Quantification non invasive des muscles squelettiques chez les petits animaux à l’aide de la micro-tomodensitométrie

La microtomodensitométrie est une technique économique et non invasive d’analyse de la composition corporelle. Il est avantageux dans les études de physiologie musculaire, permettant lors des interventions. La microtomodensitométrie fournit des données provenant du même animal à plusieurs reprises, ce qui améliore la qualité de l’analyse et réduit l’utilisation des animaux.

Les détecteurs de rayons X à comptage de photons sont une innovation dans le domaine de la microtomodensitométrie qui permettra la différenciation quantitative des tissus à l’aide de différents agents de contraste associés à des plateformes de nanoparticules. Cela peut améliorer l’identification de différentes zones anatomiques avec une solution de baryum. L’entraînement pose un défi important dans l’analyse des données microCT, et l’absence de protocoles cohérents pour la TDM préclinique peut également compliquer l’acquisition d’images, en particulier lorsqu’il s’agit de biomatériaux ou d’images tumorales, car les régions anatomiques peuvent présenter des valeurs de Hounsfield variables.

Notre protocole fournit un parcours étape par étape, permet à l’utilisateur formé et non formé d’effectuer l’acquisition et l’analyse de données microCT avec des résultats similaires. Nous concentrons maintenant notre attention sur l’analyse du compartiment spontané de la souris associé à la fonction des muscles squelettiques et à l’interaction sociale. Nous nous intéressons également à l’étude de la différenciation des cellules squelettiques in vitro à l’aide de modèles 2D et 3D.

Pour commencer, positionnez la souris anesthésiée en décubitus dorsal sur le scanner microCT à l’aide d’un lit de souris spécialisé. Fixez la souris à l’aide d’un cône nasal et de ruban adhésif pour minimiser les mouvements pendant le balayage. Insérez ensuite la souris dans le portique du scanner microCT.

Acquérez des microtomodensitogrammes corporels à l’aide d’un système d’imagerie préclinique haute résolution. Capturez un total de 1 024 projections avec un temps d’exposition de 470 millisecondes chacune en utilisant la rotation en mode vol à une tension de 60 kilovolts et un courant de 480 microampères. Réglez le système sur un grossissement de 1,25, ce qui permet d’obtenir un champ de vision de 94,72 millimètres pour un temps d’acquisition total de 8,02 minutes.

Capturez des images avec un binning de un par un, produisant une résolution de 2 368 x 2 240 pixels. Effectuez un balayage avec les mêmes paramètres sur un fantôme cylindrique en acrylique, et extrayez les valeurs d’unité Hounsfield ou d’HU pour l’air et l’eau à l’aide du logiciel référencé. Convertissez les images en fichiers DICOM et corrigez les valeurs HU.

Après avoir acquis des images microCT de la souris, ouvrez le logiciel d’analyse d’images et localisez le menu du slicer 3D dans la zone supérieure gauche de l’interface, mis en évidence dans une couleur bleu grisâtre. Cliquez sur Ajouter des données. Lorsque la fenêtre avec deux options apparaît, sélectionnez la première option et choisissez le répertoire à ajouter.

Naviguez ensuite jusqu’au dossier contenant les images DICOM cibles et cliquez dessus. Observez les images affichées sur trois écrans, représentant différents plans anatomiques, coronal comme vert, sagittal comme jaune et transversal comme rouge. Dans l’onglet supérieur sous Modules, sélectionnez l’éditeur de segments pour ouvrir les options de segmentation.

Ensuite, cliquez sur le bouton vert plus Ajouter pour créer de nouveaux segments, en définissant la plage HU pour chaque type de tissu. Double-cliquez maintenant sur chaque segment pour le nommer et le colorier selon les paramètres souhaités. Définissez la plage HU pour chaque segment à l’aide de la fonction de seuil.

Pour chaque type de tissu, entrez les valeurs HU, tissu maigre moins 29 à 225, tissu adipeux moins 190 à moins 30 et os 500 à 5 000. Cliquez sur le bouton Appliquer. Après avoir défini les plages HU, cliquez sur Afficher la 3D pour générer un rendu 3D des tissus segmentés.

Dans le menu Segmentation, sélectionnez l’outil ciseaux pour supprimer les objets indésirables. Pour les plans anatomiques, cliquez sur le bouton d’agrandissement de la vue sur la barre colorée du plan souhaité et utilisez le défilement de la souris pour naviguer dans la tomodensitométrie. Pour le rendu 3D, utilisez le bouton gauche de la souris pour faire pivoter et le bouton droit de la souris pour zoomer.

Ensuite, utilisez l’outil ciseaux pour mettre en évidence l’objet indésirable et l’encercler pour le supprimer de l’image. Cliquez sur l’icône de restauration de la présentation pour revenir à la disposition à quatre fenêtres. Après la segmentation, accédez à Quantification et statistiques de segment pour calculer les volumes de chaque segment.

Cliquez sur Appliquer et attendez que le logiciel génère un tableau avec des valeurs pour chaque segmentation, montrant à la fois la carte des étiquettes et les volumes de surface fermée. Utilisez les mesures de volume fournies par le logiciel en centimètres cubes pour convertir ces volumes en masse tissulaire. Appliquez la densité appropriée pour chaque type de tissu, 0,95 gramme par centimètre cube pour le tissu adipeux, 1,05 gramme par centimètre cube pour le tissu maigre et 1,92 gramme par centimètre cube pour le tissu squelettique.

Pour mesurer la longueur des os, revenez au menu de l’éditeur de segments et masquez les segments de tissu adipeux et maigre en cliquant sur l’icône en forme d’œil à côté de chaque segment. Ensuite, sélectionnez l’option de la barre d’outils dans le coin supérieur du menu principal. Cliquez sur le bouton Créer une nouvelle ligne pour mesurer la longueur de l’os dans le rendu 3D.

Identifiez l’os dans la reconstruction 3D. Cliquez sur une extrémité de l’os, puis cliquez sur l’autre extrémité pour permettre au logiciel de mesurer sa longueur. La segmentation des tissus squelettiques, adipeux et maigres a été présentée à travers des plans coronal, sagittal et transverse séquentiels, démontrant efficacement une distinction tissulaire claire.

Les rendus 3D ont révélé des structures anatomiques détaillées, le bleu représentant l’os, le jaune représentant le tissu adipeux et le rouge représentant le tissu maigre. Les sujets âgés présentaient un pourcentage de graisse corporelle plus élevé et une masse maigre réduite par rapport aux sujets adultes, illustrant des changements liés à l’âge dans la composition corporelle.