Medición cuantitativa asistida por software del grosor óseo subcondral osteoartrítico

El engrosamiento del hueso subcondral, o esclerosis, es una de las características distintivas de la osteoartritis, tanto en modelos animales como en humanos. Actualmente, la gravedad del engrosamiento histológico del hueso subcondral se determina principalmente mediante la estimación visual basada en sistemas de clasificación semicuantitativos. Este estudio tiene como objetivo desarrollar un protocolo reproducible y de fácil ejecución para medir cuantitativamente el grosor óseo subcondral en un modelo de ratón de OA de rodilla inducida por desestabilización del menisco medial.

Creamos un modelo de ratón para la osteoartritis de rodilla por desestabilización quirúrgica del menisco medial que se realiza bajo microscopio quirúrgico y la condición estéril. El proceso histológico de las articulaciones de la rodilla del ratón incluye fijación de tejidos, descalcificación, recorte, procesamiento, incrustación, seccionamiento y tinción, seguido de imágenes microscópicas. La imagen en la pantalla muestra osteoartritis de rodilla de ratón con lesiones de cartílago articular, formación de osteofitos y engrosamiento óseo subcondral Medición cuantitativa del hueso subcondral osteoartrítico con el software ImageJ.

Descargar ImageJ desde imagej.nih.gov/ij. Abra ImageJ. Haga clic en la ficha Archivo y, a continuación, haga clic en la opción Abrir para abrir la imagen histológica.

Busque la dirección del directorio de archivos, seleccione el archivo de imagen y haga clic en Abrir. Utilice la herramienta de línea recta para esbozar una unidad de longitud, un micrómetro, y haga clic en Analizar y, a continuación, en Establecer escala. Establezca la distancia conocida y la relación de aspecto de píxeles en uno y haga clic en Aceptar.ImageJ puede convertir la longitud del píxel a la longitud de la unidad, un micrómetro.

Establezca el factor medido en área. Haga clic en Analizar y, a continuación, en Establecer medición y marque la casilla Área y límite al umbral en la nueva ventana. Este paso establece ImageJ para medir el área de parámetros dentro del umbral seleccionado.

Área de interés del hueso subcondral total definida como se muestra en la radio que cubre la placa cortical subcondral y una porción del hueso trabecular subyacente adyacente a la placa cortical. Esboce el contorno del área ósea subcondral total utilizando la herramienta de selección debajo de la ventana principal de la imagen. Las herramientas de selección proporcionan al sistema un umbral para limitar la medición después de seleccionar el umbral.

Haga clic en Analizar y, a continuación, en Medir. Se abrirá una ventana de resultados con medición de área. Haga clic en Editar y, a continuación, en Borrar exterior para excluir el área fuera del área total del hueso subcondral.

Solo el área total del hueso subcondral es visible después de hacer clic en la opción Borrar exterior. Haga clic en Imagen y, a continuación, en Ajustar y luego en Umbral de color para abrir la ventana de color de umbral. Haga clic en Original en la parte inferior de la ventana de color del umbral para restaurar la imagen al estado original.

Utilice herramientas de selección para dibujar una pequeña caja en la región de la sustancia ósea. Haga clic en Opción de muestra en la parte inferior de la ventana para definir el área de la sustancia ósea. El área de sustancia ósea seleccionada se volverá roja.

Haga clic en Seleccionar en la parte inferior de la ventana de color del umbral para crear el umbral de medición de área. Haga clic en Analizar y, a continuación, en Medir en el menú principal de ImageJ. El resultado de la medición del área de sustancia ósea se mostrará en la ventana de resultados.

Guarde los datos del área total del hueso subcondral y el área de la sustancia ósea. La variabilidad inter e intraobservador y la reproducibilidad fueron determinadas por el análisis del coeficiente de correlación de Pearson. La importancia de la diferencia entre los grupos de estudio se determinó mediante el uso de la prueba t de Student o ANOVA unidireccional, seguida de una prueba post-hoc.

Esta figura muestra los paneles superior e inferior. El panel superior muestra fotomicrografías de imágenes histológicas de los grupos Sham y DMM para la clasificación ósea subcondral basada en estimaciones visuales. Los paneles inferiores muestran fotomicrografías de imágenes histológicas de los grupos Sham y DMM para la medición cuantitativa del hueso subcondral asistida por ImageJ.

Los cuadros delineados con una línea amarilla punteada hecha con Adobe Illustrator definen el área ósea subcondral total de interés. El área de sustancia ósea dentro de las cajas está resaltada en naranja. El notable engrosamiento del hueso subcondral en el cóndilo femoral medial y la meseta tibial medial se puede cuantificar utilizando el software ImageJ.

En esta figura, las pruebas de variación interobservador indican una alta reproducibilidad entre los observadores tanto para la primera como para la segunda medición del grosor óseo subcondral en la meseta tibial medial y las regiones del cóndilo femoral medial de interés. En esta figura, las pruebas de variación intraobservador indican una alta reproducibilidad entre las mediciones del grosor óseo subcondral primero y segundo en la meseta tibial medial y las regiones del cóndilo femoral medial de interés. La Tabla 1 muestra un análisis comparativo de la reproducibilidad entre la clasificación visual y la medición cuantitativa asistida por ImageJ del grosor óseo subcondral.

La prueba del coeficiente de correlación sugiere que la medición cuantitativa fue relativamente más reproducible que el sistema de clasificación visual. Esta figura muestra el análisis comparativo de la sensibilidad de la clasificación visual y la medición cuantitativa asistida por ImageJ del grosor óseo subcondral en el cóndilo femoral medial y la meseta tibial medial. Las imágenes histológicas para la clasificación de la estimación visual se dividieron en tres grupos.

El valor cuantitativo de espesor óseo subcondral de los tres observadores para las imágenes DMM con una puntuación visual cero fue significativamente mayor que el de las imágenes Sham con una puntuación visual cero, lo que indica que la medición cuantitativa es más sensible que la clasificación visual a un engrosamiento óseo subcondral leve. El protocolo recientemente desarrollado para la medición cuantitativa del grosor del hueso subcondral osteoartrítico es más sensible a los cambios óseos subcondrales leves que los sistemas de clasificación visual ampliamente utilizados. Y este protocolo se puede utilizar para detectar cambios óseos subcondrales osteoartríticos tempranos y para evaluar la eficacia in vivo de los tratamientos de osteoartritis en concierto con la clasificación del cartílago de la osteoartritis.