messung des Knochensubstanzbereichs wird im Fenster "Ergebnisse" angezeigt.</li>
		<li>Speichern Sie die Daten der gesamten SCB-Fläche und der Knochensubstanzfläche.</li>
	</ol></li>
	<li>Berechnen Sie das Verhältnis der Knochensubstanzfläche (mm2) zur gesamten interessierenden SCB-Fläche (mm2), die die Knochensubstanzdicke (mm2/1,0 mm2) innerhalb der gesamten SCB-Fläche darstellt.</li>
	<li>Messen Sie die SCB-Dicke histologischer Abschnitte/Bilder (wie in den Schritten 3.1-3.5 beschrieben) von weit-posterioren, mittel-posterioren, mittel-anterioren und weit-vorderen Bereichen (wie in Schritt 2.2 beschrieben) von DMM-induzierter OA, um die bereichsspezifische SCB-Dicke von 6 Kniegelenken zu beurteilen (Abbildung 1B). HINWEIS: Dies kann die Zuverlässigkeit dieses quantitativen Messprotokolls bestätigen, da bekannt ist, dass osteoarthritische SCB-Veränderungen mit Knorpelläsionen kolokalisieren und dass osteoarthritische Knorpelschäden mit SCB-Verdickung in den gewichtstragenden Bereichen (mittlerer Teil) der Nagetier-Kniegelenke schwerwiegender sind14,15. Daher ist es angebracht, Mittelschnitte für die quantitative Messung der osteoarthritischen SCB-Verdickung zu verwenden.</li>
</ol>4. Statistik
<ol><li>Führen Sie statistische Analysen mit Daten aus quantitativen Messungen und visueller Sortierung der SCB-Dicke durch. Bestimmen Sie die Variabilität und Reproduzierbarkeit zwischen und innerhalb des Beobachters mit den Korrelationskoeffizientenanalysen von Pearson.</li>
	<li>Bestimmen Sie die Signifikanz von Unterschieden zwischen Studiengruppen mithilfe von Student's t-Tests oder Einweg-ANOVA, gefolgt von einem Post-hoc-Test (Tukey) mit Tabellenkalkulationssoftware. Betrachten Sie einen p-Wert von weniger als 0,05 als statistisch signifikant.</li>
</ol>

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</ol>

Die Autoren erklären keine konkurrierenden Interessenkonflikte.

Die Messung der SCB-Verdickung ist ein wichtiger Bestandteil der histologischen Beurteilung des OA-Schweregrads. Die meisten bestehenden OA-Grading-Systeme konzentrieren sich hauptsächlich auf Knorpelveränderungen15,16,17. Eine weit verbreitete murine osteoarthritische SCB-Dickengradierungsmethode, die SCB-Verdickung als leicht, mittelschwer und schwer kategorisiert, ist weitgehend subjektiv und ihre Zuverlässigkeit wurde nicht ...

Osteoarthritis (OA), röntgenographisch gekennzeichnet durch Gelenkraumverengung aufgrund des Verlustes von Gelenkknorpel, Osteophyten und subchondraler Knochen (SCB) Sklerose, ist die häufigste Form der Arthritis1,2. Obwohl die Rolle des periartikulären Knochens in der Ätiologie von OA nicht vollständig verstanden ist, wird allgemein angenommen, dass Osteophytenbildung und SCB-Sklerose eher das Ergebnis des Krankheitsprozesses als ursächliche Faktoren sind, aber Veränderungen in der periartikulären Knochenarchitektur / -form und -biologie können zur Entwicklung und progression von OA beitragen3,4 . Die Entwicklung eines genauen und leicht durchführbaren OA-Bewertungssystems, einschließlich SCB-Messung, ist entscheidend für vergleichende Studien zwischen Forschungslabors und für die Bewertung der Wirksamkeit von Therapeutika, die das Fortschreiten der OA verhindern oder abschwächen sollen.
SCB ist mit einer dünnen kuppelartigen Knochenplatte und einer darunter liegenden Schicht aus trabekulärem Knochen aufgebaut. Die SCB-Platte ist die kortikale Lamelle, die parallel zum und unmittelbar unter dem verkalkten Knorpel liegt. Kleine Äste der arteriellen und venösen Gefäße sowie Nerven dringen durch die Kanäle in der SCB-Platte ein und kommunizieren zwischen dem verkalkten Knorpel und dem trabekulären Knochen. Der subchondrale trabekuläre Knochen enthält Blutgefäße, sensorische Nerven, Knochenmark und ist poröser und metabolischer als die SCB-Platte. Daher übt SCB stoßdämpfende und unterstützende Funktionen aus und ist auch wichtig für die Knorpelnährstoffversorgung und den Stoffwechsel in normalen Gelenken5,6,7,8.
SCB-Verdickung (in der Histologie) und Sklerose (in der Radiographie) sind die Hauptmerkmale von OA und Schlüsselforschungsbereichen der OA-Pathophysiologie. Die Messung der SCB-Verdickung ist ein wichtiger Bestandteil der histologischen Beurteilung des OA-Schweregrads. Zuvor berichtete digitale Mikroradiographie zur Messung der SCB-Mineraldichte von Nagetieren9 sowie die auf Mikro-Computertomographie (Mikro-CT) basierende quantitative SCB-Messung in Nagetiermodellen von OA10,11,12,13 haben unser Verständnis der SCB-Struktur und der Rolle von SCB-Veränderungen in der OA-Pathophysiologie verbessert. SCB-Fläche und -Dicke wurden auch mit histologischen Objektträgern unter Verwendung eines ausgeklügelten Computersystems mit spezifischer und teurer Knochenhistomorphometrie-Software quantifiziert14. Dennoch sind visuelle Schätzungsbasierte semiquantitative OA-Grading-Systeme, einschließlich SCB-Verdicker-Grading, derzeit weiter verbreitet als Mikro-CT, da die Grading-Systeme einfach zu bedienen sind, insbesondere für das Screening zahlreicher histologischer Bilder. Die meisten bestehenden OA-Grading-Systeme konzentrieren sich jedoch hauptsächlich auf Knorpelveränderungen15,16,17. Eine weit verbreitete osteoarthritische SCB-Dickengradierungsmethode, die die SCB-Verdickung als leicht, mittelschwer und schwer einstuft, ist weitgehend subjektiv und ihre Zuverlässigkeit wurde nicht vollständig validiert15. Ein zuverlässiges und einfach auszuführendes schrittweises osteoarthritisches SCB-Dickenmessprotokoll ist entweder nicht vollständig entwickelt oder nicht standardisiert.
Diese Studie zielte darauf ab, ein reproduzierbares, empfindliches und leicht auszuführendes Protokoll zur quantitativen Messung der SCB-Dicke in einem Mausmodell von OA zu entwickeln. Unsere strengen Messtests und statistischen Analysen zeigten, dass dieses softwaregestützte quantitative Messprotokoll imageJ die SCB-Dicke sowohl in normalen als auch in osteoarthritischen Kniegelenken quantifizieren kann. Das neu entwickelte Protokoll ist reproduzierbar und empfindlicher gegenüber leichten SCB-Änderungen als die weit verbreiteten visuellen Grading-Systeme. Es kann zur Erkennung früher osteoarthritischer SCB-Veränderungen und zur Beurteilung der In-vivo-Wirksamkeit von OA-Behandlungen in Verbindung mit der OA-Knorpeleinstufung verwendet werden.

<table><tbody><tr><td>Safranin-O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S8884</td><td></td></tr><tr><td>Fast grün</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>F7252</td><td></td></tr><tr><td>Hämatoxylin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>GHS216</td><td></td></tr><tr><td>Eosin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>E4382</td><td></td></tr><tr><td>Illustrator</td><td>Adobe</td><td>Nicht zutreffend</td><td></td></tr></tbody></table>

softwaregestützte quantitative messung der osteoarthritischen subchondralen knochendicke

Software-Assisted Quantitative Measurement of Osteoarthritic Subchondral Bone Thickness

Subchondrale Knochenverdickung und Sklerose sind die Hauptmerkmale der Osteoarthritis (OA), sowohl im Tiermodell als auch beim Menschen. Derzeit wird der Schweregrad der histologischen subchondralen Knochenverdickung hauptsächlich durch auf visueller Schätzung basierende semi-quantitative Grading-Systeme bestimmt. Dieser Artikel stellt ein reproduzierbares und leicht auszuführendes Protokoll zur quantitativen Messung der subchondralen Knochendicke in einem Mausmodell von Knie-OA vor, das durch Destabilisierung des medialen Meniskus (DMM) induziert wird. Dieses Protokoll verwendete die ImageJ-Software, um die subchondrale Knochendicke auf histologischen Bildern zu quantifizieren, nachdem eine Region von Interesse im medialen Femurkondylus und dem medizinischen Tibiaplateau definiert wurde, wo subchondrale Knochenverdickung normalerweise bei DMM-induzierter Knie-OA auftritt. Als Kontrollen wurden histologische Bilder von Kniegelenken mit einem Scheinverfahren verwendet. Statistische Analysen zeigten, dass das neu entwickelte quantitative subchondrale Knochenmesssystem mit geringen Intra- und Interbeobachtervariabilitäten hochgradig reproduzierbar war. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das neue Protokoll empfindlicher auf subtile oder milde subchondrale Knochenverdickung reagiert als die weit verbreiteten visuellen Grading-Systeme. Dieses Protokoll eignet sich sowohl zur Erkennung früher als auch fortschreitender osteoarthritischer subchondraler Knochenveränderungen und zur Beurteilung der In-vivo-Wirksamkeit von OA-Behandlungen in Verbindung mit der OA-Knorpeleinstufung.

Reproduzierbarkeitsvergleich zwischen visueller Schätzungsbewertung und ImageJ-gestützter quantitativer Messung: Die SCB-Dicke in 48 Regions of Interest (ROI) (24 MFC und 24 MTP), definiert aus einem mittleren Abschnitt jedes Knies von 24 Knien/Tieren, wurde von drei unabhängigen Individuen unter Verwendung des bestehenden visuellen 0-3-Scoring-Schemas, wie in der Literatur beschrieben, bewertet15,23, wobei 0 = normal (keine SCB-Verdickung), 1...

Dieser Methodenartikel stellt ein softwaregestütztes quantitatives Messprotokoll zur Quantifizierung der histologischen subchondralen Knochendicke in murinen osteoarthritischen Kniegelenken und normalen Kniegelenken als Kontrollen vor. Dieses Protokoll ist sehr empfindlich gegenüber subtiler Verdickung und eignet sich zur Erkennung früher osteoarthritischer subchondraler Knochenveränderungen.

Softwaregestützte quantitative Messung der osteoarthritischen subchondralen Knochendicke

Subchondral bone thickening and sclerosis are the major hallmarks of osteoarthritis (OA), both in animal models and in humans. Currently, the severity of ...

Subchondrale Knochenverdickung oder Sklerose ist eines der Kennzeichen der Osteoarthritis, sowohl im Tiermodell als auch beim Menschen. Derzeit wird der Schweregrad der histologischen subchondralen Knochenverdickung hauptsächlich durch visuelle Schätzung auf der Grundlage semiquantitativer Grading-Systeme bestimmt. Diese Studie zielt darauf ab, ein reproduzierbares und leicht auszuführendes Protokoll zur quantitativen Messung der subchondralen Knochendicke in einem Mausmodell der Knie-OA zu entwickeln, das durch Destabilisierung des medialen Meniskus induziert wird.Wir haben ein Mausmodell für Kniearthrose durch chirurgische Destabilisierung des medialen Meniskus erstellt, die unter dem Operationsmikroskop und dem sterilen Zustand durchgeführt wird. Der histologische Prozess der Kniegelenke der Maus umfasst Gewebefixierung, Entkalkung, Trimmen, Verarbeiten, Einbetten, Schneiden und Färben, gefolgt von mikroskopischer Bildgebung. Das Bild auf dem Bildschirm zeigt die Kniearthrose der Maus mit Gelenkknorpelläsionen, Osteophytenbildung und subchondraler Knochenverdickung Quantitative Messung des osteoarthritischen subchondralen Knochens mit der ImageJ-Software.Laden Sie ImageJ von imagej.nih.gov/ij herunter. Öffnen Sie ImageJ. Klicken Sie auf die Registerkarte Datei und dann auf die Option Öffnen, um das histologische Bild zu öffnen.Suchen Sie die Adresse des Dateiverzeichnisses, wählen Sie die Bilddatei aus, und klicken Sie auf Öffnen. Verwenden Sie das Geradelinien-Werkzeug, um eine Längeneinheit(einen Mikrometer) zu skizzieren, und klicken Sie auf Analysieren (Analyze) und dann auf Skalierung festlegen (Set Scale). Stellen Sie den bekannten Abstand und das Pixel-Seitenverhältnis auf eins und klicken Sie auf Ok.ImageJ kann die Pixellänge in die Einheitslänge eines Mikrometers umwandeln.Legen Sie den gemessenen Faktor auf Fläche fest. Klicken Sie auf Analysieren, dann auf Messung festlegen und aktivieren Sie im neuen Fenster das Kontrollkästchen Fläche und Grenzwert auf Schwellenwert. In diesem Schritt wird ImageJ so eingestellt, dass der Parameterbereich innerhalb des ausgewählten Schwellenwerts gemessen wird.Definierter subchondraler Knochenbereich von Interesse, wie im Radio gezeigt, der die subchondrale kortikale Platte und einen Teil des darunter liegenden trabekulären Knochens neben der kortikalen Platte abdeckt. Skizzieren Sie den Umriss des gesamten subchondralen Knochenbereichs mit dem Auswahlwerkzeug unter dem Hauptfenster des Bildes. Die Auswahlwerkzeuge geben dem System einen Schwellenwert, um die Messung nach der Auswahl des Schwellenwerts zu begrenzen.Klicken Sie auf Analysieren und dann auf Messen. Es öffnet sich ein Ergebnisfenster mit Flächenmessung. Klicken Sie auf Bearbeiten und dann auf Außen löschen, um den Bereich außerhalb des gesamten subchondralen Knochenbereichs auszuschließen.Nachdem Sie auf die Option "Außen löschen" geklickt haben, ist nur der gesamte subchondrale Knochenbereich sichtbar. Klicken Sie auf Bild, dann auf Anpassen und dann auf Farbwert, um das Farbfenster für den Schwellenwert zu öffnen. Klicken Sie unten im Schwellenwert-Farbfenster auf Original, um den ursprünglichen Status des Bilds wiederherzustellen.Verwenden Sie Auswahlwerkzeuge, um eine kleine Box im Knochensubstanzbereich zu zeichnen. Klicken Sie unten im Fenster auf Sample Option (Sample Option), um den Knochensubstanzbereich zu definieren. Der ausgewählte Knochensubstanzbereich wird rot.Klicken Sie unten im Farbfenster des Schwellenwerts auf Auswählen, um einen Schwellenwert für die Flächenmessung zu erstellen. Klicken Sie im Hauptmenü von ImageJ auf Analysieren und dann auf Messen. Das Ergebnis der Messung des Knochensubstanzbereichs wird im Ergebnisfenster angezeigt.Speichern Sie die Daten der gesamten subchondralen Knochenfläche und der Knochensubstanzfläche. Die Inter- und Intraobservervariabilität sowie die Reproduzierbarkeit wurden durch pearsons Korrelationskoeffizientenanalyse bestimmt. Die Signifikanz des Unterschieds zwischen den Studiengruppen wurde mit Hilfe des Student t-Tests oder der Einweg-ANOVA bestimmt, gefolgt von einem Post-hoc-Test.Diese Abbildung zeigt die oberen und unteren Paneele. Das obere Feld zeigt Mikrofotografien histologischer Bilder aus Sham- und DMM-Gruppen für eine auf visueller Schätzung basierende subchondrale Knochenbewertung. Die unteren Panels zeigen Mikrofotografien histologischer Bilder aus Sham- und DMM-Gruppen für die ImageJ-gestützte, quantitative subchondrale Knochenmessung.Die mit einer gepunkteten gelben Linie umrandeten Felder, die mit Adobe Illustrator erstellt wurden, definieren den gesamten subchondralen Knochenbereich von Interesse. Der Bereich der Knochensubstanz innerhalb der Boxen ist orange hervorgehoben. Bemerkenswerte subchondrale Knochenverdickungen im medialen Femurkondylus und im medialen Tibiaplateau können mit der ImageJ-Software quantifiziert werden.In dieser Abbildung zeigen Interobserver-Variationstests eine hohe Reproduzierbarkeit zwischen Beobachtern sowohl für die erste als auch für die zweite Messung der subchondralen Knochendicke im medialen Tibiaplateau und den medialen femmoralen Kondylenregionen von Interesse. In dieser Abbildung zeigen Intraobserver-Variationstests eine hohe Reproduzierbarkeit zwischen den ersten und zweiten subchondralen Knochendickenmessungen im medialen Tibiaplateau und den medialen femmoralen Kondylenregionen von Interesse. Tabelle 1 zeigt eine vergleichende Analyse der Reproduzierbarkeit zwischen der visuellen Gradierung und der ImageJ-gestützten quantitativen Messung der subchondralen Knochendicke.Der Korrelationskoeffiziententest legt nahe, dass die quantitative Messung relativ reproduzierbarer war als das visuelle Bewertungssystem. Diese Abbildung zeigt eine vergleichende Sensitivitätsanalyse der visuellen Gradierung und die ImageJ-gestützte quantitative Messung der subchondralen Knochendicke im medialen Femurkondylus und im medialen Tibiaplateau. Die histologischen Bilder für die visuelle Schätzungsbewertung wurden in drei Gruppen unterteilt.Der quantitative subchondrale Knochendickenwert aller drei Beobachter für die DMM-Bilder mit einem visuellen Null-Score war signifikant höher als der der Sham-Bilder mit einem visuellen Null-Score, was darauf hindeutet, dass die quantitative Messung empfindlicher ist als die visuelle Einstufung auf eine leichte subchondrale Knochenverdickung. Das neu entwickelte Protokoll zur quantitativen Messung der osteoarthritischen subchondralen Knochendicke ist empfindlicher gegenüber leichten subchondralen Knochenveränderungen als die weit verbreiteten visuellen Grading-Systeme. Und dieses Protokoll kann zur Erkennung früher osteoarthritischer subchondraler Knochenveränderungen und zur Beurteilung der In-vivo-Wirksamkeit von Osteoarthritis-Behandlungen in Verbindung mit osteoarthritis knorpelgrading verwendet werden.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Medicine

Medizin

Das Ziel dieser Studie ist ein Protokoll für die arthroskopische Behandlung von osteochondrale Läsionen des Talus mit Microfractured und gereinigtes Fettgewebe Stammzellen zu melden.

Autologe Microfractured und gereinigtes Fettgewebe für arthroskopische Management osteochondrale Läsionen des Talus

Die Untersuchung während der Arthroskopie-Chirurgie wird normalerweise durchgeführt, um den Zustand des Weichgewebes zu beurteilen, aber dieser Ansatz war immer subjektiv und qualitativ. Dieser Bericht beschreibt eine Sondierungsvorrichtung, die den Widerstand des Weichgewebes mit einem triaxialen Kraftsensor während der Arthroskopie quantitativ messen kann.

Ein Sondierungsgerät zur quantitativen Messung der mechanischen Eigenschaften von Weichgeweben während der Arthroskopie

Das aktuelle Protokoll legt eine strenge und reproduzierbare Methode zur Quantifizierung morphologischer Gelenkveränderungen fest, die mit Arthrose einhergehen. Die Anwendung dieses Protokolls kann bei der Überwachung des Krankheitsverlaufs und der Bewertung therapeutischer Interventionen bei Arthrose von Nutzen sein.

Standardisierte histomorphometrische Bewertung von Osteoarthritis in einem chirurgischen Mausmodell

Wir präsentieren eine Methode zur Untersuchung früher osteoarthritischer Veränderungen auf zellulärer Ebene im Gelenkknorpel mittels Atomkraftmikroskopie (AFM).

Anwendung der Atomkraftmikroskopie zur Erkennung früher Osteoarthritis

Das vorliegende Protokoll beschreibt die kontrollierten Mikroklingenkratzer auf der Oberfläche des Gelenkknorpels nach Destabilisierung des Mausknies durch Schneiden des medialen Miniscotibialbandes. Dieses Tiermodell stellt eine beschleunigte Form der Osteoarthritis (OA) dar, die für die Untersuchung der Osteophytenbildung, Osteosklerose und Schmerzen im Frühstadium geeignet ist.

Destabilisierung des medialen Meniskus- und Knorpelkratzmurinmodells der beschleunigten Arthrose

Wir stellen einen Schritt-für-Schritt-Ansatz vor, um die häufigsten Probleme im Zusammenhang mit Mikroeindrücken in der Rasterkraftmikroskopie zu identifizieren und anzugehen. Wir veranschaulichen die aufkommenden Probleme an nativen menschlichen Gelenkknorpelexplantaten, die durch verschiedene Grade der Arthrose-bedingten Degeneration gekennzeichnet sind.

Auseinandersetzung mit praktischen Fragen der Rasterkraftmikroskopie-basierten Mikroeindringung an menschlichen Gelenkknorpelexplantaten

Knochenerosionen sind ein wichtiges pathologisches Merkmal der rheumatoiden Arthritis. Das Ziel dieser Arbeit ist es, ein Trainingswerkzeug einzuführen, das Benutzern eine Anleitung zur Identifizierung pathologischer kortikaler Brüche auf hochauflösenden peripheren quantitativen Computertomographiebildern für die Erosionsanalyse bietet.

Erosionsidentifikation in Metakarpophalangealgelenken bei rheumatoider Arthritis mittels hochauflösender peripherer quantitativer Computertomographie

Hier stellen wir das Messprotokoll des Ultraschallgeräts mit bidirektionaler Axialübertragung (BDAT) im Detail vor und testen es in einer Reproduzierbarkeitsstudie unter Berücksichtigung von 14 gesunden Teilnehmern und 3 Bedienern. Die Reliabilität, gemessen mit den Intraklassen-Korrelationskoeffizienten (ICC), war für vier interessante Parameter gut bis ausgezeichnet.

Beurteilung des kortikalen Knochens mit ultraschallgeführten Wellen: Eine Reproduzierbarkeitsstudie in einer gesunden Population

Die Entwicklung eines automatisierten Workflows zur Erkennung von Gelenkräumen ermöglichte eine Hochdurchsatzsegmentierung der unterschiedlichen Maus-Hinterpfotenknochen mit &gt;98 % Genauigkeit bei Wildtyp-Tieren. Eine flexible Anwendung auf Vorderpfoten und Pfoten mit entzündlich-erosiver Arthritis wurde erreicht, jedoch mit einer veralteten Leistung, die eine weitere Optimierung in zukünftigen Studien mit öffentlich verfügbaren Daten rechtfertigt.

Automatisierte Gelenkraumerkennung verbessert die Genauigkeit der Knochensegmentierung

Wir schlagen ein Protokoll zur Bewertung der Knochenregeneration auf verschiedenen hierarchischen Ebenen vor. Dieser multimodale Ansatz ermöglicht Strukturanalysen über verschiedene Längenskalen hinweg und adressiert so effektiv Herausforderungen bei der Probenvorbereitung. Es bietet zudem einen zuverlässigen Arbeitsablauf zur Bewertung der Wirksamkeit von Biomaterialien bei der Förderung der Knochenregeneration.

Multimodaler Ansatz zur Bewertung der Knochenregeneration und der Gerüstleistung

Erfahren Sie die softwaregestützte quantitative Messung der subchondralen Knochendicke bei Osteoarthritis im Mausmodell. Diese Methode ermöglicht präzise Erkennung früher arthrotischer Veränderungen.

Softwaregestützte quantitative Messung der osteoarthritischen subchondralen Knochendicke

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