Posicionamiento adecuado y la contención de una rata de extremidades para la proyección de imagen enfocada de alta resolución del hueso utilizando la microarquitectura In Vivo Micro-tomografía computada
22 de noviembre de 2017
Este documento indica a los usuarios de escáneres de tomografía micro computada (µCT) en vivo cómo anestesiar, correctamente la posición y sujetar las extremidades de una rata para el mínimo movimiento durante la proyección de imagen de alta resolución de la tibia. El resultado es imágenes de alta calidad que pueden ser procesados para cuantificar con precisión la microarquitectura ósea.
El objetivo general de este procedimiento es posicionar y sujetar correctamente una extremidad trasera de rata para la adquisición de imágenes enfocadas de alta resolución de la microarquitectura ósea de la tibia proximal y el fémur distal mediante tomografía microcomputarizada in vivo. Este método puede ayudar a responder preguntas clave sobre la adquisición de imágenes in vivo por micro TC y proporciona orientación para el posicionamiento y la sujeción adecuados de la extremidad posterior. La principal ventaja de este procedimiento es que se pueden adquirir imágenes altamente consistentes y luego usarlas para cuantificar los cambios en la microarquitectura ósea que ocurren durante los estudios longitudinales.
Coloque a la rata en posición supina sobre una cama de escáner de fibra de carbono. Después de confirmar el nivel adecuado de sedación por falta de respuesta al pinzamiento de los dedos del pie, aplique lubricación oftálmica en los ojos del animal. Sujete el pie en un tubo de espuma maleable con los dedos que se extienden fuera de un extremo y aplique cera dental para sujetar el pie firmemente dentro de la espuma, teniendo cuidado de que la espuma no se extienda sobre la región de interés.
Selle herméticamente el tubo con cinta adhesiva e inserte la espuma en el tubo. Confirme un ajuste hermético entre la espuma y el tubo y deslice el tubo en el lecho del escáner de rayos X. Extiende la extremidad trasera hasta que la pata esté tensa.
Confirmando la falta de sobreextensión palpando la posición de la articulación de la rodilla y tirando de la extremidad trasera opuesta y la cola hacia el torso. Extender la extremidad trasera lejos del torso hasta que la pierna esté tensa asegura que la radiografía pase a través de todas las regiones del hueso en un patrón lo más similar posible. A continuación, seque el lado adhesivo de varios trozos de cinta adhesiva y utilice la cinta modificada para asegurar la extremidad trasera y la cola no extendidas, de modo que permanezcan fuera del campo de visión de escaneo.
A continuación, fije las caderas, los hombros, la cabeza y el cono de la nariz a la cama de exploración. Envuelva al animal en una envoltura veterinaria para limitar la pérdida de calor y obtenga imágenes del animal mediante microtomografía computarizada utilizando los parámetros experimentales apropiados de acuerdo con los protocolos estándar. Cuando se hayan obtenido todas las imágenes, permita que el animal se recupere en una jaula individual parcialmente calentada con monitoreo hasta que esté completamente recostado.
La posición adecuada de la extremidad trasera de la rata implica que la pata esté completamente extendida y que todo el pie y el tobillo estén sujetos con espuma, lo que da como resultado una imagen adquirida de calidad suficiente para el análisis de la microarquitectura trabecular y cortical. La colocación y restricción insuficientes de la extremidad posterior pueden dar lugar a imágenes con artefactos de movimiento, mientras que una cola que no se elimina completamente del campo de visión de exploración interferirá con la atenuación de los rayos X por las muestras de exploración y alterará las mediciones de la densidad mineral de la médula ósea y los tejidos. Una vez dominado, este procedimiento se puede realizar correctamente en 5-10 minutos.
Al realizar este procedimiento, es importante estar siempre consciente de la frecuencia respiratoria, el nivel de sedación y la cantidad de exposición a la radiación de la rata. Este procedimiento puede modificarse y utilizarse para evaluar otros sitios esqueléticos, como el fémur distal y las vértebras de la madera. Además, este procedimiento puede modificarse y utilizarse para otras especies de roedores como los ratones.
Después de ver este video, debe tener una buena comprensión de cómo posicionar y sujetar correctamente la extremidad trasera de la rata, para obtener imágenes enfocadas y consistentes de alta resolución de la microarquitectura ósea de la tibia proximal.
Descripción general
Este artículo proporciona un protocolo detallado para anestesiar, posicionar y inmovilizar la extremidad trasera de una rata con el fin de obtener imágenes de alta resolución de la microarquitectura ósea mediante tomografía computarizada microscópica in vivo (µCT). La correcta ejecución de este método garantiza imágenes de alta calidad adecuadas para cuantificar cambios en la estructura ósea.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Imagenología ósea
- Microtomografía computarizada
Antecedentes
- Las técnicas de imagen in vivo son fundamentales para estudiar la microarquitectura ósea.
- La colocación precisa y la inmovilización del sujeto son esenciales para obtener imágenes de alta calidad.
- Este método puede adaptarse a diferentes sitios esqueléticos y especies de roedores.
- Los artefactos por movimiento pueden afectar significativamente la calidad de la imagen y la precisión de los datos.
Objetivo del estudio
- Proporcionar un protocolo estandarizado para la obtención de imágenes de la microarquitectura ósea en ratas.
- Minimizar el movimiento durante la adquisición de imágenes para obtener una mejor calidad de datos.
- Facilitar estudios longitudinales sobre los cambios óseos.
Métodos Utilizados
- Colocar a la rata en posición supina sobre la camilla del escáner.
- Utilizar lubricante oftálmico y tubos de espuma para restringir las patas.
- Sujetar la extremidad trasera y la cola para evitar interferencias durante la adquisición de imágenes.
- Monitorear el estado del animal durante todo el procedimiento.
Resultados principales
- Se obtuvieron imágenes de alta calidad del tibia proximal y del fémur distal.
- Se lograron resultados de imagen consistentes con una colocación adecuada del miembro.
- La reducción de artefactos por movimiento permitió una cuantificación mejorada de la microarquitectura ósea.
- El procedimiento puede completarse eficientemente en 5 a 10 minutos.
Conclusiones
- La posición adecuada de las extremidades es fundamental para obtener resultados exitosos en la imagenología.
- Este protocolo puede adaptarse a diversos sitios esqueléticos y especies de roedores.
- Es esencial prestar atención al bienestar animal durante el procedimiento.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
En la investigación ósea preclínica, la obtención de imágenes in vivo consistentes es fundamental para la evaluación longitudinal de intervenciones terapéuticas sobre la integridad esquelética. La correcta posición y sujeción de la extremidad trasera de la rata garantiza una calidad reproducible de las imágenes de micro-TC, reduciendo la variabilidad en las mediciones del hueso trabecular y cortical a lo largo del tiempo. Esta rigurosidad metodológica permite una cuantificación confiable de los cambios en la microarquitectura ósea, influyendo directamente en las decisiones de avance o interrupción durante la evaluación de candidatos osteoanabólicos o anti-resortivos en fases iniciales.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Permite la evaluación de fenotipos esqueléticos al proporcionar datos consistentes de referencia y longitudinales sobre la microarquitectura ósea para estudios de validación de dianas.
- Valor operativo: Reduce la variabilidad entre sujetos mediante imágenes repetidas del mismo animal, disminuyendo el tamaño de las cohortes necesarias para alcanzar potencia estadística en estudios preclínicos de eficacia.
Desarrollo de ensayos y cribado
- Valor científico: Genera resultados cuantitativos de alta resolución (por ejemplo, grosor trabecular, fracción de volumen óseo) adecuados para la estandarización de ensayos en cascadas de cribado enfocadas en el hueso.
- Valor operativo: Establece un flujo de trabajo reproducible para la preparación de muestras que minimiza los artefactos por movimiento, mejorando la robustez y el rendimiento del ensayo en cribados fenotípicos basados en imágenes.
Investigación Traductiva y Preclínica
- Valor Científico: Apoya la modelización de sistemas relevantes para enfermedades al permitir el seguimiento preciso de los cambios estructurales en el hueso en respuesta a manipulaciones farmacológicas o genéticas a lo largo del tiempo.
- Valor Operacional: Facilita la continuidad traslacional al proporcionar biomarcadores derivados de imágenes que vinculan los hallazgos del descubrimiento con evaluaciones preclínicas de seguridad y eficacia.
Integración de la tubería y flujo de trabajo
Este protocolo de posicionamiento de la extremidad posterior se integra en el flujo de trabajo de descubrimiento al garantizar lecturas de imágenes confiables que informan la validación de dianas, la optimización de compuestos prometedores y las decisiones de avance preclínico en el desarrollo de terapias dirigidas al hueso.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la comprobación de hipótesis al permitir la visualización consistente de los cambios en la microarquitectura ósea tras la modulación del objetivo.
- Selección: Proporciona resultados de imágenes cuantitativas listos para ensayos, que permiten comparar los efectos de compuestos sobre parámetros esqueléticos.
- Análisis: Ofrece mediciones estandarizadas y reproducibles (por ejemplo, densidad mineral ósea, número de trabéculas) esenciales para el análisis estadístico y la comparabilidad entre estudios.
- Investigación Translacional: Permite el seguimiento longitudinal de las respuestas esqueléticas, apoyando decisiones de avance ajustadas al riesgo basadas en datos mecanicistas y fenotípicos.
- Reutilización Empresarial: Representa un método estandarizado y adaptable de preparación para imágenes, aplicable en diferentes especies de roedores y sitios esqueléticos, que promueve la reutilización de plataformas en programas de investigación ósea.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Aumenta la confianza predictiva en la evaluación del fenotipo esquelético al minimizar la variabilidad técnica y los artefactos de movimiento en estudios longitudinales de imágenes.
- Valor operativo: Mejora la reproducibilidad y escalabilidad mediante un procedimiento de inmovilización rápido (5-10 minutos) y bien definido que reduce el uso de animales y las tasas de repetición de imágenes.
- Valor estratégico: Mejora la toma de decisiones de avance o interrupción al proporcionar datos fiables sobre la microarquitectura ósea que reducen los riesgos en la progresión de candidatos que afectan la homeostasis ósea.
- Impacto en la cartera: Permite la priorización basada en riesgos de compuestos que modulan el hueso, mediante puntos finales de imagen consistentes y cuantificables que respaldan una clasificación objetiva de la eficacia.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en anestesia y monitoreo de roedores para garantizar una sedación adecuada sin comprometer los parámetros fisiológicos.
- Depende del acceso a sistemas de micro-TC in vivo y camas de escáner de fibra de carbono compatibles para obtener imágenes óptimas.
- Necesita una estandarización entre los equipos para la preparación de tubos de espuma, la aplicación de cera dental y las técnicas de extensión de las extremidades, a fin de asegurar consistencia entre operadores.
- Debe tener en cuenta la variabilidad interindividual en el metabolismo del isoflurano al ajustar los niveles de sedación en diferentes cepas y tamaños corporales.
- Se limita a sitios esqueléticos externos accesibles mediante extensión de la extremidad trasera; no es adecuado para imágenes axiales o craneales sin adaptación del protocolo.
