Name: הדמיה של מנגנון הכשל המיקרו-מבני בירך האדם (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-09-29T13:50:00.000+00:00
Duration: 8 min 43 s
Description: למדו הדמיה מיקרו-מבנית של עצם הירך האנושית תחת עומס ושבר באמצעות סריקת מיקרו-CT בנפח גדול. שיטה זו מאפשרת חקר האינטראקציה בין המרקם הטרבקולרי והקורטיקלי לשיפור אבחון אוסטאופורוזיס.

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

מימון ממועצת המחקר האוסטרלית (FT180100338; IC190100020) זוכה להכרת תודה.

הפרוטוקול פותח ונבדק עם 12 דגימות עצם הירך שהתקבלו מתוכנית תרומת גוף. הדגימות התקבלו טריות ואוחסנו בטמפרטורה של -20 מעלות צלזיוס במעבדה לביומכניקה ושתלים באוניברסיטת פלינדרס (טונסלי, דרום אוסטרליה, אוסטרליה). לחות העצם נשמרה לאורך כל הניסוי. התורמות היו נשים קווקזיות (גילאי 66-80). אישור אתיקה התקבל מוועדת האתיקה של המחקר החברתי וההתנהגותי (SBREC) של אוניברסיטת פלינדרס (פרויקט # 6380).
1. תכנון תוספת שלב עומס ספציפית לדגימה
<ol><li>סרוק את דגימת עצם הירך באמצעות סורק CT קליני המכוון לעובי פרוסה ולגודל פיקסל במישור של כ- 0.5-0.7 מ"מ. שלב זה יכול להסתיים על ידי רדיוגרף מומחה בכל מתקן הדמיה ציבורי באמצעות פרוטוקולי הדמיה סטנדרטיים מוקלטים מראש להדמיית עצם.</li>
	<li>יחד עם הדגימה, סרוק פנטום כיול צפיפות CT עם חמישה ריכוזים ידועים של דיפוטסיום מימן פוספט (K2HPO4, טווח צפיפות שווה ערך בערך בין 59 מ"ג∙cm−3 ו 375 mg∙cm−3).</li>
	<li>פלח את גיאומטריית העצם מתמונות CT קליניות15, שלב את הגיאומטריה המקוטעת של העצם, ומפה את תכונות החומר האיזוטרופי אלמנט אחר אלמנט לערכי צפיפות העצם המכוילים באמצעות הקשר מודולוס צפיפות לאלסטיקה שדווח על ידי Schileo et al.8. שמור את רשת השינוי לניתוח נוסף בתוכנת הרכיב הסופי. השלם כל שלב על-ידי ביצוע ההנחיות הרלוונטיות שסופקו עם תוכנת הפילוח והאלמנט הסופי.</li>
	<li>ייבא את רשת השינוי לתוכנת הרכיב הסופי. הגבלה מלאה של הקצה הדיסטלי 3-6 מ"מ של הדגם. הפעילו כוח נומינלי של 1,000 N, המוכנס ב-8° מציר פיר הירך במישור העטרה ועובר דרך מרכז ראש הירך. תנאי העמסה אלה מחקים משימת עמידה סטטית על רגל אחת (orthoload.com).</li>
	<li>פתור את מודל האלמנט הסופי באמצעות פותר PCG המובנה (סובלנות התכנסות: 1 x 10−7). הערה: כאן נעשה שימוש בתוכנת האלמנט הסופי ANSYS.<ol><li>צור טבלת רכיבים המכילה את רכיבי הזן העיקרי הראשון והשלישי במרכז הרכיב על-ידי ביצוע הפקודות הבאות: /POST1 ETABLE,, EPTO1,1 ETABLE,, EPTO3,3</li>
		<li>חשב את יחס המאמץ בין מרכיבי הזן העיקרי הראשון והשלישי במודל לבין זן תנובת העצם במתח (0.73% מתח) ובדחיסה (1.04% מתח)8 (איור 1) על-ידי ביצוע הפקודות הבאות: SMULT,RFT,EPTO1, ,1/0.0074,1, SMULT, RFT, EPTO3, ,1/0.0104,1,</li>
	</ol></li>
	<li>דרגו את הכוח הנומינלי ביחס שיא המאמץ הן במתח והן בדחיסה, והשליכו את הגדול מבין השניים על מנת לקבל אומדן של עומס השבר. קבע את הפרש העומס כ- 1/4 מעומס השבר המחושב1.</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64947/64947fig01.jpg"> איור 1: חישוב עומס השבר. מפת המתח של האלמנט הסופי, המשוואות המשמשות להמרת הכוח הנומינלי לעומס השבר (משמאל), וסכמת ההעמסה המציגה את עצם הירך (מרכז ימין), האלומיניום הדיסטלית (למעלה מימין) ושקע לחץ הפוליאתילן (למטה מימין). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64947/64947fig01large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
2. הכנת מכלול דגימת עצם הירך (איור 2)
<ol><li>מוציאים את הדגימה מהמקפיא (-20°C).</li>
	<li>הפשירו בטמפרטורת החדר (RT) במשך 24 שעות תוך שמירה על הדגימה בשקית ניילון אטומה למים עטופה בחומר סופג ספוג בתמיסה פיזיולוגית לשמירה על לחות העצם.</li>
	<li>חותכים את diaphysis הירך ב 180 מ"מ מן ראש הירך פרוקסימלי.</li>
	<li>מרכז את ראש עצם הירך על הציר האנכי של מתקן היישור על-ידי יישור שקע לחץ הפוליאתילן הקעור (איור 2D) וראש עצם הירך.</li>
	<li>יישרו את המישור המכיל את צוואר הירך ואת ציר הדיאפיזה עם המישור המצחי (איור 2).</li>
	<li>סובבו את הציר הדיאפיזיאלי ל-8° כך שהציר האנכי ייצג את כיוון כוח התגובה של הירך במהלך עמידה סטטית על רגל אחת (איור 2).</li>
	<li>הכינו את המלט הדנטלי על ידי ביצוע הוראות היצרן.</li>
	<li>העציצו את הקצה הדיסטלי של הדגימה בכוס עציץ אלומיניום בעומק 55 מ"מ, ומלאו את האלומיניום במלט דנטלי. יש להמתין לא פחות מ-30 דקות להשלמת הריפוי של המלט.</li>
	<li>אחסן את מכלול הדגימה ב -20 ° C.</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64947/64947fig02.jpg"> איור 2: מתקן היישור. תצלום חזיתי (שמאלי) וצדדי (מימין) של מתקן היישור המציג (A) את המסגרת, (B) את עציץ האלומיניום, (C) דגם עצם הירך הסינתטי, ו-(D) שקע הלחץ בצורת כדורית. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64947/64947fig02large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
3. הרכבת שלב דחיסה
הערה: המידות החיצוניות של שלב הדחיסה הן קוטר 245 מ"מ, גובה 576 מ"מ ומשקל 14 ק"ג, לא כולל הדגימה. שלב הדחיסה מורכב משני חלקים עיקריים: תא הדחיסה והמפעיל, המורכבים כדלקמן:
<ol><li>תא דחיסה<ol><li>הרכיבו את שקע לחץ הפוליאתילן (קוטר 104 מ"מ, גובה 60 מ"מ) בתחתית גליל האלומיניום (קוטר 203 מ"מ, עובי דופן 3 מ"מ), הסגור על ידי לוח אלומיניום מרותך בקצה אחד (למטה).</li>
	</ol></li>
	<li>מפעיל<ol><li>הרכיבו את המבנה העליון באמצעות הדיסק, שלושת המוטות, הלוח המשולש והמסילה האנכית (איור 3).</li>
		<li>הרכיבו את מנגנון שקע הבורג (פעימה: 150 מ"מ, עומס מרבי: 10,000 N, יחס הילוכים: 27:1, תזוזה לסיבוב: 0.148 מ"מ) על הלוח המשולש.</li>
		<li>הרכיבו את המתאם הזוויתי על המסילה הליניארית.</li>
		<li>הרכיבו את שולחן x-y בעל החיכוך הנמוך על המתאם הזוויתי.</li>
		<li>הרכיבו את תא העומס בשש דרגות חופש (שגיאת מדידה מרבית: 0.005%; כוח מרבי: 10,000 N; מומנט מרבי: 500 ניוטון מטר) על שולחן החיכוך הנמוך על ידי יישור מישור x-z של תא העומס למישור הקדמי של המבנה העליון.</li>
		<li>חבר את בורג ההפעלה למתאם הזוויתי.</li>
	</ol></li>
</ol><img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64947/64947fig03.jpg"> איור 3: מכלול שלב הדחיסה הרדיו-שקוף בהתאמה אישית. תמונה (משמאל) ודגם (מימין) של השלב הדחיסה. (א) תא הדחיסה, שהוא גליל אלומיניום בעובי 3 מ"מ הסגור בתחתיתו; (ב) מכלול המפעיל עם המבנה העליון; (ג) מנגנון שקע הבורג; (D) טבלת x-y בעלת חיכוך נמוך; ו-(E) תא העומס בעל ששת הצירים מוצג ומצוין בדגם. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64947/64947fig03large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
4. הגדרת הניסוי
<ol><li>הפשירו את הדגימה ב-RT למשך 24 שעות תוך שמירה בשקית ניילון אטומה למים עטופה בחומר סופג ספוג בתמיסה פיזיולוגית לשמירה על לחות העצם.</li>
	<li>הרכיבו את מכלול דגימות האלומיניום לתא העומס על ידי יישור המישור הקדמי של מכלול הדגימה לזה של המפעיל.</li>
	<li>הרכיבו את המבנה העליון, כולל הדגימה, לתוך תא הדחיסה. יש להקפיד ליישר את ראש עצם הירך עם הקרום הכדורי על שקע לחץ הפוליאתילן. ודא כי ראש עצם הירך מעורב אך רפוי בתוך החלל הכדורי של שקע הלחץ.</li>
	<li>מקם את שלב הדחיסה על שלב הסיבוב של סורק המיקרו-CT ב- Imaging and Medical Beamline (IMBL).</li>
	<li>חבר את תא העומס (שגיאה &lt; 0.005%; כוח מרבי: 10,000 N; מומנט מרבי: 500 ניוטון מטר) למגבר המאמץ.</li>
	<li>חבר, באמצעות USB, את מגבר המאמץ למחשב נייד המצויד בתוכנת היישום המסופקת עם תא העומס.</li>
	<li>הפעל את מנגנון הבורג בשלב הדחיסה על ידי הזזת הדגימה כלפי מטה לכיוון שקע הלחץ תוך ניטור כוח התגובה הנמדד על ידי תא העומס במחשב הנייד. עצור את מנגנון הבורג ברגע שמושג כוח דחיסה השווה ל- 100 N. פרוק את הדגימה לטעינה מראש של 50 N.</li>
	<li>בחר את הנצנוץ המצומד לעדשה היחיד של חיישן pco.edge "Ruby" (http://archive.synchrotron.org.au/31-australian-synchrotron/imbl/811-preparation-for-imaging-experiments).</li>
	<li>הגדר את שדה הראייה ל- 76.31 מ"מ x 64.39 מ"מ, אשר עבור גודל מערך של 2,560 פיקסלים x 2,160 פיקסלים מספק גודל פיקסלים של 29.81 מיקרומטר.</li>
	<li>הגדר את ציר השלב המסתובב ל- 8 מ"מ (אופקית) מציר שדה הראייה (מצב סריקה מחוץ להסטה) כדי להרחיב את שדה הראייה ל- 145.71 מ"מ x 64.39 מ"מ בגודל פיקסל של 29.81 מיקרומטר.</li>
	<li>הגדר את פרמטרי הסריקה לאנרגיית קרן של 60 keV, תוספת סיבוב של 0.1°, שתי אצוות של סיבוב 180° (סריקה מחוץ לסט), זמן חשיפה של 50 μs וממוצע מסגרת של שתיים לכל מיקום סיבוב.</li>
	<li>הגדר את הסריקה לקבלת חמש סריקות רצופות, מוערמות אנכית, עם הזזה אנכית של 26 מ"מ כל אחת, כך שהגובה הכולל של אמצעי האחסון הנסרק הוא 132.2 מ"מ למשך זמן סריקה כולל של 30 דקות.</li>
</ol>5. בדיקות מכניות עם הדמיה מיקרו-מבנית במקביל
<ol><li>בצע הדמיה micro-CT (גודל פיקסל: 0.03 מ"מ) פעמיים בתנאי הייחוס (נלקח כתנאי אפס מאמץ).</li>
	<li>הפעל את תוספת הכוח על ידי הפעלה ידנית של מנגנון שקע הבורג בקצב קבוע של כ- 1 שניות לסיבוב (0.1-0.2 מ"מ לשנייה).</li>
	<li>ביצוע הדמיית מיקרו-CT.</li>
	<li>חזור על שלב 5.2 ושלב 5.3 עד לגרימת השבר של הדגימה, כפי שמצוין על ידי ירידה פתאומית בכוח התגובה.</li>
	<li>בצע הדמיית מיקרו-CT של הדגימה השבורה.</li>
	<li>תפר את 1,800 תמונות ההקרנה (גודל 2,560 פיקסלים x 896 פיקסלים, 76.8 מ"מ x 26.88 מ"מ, רוחב x גובה, תמונות נקודה צפה של 32 סיביות). התהליך תופר שתי תמונות הקרנה (שצולמו במצב סריקה אופקי מחוץ להסטה ואת חמש התמונות שהוסטו אנכית), ומפיק תמונת הקרנה אחת.<ol><li>בנה מחדש את עוצמת הקול של תמונות חתך רוחב (4,407 תמונות, כל תמונה בגודל 4,888 x 4,888 פיקסלים) ושמור אותן כקובצי נקודה צפה של 32 סיביות ב- . תבנית TIFF (תופסת 392 GB של שטח דיסק).</li>
		<li>החל מסנן גאוס 3 x 3 כדי להפחית רעש. המר את התמונות ל- 8 סיביות (256 תמונות ברמת אפור, נשמרות בתבנית bitmap, תופסות כ- 100 GB לכל אמצעי אחסון). הערה: בעבודה זו, עיבוד התמונות נעשה באמצעות תוכנה הזמינה בסינכרוטרון האוסטרלי בהנחיית מפעיל IMBL.</li>
	</ol></li>
</ol>6. חישוב שדה העקירה והמאמץ
<ol><li>דגימת משנה של תמונות חתך רוחב בארבע (120 מיקרומטר לפיקסל) כדי לקצר את זמן החישוב.</li>
	<li>רישום קשיח בחלל של תמונות הדגימה תחת עומס לאלה של הדגימה בתנאי הייחוס הפריקה. השתמש בדיאפיזה הדיסטלית כיעד לרישום המשותף (קובץ משלים 1 וקובץ משלים 2).</li>
	<li>יצירת מודלים תלת-ממדיים של פני השטח (. קובצי STL) להדמיה לאחר בינאריזציה של תמונות מיקרו-CT11.</li>
	<li>רשום באלסטיות את אמצעי האחסון של התמונה באמצעי האחסון של הייחוס באמצעות גודל רשת השווה ל- 50 פיקסלים (SDER = שגיאת מאמץ של 0.076%, BoneDVC, https://bonedvc.insigneo.org/dvc/) כדי לקבוע את התזוזות בצמתים של הרשת.</li>
	<li>המר את הרשת למודל של רכיבים סופיים. החל את תזוזת הצומת המחושבת על-ידי BoneDVC על המודל. פתור את המודל כדי לקבוע את טנזור המאמץ על כל נפח העצם.</li>
	<li>חזור על הניתוח באזור המציג את רמות המאמץ הגבוהות ביותר באמצעות התמונות ברזולוציה מלאה.</li>
	<li>מפה את מפות זן DVC לתמונות ברזולוציה מלאה באמצעות אינטרפולציה מעוקבת עם הפונקציה interp3 (Matlab)2.</li>
	<li>הצג באופן חזותי את התזוזות, המתח והתמונות המיקרו-מבניות לקבלת תצוגה חזותית והנפשה בנפח גדול (Matlab)2.</li>
</ol>7. ניתוח
<ol><li>הצג את העיוות הקבוע של העצם (נזק) על ידי כיסוי התמונות שהתקבלו בתנאים שנפרקו ולאחר השבר2.</li>
	<li>הצג את העיוות המיקרו-מבני המתקדם של העצם על ידי כיסוי המודלים התלת-ממדיים בתנאים פרוקים, ברמות עומס הולכות וגדלות, ולאחר שבר2.</li>
	<li>הצג את המאמץ של העצם במיקום השבר2.</li>
	<li>נתח את אנרגיית העיוות, הנוקשות והתזוזה באמצעות סטטיסטיקה תיאורית ושיטות רגרסיה2.</li>
</ol>

<ol><li>Martelli, S., Perilli, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time-elapsed+synchrotron-light+microstructural+imaging+of+femoral+neck+fracture%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Mechanical+Behavior+of+Biomedical+Materials%22%5BJournal%5D)">Time-elapsed synchrotron-light microstructural imaging of femoral neck fracture.</a> Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 84, 265-272 (2018).</li>
<li>Martelli, S., Giorgi, M., Dall' Ara, E., Perilli, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Damage+tolerance+and+toughness+of+elderly+human+femora%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomaterialia%22%5BJournal%5D)">Damage tolerance and toughness of elderly human femora.</a> Acta Biomaterialia. 123, 167-177 (2021).</li>
<li>Perilli, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dependence+of+mechanical+compressive+strength+on+local+variations+in+microarchitecture+in+cancellous+bone+of+proximal+human+femur%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanics%22%5BJournal%5D)">Dependence of mechanical compressive strength on local variations in microarchitecture in cancellous bone of proximal human femur.</a> Journal of Biomechanics. 41 (2), 438-446 (2008).</li>
<li>Thurner, P. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time-lapsed+investigation+of+three-dimensional+failure+and+damage+accumulation+in+trabecular+bone+using+synchrotron+light%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">Time-lapsed investigation of three-dimensional failure and damage accumulation in trabecular bone using synchrotron light.</a> Bone. 39 (2), 289-299 (2006).</li>
<li>Jackman, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative%2C+3D+visualization+of+the+initiation+and+progression+of+vertebral+fractures+under+compression+and+anterior+flexion%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Bone+and+Mineral+Research%22%5BJournal%5D)">Quantitative, 3D visualization of the initiation and progression of vertebral fractures under compression and anterior flexion.</a> Journal of Bone and Mineral Research. 31 (4), 777-788 (2016).</li>
<li>Mayhew, P. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relation+between+age%2C+femoral+neck+cortical+stability%2C+and+hip+fracture+risk%5BTitle%5D)+AND+%22Lancet%22%5BJournal%5D)">Relation between age, femoral neck cortical stability, and hip fracture risk.</a> Lancet. 366 (9480), 129-135 (2005).</li>
<li>Nazarian, A., Stauber, M., Zurakowski, D., Snyder, B. D., Müller, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+interaction+of+microstructure+and+volume+fraction+in+predicting+failure+in+cancellous+bone%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">The interaction of microstructure and volume fraction in predicting failure in cancellous bone.</a> Bone. 39 (6), 1196-1202 (2006).</li>
<li>Schileo, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((To+what+extent+can+linear+finite+element+models+of+human+femora+predict+failure+under+stance+and+fall+loading+configurations%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanics%22%5BJournal%5D)">To what extent can linear finite element models of human femora predict failure under stance and fall loading configurations.</a> Journal of Biomechanics. 47 (14), 3531-3538 (2014).</li>
<li>Schileo, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+accurate+estimation+of+bone+density+improves+the+accuracy+of+subject-specific+finite+element+models%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanics%22%5BJournal%5D)">An accurate estimation of bone density improves the accuracy of subject-specific finite element models.</a> Journal of Biomechanics. 41 (11), 2483-2491 (2008).</li>
<li>Dall'ara, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+nonlinear+QCT-based+finite+element+model+validation+study+for+the+human+femur+tested+in+two+configurations+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">A nonlinear QCT-based finite element model validation study for the human femur tested in two configurations in vitro.</a> Bone. 52 (1), 27-38 (2013).</li>
<li>Perilli, E., Parkinson, I. H., Reynolds, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-CT+examination+of+human+bone%3A+from+biopsies+towards+the+entire+organ%5BTitle%5D)+AND+%22Annali+dell%27Istituto+Superiore+di+Sanit%C3%A0%22%5BJournal%5D)">Micro-CT examination of human bone: from biopsies towards the entire organ.</a> Annali dell'Istituto Superiore di Sanità. 48 (1), 75-82 (2012).</li>
<li>Wearne, L. S., Rapagna, S., Taylor, M., Perilli, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-CT+scan+optimisation+for+mechanical+loading+of+tibia+with+titanium+tibial+tray%3A+A+digital+volume+correlation+zero+strain+error+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Mechanical+Behavior+of+Biomedical+Materials%22%5BJournal%5D)">Micro-CT scan optimisation for mechanical loading of tibia with titanium tibial tray: A digital volume correlation zero strain error analysis.</a> Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 134, 105336(2022).</li>
<li>Bennett, K. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ex+vivo+assessment+of+surgically+repaired+tibial+plateau+fracture+displacement+under+axial+load+using+large-volume+micro-CT%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomechanics%22%5BJournal%5D)">Ex vivo assessment of surgically repaired tibial plateau fracture displacement under axial load using large-volume micro-CT.</a> Journal of Biomechanics. 144, 111275(2022).</li>
<li>Falcinelli, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiple+loading+conditions+analysis+can+improve+the+association+between+finite+element+bone+strength+estimates+and+proximal+femur+fractures%3A+A+preliminary+study+in+elderly+women%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">Multiple loading conditions analysis can improve the association between finite element bone strength estimates and proximal femur fractures: A preliminary study in elderly women.</a> Bone. 67, 71-80 (2014).</li>
<li>Orthopedic Image Segmentation. Synopsys. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.synopsys.com/simpleware/news-and-events/ortho-medical-image-segmentation.html">https://www.synopsys.com/simpleware/news-and-events/ortho-medical-image-segmentation.html</a> (2020).</li>
</ol>

כל המחברים מצהירים כי אין ניגודי עניינים.

הפרוטוקול הנוכחי מאפשר לחקור את המיקרומכניקה של שברי ירך בתלת מימד ex vivo. שלב דחיסה רדיו-שקוף (אלומיניום) המסוגל להחיל עיוות פרוגרסיבי על המחצית הפרוקסימלית של עצם הירך האנושית ולמדוד את כוח התגובה תוכנן, יוצר ונבדק בהתאמה אישית. סורק micro-CT בנפח גדול משמש בפרוטוקול זה כדי לספק רצף זמני של נפחי תמונה המציגים את עצם הירך הפרוקסימלית כולה עם עומס פרוגרסיבי ברזולוציה מיקרומטרית. בעבודה זו חושבו שדות התזוזה והמאמץ באמצעות רישום משותף אלסטי של התמונות. הפרוטוקול מאפשר להציג את העיוות של המיקרו-מבנה של עצם הירך הפ...

שברים בצוואר הירך מהווים נטל משמעותי על האוכלוסייה המזדקנת. הדמיית טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת (micro-CT) ובדיקות מכניות נלוות מאפשרות התבוננות במיקרו-מבנה העצם ולימוד הקשר שלו לחוזק העצם, שינויים הקשורים לגיל ותזוזות תחת עומס 1,2. עם זאת, עד לאחרונה, מחקרי מיקרו-CT של עצם תחת עומס היו מוגבלים לליבות עצם שנכרתו3, חיות קטנות4 ויחידות עמוד שדרה אנושי5. הפרוטוקול הנוכחי יכול לכמת את התזוזה של המיקרו-מבנה של כל עצם הירך האנושית הפרוקסימלית תחת עומס ולאחר שבר.
מספר מחקרים נערכו כדי לחקור את הכשל של עצם הירך האנושית, ולעתים אלה הגיעו למסקנות מנוגדות. לדוגמה, הידלדלות תלוית גיל של מבני קליפת המוח והטרבקולר נחשבת כקובעת את הרגישות הקשורה לגיל לשבר על ידי גרימת אי יציבות אלסטית של העצם6,7, וזה בניגוד לכאורה למקדם הגבוה של קביעת מתח קליפת המוח ותחזיות חוזק הירך בהנחה שאין חוסר יציבות אלסטית (R2 = 0.80-0.97)8,9. עם זאת, מחקרים כאלה העריכו באופן שיטתי את חוזק עצם הירך (ב-21%-29%), ובכך העמידו בספק את תגובות העצם השבירות והכמו-שבירות שיושמו במודלים 8,10. הסבר אפשרי אחד לממצאים המנוגדים לכאורה הללו עשוי להימצא בהתנהגות שבר שונה של עצמות שלמות בהשוואה לליבות עצם מבודדות. לכן, התבוננות בעיוות ובתגובות השבר של מיקרו-מבנה העצם בעצם הירך הפרוקסימלית כולה עשויה לקדם את הידע של מכניקת שבר הירך ויישומים נלווים.
השיטות הנוכחיות להדמיית עצמות אדם שלמות ברזולוציה מיקרומטרית מוגבלות. הגנטריה וגודל הגלאי חייבים לספק נפח עבודה מתאים לאירוח עצם הירך הפרוקסימלית האנושית (בערך 13 ס"מ x 10 ס"מ, רוחב x אורך) ואולי גודל פיקסל בסדר גודל של 0.02-0.03 מ"מ כדי להבטיח שניתן יהיה ללכוד תכונות מיקרו-אדריכליות רלוונטיות11. כיום ניתן לעמוד במפרטים אלה על ידי כמה מתקני סינכרוטרון1 וכמה סורקי מיקרו-CT בנפח גדול הזמינים מסחרית12,13. שלב הדחיסה צריך להיות שקוף רדיו על מנת למזער את הנחתת קרני הרנטגן תוך יצירת כוח מספיק לגרימת שבר בעצם הירך האנושית (למשל, בין 0.9 kN ל 14.3 kN עבור נשים לבנות מבוגרות)14. וריאציה גדולה זו של עומס השבר מסבכת את התכנון של מספר שלבי העומס לשבר, זמן הניסוי הכולל וכמות הנתונים המתאימה המיוצרת. כדי לטפל בבעיה זו, ניתן להעריך את עומס השבר ואת מיקומו באמצעות מידול אלמנטים סופיים באמצעות התפלגות צפיפות העצם של הדגימה מתמונות טומוגרפיה ממוחשבת קלינית (CT) 1,2. לבסוף, לאחר הניסוי, יש לעבד את כמות הנתונים הגדולה המופקת לצורך לימוד מנגנוני הכשל ויכולת פיזור האנרגיה בכל עצם הירך האנושית.
כאן, אנו מתארים פרוטוקול לקבלת רצף של תמונות מיקרו-מבניות תלת מימדיות של עצם הירך הפרוקסימלית כולה תחת עיוות הולך וגובר, הגורם לשברים רלוונטיים מבחינה קלינית של צוואר הירך2. הפרוטוקול כולל תכנון התוספת המדורגת של דחיסת הדגימה, טעינה באמצעות שלב דחיסה מותאם אישית שקוף רדיו, הדמיה באמצעות סורק מיקרו-CT בנפח גדול, ועיבוד התמונות ופרופילי העומס.

<table><tbody><tr><td>רקמה סופגת</td><td>N/A</td><td></td><td>שמור על לחות העצם לאורך כל הניסוי</td></tr><tr><td>מתקן יישור</td> מתקן <td>בהתאמה</td><td></td> אישית <td>למיקום הדגימה בכוס העציץ</td></tr><tr><td>עציצים מאלומיניום</td><td>עציצים</td><td>בהתאמה אישית</td><td></td></tr><tr><td>מסור עצם</td><td>N/A</td><td></td><td>חתוך את הדגימה לגודל</td></tr><tr><td>כיול פנטום QCT Pro</td><td>Mindways תוכנה, בע"מ, אוסטין, ארה"ב</td><td>כיול CT 13002</td><td>כיול רמות אפור בתמונות לרמות צפיפות מינרלים (אפר) שוות ערך</td></tr><tr><td>סורק טמוגרפיה ממוחשבת קלינית</td><td>ג'נרל אלקטריק מערכות רפואיות ושות', ויסקונסין, ארה"ב</td><td>אופטימה CT660</td><td>הדמיה ראשונית לחיזוי שלב העומס לשבר</td></tr><tr><td>שלב דחיסה</td><td>בהתאמה</td><td></td> <td>אישיתשלב דחיסה רדיו-שקוף של 10 ק"ג ליישום ותחזוקה של הדמיה דרך עיוות שנקבע לדגימה.</td></tr><tr><td>מלט שיניים</td><td>סוסטרברג, הולנד</td><td>Vertex RS</td><td></td></tr><tr><td>Femur דגימת Science</td><td>Care, פיניקס, ארה"ב</td><td></td><td></td></tr><tr><td>תוכנה לניתוח אלמנטים סופיים</td><td>ANSYS Inc., Canonsburg, ארה"ב</td><td>ANSYS מכני APDL</td><td>חבילת תוכנה של אלמנטים סופיים</td></tr><tr><td>מקפיא</td><td>N/A</td><td></td><td>חנות דגימות ב-20 מעלות; C</td></tr><tr><td>כונן קשיח</td><td>שטח דיסק של Dell</td><td></td><td>: 500 GB לכל נפח</td></tr><tr><td>תוכנת ניפוי ופילוח תמונה</td><td>Skyscan-Bruker, Kontich, Belgium</td><td>CT</td><td>analyzer תוכנת עיבוד תמונה</td></tr><tr><td>פילוח אלסטי של תמונה</td> אוניברסיטת <td>שפילד</td><td>בון DVC</td><td>https://bonedvc.insigneo.org/dvc/</td></tr> <tr><td>תוכנת עיבוד ואוטומציה של תמונה</td><td>The MathWork Inc.</td>תוכנת <td>עיבוד תמונה</td> <td>Matlab</td></tr><tr><td>תוכנת רישום תמונה</td><td>Skyscan-Bruker, Kontich, Belgium</td> תוכנת <td>עיבוד תמונה</td><td>DataViewer</td></tr> תוכנת <tr><td>פילוח תמונה ומידול FE Simpleware</td><td>, Exeter, UK</td><td>Scan IP</td><td>Bone egmentation software</td></tr> Image <tr><td>stiching script</td><td>סינקרוטרון אוסטרלי, קלייטון, VIC, AU</td><td></td><td>הסקריפט זמין ב-IMBL</td></tr><tr><td>הדמיית תמונה</td><td>Kitware, קליפטון פארק, ניו יורק, ארה"ב</td><td>Paraview</td><td>הדמיית תמונה</td></tr><tr><td>הדמיית תמונה</td><td>האוניברסיטה הלאומית האוסטרלית</td><td>Dristhi</td><td>הדמיית תמונה: doi:10.1117/12.935640</td></tr><tr><td>הדמיה וקו אלומה רפואי</td><td>סינקרוטרון אוסטרלי, קלייטון, ויקטוריה, AU</td><td></td><td>קו אלומה מיקרו-CT של אובייקט גדול במחשב נייד סינכרוטרון האוסטרלי</td></tr><tr><td></td><td>Dell Inc., ארה"</td>ב<td></td><td></td></tr><tr><td>שולחן x-y בעל חיכוך נמוך</td><td>THK Co., טוקיו, יפן</td><td></td><td></td></tr><tr><td>NI תוכנת רכישת אותות</td><td>NI National Instruments, אוסטין, טקסס</td><td>NI-DAQmx</td><td></td></tr><tr><td>תמיסת מלח חוצצת פוספט</td><td>בהתאמה</td><td></td> אישית <td>שמור על לחות העצם לאורך כל הניסוי</td></tr><tr><td>שקית ניילון</td><td>N/A</td><td></td><td>שמור על לחות העצם לאורך כל הניסוי</td></tr><tr><td>רכבת</td><td>SKF בע"מ, לנסדייל, פנסילבניה, ארה"ב</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מנגנון בורג ג'ק</td>&<td>nbsp; Benzlers, &Ouml; rebro, שוודיה</td><td>Serie BD (יחידת הילוכים חמה)</td> <td>מהלך: 150 מ"מ, עומס מרבי: 10,000 N, יחס הילוכים: 27:1, תזוזה לכל סיבוב: 0.148 מ"מ</td></tr><tr><td>חיישן pco.edge יחיד, נצנוץ מצמד עדשה</td><td>סינקרוטרון אוסטרלי, קלייטון, VIC, AU</td><td></td><td>גלאי רובי FOV: 141 x 119 מ"מ; 2560 x 2160 פיקסלים; 55 ומיקרו; m/px; 50 פריימים לשנייה</td></tr><tr><td>תא עומס שישה צירים</td><td>ME-Me&szlig; systeme GmbH, Hennigsdorf, GE</td><td>K6D6</td><td>שגיאת מדידה מקסימלית: 0.005%; כוח מרבי: 10000 N; מומנט מקסימלי: 500 Nm</td></tr><tr><td>מגבר מתח</td><td>ME-Me&szlig; systeme GmbH, הניגסדורף, GE</td><td>GSV-1A8USB K6D/M16</td><td></td></tr></tbody></table>

הדמיה של מנגנון הכשל המיקרו-מבני בירך האדם

Imaging of the Microstructural Failure Mechanism in the Human Hip

הדמיה של מיקרו-מבנה העצם תחת עומסים הולכים וגדלים מאפשרת התבוננות בהתנהגות הכשל המיקרו-מבני של העצם. כאן, אנו מתארים פרוטוקול לקבלת רצף של תמונות מיקרו-מבניות תלת מימדיות של עצם הירך הפרוקסימלית כולה תחת עיוות הולך וגובר, הגורם לשברים רלוונטיים מבחינה קלינית של צוואר הירך. הפרוטוקול מודגם באמצעות ארבע פמורות מתורמות בגילאי 66-80 שנים בקצה התחתון של צפיפות המינרלים בעצם באוכלוסייה (טווח ציון T = -2.09 עד -4.75). שלב דחיסה רדיו-שקוף תוכנן לטעינת הדגימות המשכפלות עמידה על רגל אחת, תוך רישום העומס המופעל במהלך הדמיית טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת (micro-CT). רוחב שדה הראייה היה 146 מ"מ וגובה 132 מ"מ, וגודל הפיקסל האיזוטרופי היה 0.03 מ"מ. תוספת הכוח התבססה על תחזיות סופיות של עומס השבר. שלב הדחיסה שימש להחלת העקירה על הדגימה ולחוקק את תוספות הכוח שנקבעו. שברים תת-קפיטליים עקב פתיחה וגזירה של צוואר הירך התרחשו לאחר ארבע עד חמש עליות עומס. תמונות המיקרו-CT ומדידות כוח התגובה עובדו כדי לחקור את מאמץ העצם ואת יכולת ספיגת האנרגיה. חוסר יציבות של קליפת המוח הופיע בשלבי הטעינה המוקדמים. העצם התת-כונדרלית בראש הירך הראתה עיוותים גדולים שהגיעו ל-16% לפני השבר, ועלייה הדרגתית ביכולת התמיכה עד לשבר. אנרגיית העיוות עלתה באופן ליניארי עם התזוזה עד לשבר, בעוד שהנוקשות ירדה לערכים קרובים לאפס מיד לפני השבר. שלושה רבעים מאנרגיית השבר נלקחו על ידי הדגימה במהלך תוספת הכוח הסופית של 25%. לסיכום, הפרוטוקול שפותח חשף יכולת ספיגת אנרגיה יוצאת דופן, או סבילות לנזקים, ואינטראקציה סינרגית בין עצם קליפת המוח והעצם הטרבקולרית בגיל תורם מתקדם.

התמונות מציגות את עצם הירך הפרוקסימלית כולה, שקע הלחץ, מלט השיניים, האלומיניום ורקמת העטיפה. ניתן לראות את מיקרו-ארכיטקטורת העצם מתעוותת בהדרגה ככל שהעומס גדל לפני השבר ולאחר השבר (איור 4).
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64947/64947fig04.jpg"> איור 4: שלב הדחיסה המחובר למחשב הנייד . (A) שלב הדחיסה, (B) המחשב הני...

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.

Imaging the bone microstructure under progressively increasing loads allows for observing the microstructural failure behavior of bone. Here, we describe ...

פרוטוקול זה מאפשר התבוננות במיקרו-מבנה של עצם הירך האנושית כולה כשהיא מתעוותת תחת עומס ושבר. על ידי הדמיה של עצם הירך כולה ברזולוציה מיקרו-מבנית, פרוטוקול זה מאפשר ללמוד כיצד התא הטרבקולרי הטרבקולרי השונה של העצם, קובע באופן סינרגי את יכולתו לעמוד בעומס. קידום הבנתנו את מנגנון השבר בעצם יכול לסייע בשיטות אבחון מתקדמות לאוסטאופורוזיס.פרוטוקול זה פותח בסינכרוטרון האוסטרלי, מותאם לשימוש בסורק מיקרו-CT מסחרי בנפח גדול באוניברסיטה ויושם לחקר אזורים אנטומיים שונים, כולל הברך והכתף. באופן עקרוני, ניתן להרחיב אותו לחומרים בגודל דומה לעצמות ומפרקים אנושיים שלמים. מחקר זה דורש מומחיות במספר דיסציפלינות, כולל דימות, מכניקת מוצקים ומידול חישובי בביומכניקה.כדי להתחיל, באמצעות סורק CT קליני, סרוק את דגימת עצם הירך עם עובי פרוסה וגודל פיקסל במישור של כ 0.5 עד 0.7 מילימטרים. לצד הדגימה, סרוק פנטום כיול CT צפוף, עם חמישה ריכוזים ידועים של צבע אשלגן מימן פוספט. לאחר מכן, פלחו את גיאומטריית העצם מתמונות ה-CT הקליניות, כיילו את רמות האפור בתמונות לערכי צפיפות העצם המתאימים, ואת המודולוס של יאנג, תוך שימוש ביחס צפיפות למודולוס אלסטי.לאחר יצירת רשת שינוי של הגיאומטריה המקוטעת, ייבאו את רשת השינוי לתוכנת הרכיבים הסופיים. מוגבל לחלוטין בעומק של שלושה עד שישה מילימטרים, הקצה הדיסטלי של הדגם, ואז משכפל תצורת העמסה של רגל אחת על ידי הפעלת כוח נומינלי של 1000 ניוטון, שנחטף בשמונה מעלות מציר פיר הירך במישור העטרה ועובר דרך מרכז ראש הירך. פתור את מודל האלמנטים הסופיים באמצעות פותר PCG המובנה.לאחר מכן, על ידי ביצוע הפקודות שצוינו, צור טבלת רכיבים המכילה את רכיבי הזן הראשון והשלישי במרכז האלמנט. לאחר מכן, בצע את הפקודה שצוינה כדי לחשב את יחס המאמץ בין מרכיבי הזן העיקרון הראשון והשלישי במודל לבין זן תפוקת העצם, הכוונה והדחיסה. שנה את הכוח הנומינלי לפי יחס המאמץ השיא, הכוונה והדחיסה, והשלך את הגדול מבין השניים כדי להעריך את עומס השבר.מקם מתקן בדיקה על שלב סיבוב המיקרו-CT עם הדגימה במצב פריקת הייחוס והתחל את סריקת המיקרו-CT. חזור על ההדמיה פעמיים עבור מצב הפריקה ושחרר את הכבל לאחר הסריקה. הפעל את תוספת הכוח על ידי הפעלה ידנית של מנגנון שקע הבורג בקצב קבוע של כשניה אחת לכל סיבוב, ובצע את הדמיית המיקרו-CT.חזור על תוספת הכוח עד שהדגימה נשברת, כפי שמצוין על ידי ירידה פתאומית בכוח התגובה. בצע הדמיית מיקרו-CT של הדגימה השבורה. לאחר מכן דמיינו את רצף תמונות ההקרנה בשלבי טעינה שונים.דגימת משנה של תמונות מיקרו-CT בארבע, כדי לקצר את זמן החישוב. רישום משותף נוקשה, בחלל, את התמונות של הדגימה תחת עומס, עם אלה במצב הייחוס הפריקה, תוך שימוש בדיאפיזה הדיסטלית כיעד לרישום המשותף. צור מודלים תלת מימדיים של פני השטח להדמיה לאחר בינאריזציה של תמונות המיקרו-CT.קבעו את התזוזה בתמונות על פני רשת בגודל 50 פיקסלים, באמצעות DVC עצם. לאחר מכן קבע את טנזור המאמץ, על ידי המרת הרשת למודל אלמנטים סופיים. החל את התזוזה המחושבת בצמתים ופתור את המודל.לאחר מכן, באמצעות אינטרפולציה מעוקבת, עם פונקציית inter P שלוש ב- Mac-Lab, דגום מחדש את נפחי התזוזה והמאמץ כדי להתאים לגודל המקורי של תמונות מיקרו-CT. הצג תמונות חזותיות של תזוזות, מתח ומיקרו-מבניות לצורך תצוגה חזותית והנפשה בנפח גדול. לניתוח עיוות עצם, הצג את העיוות הקבוע של העצם על ידי כיסוי התמונות המתקבלות בתנאים פרוקים ולאחר השבר.לאחר מכן הצג את העיוות המיקרו-מבני המתקדם של העצם על ידי כיסוי המודלים התלת-ממדיים בתנאים פרוקים, ברמות עומס הולכות וגדלות ולאחר שבר. הצג את המאמץ של העצם במיקום השבר. לבסוף, באמצעות סטטיסטיקה תיאורית ושיטות רגרסיה, לנתח את אנרגיית העיוות, הנוקשות, ואת התזוזה.הדמיית מיקרו-CT ובדיקות מכניות נלוות מאפשרות צפייה בשברים בצוואר הירך. אנימציה הראתה כי ראש עצם הירך מסתובב בהדרגה מדיאלית, תוך כדי תנועה דיסטלית כלפי מעלה עד לשבר. עקמומיות הראש השתטחה מתחת לשקע, שם נצפתה אי יציבות מקומית בקליפת המוח, אך לא נצפתה אי יציבות של נפח הטרבקולר הבסיסי.הופעת שבר מתרחשת על ידי כיפוף קליפת המוח, או התקדמות לאורך הקבוצה הטרבקולרית הדחוסה העיקרית, או על ידי גזירה בערך 45 מעלות מהציר הטרבקולרי העיקרי. המאמץ עלה על תפוקת העצם, לאחר שהארבעה הצליחו ב-50% מעומס השברים הצפוי, והגיעו לדחיסה של שמונה עד 16% לפני השבר. עיוות קבוע נצפה באזור הראש תחת דחיסת שיא.הכשל התרחש במצב מאמץ מורכב, המראה דחיסה, מתח ומתח גזירה. אנרגיית העיוות הייתה פונקציה ליניארית של התזוזה עד לשבר, והראתה התנהגות שבר יציבה. היבט קריטי לשכפול הפרוטוקול הוא השגת תוספת שלב העומס, החשובה לשליטה במספר שלבי העומס הנדרשים כדי לגרום לשבר לתזוזה ותכנון הניסוי.קבלת תמונות באיכות טובה חשובה גם לניתוח משמעותי של הנתונים. האמונה כי חוסר יציבות אלסטית הדורשת עלייה תלולה של אירועי שבר מעל גיל 60 מיקדה את המקרה של מחקר במניעת שבריריות על עובי קליפת המוח. התנהגות השבר היציבה מבחינה אלסטית המודגמת על ידי פרוטוקול זה, בעצמות אוסטיאופורוטיות קלות, מעבירה את המוקד הנוכחי לאינטראקציות קליפת המוח והטרבקולריות.הליך זה יכול לקדם מודלים מתחשבים של מכניקת העצם, ליידע את האבחנה של שבריריות ואת העיצוב של מכשירים מושתלים.

imaging-of-the-microstructural-failure-mechanism-in-the-human-hip

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

במחקר זה, השימוש במכשיר טעינת אתרו בשילוב עם טומוגרפיה מיקרו רנטגן שחושב לביומכניקה המשותפת סיבית יידון. קריאות ניסיוניות לזיהוי עם שינוי כולל ביומכניקה המשותפת תכלול: 1) כוח הריאקציוני לעומת עקירה, כלומר עקירת שן בתוך שקע מכתשיים והתגובה ריאקציונרית שלה לטעינה, 2) תלת ממדים (3D) בתצורה וmorphometrics מרחבית, כלומר גיאומטרי מערכת יחסים של השן עם שקע מכתשיים, ו3) שינויים בקריאות 1 ו -2 עקב שינוי בציר טעינה, כלומר המון קונצנטריים או אקסצנטרי.

באתר טוען לחיצה והדמיה לא פולשנית המצטרף של רצועת שן עצם חניכיים סיבית המשותפת

מודלים של בעלי חיים משמשים לעתים קרובות כדי לחקות פגיעה חמורה בעצמות במחקר ביו-רפואי. בשל גודלם הקטן, הקמת נגעי עצם מיוצבים בעכברים היא מעבר ליכולותיהן של רוב קבוצות המחקר. כאן, אנו מתארים שיטה פשוטה לביסוס וניתוח פגמים ניסיוניים בעצם הירך בעכברים.

דגם פגם עצם הירך קריטית בגודל פשוט בעכברים

ב פרוטוקול זה, זנים פני השטח עצם הירך מוערך במהלך שבר הבדיקה באמצעות טכניקת מתאם תמונה דיגיטלית. החידוש של השיטה כוללת יישום של דפוס חודרני סטוכסטי חדות גבוהה על פני השטח של עצם הירך, תאורה בקפידה שצוין, במהירות גבוהה לכידת וידאו, תמונה דיגיטלי ניתוח המתאם לחישובי זן.

שיטה להעריך זנים קורטיקליים Cadaveric הירך בזמן שבר בדיקה באמצעות מתאם תמונה דיגיטלי

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

טומוגרפיה ממוחשבת של קרני רנטגן יעילה בהשגת מידע תלת מימדי מדגימות אנושיות שאינן בשימוש, אך הצלחה מוגבלת בהתבוננות ברקמות רכות. השימוש של סוכן phosphotungstic בניגוד חומצה יכול לפתור את הבעיה. אנו ליישם את הסוכן הניגוד הזה כדי לבחון את רקמות הרקמה העדינה האנושית (הרצועה התמך שחוגי).

שימוש מיקרו רנטגן טומוגרפיה ממוחשבת עם חומצה Phosphotungstic הכנה לדמיין את רקמת האדם האנושי

השתמשנו בפרוטוקול דגימה גיאולוגי (coring) כדי להשיג דגימות עצם קליפת המוח בגודל אחיד לניסויי SRμCT מההיבט הקדמי של הפמורה האנושית. שיטה זו היא הרסנית מינימלית, יעילה, גורמת לדגימות גליליות הממזערות את ממצאי ההדמיה מצורות מדגם לא סדירות ומשפרות את ההדמיה והניתוח המיקרו-ארכי-ארכיאולוגיים.

מדריך מקטעים, קורינג ועיבוד תמונה לרכש וניתוח מדגם עצם קליפת המוח בעל תפוקה גבוהה עבור מיקרו-CT של Synchrotron

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.

הערכת ריפוי שברים בעצם באמצעות טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת

פיתחנו צינור הדמיה מכנו כדי לחקור את תכונות הרובד הטרשתי ההטרוגני, המבני והמכני. צינור זה מאפשר התאמה של הזווית המקומית הדומיננטית ופיזור כיוון סיבי הקולגן, התנהגות הקרע וטביעות האצבע המאמץ של רקמת הרובד הסיבי.

שיטה לחקר הקשר בין מבנה הקולגן המקומי לבין התכונות המכניות של רובד טרשתי ברקמה סיבית

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

אנו מציגים טכניקה המאפשרת הפרדה מרחבית של קונפורמרים או אשכולות שונים הנמצאים בקרן מולקולרית. דפלקטור אלקטרוסטטי משמש להפרדת מינים על ידי יחס רגע מסה לדיפול שלהם, המוביל לייצור הרכבים שלב גז של קונפורמר יחיד או stoichiometry אשכול.

הפרדה מרחבית של קונפורמרים מולקולריים ואשכולות

למדו הדמיה מיקרו-מבנית של עצם הירך האנושית תחת עומס ושבר באמצעות סריקת מיקרו-CT בנפח גדול. שיטה זו מאפשרת חקר האינטראקציה בין המרקם הטרבקולרי והקורטיקלי לשיפור אבחון אוסטאופורוזיס.

הדמיה של מנגנון הכשל המיקרו-מבני בירך האדם

גלה סרטונים נוספים