Method Article

Semiautomated האורך מבוסס-טומוגרפיה Microcomputed כמותיים ניתוח מבנה של מודל הקשורות אוסטיאופורוזיס שבר בחוליות עכברוש עירום

DOI:

10.3791/55928

⸱

September 28th, 2017

 ,  ,  ,  ,  , 
1Skeletal Biotech Laboratory, Hebrew University-Hadassah Faculty of Dental Medicine, 2Department of Surgery, Cedars-Sinai Medical Center, 3Board of Governors Regenerative Medicine Institute, Cedars-Sinai Medical Center, 4Biomedical Imaging Research Institute, Cedars-Sinai Medical Center, 5Department of Orthopedics, Cedars-Sinai Medical Center

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המטרה של פרוטוקול זה היא ליצור מודל שבר הקשורות אוסטאופורוזיס בחוליות עירום עכברוש יכול להיות הערכה longitudinally ויוו באמצעות semiautomated microcomputed מבוססי טומוגרפיה כמותיים וניתוח מבני.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

שברי לחץ בחוליות הקשורים לאוסטאופורוזיס (OVCFs) הם צורך נפוצות, קליניות קלינית עם הגדלת שכיחות כמו גילאי אוכלוסיית העולם. מודלים OVCF בעלי חיים חיוניים לפיתוח אסטרטגיות הנדסת רקמות translational פרה. בעוד מספר מודלים קיימת כעת, פרוטוקול זה מתאר שיטת אופטימיזציה עבור גרימת מספר פגמים בחוליות מאוד לשחזור חולדה עירום בודד. טומוגרפיה ממוחשבת הרומן האורך microcomputed semiautomated (µCT)-המבוססת על ניתוח מבנה כמותית של הליקויים בחוליות גם מפורט. בקצרה, חולדות היו עם תמונה-הזמן מרובות נקודות לאחר הניתוח. יום 1 הסריקה הייתה reoriented למיקום סטנדרטי, אמצעי אחסון רגיל עניין הוגדרה. µCT הבאים סריקות של כל עכברוש נרשמו באופן אוטומטי כדי לסרוק את יום 1 אז באותו אמצעי אחסון של עניין היה מכן נותחו כדי להעריך על היווצרות עצם חדשה. גישה זו תכליתי ניתן להתאים מגוון רחב של דגמים אחרים שבו ניתוח מבוססת הדמיה האורך יכול להפיק תועלת יישור מדויק של semiautomated תלת-ממד. יחדיו, פרוטוקול זה מתאר מערכת ברצון לכימות בקלות לשחזור למחקר אוסטאופורוזיס ועצמות. הפרוטוקול המוצע לוקח 4 חודשים כדי לגרום לאוסטאופורוזיס בחולדות ovariectomized עירום ובין h 2.7 ו- 4 כדי ליצור תמונה, לנתח שני פגמים בחוליות, בהתאם לגודל רקמות וציוד.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

יותר מ-200 מיליון אנשים ברחבי העולם סובלים אוסטאופורוזיס1. הבסיסית פתולוגיים הדירי צפיפות המינרלים של העצם (BMD) ולהגדיל המיקרו-ארכיטקטורה עצם שינו העצמות השבריריות, וכתוצאה מכך את הסיכון היחסי של שבר2. אוסטאופורוזיס היא נפוצה כל כך מזיק לבריאות אשר הגדיר זאת יש חשיבות מרכזית בבריאות הציבור. יתר על כן, כאשר אוכלוסיית העולם צפוי גיל, אוסטאופורוזיס צפוי להפוך שכיחה אפילו יותר.

שברי לחץ בחוליות osteoporotic נמצאים השברים הנפוצים השבריריות, מוערך יותר 750,000 לשנה בארצות הברית. והם קשורים עם תחלואה משמעותית, באותה מידה כפי שיעור התמותה גבוה יותר פי 9-3. בניסויים קליניים, כעת זמין התערבויות כירורגיות, כגון vertebroplasty ו- kyphoplasty, נמצאו להיות לא אפקטיבי יותר מאשר שאם הטיפול4,5, עוזב רק לניהול כאב הזמינים לחולים אלה. מאז טיפולים שוטפים OVCF מוגבלים, זה הכרחי כדי לפתח מודל חיה שיכולים לשכפל את עצמם הפרעת6,7,8. מודלים בעלי חיים כזה יכול להקל על החקירה של שיטות הטיפול הנוכחי והן לפיתוח טיפולים זה יתורגם הקלינית. אוסטאופורוזיס המושרה ומתמשכת בחיות מודל דרך המינהל של דיאטה נמוכה-סידן (LCD) בשילוב עם ovariectomy1,9,10,11, 12 , 13 , 14 , 15. לדגמן עוד יותר את איבוד העצם המשויך OVCFs, פגמים העצם בחוליות הוקמו חולדות immunocompetent osteoporotic 16,17,18,19, 20,21,22,23,24. בעבודה זו, מוצג מודל פגם בחוליות של חולדות immunocompromised עם אוסטיאופורוזיס מעוצבת. מודל חדש זה יכול לשמש כדי להעריך טיפולים מבוססי תאים מעורבים בתאי גזע שמקורם מקורות שונים, מינים עבור התיקון של שברים מאתגר, כגון OVCFs.

עצם הדמיה היא חלק חיוני של הערכת של שברים, מחלות עצם. שיטות הדמיה מתקדמות פותחו עבור הערכה מדויקת של שינויים מבניים עצם והתחדשות אסטרטגיות25. ביניהם, µCT הדמיה התפתחה שיטה לא פולשנית, קל לשימוש, וזולה שמספקת תמונות תלת-ממד ברזולוציה גבוהה. הדמיה µCT יש כמה יתרונות על פני באופנים בהערכת חולי אוסטיאופורוזיס, כפי שהוא מציע תלת-ממד ברזולוציה גבוהה עצם המיקרו-ארכיטקטורה26 ואז ניתן לנתח באופן כמותי. האחרון יכול לשמש לאחר מכן כדי להשוות את ההשפעות הטיפוליות הטיפולים המוצע. אכן, אין ויוו µCT הדמיה הוא תקן הזהב עבור התחדשות פגם בחוליות ניטור16,1,27. עם זאת, מספר פרסומים28,29,30,31 המועסקים הרשמה אוטומטית כלים כדי לצמצם את התלות המשתמש, אינטרפולציה משוא דיוק שגיאה של µCT הדמיה המבוססת על ניתוח. לאחרונה, היינו הראשונים להשתמש הליך רישום כדי לשפר את הניתוח של התחדשות העצם ב עצם מתוקננת void, כמוסבר זה פרוטוקול32 .

השיטה המתוארת כאן יכול לשמש כדי לחקור את ההשפעה של טיפולים חדשניים תא עבור OVCFs, באין מפריע על-ידי מארח התגובות T-cell שידחה תאים xenogeneic או allogeneic. אוסטאופורוזיס מושרה בחולדות צעירות דרך ovariectomy (OVX) ו- 4 חודשים של LCD. בגילו הצעיר של החולדות OVX, בשילוב עם צג ה-LCD מותר, לנו להגיע של מסת העצם שיא נמוך, מחקה באוסטיאופורוזיס בגיל המעבר על ידי המוביל אובדן עצם בלתי הפיך. זו יכולה להיות מוסברת חלקית על ידי העובדה כי, במהלך ה-LCD ו- בסביבות 3 חודשים של גיל, המעבר חולדות העצם כדי שיפוצים שלב לחוליות המותניים,33, ובכך מגדיל את הסבירות של שמירה על אוסטאופורוזיס מעל הגיע הזמן. באמצעות חיות צעירות הופך מודל זה יותר חסכוני, כפי שהם עולים פחות. בכל זאת, זה מוגבל על ידי מטבעו לא והיוו השינויים הביולוגיים לחיה המזדקנת.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כל הניסויים בוצעו תחת פרוטוקול אושרה על ידי טיפול בעלי חיים מוסדיים שימוש הוועדה (IACUC) של Cedars-Sinai Medical Center (פרוטוקול # 3609). הרדמה היה מנוהל עבור כל הליכים כירורגיים הדמיה. כל החיות שוכנו בהתאם שאושרו פרוטוקולים IACUC.

הערה: העיצוב ניסיוני של פרוטוקול זה מוצג באיור 1. לרכוש בת שבוע 6 חולדות עם שלהם השחלות בניתוח הסרת ולהאכיל אותם LCD המורכב פוספט סידן ו- 0.77% 0.01%. לאחר תקופה של 4 חודשים של LCD, תרגיל פגם קריטי בגודל בחוליות בגופים הרביעית והחמישית המותני בחוליות (L4-L5). בעקבות הניתוח, תמונה העכברושים וביום יום 1 שבועות 2, 4, 8 ו- 12 לאחר הקמתה פגם. אתר פגם שולי בסריקה יום 1, כיוונה למיקום סטנדרטי ולאחר להגדיר נפח גליל של הריבית (VOI). לרשום באופן אוטומטי את הסריקות µCT עוקבות (כלומר, במשך שבועות 2, 4, 8 ו- 12) של כל עכברוש למיקום סטנדרטיים שהוגדרו עבור הסריקה יום 1 המתאימים. החל ביום 1 מראש VOI לסריקות רשומים. להעריך את צפיפות העצם-העוצמה ואת צפיפות לכאורה VOIs.

1. אינדוקציה של אוסטאופורוזיס

  1. שם חולדות בת שבוע 6 athymic ovariectomized על 4 חודשים של LCD המורכב פוספט סידן ו- 0.77% 0.01%-
  2. מתג בחזרה אל דיאטה נורמלית.
    הערה: החולדות האלה יטופלו כמו " חולדות osteoporotic " להלן-

2. מודל פגם בחוליות

הערה: התזמון הוא 40-50 דקות לכל חיה.

  1. אוטוקלב כירורגי כל כלים לפני הניתוח.
  2. במקרה של ניתוחים מרובים, לעקר כל כלי כירורגי.
    1. לשטוף את הכלים ומניחים אותם בתוך אמבט sonicator עבור 5 דק למקם אותם בערכת מעקר חרוז חם עד 250 מעלות צלזיוס עבור אפשר ס' 20 כלים כדי להתקרר למשך 5 דק.
  3. Induce הרדמה.
    1. מקום העכברוש osteoporotic בבית הבליעה אינדוקציה מצורף מכונת הרדמה עם מערכת ניקוי מרכזית. לגרום הרדמה באמצעות 5% איזופלוריין 100% חמצן ולתחזק דרך האף חרוט על 2-3% איזופלוריין. השתמש משחה הוטרינר על העיניים למניעת יובש תחת הרדמה.
    2. החל גירוי הבוהן-קמצוץ כדי להבטיח המטוס נאותה של הרדמה. אם אין תגובה הוא ציין, ליזום ההליך.
  4. למקם את העכברוש anesthetized recumbency הגבי על כרית החימום (37 מעלות צלזיוס) ולמתוח את הגפיים באמצעות מערכת הכחשה fixator מגנטי ( איור 2 א).
    הערה: הטמפרטורה של כרית החימום חשוב למניעת היפותרמיה, מכיוון עכברוש anesthetized אין אפשרות לווסת את טמפרטורת הגוף שלו.
  5. לגלח את אזור הבטן באמצעות מכונת גילוח חשמלית. ! שטוף אותם עם יוד מבוססי חיטוי, chlorhexidine gluconate 0.5% ואחריו אתנול 70%-
  6. להחדיר את העכברוש carprofen (5 מ"ג/ק"ג משקל גוף (BW), תת עורית (SQ)) לפני תחילת הליך כירורגי.
  7. להשתמש באזמל סטרילי כדי לחתוך את העור. להתחיל את החתך 1 ס מ מתחת הסרעפת, לחתוך דרך האמצע (~ 5-8 ס מ) ( איור 2B).
  8. השתמש מספריים כירורגיים לעשות חתך של aponeurosis דרך לינאה אלבה לגשת חלל הבטן ( איור 2C).
  9. לחשוף את חלל הבטן בעזרת רטרקטורים ( איור דו-ממדי).
  10. להסיט את המעיים מימין של העכברוש לחשוף. העורק הכליה השמאלית ( 2E איור). ימשש עמוד השדרה המותני לפני שתמשיך לחשוף את זה. כדי למנוע התייבשות, להשתמש פדים ספוגים סטרילי עם תמיסת סטרילית לעטוף את האיברים הפנימיים.
  11. שימוש thermocautery כדי לחשוף בשכבות את האספקט הקדמי של גופים המותני בחוליות L4-5 ולבודד אותם מן רקמת השרירים שמסביב ( איור 2F -G).
    הערה: Thermocautery יש להשתמש כדי לשלוט הדימום בזמן.
  12. השתמש ספוגית כותנה סטרילי רווי מלח סטרילית להסיר את רקמת דם, ממסר בחוליות L4. השתמש bur התרגיל Trephine סטרילי (~ 2 מ מ קוטר) כדי לקדוח פגם 5 מ מ. עמוק העצם במרכז של ההיבט החשוף הקדמי של הגוף בחוליות (איור 2 H-אני).
    הערה: הפעילו לחץ מינימלי כדי לקדוח רק קליפת המוח הגחון ועל עצם trabecular הבסיסית; הימנע קודחים דרך קליפת המוח הגבי. שימו לב כי החוליות של חולדות osteoporotic הם מאוד שבירים. השתמש מקלון צמר גפן כדי לנקות את הפגם והפעילו לחץ כדי לעצור את הדימום, אם קיים.
  13. חזור על שלב 2.11 על החוליה L5 כדי ליצור סכום של פגמים 2 לכל עכברוש ( איור 2J).
  14. לחזור המעיים הבטני.
  15. להשתמש איחוי סינתטי שנספג תפירה (3-0 איחוי undyed 27 " SH טפר) בדפוס מתמשך לתפור את aponeurosis ( איור 2 K).
  16. לסגור את העור בעזרת תפרים נספגים monofilament ניילון 4-0 בתבנית קטעה פשוטה ( איור 2 L).
  17. 100 להחיל µL של העור אקטואלי דבק על גבי העור התפרים ובין אותם כדי להבטיח הסגר מוחלט של העור-
  18. להחדיר את החולדה חיזוק lactated חמים (37 ° C) ' s פתרון (1CC/100 גרם BW, SQ) כדי למנוע היפותרמיה והתייבשות.
  19. להחדיר את החולדה. הבופרנורפין (0.5 מ"ג/ק"ג BW, SQ) לפני הניתוח וכל h 8-12 לשיכוך כאבים לאחר הניתוח כנדרש.
  20. תעזוב את החיה ללא השגחה עד זה שהכרתו מספיק כדי לשמור על recumbency בחזה ובצלעות. גם אל תשיבו חיה עבר ניתוח החברה של בעלי חיים אחרים עד זה הוא החלים לחלוטין.
  21. אחרי החיה שיחזר על כרית חימום, להחזיר אותו לכלוב שלו.
    הערה: בית העכברושים בנפרד (קרי, בכלובים נפרדים) כדי למנוע השחתה חולדה-כדי-rat של התפרים, פצע.
  22. מקום צ'אוו. ספוגה מים בצלוחית על רצפת הכלוב במשך כמה ימים לאחר הניתוח לסייע העכברים להגיע אל האוכל.
  23. לניהול carprofen (5 מ"ג/ק"ג BW, SQ) 24 שעות לאחר הניתוח משכך כאבים כל 24 שעות לפי הצורך.
  24. להסיר את התפרים עור החיה נמצאת מתחת לגיל 2% איזופלוריין הרדמה 10-14 ימים שלאחר המבצע.

3. סריקה MicroCT

הערה: התזמון הוא 30-40 דקות לכל חיה.

  1. ביום בעקבות הליך כירורגי, למקם את החולדה osteoporotic בבית הבליעה אינדוקציה מצורף מכונת הרדמה עם מערכת ניקוי מרכזית. לגרום הרדמה באמצעות 5% איזופלוריין 100% חמצן ולשמור על דרך האף חרוט על 2-3% איזופלוריין.
  2. סרוק את החולדה באמצעות סורק µCT ויוו. חזור על סריקת לניתוח האורך של התחדשות העצם.
    הערה: ודא כי כל בעלי החיים נסרקים באמצעות אותן הגדרות (קרי, אנרגיה רנטגן, סריקה בינוני, בעוצמה, voxel בגודל ורזולוציית התמונה), דומההתמצאות r. לדוגמה: רנטגן אנרגיה, 55 kVP; הנוכחי, 145 µA; voxel בגודל, מיקרומטר 35; דרגות, מיקרומטר 115; וזמן אינטגרציה, 200 ms; עם הדוגמיות ב- PBS. עיין Bouxtein. et al. 34 לקבלת הסברים נוספים ושיקולים מעורב µCT מכרסם סריקה הערכה של עצם מיקרו. באופן אידיאלי, ישמש את רזולוציית הסריקה הגבוהה ביותר הזמינים עבור כל הסריקות; עם זאת, סריקות רזולוציה גבוהה יותר דורשים יותר רכישת פעמים ליצור ערכות נתונים גדולות, לחשוף, לחיות יותר קרינה מייננת. האחרון יכול להכיר תופעות לא רצויות, כולל ריפוי השבר ירד. לכן, עסקת החליפין בין נתונים נוספים זמן הסריקה יש לשקול בזהירות.

4. ההפרדה בחוליות

הערה: התזמון הוא 20-30 דקות לכל דגימה.

  1. Contour החוליה של עניין, כפי שמתואר ב איור 3 א-ט הקפד לכלול את כל החלקים של החוליה שיתופם של חלקים השייכים חוליות סמוכות.
    1. לחץ על " תוכנית הערכה µCT " ובחר את הדגימה מתפריט.
    2. ליצור מתאר כל פרוסה באמצעות העכבר.
    3. השתמש " Z " בר כדי לעבור החלק הבא.
  2. להציל את החוליה מתאר כקובץ נפרד ( דמות 3J -K) על ידי לחיצה על " קובץ " → " GOBJ להציל " כל כמה פרוסות.

5. ההגדרה של הקול עבור הערכה כמותית האורך

הערה: השלבים הבאים תלויים אם הסריקה הוא יום 1 לאחר הניתוח (חוליה הפניה), או (נקודות של פעם המטרה חוליות).

  1. התייחסות חוליה.
    הערה: העיתוי הוא 20-30 דקות לכל דגימה.
    1. עבור Z-סיבוב, למדוד את הזווית של השוליים באמצעות פרוסה XY מן המרכז הפגם ( איור 4A -B).
      1. על המטוס-Z, ללכת לאזור של החוליה איפה הפגם נוצר רוב ברור, מסך לכידת החוליה.
      2. תוכנה המצגת, להכין עצם בצורת מלבן שייכנסו לתוך הפגם.
      3. לסובב את התמונה של החוליה כך הפגם פונה כלפי מעלה ואת השוליים פגם מקבילים לצדדים של המלבן.
      4. למדוד את זווית הסיבוב (לחץ לחיצה ימנית על התמונה → " עיצוב תמונה " → " גודל ").
      5. להשתמש הזווית שנמדדה כדי לסובב את החוליה ( איור 4C).
        1. לפתוח חלון חדש DECterm (" מנהל ההפעלות " → " יישומים " → " DECterm ").
        2. לרוץ " ipl ":
        3. Ipl > turn3d
        4. -קלט [ב] >
        5. -הפלט [בחוץ] >
        6. -turnaxis_angles [0.000 90.000 90,000] > 90 90 0
        7. -turnangle [0.000] > זווית נמדד
        8. -img_interpol_option [1] >
    2. עבור X-סיבוב, למדוד את הזווית של השוליים בעזרת פרוסה yz ימאהה מן המרכז הפגם ( איור 4D -E). השתמש הזווית שנמדדה כדי לסובב את החוליה ( איור 4F).
      1. לחץ על " yz ימאהה " ב " תוכנית הערכה uCT " וחזור על שלבים 5.1.1.1-5.1.1.5.2.
      2. Ipl > isq
      3. -aim_name [ב] >
      4. -isq_filename [default_file_name] > להוסיף את הספריה של קובץ ISQ (למשל, " DK0: [MICROCT. נתונים. גזית. MAXIM.80.DAY1]Z2102970. ISQ ")
      5. -pos [0 0 0] >
      6. -דים [-1-1-1] >
    3. הפוך החוליה מסובב על-ידי שינוי המישור XY מטוס ה-ZX.
      1. לפתוח חלון חדש DECterm (" מנהל ההפעלות " → " יישומים " → " DECterm ").
      2. לרוץ " ipl ":
      3. Ipl > הפוך
      4. -קלט [ב] > את
      5. -קלט [בחוץ] > out2
      6. -new_xydir [yz ימאהה] > zx
    4. להגדיר את הקול.
      1. ציור מעגלי מתאר של הפגם בעזרת פרוסה ממרכז הפגם על-ידי בחירת הסמל מתאר מעגלי " uCT הערכת תוכנית " ( איור 6A). העתק contour והדבקתו על כל הפרוסות ב הפגם ( איור 6B).
        הערה: מאז כל פגמים שנוצרו באותו אופן, לנתח אותו מספר פרוסות ונפח, לאחר מכן, סה כ (טלוויזיה) עבור כל הדגימות.
  2. חוליה היעד.
    הערה: העיתוי הוא 10-20 דקות לכל דגימה.
    1. טען DICOM הקבצים של המטרה וגם החוליות הפניה אל החלון הראשי של התוכנה ניתוח התמונה.
      הערה: כדי למנוע שינויי ערכים של גווני אפור, להגדיר את אותו פלט סוג נתונים של קובצי DICOM המקורי בתפריט עומס.
      2. חוליה
    2. הקופה להפניה.
      1. ההשקה " רישום Voxel תלת-ממדי " מודול קלט החוליה התייחסות כמו " בסיס נפח ", החוליה היעד כמו " נפח תואמות. " לחץ על " לרשום " לרשום את החוליה ( איור 5).
    3. להציל את הקובץ הרשום באמצעות אותם נתונים להקליד ולייבא אותו לסביבה µCT.
    4. להחיל את VOI.
      1. החל VOI שהוגדרו עבור החוליה הפניה אל החוליה היעד רשומים על ידי לחיצה " תוכנית הערכה uCT " → " קובץ " → " GOBJ טען " ובחירה של GOBJ שנוצרו בעבר. בדוק כי VOI של פגם הם קונצנטריים.

6. MicroCT ניתוח

הערה: התזמון הוא 10-20 דקות לכל דגימה.

  1. שלח VOI להערכה באמצעות תוכנית הערכה µCT ( איור 6).
    הערה: הקפד להשתמש באותם הפרמטרים בעת ניתוח כל VOIs. ודא שהסף מוגדר מספיק גבוה כדי להשמיט את רעשי הרקע עם הפסד מינימלי של העצם. אם biomaterial בלייזר משמש, מספר אסטרטגיות יכול לשמש כדי לנתח את היווצרות העצם. אם יש הבדל בצפיפות בין הרקמות biomaterial ועצמות, biomaterial יכול להיות מקוטע החוצה 35 , 36. אחרת, החוקרים איכותית יכולה להעריך את ההבדלים במבנה העצם בין קבוצות הניסוי.

7. המתת חסד

  1. PPlace העכברוש osteoporotic בבית הבליעה אינדוקציה מצורף מכונת הרדמה. לגרום הרדמה באמצעות 5% איזופלוריין 100% חמצן.
  2. לשמור על הרדמה דרך האף חרוט ולבצע המתת חסד על ידי אם הפתח שבחזה לייצר של חזה אוויר הדו-צדדיים 37.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

באמצעות פרוטוקול זה, אחד יכול תמונה ולכמת לרגנרציה של n = 8 modeled osteoporotic בחוליות פגמים על פני נקודות זמן שונות. ההתאמה אנטומיים מתקבל על ידי הליך ההרשמה מאפשרת הניתוח של הקול אותו בנקודות כל הזמן. התוצאה ניתוח מאוד מדויקת histomorphometric תלת-ממד האורך, גם כאשר השוליים של הפגם המקורי כבר לא מוכרת. השתמשנו חמש נקודות זמן (יום 1 שבוע 2, שבוע 4, שבוע 8, בשבוע 12) כדוגמה על הערכה האורך של התחדשות העצם (איור 7). התחדשות ניתן להעריך את ההערכה איכותי של חתכ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אוסטאופורוזיס היא הגורם הנפוץ ביותר של שברים בחוליות הנגרמת על ידי עומס גובר על עמוד השדרה ועל התוצאה בקריסת הגוף בחוליות. עם זאת, כמעט בלתי אפשרי לייצר פציעה מכרסם אותנטי משכפל התמוטטות בחוליות דומה. במקום זאת, החוקרים ליצור חלל גלילי במרכז הגוף בחוליות לחקות OVCFs16,17,18,19,20,21,24 ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מחקר זה נתמך על ידי מענק ממכון קליפורניה עבור הרגנרציה לרפואה (CIRM) (TR2-01780).

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחקר נתמך על ידי מענק ממכון קליפורניה עבור הרגנרציה לרפואה (CIRM) (TR2-01780).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
IsofluraneMWI בריאות בעלי חיים, פסדינה, קליפורניה501017
BetadineSolutionMWI בריאות בעלי חיים, פסדינה, קליפורניה4677
פילינג כלורהקסידין גלוקונאט 2% MWIבריאות בעלי חיים, פסדינה, קליפורניה510083
אלכוהול איזופרופיל 70% ליטרMWI בריאות בעלי חיים, פסדינה, קליפורניה501044
קרפרופןMWI בריאות בעלי חיים, פסדינה, קליפורניה26357
בופרנורפין 0.3 מ"ג/מ"לMWI בריאות בעלי חיים, פסדינה, קליפורניה56163
חולדות עירומות אתימיות שחלותמעבדות הרלן, אינדיאנפוליס, אינדיאנה, INHsd:RH-Foxn1 rnu
מזון דל סידןNewco Distributors, Inc., CA1814948 (5AV8 AIN-93M עם סידן נמוך)
Phosphate Buffered SalineLife Technologies Corporation
DermabondJ ו- J ETHICONDHVM12
מכונת הרדמהפטרסון מדעיTEC 3EX
שקופיות תאי אינדוקציה עליוניםפטרסון סיינטיפיק78917833
ProStation תחנת עבודה מחוממתפטרסון78914731
מדעי וילון כירורגיHALYARD HEALTH INC89101
מערכת נסיגת קיבוע מגנטיFine Science Tools, Inc., CA18200-50
מספריים לניתוח, 10 ס"מ, מעוקל, SSWorld Precision Instruments, FL14394
מספריים איריס, 11.5 ס"מ, 45 & מעלות; מכשירי דיוק עולמיים זווית, משוננים, חדים/חדים, מלקחיים 503225
, מס' 5מכשירים מדויקים עולמיים, FL555048FT
מלקחיים המוסטטיים מיקרו יתושיםמכשירים מדויקים עולמיים, FL503360
גזה כותנה סטריליתמדטרוניק, מיניאפוליס, MN9024
חניתות ספיגה - מדע עדין רכוב/סטרילי כלים, מזרק CA18105-01
, 1 מ"למחט TERUMO TERUMO MEDSS-01T
, 25 מדBD MED SYS הזרקת מערכת
קולט אדים למינריBakerSterilGARD e3-Class II סוג A2 ארון
ביולוגית יחידת סאטריה תרמיתWorld Precision Instruments, FL501292
מיקרו-מקדחה OmniDrill115/230VWorld Precision Instruments, FL503598
טרפינים למקדחה מיקרו, כלי מדע עדינים בקוטר 2 מ"מ, CA18004-20
3-0 ויקריל לא צבוע 27 אינץ' SH מתחדדJ ו-J ETHICON1663G
4-0 אתילון שחור 18 אינץ' PC3 חיתוך קונבנציונאליJ AND J ETHICON1954G
Conebeam in vivo microCT (vivaCT 40)Scanco MedicalvivaCT 40
SCANCO Medical microCT מערכות תוכנה חבילת תוכנהScanco MedicalvivaCT 40
ניתוח תוכנההדמיה ביו-רפואית, Mayo Clinic, רוצ'סטר, מינסוטהניתוח12 תוכנת ניתוח תמונה
משחת עיניים וטרינרית
14190250 FL 305127 בטיחות

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Wang, M. L., Massie, J., Perry, A., Garfin, S. R., Kim, C. W. A rat osteoporotic spine model for the evaluation of bioresorbable bone cements. Spine J. 7 (4), 466-474 (2007).
  2. Consensus development conference: prophylaxis and treatment of osteoporosis. Am J Med. 90 (1), 107-110 (1991).
  3. Center, J. R., Nguyen, T. V., Schneider, D., Sambrook, P. N., Eisman, J. A. Mortality after all major types of osteoporotic fracture in men and women: an observational study. Lancet. 353 (9156), 878-882 (1999).
  4. Buchbinder, R., et al. A randomized trial of vertebroplasty for painful osteoporotic vertebral fractures. N Engl J Med. 361 (6), 557-568 (2009).
  5. Kallmes, D. F., et al. A randomized trial of vertebroplasty for osteoporotic spinal fractures. N Engl J Med. 361 (6), 569-579 (2009).
  6. Kado, D. M., et al. Vertebral fractures and mortality in older women: a prospective study. Study of Osteoporotic Fractures Research Group. Arch Intern Med. 159 (11), 1215-1220 (1999).
  7. Silverman, S. L. The clinical consequences of vertebral compression fracture. Bone. 13, Suppl 2. S27-S31 (1992).
  8. Ross, P. D. Clinical consequences of vertebral fractures. Am J Med. 103 (2A), 30S-43S (1997).
  9. Saito, T., Kin, Y., Koshino, T. Osteogenic response of hydroxyapatite cement implanted into the femur of rats with experimentally induced osteoporosis. Biomaterials. 23 (13), 2711-2716 (2002).
  10. Koshihara, M., Masuyama, R., Uehara, M., Suzuki, K. Effect of dietary calcium: Phosphorus ratio on bone mineralization and intestinal calcium absorption in ovariectomized rats. Biofactors. 22 (1-4), 39-42 (2004).
  11. Martin-Monge, E., et al. Validation of an osteoporotic animal model for dental implant analyses: an in vivo densitometric study in rabbits. Int J Oral Maxillofac Implants. 26 (4), 725-730 (2011).
  12. Agata, U., et al. The effect of different amounts of calcium intake on bone metabolism and arterial calcification in ovariectomized rats. J Nutr Sci Vitaminol (Tokyo). 59 (1), 29-36 (2013).
  13. Govindarajan, P., et al. Bone matrix, cellularity, and structural changes in a rat model with high-turnover osteoporosis induced by combined ovariectomy and a multiple-deficient diet. Am J Pathol. 184 (3), 765-777 (2014).
  14. Govindarajan, P., et al. Implications of combined ovariectomy/multi-deficiency diet on rat bone with age-related variation in bone parameters and bone loss at multiple skeletal sites by DEXA. Med Sci Monit Basic Res. 19, 76-86 (2013).
  15. Alt, V., et al. A new metaphyseal bone defect model in osteoporotic rats to study biomaterials for the enhancement of bone healing in osteoporotic fractures. Acta Biomater. 9 (6), 7035-7042 (2013).
  16. Liang, H., et al. Use of a bioactive scaffold for the repair of bone defects in a novel reproducible vertebral body defect. Bone. 47 (2), 197-204 (2010).
  17. Liang, H., Li, X., Shimer, A. L., Balian, G., Shen, F. H. A novel strategy of spine defect repair with a degradable bioactive scaffold preloaded with adipose-derived stromal cells. Spine J. 14 (3), 445-454 (2014).
  18. Fujishiro, T., et al. Histological evaluation of an impacted bone graft substitute composed of a combination of mineralized and demineralized allograft in a sheep vertebral bone defect. J Biomed Mater Res A. 82 (3), 538-544 (2007).
  19. Sheyn, D., et al. Gene-modified adult stem cells regenerate vertebral bone defect in a rat model. Mol Pharm. 8 (5), 1592-1601 (2011).
  20. Phillips, F. M., et al. In vivo BMP-7 (OP-1) enhancement of osteoporotic vertebral bodies in an ovine model. Spine J. 6 (5), 500-506 (2006).
  21. Kobayashi, H., et al. Long-term evaluation of a calcium phosphate bone cement with carboxymethyl cellulose in a vertebral defect model. J Biomed Mater Res A. 88 (4), 880-888 (2009).
  22. Turner, T. M., et al. Vertebroplasty comparing injectable calcium phosphate cement compared with polymethylmethacrylate in a unique canine vertebral body large defect model. Spine J. 8 (3), 482-487 (2008).
  23. Zhu, X. S., et al. A novel sheep vertebral bone defect model for injectable bioactive vertebral augmentation materials. J Mater Sci Mater Med. 22 (1), 159-164 (2011).
  24. Vanecek, V., et al. The combination of mesenchymal stem cells and a bone scaffold in the treatment of vertebral body defects. Eur Spine J. 22 (12), 2777-2786 (2013).
  25. Geusens, P., et al. High-resolution in vivo imaging of bone and joints: a window to microarchitecture. Nat Rev Rheumatol. 10 (5), 304-313 (2014).
  26. Genant, H. K., Engelke, K., Prevrhal, S. Advanced CT bone imaging in osteoporosis. Rheumatology (Oxford). 47, Suppl 4. 9-16 (2008).
  27. Kallai, I., et al. Microcomputed tomography-based structural analysis of various bone tissue regeneration models. Nature Protocols. 6 (1), 105-110 (2011).
  28. Lambers, F. M., Kuhn, G., Schulte, F. A., Koch, K., Muller, R. Longitudinal assessment of in vivo bone dynamics in a mouse tail model of postmenopausal osteoporosis. Calcif Tissue Int. 90 (2), 108-119 (2012).
  29. de Bakker, C. M., et al. muCT-based, in vivo dynamic bone histomorphometry allows 3D evaluation of the early responses of bone resorption and formation to PTH and alendronate combination therapy. Bone. 73, 198-207 (2015).
  30. Lan, S. H., et al. 3D image registration is critical to ensure accurate detection of longitudinal changes in trabecular bone density, microstructure, and stiffness measurements in rat tibiae by in vivo microcomputed tomography (μCT). Bone. 56 (1), 83-90 (2013).
  31. Nishiyama, K. K., Campbell, G. M., Klinck, R. J., Boyd, S. K. Reproducibility of bone micro-architecture measurements in rodents by in vivo micro-computed tomography is maximized with three-dimensional image registration. Bone. 46 (1), 155-161 (2010).
  32. Sheyn, D., et al. PTH Induces Systemically Administered Mesenchymal Stem Cells to Migrate to and Regenerate Spine Injuries. Mol Ther. 24 (2), 318-330 (2016).
  33. Lelovas, P. P., Xanthos, T. T., Thoma, S. E., Lyritis, G. P., Dontas, I. A. The laboratory rat as an animal model for osteoporosis research. Comp Med. 58 (5), 424-430 (2008).
  34. Bouxsein, M. L., et al. Guidelines for assessment of bone microstructure in rodents using micro-computed tomography. J Bone Miner Res. 25 (7), 1468-1486 (2010).
  35. de Lange, G. L., et al. A histomorphometric and micro-computed tomography study of bone regeneration in the maxillary sinus comparing biphasic calcium phosphate and deproteinized cancellous bovine bone in a human split-mouth model. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol. 117 (1), 8-22 (2014).
  36. Ramalingam, S., et al. Guided bone regeneration in standardized calvarial defects using beta-tricalcium phosphate and collagen membrane: a real-time in vivo micro-computed tomographic experiment in rats. Odontology. 104 (2), 199-210 (2016).
  37. Leary, S., et al. AVMA guidelines for the euthanasia of animals: 2013 edition. , (2013).
  38. Wang, M. L., Massie, J., Allen, R. T., Lee, Y. P., Kim, C. W. Altered bioreactivity and limited osteoconductivity of calcium sulfate-based bone cements in the osteoporotic rat spine. Spine J. 8 (2), 340-350 (2008).
  39. Liang, H., Li, X., Shimer, A. L., Balian, G., Shen, F. H. A novel strategy of spine defect repair with a degradable bioactive scaffold preloaded with adipose-derived stromal cells. Spine J. 14 (3), 445-454 (2013).
  40. Sheyn, D., et al. PTH induces systemically administered mesenchymal stem cells to migrate to and regenerate spine injuries. Mol Ther. 24 (2), 318-330 (2015).
  41. Matthieu, R., et al. A new rat model for translational research in bone regeneration. Tissue Eng Part C Methods. , (2015).
  42. Turner, A. S. Animal models of osteoporosis--necessity and limitations. Eur Cell Mater. 1, 66-81 (2001).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Osteoporosis ModelVertebral FractureMicrocomputed TomographyBone RegenerationNude RatsLongitudinal ImagingSemiautomated AnalysisBone DefectBone Volume DensityApparent Density

Related Articles