Name: הערכת ריפוי שברים בעצם באמצעות טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-12-09T13:30:00.000+00:00
Duration: 12 min 4 s
Description: למד פרוטוקול µCT מפורט להערכת ריפוי שברים בעצם. השיטה משלבת דימוי תלת-ממדי לא פולשני עם ניתוח כיול מדויק של קלוס העצם, ומספקת נתונים סטטיסטיים אמינים למחקר פרה-קליני.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה על ידי המכונים הלאומיים לבריאות (NIH) R01 DK121327 ל- R.A.E ו- R01 AR071968 ל- F.K.

<ol><li>Rüegsegger, P., Koller, B., Müller, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+microtomographic+system+for+the+nondestructive+evaluation+of+bone+architecture%5BTitle%5D)+AND+%22Calcified+Tissue+International%22%5BJournal%5D)">A microtomographic system for the nondestructive evaluation of bone architecture.</a> Calcified Tissue International. 58 (1), 24-29 (1996).</li>
<li>Müller, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morphometric+analysis+of+human+bone+biopsies%3A+a+quantitative+structural+comparison+of+histological+sections+and+micro-computed+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">Morphometric analysis of human bone biopsies: a quantitative structural comparison of histological sections and micro-computed tomography.</a> Bone. 23 (1), 59-66 (1998).</li>
<li>Waarsing, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detecting+and+tracking+local+changes+in+the+tibiae+of+individual+rats%3A+a+novel+method+to+analyse+longitudinal+in+vivo+micro-CT+data%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">Detecting and tracking local changes in the tibiae of individual rats: a novel method to analyse longitudinal in vivo micro-CT data.</a> Bone. 34 (1), 163-169 (2004).</li>
<li>Boyd, S. K., Davison, P., Müller, R., Gasser, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monitoring+individual+morphological+changes+over+time+in+ovariectomized+rats+by+in+vivo+micro-computed+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">Monitoring individual morphological changes over time in ovariectomized rats by in vivo micro-computed tomography.</a> Bone. 39 (4), 854-862 (2006).</li>
<li>Christiansen, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+micro-computed+tomography+voxel+size+and+segmentation+method+on+trabecular+bone+microstructure+measures+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Bone+Reports%22%5BJournal%5D)">Effect of micro-computed tomography voxel size and segmentation method on trabecular bone microstructure measures in mice.</a> Bone Reports. 5, 136-140 (2016).</li>
<li>Holdsworth, D. W., Thornton, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-CT+in+small+animal+and+specimen+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Micro-CT in small animal and specimen imaging.</a> Trends in Biotechnology. 20 (8), 34-39 (2002).</li>
<li>Schambach, S. J., Bag, S., Schilling, L., Groden, C., Brockmann, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+micro-CT+in+small+animal+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Methods%22%5BJournal%5D)">Application of micro-CT in small animal imaging.</a> Methods. 50 (1), 2-13 (2010).</li>
<li>Bouxsein, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Guidelines+for+assessment+of+bone+microstructure+in+rodents+using+micro-computed+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Bone+and+Mineral+Research%22%5BJournal%5D)">Guidelines for assessment of bone microstructure in rodents using micro-computed tomography.</a> Journal of Bone and Mineral Research. 25 (7), 1468-1486 (2010).</li>
<li>Morgan, E. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-computed+tomography+assessment+of+fracture+healing%3A+Relationships+among+callus+structure%2C+composition%2C+and+mechanical+function%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">Micro-computed tomography assessment of fracture healing: Relationships among callus structure, composition, and mechanical function.</a> Bone. 44 (2), 335-344 (2009).</li>
<li>O'Neill, K. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-computed+tomography+assessment+of+the+progression+of+fracture+healing+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">Micro-computed tomography assessment of the progression of fracture healing in mice.</a> Bone. 50 (6), 1357-1367 (2012).</li>
<li>Bissinger, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fully+automated+segmentation+of+callus+by+micro-CT+compared+to+biomechanics%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Orthopaedic+Surgery+and+Research%22%5BJournal%5D)">Fully automated segmentation of callus by micro-CT compared to biomechanics.</a> Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 12 (1), 108(2017).</li>
<li>Brown, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Delayed+fracture+healing+and+increased+callus+adiposity+in+a+C57BL%2F6J+murine+model+of+obesity-associated+type+2+diabetes+mellitus%5BTitle%5D)+AND+%22PLOS+One%22%5BJournal%5D)">Delayed fracture healing and increased callus adiposity in a C57BL/6J murine model of obesity-associated type 2 diabetes mellitus.</a> PLOS One. 9 (6), 99656(2014).</li>
<li>Khajuria, D. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aberrant+structure+of+fibrillar+collagen+and+elevated+levels+of+advanced+glycation+end+products+typify+delayed+fracture+healing+in+the+diet-induced+obesity+mouse+model%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">Aberrant structure of fibrillar collagen and elevated levels of advanced glycation end products typify delayed fracture healing in the diet-induced obesity mouse model.</a> Bone. 137, 115436(2020).</li>
<li>Sigurdsen, U., Reikeras, O., Hoiseth, A., Utvag, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlations+between+strength+and+quantitative+computed+tomography+measurement+of+callus+mineralization+in+experimental+tibial+fractures%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Biomechanics%22%5BJournal%5D)">Correlations between strength and quantitative computed tomography measurement of callus mineralization in experimental tibial fractures.</a> Clinical Biomechanics. 26 (1), 95-100 (2011).</li>
<li>Duvall, C. L., Taylor, W. R., Weiss, D., Wojtowicz, A. M., Guldberg, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impaired+angiogenesis%2C+early+callus+formation%2C+and+late+stage+remodeling+in+fracture+healing+of+osteopontin-deficient+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Bone+and+Mineral+Research%22%5BJournal%5D)">Impaired angiogenesis, early callus formation, and late stage remodeling in fracture healing of osteopontin-deficient mice.</a> Journal of Bone and Mineral Research. 22 (2), 286-297 (2007).</li>
<li>Gerstenfeld, L. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+effects+of+the+bisphosphonate+alendronate+versus+the+RANKL+inhibitor+denosumab+on+murine+fracture+healing%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Bone+and+Mineral+Research%22%5BJournal%5D)">Comparison of effects of the bisphosphonate alendronate versus the RANKL inhibitor denosumab on murine fracture healing.</a> Journal of Bone and Mineral Research. 24 (2), 196-208 (2009).</li>
<li>Alentado, V. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Validation+of+the+modified+radiographic+union+score+for+tibia+fractures+%28mRUST%29+in+murine+femoral+fractures%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Endocrinology%22%5BJournal%5D)">Validation of the modified radiographic union score for tibia fractures (mRUST) in murine femoral fractures.</a> Frontiers in Endocrinology. 13, 911058(2022).</li>
<li>Yu, K. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancement+of+impaired+MRSA-infected+fracture+healing+by+combinatorial+antibiotics+and+modulation+of+sustained+inflammation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Bone+and+Mineral+Research%22%5BJournal%5D)">Enhancement of impaired MRSA-infected fracture healing by combinatorial antibiotics and modulation of sustained inflammation.</a> Journal of Bone and Mineral Research. 37 (1), 1352-1365 (2022).</li>
<li>Nyman, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+measures+of+femoral+fracture+repair+in+rats+derived+by+micro-computed+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanics%22%5BJournal%5D)">Quantitative measures of femoral fracture repair in rats derived by micro-computed tomography.</a> Journal of Biomechanics. 42 (7), 891-897 (2009).</li>
<li>Fiset, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+validation+of+the+radiographic+union+score+for+tibial+fractures+%28RUST%29+using+micro-computed+tomography+scanning+and+biomechanical+testing+in+an+in-vivo+rat+model%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Bone+and+Joint+Surgery%22%5BJournal%5D)">Experimental validation of the radiographic union score for tibial fractures (RUST) using micro-computed tomography scanning and biomechanical testing in an in-vivo rat model.</a> The Journal of Bone and Joint Surgery. 100 (21), 1871-1878 (2018).</li>
<li>Shefelbine, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prediction+of+fracture+callus+mechanical+properties+using+micro-CT+images+and+voxel-based+finite+element+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">Prediction of fracture callus mechanical properties using micro-CT images and voxel-based finite element analysis.</a> Bone. 36 (3), 480-488 (2005).</li>
<li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Glucocorticoid-induced+delayed+fracture+healing+and+impaired+bone+biomechanical+properties+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Interventions+in+Aging%22%5BJournal%5D)">Glucocorticoid-induced delayed fracture healing and impaired bone biomechanical properties in mice.</a> Clinical Interventions in Aging. 13, 1465-1474 (2018).</li>
<li>Watson, P. J., Fitton, L. C., Meloro, C., Fagan, M. J., Gröning, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+adaptation+of+trabecular+bone+morphology+in+the+mammalian+mandible%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Mechanical adaptation of trabecular bone morphology in the mammalian mandible.</a> Scientific Reports. 8 (1), 7277(2018).</li>
<li>Nie, C., Wang, Z., Liu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+depression+on+fracture+healing+and+osteoblast+differentiation+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychiatric+Disease+and+Treatment%22%5BJournal%5D)">The effect of depression on fracture healing and osteoblast differentiation in rats.</a> Neuropsychiatric Disease and Treatment. 14, 1705-1713 (2018).</li>
</ol>

למחברים אין ניגודי עניינים לחשוף.

מטרת מחקר זה היא לתאר פרוטוקול מפורט לניתוח μCT במטרה לכמת במדויק את מבנה היבלות המינרלי התלת-ממדי, שהוא לעתים קרובות בסיסי במחקרי ריפוי עצמות ושברים. הפרוטוקול משתמש בפלטפורמת תוכנה מתקדמת לניתוח תמונות תלת-ממד לשימוש כללי המאפשרת הדמיית תמונות, סגמנטציה/תיוג ומדידות הנעות בין פשוט למורכב.
המשימה הגוזלת הכי הרבה זמן בפרוטוקול היא סגמנטציה חצי אוטומטית של היבלת, עם אי הכללה של עצם קליפת המוח והתעלה המדולרית. אזור זה לא נכלל גם במחקרים קודמים רבים 9,16,17,18.<...

הדמיית טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת (μCT) נמצאת בשימוש נרחב במחקר עצמות פרה-קליני, ומספקת תמונות לא פולשניות ברזולוציה גבוהה להערכת המיקרו-מבנה של עצמות 1,2,3,4,5. μCT כולל מספר רב של תמונות רנטגן, המתקבלות ממדגם מסתובב או באמצעות מקור וגלאי רנטגן מסתובב. אלגוריתמים משמשים לשחזור נתונים נפחיים תלת-ממדיים בצורת ערימה של פרוסות תמונה. CT קליני הוא תקן הזהב להדמיית תלת-ממד של עצמות אדם, ו-μCT היא טכניקה נפוצה להערכת יעילות ריפוי העצם בחיות ניסוי 1,2,3,4,6,7. לעצם מינרלית יש ניגודיות מצוינת לצילום רנטגן, בעוד שלרקמות רכות יש ניגודיות גרועה יחסית, אלא אם כן נעשה שימוש בחומר ניגוד. בהערכה של ריפוי שברים, μCT מייצר תמונות המספקות מידע מפורט על המבנה התלת-ממדי והצפיפות של היבלת המינרלית. סריקת μCT In vivo יכולה לשמש גם להערכת אורך, מהלך זמן של ריפוי שברים.
הכימות של עצם קליפת המוח והטרבקולר השלמות באמצעות μCT הוא בדרך כלל מבוסס היטב וסטנדרטי8. למרות שמחקרים פרה-קליניים משתמשים במגוון מתודולוגיות כימות כדי לנתח ריפוי שברים 9,10,11, פרוטוקול מפורט של ניתוח תמונת μCT לכימות יבלות טרם פורסם. לכן, מטרת מחקר זה היא לספק פרוטוקול מפורט שלב אחר שלב להדמיית μCT וניתוח של יבלות ריפוי עצם.

<table><tbody><tr><td>10% פורמלין ניטרלי חומצי&nbsp;</td><td>פישר כימיקל</td><td>SF100-20</td><td>משמש לקיבוע רקמות עצם</td></tr><tr><td>Avizo</td><td>Thermo Scientific</td><td></td><td>תוכנת עיבוד וניתוח תמונה</td></tr><tr><td>Hydroxyapatite פנטום&nbsp;</td><td>Micro-CT HA D4.5, QRM</td><td>QRM-70128</td><td></td></tr><tr><td>שפת עיבוד תמונה</td><td>Scanco</td><td></td><td>משמש להמרת תמונות גולמיות לתמונות DICOM</td></tr><tr><td>מיקרו-יתוש ישר מלקחיים המוסטטיים</td><td>Medline</td><td></td><td>משמש להסרת הסיכה התוך-מדולרית&nbsp;</td></tr><tr><td>תוכנת</td><td>הגיליון האלקטרוני</td>של <td>Microsoft</td><td></td></tr><tr><td>Microsoft מערכת Scanco mCT (vivaCT 40)</td><td>Scanco</td><td></td><td>משמש עבור &micro; הדמיית CT&nbsp;</td></tr></tbody></table>

הערכת ריפוי שברים בעצם באמצעות טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת

Assessment of Bone Fracture Healing Using Micro-Computed Tomography

טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת (μCT) היא שיטת ההדמיה הנפוצה ביותר המאפיינת את המורפולוגיה התלת-ממדית (3D) של עצם ועצם חדשה שנוצרה במהלך ריפוי שברים בחקירות מדעיות תרגומיות. מחקרים על ריפוי שברים ארוכים במכרסמים כוללים בדרך כלל ריפוי משני והיווצרות של יבלת מינרלית. צורת היבלת שנוצרה וצפיפות העצם החדשה שנוצרה עשויות להשתנות באופן משמעותי בין נקודות זמן וטיפולים. בעוד שמתודולוגיות סטנדרטיות לכימות פרמטרים של עצם קליפת המוח והטרבקולר שלמות נמצאות בשימוש נרחב ומוטמעות בתוכנות זמינות מסחרית, קיים חוסר הסכמה על נהלים לניתוח יבלת הריפוי. מטרת עבודה זו היא לתאר פרוטוקול סטנדרטי המכמת את נפח העצם, את צפיפות המינרלים ואת צפיפות המינרלים של יבלת הריפוי. הפרוטוקול מתאר פרמטרים שונים שיש לקחת בחשבון במהלך ההדמיה והניתוח, כולל יישור הדגימה במהלך ההדמיה, גודל נפח העניין ומספר הפרוסות המעוצבות כדי להגדיר את היבלת.

כדי לעקוב אחר היווצרות העצם במהלך ריפוי השבר, נגרם שבר טיביאלי פתוח באמצע דיאפיזה בעכברים בוגרים, זכרים C75BL/6J. השבר יוצב באמצעות ציפורן תוך מדולרית, מודל מבוסס של ריפוי משני13. רקמות יבלות נקצרו בימים 14, 21 ו-28 לאחר השבר12. נקודות זמן אלה מייצגות שלבים שונים של ריפוי. היווצרות עצם אנדוכונדרלית במהלך ריפוי עצם משני מתבצעת באמצעות היווצרות ראשונית של יבלת פיברו-סחוסית (רכה), אשר מינרליזציה בשלבים מאוחרים יותר כדי להפחית את המיקרו-תנועה במרווח השבר, ומאפשרת היווצ...

טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת (μCT) היא כלי הדמיה לא הרסני המסייע בהערכת מבנה העצם במחקרים פרה-קליניים, אולם קיים חוסר הסכמה על הליכי μCT לניתוח יבלת ריפוי העצם. מחקר זה מספק פרוטוקול μCT שלב אחר שלב המאפשר מעקב אחר ריפוי שברים.

Micro-computed tomography (&#181;CT) is the most common imaging modality to characterize the three-dimensional (3D) morphology of bone and newly formed ...

מיקרו-CT היא גישה נפוצה מאוד לכימות מורפולוגיה תלת-ממדית ואיכות העצם. למרות שפרוטוקולי ניתוח מבוססים למדי לאפיון עצם קליפת המוח והטרבקולרית השלמות, יש פחות קונצנזוס על הפרוטוקול לניתוח ריפוי שברים. טכניקה זו כוללת הדמיה לא פולשנית וניתוח תלת ממדי מדויק ומכויל תוך איזון טוב בין טכניקות ידניות ואוטומטיות.הוא גם משתמש בסביבת תוכנה מתוחכמת וגמישה. מי שידגים את ההליך יהיה הוואבוק ווי, עמית מחקר מהמעבדה שלי. כדי להתחיל, קח מתקן סריקה מודפס בתלת-ממד שפותח במיוחד או דומה הכולל פנטום הידרוקסיאפטיט מיניאטורי לכיול צפיפות מינרלים בעצם.הכניסו עד שש דגימות עצם ארוכות למתקן לסריקה סימולטנית של מספר דגימות. הניחו את גוף התאורה המוכן במזרק או בצינור חרוטי הדומה לקוטר שדה הראייה הסריקה. מלאו את המזרק בחומר משמר, כמו מי מלח, כדי למנוע התייבשות הדגימות בתהליך הסריקה.לאחר אישור הכיול של מכשיר המיקרו-CT, יישרו את קו המרכז של מתקן הדגימה עם קו המרכז המשוער של המיקרו-CT כדי לוודא שהדגימות נמצאות בתוך שדה הראייה ולצירים הארוכים שלהן יש כיוון חופף בערך לכיוון הצירי של התמונות המתקבלות. לאחר מכן, הגדר את פרמטרי הסריקה של מערכת המיקרו-CT על ידי הגדרת האנרגיה או העוצמה לשיא של 55 קילו-מתח, זרם ל-145 מיקרואמפר, גודל ווקסל איזוטרופי ל-10.5 מיקרומטר וזמן אינטגרציה ל-300 אלפיות השנייה. לאחר מכן בדוק חזותית את תמונות הצופים בתצוגות שונות כדי לכסות את כל נפח כל דגימות היבלות.התחל את רכישת הסריקה, ולאחר השלמתה, המר את התמונות לערימת DICOM כדי לייבא אותן לתוכנת הניתוח. כדי להתחיל בחיתוך תמונות, בחרו דגימה אחת בכל פעם וחתכו כל אוסף תמונות, כדי להבטיח שכל הדגימה תיכלל באמצעי האחסון החתוך. שמור את התמונה החתוכה על-ידי לחיצה על הכרטיסיה קובץ בפינה הימנית העליונה של המסך, בחירה באפשרות שמור פרוייקט בשם ולאחר מכן בחירה באפשרות מזער את גודל הפרוייקט.כדי להסיר את רעש התמונה, לחץ על הכרטיסיה קובץ ובחר את התמונה לעיבוד באמצעות Open Data, אשר פותח את התמונה בחלון תצוגת פרוייקט בפינה הימנית העליונה של המסך. לחץ באמצעות לחצן העכבר הימני כדי לבחור עיבוד תמונה, ולאחר מכן סנן ארגז חול ולאחר מכן לחץ על צור. בחלון מאפיינים בפינה השמאלית התחתונה של המסך, בחר נתונים כסוג התצוגה המקדימה.בחר את סוג המסנן מהתפריט הנפתח לצד סנן ובחר תלת-ממד לפרשנות. שמירה על ניתן להפרדה כסוג הליבה בתפריט הנפתח, מלא את הערכים של סטיית תקן וגורם גודל ליבה בתיבה הריקה הזמינה. לאחר מכן בחר זהה לקלט מהתפריט הנפתח לצד הפלט.ולבסוף, לחץ על החל. עבור דוגמאות שאינן מיושרות, המשתמש יכול לבצע יישור מחדש של התמונה על-ידי יצירת תמונה מעובדת בתלת-ממד של הדגימה על-ידי בחירת התמונה המסוננת והחתוכה מחלון תצוגת Project. לחץ באמצעות לחצן העכבר הימני כדי לבחור תצוגה ולאחר מכן עיבוד עוצמת קול מהתפריט הנפתח.לאחר מכן לחץ על צור כדי לבדוק חזותית את התמונה המעובדת בתלת-ממד במישור הקשת ובמישור הקדמי. לאחר מכן סובב ידנית את עוצמת הקול המעובדת כדי לקבל יישור טוב בציר האורך. להחלת שינוי הצורה בתמונות המסובבות, בחלון Properties, לחצו על Transform Editor.לאחר מכן עבור אל Transform Editor Manipulator ובחר Transformer מהתפריט הנפתח. במידת הצורך, סובב, יישר מחדש ולאחר מכן לחץ שוב על עורך שינוי הצורה כדי לנעול את התמונה. לאחר מכן, כדי ליצור פרוסות חדשות של תמונה במישור רוחבי, דגום מחדש את התמונה המסוננת על-ידי בחירת התמונה מחלון תצוגת Project.לחץ באמצעות לחצן העכבר הימני כדי לבחור שינוי צורה של גיאומטריה, ולאחר מכן דגימה מחדש של תמונה שהשתנתה מהתפריט הנפתח ולאחר מכן לחץ על צור. בחלון מאפיינים, עבור אל נתונים, ומהתפריט הנפתח, בחר רגיל לאינטרפולציה, בחר מורחב למצב וגודל ווקסל לשמירה. הזן אפס בתיבה הריקה הזמינה עבור ערך ריווח ולבסוף לחץ על החל.כדי להגדיר את נפח העניין, עברו על פרוסות התמונה הרוחביות, זהו את המישור המרכזי של יבלת השבר והגדירו אותו על סמך העדשה הפרוקסימלית והדיסטלית של היבלת. אם קשה לציין את קצות היבלות, הגדר את עוצמת הקול בהתבסס על מרחק סטנדרטי מהמישור המרכזי של היבלת. כדי לפלח את הגבול החיצוני של היבלת לאחר הרכבה מחדש של תמונות שעברו שינוי צורה, לחצו על הכרטיסייה Segmentation בשורת הטאבים השניה מראש המסך.בחלון עורך הסגמנטציה, בחר תמונה שעברה המרה מהתפריט הנפתח לצד התמונה. בחלון חומרים, לחץ פעמיים על הוסף. על-ידי כך, יופיעו שתי כרטיסיות בשם Material3 ו-Material4.לחץ לחיצה ימנית כדי לשנות את השם Material3 ל- callus ואת Material4 לעצם קליפת המוח. לאחר מכן, בחלון SELECTION, לחץ על סמל הלאסו. מבין האפשרויות המופיעות, בחרו Freehand עבור מצב דו-ממד, Inside עבור מצב תלת-ממד, וקצוות Auto trace ו-Trace עבור אפשרויות.לאחר מכן השתמש בלאסו כדי לסמן את הגבול החיצוני של יבלת. חזרו על שלבי קווי המתאר עם פרוסות שנדגמו לרוחב נפח העניין, וניתן יהיה לרווח את הפרוסות זו מזו, לדוגמה, ב- 20 פרוסות. כדי ליצור תווית callus מלאה, בחלון MATERIALS, בחר את קובץ callus, לחץ על הכרטיסיה בחירה בחלק העליון של המסך ובחר אינטרפולציה מהתפריט הנפתח.לאחר מכן, בחלון הבחירה, לחץ על סימן הפלוס. לאחר מכן, לפלח את עצם קליפת המוח, כולל חלל medullary. לאחר מכן בצע אינטרפולציה של פני השטח של קליפת המוח הפריאוסטאלית כדי ליצור תווית עצם קליפת המוח כפי שבוצע בעבר עבור היבלת.כדי לחשב את עוצמת הקול המתווה והערך האפור הממוצע של היבלת, לחץ על הכרטיסיה סגמנטציה בשורה העליונה של המסך ובחר סטטיסטיקת חומרים מהתפריט הנפתח כדי ליצור טבלה של ערכים מחושבים. שים לב כי הערכים של עצם קליפת המוח ואת callus מסופקים בנפרד לאחר הפחתת עצם קליפת המוח. יצא את הטבלה שנוצרה ושמור את הנתונים על-ידי לחיצה על יצא לסביבת עבודה.כדי להמיר את יחידות גווני האפור לצפיפות מינרלים בעצם, חתוך את התמונה התלת-ממדית של פנטום HA בגודל 4.5 מ"מ מהתמונה כולה ולחץ על סגמנטציה. כדי לצייר עיגולים בפרוסה הראשונה והאחרונה, בחלון חומרים, לחצו על 'הוסף' ארבע פעמים. לאחר מכן לחץ לחיצה ימנית כדי לשנות את שמם של Material3, 4, 5 ו- 6 ל- Phantom1, 2, 3 ו- 4 בהתאמה.לאחר מכן, בחר Phantom1. לחצו על סמל המברשת בחלון 'בחירה' והשתמשו במחוון להתאמת גודל המברשת כך שגודל העיגול יהיה קטן מזה של הפאנטום. כדי ליצור אמצעי אחסון לכל גליל HA, החל אינטרפולציה על-ידי בחירת Phantom1 בחלון MATERIALS, לחיצה על הכרטיסיה בחירה בשורה העליונה של המסך ובחירה באפשרות Interpolate מהתפריט הנפתח.לאחר מכן, בחלון SELECTION, לחץ על סימן החיבור. חזור על תהליך זה עם מיכלי HA הנותרים. השתמש בתוויות התלת-ממדיות שנוצרו כדי לחשב את הערכים האפורים הממוצעים של ארבעת גלילי ה-HA שנותחו.התווה את הערכים האפורים הממוצעים ואת צפיפות המינרלים המתאימה בעצם, או BMD, ערכים שסופקו על-ידי יצרן הפנטום. צור משוואת מתאם בין BMD לבין הערכים האפורים באמצעות רגרסיה ליניארית. כדי לפלח את היבלת המינרלית, לחץ על הוסף בחלון חומרים.לאחר מכן לחץ לחיצה ימנית כדי לשנות את שם החומר החדש כדי callus mineralized. לאחר מכן, בחר Callus בחלון חומרים ולאחר מכן לחץ על בחר. לאחר מכן לחץ על סף בחלון בחירה.בחר בערך הנמוך יותר והחל את הסף המחושב מפנטום HA במסיכת סף. לאחר מכן לחץ על בחר רק חומר נוכחי בחלון SELECTION, ולאחר מכן לחץ על Select Masked Voxels. לאחר מכן בחר callus mineralized בחלון MATERIALS ולחץ על סימן החיבור בחלון SELECTION.לבסוף, לחץ על 3D של יבלת מינרליזציה בחלון חומרים. תמונות המיקרו-CT שנותחו בשלוש נקודות זמן הראו היווצרות משמעותית של יבלות מינרליות ביום ה-14. עליות מצטברות בנפח שבר העצם ובצפיפות המינרלים של העצם נראו ככל שהריפוי נמשך מהיום ה-14 לימים ה-21 וה-28, בהתאם לגישור גרמי של פער השבר.כצפוי, היבלת עברה ספיגה או שיפוץ בין הימים 21 ל-28, כפי שמעידה ירידה בנפח היבלות הכולל. גישור קורטיקלי של היבלת היה ניכר יותר ביום ה-28 מאשר בכל נקודת זמן קודמת. עבור שברים מורכבים, אנו ממליצים לבחון בקפידה את הסגמנטציה החצי-אוטומטית המתקבלת על ידי גלילה בין כל פרוסות התמונה, לעיתים במישורים שונים, והתאמת קווי המתאר במידת הצורך.לאחר פילוח מדויק של יבלת השבר, ניתן לחשב את פרמטרי התוצאה, בנוסף לאלה המדווחים בפרוטוקול זה, באמצעות סקריפטים נוספים. אלה כוללים, למשל, רגעים של אינרציה וצפיפות קישוריות.

assessment-of-bone-fracture-healing-using-micro-computed-tomography

Research

JoVE Journal

Biology

ביולוגיה

מדידת כמותית של פונקצית אב עצם בריפוי שבר דורשת טכנולוגיית הדמיה סידורי ברזולוציה גבוהה. הנה, פרוטוקולים ניתנים לשימוש במיקרוסקופיה intravital ומעקב osteo שושלת ברצף תמונה ולכמת את ההגירה, השגשוג והתמיינות של תאי גזע / אב osteogenic אנדוגני בתהליך של תיקון שברים בעצמות.

עוקב<em&gt; בvivo</em&gt; הדמיה של תאי גזע / אב osteogenic במהלך תיקון שבר

בשילוב הדמיה אופטית וμCT במודל של עכברים של זיהום שתל אורתופדים, ניצול זן מהונדס bioluminescent של Staphylococcus aureus, סיפק את היכולת noninvasively ואורכים כדי לפקח על הדינמיקה של זיהום החיידקים, כמו גם את התגובה הדלקתית המקבילה ושינויים אנטומיים ב עצם.

בשילוב<em&gt; בvivo</em&gt; אופטי וμCT הדמיה למעקב אחר זיהום, דלקת, ועצם אנטומיה בזיהום אורטופדיים שתל בעכברים

השרשה של שתלי עצם אוטולוגית ואלוגנאית מהווה קיבלה גישות לטיפול באובדן עצם craniofacial גדול. עם זאת, ההשפעה של הרכב שתל על יחסי הגומלין בין neovascularization, התמיינות תאים והיווצרות עצם לא ברורה. אנו מציגים פרוטוקול הדמיה multimodal נועד על מנת להבהיר את התלות ההדדית אנגיוגנזה-Osteogenesis בקרבת השתל.

טומוגרפיה ממוחשבת והדמיה אופטית של צימוד Osteogenesis-אנגיוגנזה להערכת שילוב של Autografts עצם הגולגולת וAllografts

הערכת התפתחות רקמת ב קסם שבר במהלך הריפוי עצם endochondral חיוני לעקוב אחר תהליך הריפוי. כאן, אנחנו מדווחים על השימוש תהודה מגנטית הדמיה (MRI)-fixator חיצוני תואם את אתי העכבר כדי לאפשר MRI סריקות במהלך התחדשות העצם בעכברים.

אין ויוו הערכה של שבר פיתוח קסם במהלך עצם הריפוי בעכברים שימוש בהתקן התואם ל- MRI Osteosynthesis את העכבר אתי

פרוטוקול זה מתאר שיטה osteosynthesis פולשנית באמצעות בורג אורתופדיים עבור מתוקננת ייצוב הירך שברים, אשר ניתן להשתמש כדי לנתח את עצם endochondral ריפוי בעכברים.

מודל פולשנית לניתוח שבר Endochondral ריפוי בעכברים בתנאים מתוקננים ביו-מכני

המודל מאתר סגור בשביליאתה לא רואה שיש הוא כלי עוצמתי ללמוד ריפוי השבר ואסטרטגיות טיפוליים חדשניים כדי להאיץ התחדשות העצם. המטרה של פרוטוקול כירורגי זה היא לייצר חד צדדית שברי הירך סגור בעכברים באמצעות של פלדה מוט. לייצב את עצם הירך.

הדור של שברי הירך סגור בעכברים: מודל ללמוד ריפוי עצם

פרוטוקול זה מתאר את הזיהוי של נדידת תאי גזע שלד periosteal בתיווך CCL5 בזמן אמת באמצעות מיקרוסקופיה תוך-וינטלית חיה של בעלי חיים.

הדמיה בזמן אמת של הגירה הנגרמת על ידי CCL5 של תאי גזע שלד Periosteal בעכברים

הפרוטוקול מאפשר למדוד את העיוות של מיקרו-מבנה העצם בכל עצם הירך האנושית הפרוקסימלית ואת הקשיחות שלה על ידי שילוב של סריקת מיקרו-CT בנפח גדול, שלב דחיסה בהתאמה אישית וכלי עיבוד תמונה מתקדמים.

הדמיה של מנגנון הכשל המיקרו-מבני בירך האדם

פרוטוקול זה מציג שיטה חסכונית ויעילה להערכה כמותית של מיקרו-ארכיטקטורה של עצם במודל עכברי של אוסטאופורוזיס על ידי שילוב של צביעת Hematoxylin-Eosin (HE) וטכניקות טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת (Micro-CT).

הערכת מיקרו-ארכיטקטורה של עצם טרבקולרית במודל עכבר אוסטאופורוזיס

אנו מציגים שיטה לניתוח אזור עניין המוגדר על ידי המשתמש (ROI) במודל פגם רדיאלי של חולדה אורכית in vivo . שיטה זו מאפשרת ניתוח השוואתי בין פיגומים שונים שבעבר הוגבלו על ידי וריאציות בשדה הראייה של סריקת טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת (μCT), כיוון הדגימה ונוכחות בסיסית של פיגום.

ניתוח תמונת טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת אורכית לאזור עניין המוגדר על ידי המשתמש בפגמים בעצם בגודל קריטי

אנו מציעים פרוטוקול להערכת התחדשות עצם ברמות היררכיות שונות. גישה רב-מודלית זו מאפשרת ניתוח מבני בקני מידה שונים לאורך זמן, תוך התמודדות יעילה עם אתגרים בהכנת הדגימה. הוא גם מספק תהליך עבודה אמין להערכת יעילות הביוחומרים בקידום התחדשות העצם.

גישה רב-מודלית להערכת התחדשות עצם וביצועי פיגומים

למד פרוטוקול µCT מפורט להערכת ריפוי שברים בעצם. השיטה משלבת דימוי תלת-ממדי לא פולשני עם ניתוח כיול מדויק של קלוס העצם, ומספקת נתונים סטטיסטיים אמינים למחקר פרה-קליני.

הערכת ריפוי שברים בעצם באמצעות טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת

גלה סרטונים נוספים