Cuantificación no invasiva del músculo esquelético en pequeños animales mediante microtomografía computarizada

La microTC es una técnica rentable y no invasiva para el análisis de la composición corporal. Es ventajoso en estudios de fisiología muscular, permitiendo durante las intervenciones. microCT proporciona datos del mismo animal varias veces y mejora la calidad del análisis y reduce el uso de animales.

Los detectores de rayos X de conteo de fotones son una innovación en microCT que permitirá la diferenciación cuantitativa de tejidos utilizando diferentes agentes de contraste asociados a plataformas de nanopartículas. Esto puede mejorar la identificación de diferentes áreas anatómicas con una solución de bario. La formación plantea un reto importante en el análisis de datos de microTC, y también la falta de protocolos coherentes para la TC preclínica puede complicar la adquisición de imágenes, especialmente cuando se trata de biomateriales o imágenes tumorales, ya que las regiones anatómicas pueden exhibir diferentes valores de Hounsfield.

Nuestro protocolo proporciona una ruta paso a paso, permite a los usuarios entrenados y no entrenados realizar la adquisición y el análisis de datos de microCT con resultados similares. Ahora estamos centrando nuestra atención en el análisis del compartimento espontáneo del ratón asociado con la función del músculo esquelético y la interacción social. También estamos interesados en estudiar la diferenciación de células esqueléticas in vitro utilizando modelos 2D y 3D.

Para comenzar, coloque el ratón anestesiado en decúbito supino en el escáner de microCT utilizando una cama de ratón especializada. Asegure el mouse con un cono de nariz y cinta adhesiva para minimizar el movimiento durante el escaneo. A continuación, inserte el ratón en el pórtico del escáner microCT.

Adquiera exploraciones microCT corporales utilizando un sistema de imágenes preclínicas de alta resolución. Capture un total de 1.024 proyecciones con un tiempo de exposición de 470 milisegundos cada una utilizando la rotación en modo mosca a un voltaje de 60 kilovoltios y una corriente de 480 microamperios. Ajuste el sistema a 1,25 aumentos, lo que da como resultado un campo de visión de 94,72 milímetros para un tiempo total de adquisición de 8,02 minutos.

Capture imágenes con un agrupamiento de una por una, produciendo una resolución de 2.368 por 2.240 píxeles. Realice un escaneo con los mismos parámetros en un maniquí cilíndrico acrílico y extraiga los valores de la unidad Hounsfield o HU para aire y agua utilizando el software referenciado. Convierta las imágenes en archivos DICOM y corrija los valores de HU.

Después de adquirir imágenes microCT del mouse, abra el software de análisis de imágenes y ubique el menú de corte 3D en el área superior izquierda de la interfaz, resaltado en un color azul grisáceo. Haga clic en Agregar datos. Cuando aparezca la ventana con dos opciones, seleccione la primera opción y elija el directorio que desea agregar.

A continuación, navegue hasta la carpeta que contiene las imágenes DICOM de destino y haga clic en ella. Observe las imágenes que se muestran en tres pantallas, que representan diferentes planos anatómicos, coronal como verde, sagital como amarillo y transversal como rojo. En la pestaña superior, debajo de Módulos, seleccione el editor de segmentos para abrir las opciones de segmentación.

A continuación, haga clic en el botón verde más Agregar para crear nuevos segmentos, definiendo el rango de HU para cada tipo de tejido. Ahora haga doble clic en cada segmento para nombrarlo y colorearlo de acuerdo con la configuración deseada. Establezca el rango de HU para cada segmento utilizando la función de umbral.

Para cada tipo de tejido, introduzca los valores de HU, tejido magro de menos 29 a 225, tejido adiposo de menos 190 a menos 30 y hueso de 500 a 5.000. Haga clic en el botón Aplicar. Después de establecer los rangos de HU, haga clic en Mostrar 3D para generar una representación 3D de los tejidos segmentados.

En el menú Segmentación, seleccione la herramienta de tijeras para eliminar objetos no deseados. En el caso de los planos anatómicos, haga clic en el botón maximizar vista en la barra de color del plano deseado y utilice el desplazamiento del ratón para navegar por la tomografía computarizada. Para el renderizado 3D, utilice el botón izquierdo del ratón para rotar y el botón derecho del ratón para hacer zoom.

A continuación, use la herramienta de tijeras para resaltar el objeto no deseado y rodéelo para eliminarlo de la imagen. Haga clic en el icono de restauración del diseño de vista para volver al diseño de cuatro ventanas. Después de la segmentación, vaya a Cuantificación y estadísticas de segmentos para calcular los volúmenes de cada segmento.

Haga clic en Aplicar y espere a que el software genere una tabla con valores para cada segmentación, que muestre tanto el mapa de etiquetas como los volúmenes de superficie cerrada. Utilice las mediciones de volumen proporcionadas por el software en centímetros cúbicos para convertir estos volúmenes en masa de tejido. Aplique la densidad adecuada para cada tipo de tejido, 0,95 gramos por centímetro cúbico para el tejido adiposo, 1,05 gramos por centímetro cúbico para el tejido magro y 1,92 gramos por centímetro cúbico para el tejido esquelético.

Para las mediciones de la longitud ósea, regrese al menú del editor de segmentos y oculte los segmentos de tejido adiposo y magro haciendo clic en el icono del ojo junto a cada segmento. A continuación, seleccione la opción de la barra de herramientas en la esquina superior del menú principal. Haga clic en el botón Crear nueva línea para medir la longitud del hueso en la representación 3D.

Identificar el hueso en la reconstrucción 3D. Haga clic en un extremo del hueso y luego haga clic en el otro extremo para permitir que el software mida su longitud. La segmentación de los tejidos esqueléticos, adiposos y magros se presentó a través de planos coronales, sagitales y transversales secuenciales, lo que demuestra una clara distinción de tejidos.

Las representaciones en 3D revelaron estructuras anatómicas detalladas, con el azul representando el hueso, el amarillo representando el tejido adiposo y el rojo representando el tejido magro. Los sujetos de edad avanzada mostraron un mayor porcentaje de grasa corporal y una menor masa magra en comparación con los sujetos adultos, lo que ilustra los cambios relacionados con la edad en la composición corporal.