Mesure quantitative assistée par logiciel de l’épaisseur osseuse sous-chondrale ostéoarthritique

L’épaississement des os sous-chondraux, ou sclérose, est l’une des caractéristiques de l’arthrose, à la fois chez les modèles animaux et chez l’homme. Actuellement, la gravité de l’épaississement osseux sous-chondral histologique est principalement déterminée par une estimation visuelle basée sur des systèmes de classement semi-quantitatifs. Cette étude vise à développer un protocole reproductible et facile à exécuter pour mesurer quantitativement l’épaisseur de l’os sous-chondral dans un modèle murin d’arthrose du genou induite par la déstabilisation du ménisque médian.

Nous avons créé un modèle murin pour l’arthrose du genou par déstabilisation chirurgicale du ménisque médian qui est réalisée au microscope chirurgical et à l’état stérile. Le processus histologique des articulations du genou de souris comprend la fixation des tissus, la décalcification, le rognage, le traitement, l’incorporation, le sectionnement et la coloration, suivis d’une imagerie microscopique. L’image à l’écran montre l’arthrose du genou de la souris avec des lésions du cartilage articulaire, la formation d’ostéophytes et l’épaississement osseux sous-chondral Mesure quantitative de l’os sous-chondral arthrosique avec le logiciel ImageJ.

Téléchargez ImageJ à partir de imagej.nih.gov/ij. Ouvrez ImageJ. Cliquez sur l’onglet Fichier, puis sur l’option Ouvrir pour ouvrir l’image histologique.

Recherchez l’adresse du répertoire de fichiers, sélectionnez le fichier image, puis cliquez sur Ouvrir. Utilisez l’outil Ligne droite pour esquisser une unité de longueur, un micromètre, puis cliquez sur Analyser, puis sur Définir l’échelle. Définissez la distance connue et le rapport L/H des pixels sur un et cliquez sur Ok.ImageJ peut convertir la longueur du pixel en longueur unitaire, un micromètre.

Définissez le facteur mesuré sur la surface. Cliquez sur Analyser, puis sur Définir la mesure et cochez la case Zone et limite au seuil sous la nouvelle fenêtre. Cette étape permet à ImageJ de mesurer la zone de paramètre dans le seuil sélectionné.

Définition de la zone osseuse sous-chondrale totale d’intérêt, comme indiqué dans la radio qui couvre la plaque corticale sous-chondrale et une partie de l’os trabéculaire sous-jacent adjacente à la plaque corticale. Esquissez le contour de la surface osseuse sous-chondrale totale à l’aide de l’outil de sélection sous la fenêtre principale de l’image. Les outils de sélection donnent au système un seuil pour limiter la mesure après la sélection du seuil.

Cliquez sur Analyser, puis sur Mesurer. Une fenêtre de résultats avec mesure de surface s’ouvre. Cliquez sur Modifier, puis sur Effacer à l’extérieur pour exclure la zone en dehors de la zone osseuse sous-chondrale totale.

Seule la zone osseuse sous-chondrale totale est visible après avoir cliqué sur l’option Effacer à l’extérieur. Cliquez sur Image, puis sur Ajuster, puis sur Seuil de couleur pour ouvrir la fenêtre de couleur de seuil. Cliquez sur Original en bas de la fenêtre de couleur de seuil pour restaurer l’état d’origine de l’image.

Utilisez des outils de sélection pour dessiner une petite boîte dans la région de la substance osseuse. Cliquez sur Option d’échantillon en bas de la fenêtre pour définir la zone de la substance osseuse. La zone de substance osseuse sélectionnée deviendra rouge.

Cliquez sur Sélectionner en bas de la fenêtre de couleur de seuil pour créer un seuil de mesure de zone. Cliquez sur Analyser, puis sur Mesurer dans le menu principal d’ImageJ. Le résultat de la mesure de la zone de la substance osseuse s’affichera dans la fenêtre de résultats.

Enregistrez les données de la zone osseuse sous-chondrale totale et de la zone de la substance osseuse. La variabilité inter et intraobservateur et la reproductibilité ont été déterminées par l’analyse du coefficient de corrélation de Pearson. L’importance de la différence entre les groupes d’étude a été déterminée en utilisant le test t de Student ou l’ANOVA unidirectionnelle, suivi d’un test post-hoc.

Cette figure montre les panneaux supérieur et inférieur. Le panneau supérieur montre des photomicrographies d’images histologiques de groupes Sham et DMM pour un classement osseux sous-chondral basé sur une estimation visuelle. Les panneaux inférieurs montrent des photomicrographies d’images histologiques de groupes Sham et DMM pour la mesure quantitative de l’os sous-chondral assisté par ImageJ.

Les cases soulignées d’une ligne jaune pointillée réalisée avec Adobe Illustrator définissent la zone osseuse sous-chondrale totale d’intérêt. La zone de substance osseuse à l’intérieur des boîtes est surlignée en orange. Un épaississement remarquable de l’os sous-chondral dans le condyle fémoral médian et le plateau tibial médian peut être quantifié à l’aide du logiciel ImageJ.

Dans cette figure, les tests de variation interobservateurs indiquent une reproductibilité élevée entre les observateurs pour les première et deuxième mesures de l’épaisseur osseuse sous-chondrale dans le plateau tibial médian et les régions d’intérêt du condyle fémoral médian. Dans cette figure, les tests de variation intra-observateur indiquent une reproductibilité élevée entre les première et deuxième mesures d’épaisseur osseuse sous-chondrale dans le plateau tibial médian et les régions d’intérêt du condyle fémoral médian. Le tableau 1 présente une analyse comparative de la reproductibilité entre le classement visuel et la mesure quantitative assistée par ImageJ de l’épaisseur osseuse sous-chondrale.

Le test du coefficient de corrélation suggère que la mesure quantitative était relativement plus reproductible que le système de notation visuelle. Cette figure montre une analyse comparative de sensibilité du classement visuel et une mesure quantitative assistée par ImageJ de l’épaisseur osseuse sous-chondrale dans le condyle fémoral médian et le plateau tibial médian. Les images histologiques pour l’étalonnage de l’estimation visuelle ont été divisées en trois groupes.

La valeur quantitative de l’épaisseur osseuse sous-chondrale des trois observateurs pour les images DMM avec un score visuel nul était significativement plus élevée que celle des images Sham avec un score visuel nul, ce qui indique que la mesure quantitative est plus sensible que le classement visuel à un léger épaississement osseux sous-chondral. Le nouveau protocole de mesure quantitative de l’épaisseur osseuse sous-chondrale arthrosique est plus sensible aux changements osseux sous-chondraux légers que les systèmes de classement visuel largement utilisés. Et ce protocole peut être utilisé pour détecter les changements osseux sous-chondriques ostéoarthritiques précoces et pour évaluer in vivo l’efficacité des traitements de l’arthrose de concert avec le classement du cartilage de l’arthrose.