生体内で破壊カルス開発マウス大腿骨の骨、MRI 対応のデバイスを用いたマウスの骨治癒過程の評価

この技術の全体的な目標は、骨治癒中のマウス骨折カルス発達の縦断的評価に磁気共鳴画像法(MRI)を使用することです。この方法は、骨折のタコがさまざまなマウスモデルで時間の経過とともにどのように発生するかなど、骨治癒分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、骨折カルスの発達をin vivoでリアルタイムに監視できることと、適用された創生固定具が高度に標準化された骨折治癒モデルを提供することです。

MRI手順のデモンストレーションは、Small Animal Imaging Core施設の技術者であるAnne Subgangです。手順を開始する前に、つま先のつま先つまみに対する反応の欠如による適切な鎮静レベルを確認し、0.9%塩化ナトリウムの250マイクロリットルの2倍の液体貯蔵所でマウスに単回投与の抗生物質を皮下注射します。.動物の目に軟膏を塗り、マウスを摂氏37度の加熱パッドの上に置きます。

右後肢から毛皮を取り除き、アルコールベースの消毒剤で手術部位をこすります。手術部位を露出させたまま動物に滅菌ドレープをかぶせ、滅菌手袋の小片で右後足を覆います。消毒剤で手術部位をさらに3回こすります。

次に、オートクレーブ滅菌メスを使用して、右大腿骨の内側に沿って約1cmの縦方向の皮膚切開を行い、マイクロハサミと鉗子を使用して大腿二頭筋と外側広筋を鈍く分離します。大腿骨転子の腱挿入部を切断して、坐骨神経が保たれるように注意しながら骨の前外側部分に自由にアクセスできるようにし、外部固定具を大腿骨と平行に配置します。0.45mmのドリルビットを使用して、皮質に手動で穴を開けます。

そして、最も近位端と遠位端から始めて、セラミック製の取り付けピンを穴に配置します。すべてのピンを配置したら、少量の滅菌生理食塩水で骨を加湿し、0.4ミリメートルのGigliワイヤーソーを使用して、2つの内側のピンの間の穴の骨を通して0.4ミリメートルの骨切り術を作成します。骨切り術の隙間を2ミリリットルの滅菌生理食塩水で慎重に洗い流し、骨折した2つの皮質の間から骨片を取り除き、連続的な再吸収性縫合糸を使用して筋肉を適応させ、続いて中断された非吸収性縫合糸で皮膚を適応させます。

その後、手術部位を消毒液で洗浄し、完全に回復するまでモニタリングしながらマウスをケージに戻します。手術後3日で、創外固定具をカスタムメイドの取り付け装置に慎重に挿入し、麻酔をかけたマウスを温度制御されたクレードルに置いてMRI装置に導入します。4素子ヘッドコイルのマウントデバイスに外部固定具を強固に取り付け、11.7テスラで動作する専用の高磁場小動物MRIシステムを使用して、プロトン密度脂肪抑制マルチスライスターボスピンエコーシーケンスを骨折に適用します。

すべての画像を取得したら、適切な画像解析ソフトウェアでデータを開き、ボクセルサイズを0.05 x 0.05 x 0.35ミリメートルの3乗として入力します。骨折カルス内のさまざまな組織を、その強度に基づく半自動閾値でセグメント化するには、まず新しいラベルの編集フィールドをクリックし、材料の追加をクリックします。材料の名前をカルスに変更し、なげなわツールを使用して、骨膜からの低信号に基づいてカルス領域を周囲の組織と区別します。

[マテリアルに追加]をクリックし、[マテリアルを追加]をクリックして、マテリアルの名前を軟骨に変更します。閾値ツールを使用して、軟骨をセグメント化し、カルスから現在の材料のみを選択します。次に、軟骨をクリックし、材料に追加をクリックします。

すべての組織がセグメント化されたら、[Generate surface] をクリックし、[Smoothing type] に [None] を適用し、[Surface View] をクリックして、組織セグメンテーション データに基づいて骨折した大腿骨の 3D 再構成を生成します。成功した外科的処置は、骨折のMRIスキャンによって確認でき、大腿骨シャフトの中央に0.3〜0.5ミリメートルの骨切り術のギャップを持つ4つのピンすべてが表示されます。術後 10 日目に、骨折治癒過程中の縦断的スキャンの評価により、骨折カルスの中央にある軟骨組織と骨折の周辺にある骨組織が明らかになります。

軟骨組織と骨組織の両方が14日目まで増加します。その後、軟骨組織は 21 日目まで減少し、その時点で骨の架橋が観察されます。先ほど示したように、骨折カルス内のさまざまな組織をセグメンテーションした後、成熟した皮質が灰色、セラミックピンが黄色、カルス軟部組織が緑、軟骨組織が赤、カルス骨組織が紫で示された状態で、大腿骨全体の3Dスキャンを生成できます。

このビデオを見れば、マウスの大腿骨に創生固定具を適用して大腿骨骨切り術を作成する方法や、マウスをMRI装置に挿入して標準化されたスキャン位置を確保する方法について十分に理解できるはずです。一度習得すると、創外固定具の塗布と骨切り術の技術は、適切に実行すれば20〜30分以内に完了することができます。