Name: 미세 컴퓨터 단층 촬영을 이용한 골절 치유 평가 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-12-09T13:30:00.000+00:00
Duration: 12 min 4 s
Description: 학습하세요 미세 컴퓨터 단층 촬영(µCT)을 이용한 골절 치유 분석 프로토콜을 통해 장골 샘플의 3D 형태와 뼈 재생 과정을 정량화하는 방법을. 이 기술은 비침습적 영상 분석으로 임상전 연구의 신뢰성을 높입니다.

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이 작업은 미국 국립보건원(NIH) R01 DK121327에서 R.A.E로, R01 AR071968에서 F.K.로 지원되었습니다.

<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>

저자는 공개할 이해 상충이 없습니다.

이 연구의 목적은 종종 뼈 및 골절 치유 연구의 기본이 되는 3D 광물화된 캘러스 구조의 정확한 정량화를 목표로 μCT 분석을 위한 자세한 프로토콜을 설명하는 것입니다. 이 프로토콜은 이미지 시각화, 분할/라벨링 및 간단한 것부터 복잡한 것까지 다양한 측정을 용이하게 하는 범용 최첨단 3D 이미지 분석 소프트웨어 플랫폼을 활용합니다.
프로토콜에서 가장 시간이 많이 걸리는 작업은 피질골과 수질관을 제외한 캘러스의 반자동 분할입니다. 이 영역은 또한 많은 이전 연구 9,16,17,18에서 제외되었습니다. 일부 연구에서는 분석19,21에 천연 피질 뼈와 ...

미세 컴퓨터 단층 촬영(μCT) 이미징은 전임상 뼈 연구에 널리 사용되어 뼈 1,2,3,4,5의 미세 구조를 평가하기 위해 비침습적 고해상도 이미지를 제공합니다. μCT는 회전하는 샘플에서 또는 회전하는 X선 소스 및 검출기를 사용하여 얻은 많은 수의 X선 이미지를 포함합니다. 알고리즘은 이미지 슬라이스 스택 형태로 3D 체적 데이터를 재구성하는 데 사용됩니다. 임상 CT는 인간 뼈의 3D 이미징을 위한 황금 표준이며, μCT는 실험 동물 1,2,3,4,6,7에서 뼈 치유 효율을 평가하기 위해 일반적으로 사용되는 기술입니다. 광물화된 뼈는 X선에 대한 대비가 우수한 반면, 연조직은 조영제를 사용하지 않는 한 상대적으로 대비가 낮습니다. 골절 치유 평가에서 μCT는 광물화된 캘러스의 3D 구조 및 밀도에 대한 자세한 정보를 제공하는 이미지를 생성합니다. 생체 내 μCT 스캐닝은 골절 치유의 종단적, 시간 경과 평가에도 사용할 수 있습니다.
μCT를 이용한 온전한 피질골 및 섬유주골의 정량화는 일반적으로 잘 확립되어 있고 표준화되어 있다8. 전임상 연구에서는 골절 치유를 분석하기 위해 다양한 정량화 방법론을 사용하지만(9,10,11), 캘러스 정량화를 위한 μCT 이미지 분석의 자세한 프로토콜은 아직 발표되지 않았습니다. 따라서 본 연구의 목적은 μCT 영상 및 뼈 치유 캘러스 분석을 위한 상세한 단계별 프로토콜을 제공하는 것이다.

<table><tbody><tr><td>10% 중성 완충 포르말린&nbsp;</td><td>Fisher chemical</td><td>SF100-20</td><td>뼈 조직 고정에 사용됩니다</td></tr>. <tr><td>Avizo</td><td>Thermo Scientific</td><td></td><td>이미지 처리 및 분석 소프트웨어</td></tr><tr><td>Hydroxyapatite 팬텀;</td><td>Micro-CT HA D4.5, QRM</td><td>QRM-70128</td><td></td></tr><tr><td>이미지 처리 언어</td><td>Scanco</td><td></td><td>원시 이미지를 DICOM 이미지로 변환하는 데 사용</td></tr><tr><td>Micro-Mosquito Straight Hemostatic Forceps</td><td>Medline</td><td></td><td>골수내 핀을 제거하는 데 사용&nbsp;</td></tr><tr><td>Microsoft Excel</td><td>Microsoft</td><td></td><td>스프레드시트 소프트웨어</td></tr><tr><td>Scanco mCT 시스템 (vivaCT 40)</td><td>Scanco</td><td></td><td>사용 &micro; CT 영상&nbsp;</td></tr></tbody></table>

미세 컴퓨터 단층 촬영을 이용한 골절 치유 평가

Assessment of Bone Fracture Healing Using Micro-Computed Tomography

마이크로 컴퓨터 단층 촬영(μCT)은 중개 과학 조사에서 골절 치유 중 뼈와 새로 형성된 뼈의 3차원(3D) 형태를 특성화하는 가장 일반적인 이미징 방식입니다. 설치류의 장골 골절 치유에 대한 연구는 일반적으로 2차 치유와 광물화된 캘러스 형성을 포함합니다. 형성된 굳은살의 모양과 새로 형성된 뼈의 밀도는 시점과 치료에 따라 크게 다를 수 있습니다. 온전한 피질골 및 섬유주골의 매개변수를 정량화하기 위한 표준 방법론이 널리 사용되고 상업적으로 이용 가능한 소프트웨어에 내장되어 있는 반면, 치유 캘러스를 분석하는 절차에 대한 합의가 부족합니다. 이 작업의 목적은 치유 캘러스에서 골 부피 분율과 캘러스 미네랄 밀도를 정량화하는 표준화된 프로토콜을 설명하는 것입니다. 이 프로토콜은 이미징 중 샘플 정렬, 관심 부피의 크기, 캘러스를 정의하기 위해 윤곽이 그려진 슬라이스 수를 포함하여 이미징 및 분석 중에 고려해야 하는 다양한 매개변수를 설명합니다.

골절 치유 동안 뼈 형성을 모니터링하기 위해 성인 수컷 C75BL/6J 마우스에서 중간 골격 개방 경골 골절을 유도했습니다. 골절은 골수내 손발톱을 사용하여 안정화시켰는데, 이는 2차 치유의 확립된 모델이다13. 캘러스 조직은 골절 후 14일, 21일 및 28일에 수확되었습니다12. 이 시점은 치유의 여러 단계를 나타냅니다. 2차 뼈 치유 동안 연골내골 형성은 섬유연골(연골) 캘러스의 초기 형성을 통해 진행되며, 이는 후기 단계에서 광물화되어 골절 간격에서 미세 운동을 감소시켜 골절선(13)을 가로질러 새로운 혈관을 형성할 수 있습니다. 이 연구에서 사용된 쥐 골절 모델에서 골절 후 14일째는 광물화된 연은살의 단계를 나타냅니다. 14일째부터 21일째까지 치유가 진행됨에 따라, 광물화된 연은살은 새로 형성된 직조된 뼈로 완전히 대체되어 골절 간격(13</...

미세 컴퓨터 단층 촬영(μCT)은 전임상 연구에서 뼈 구조를 평가하는 데 중요한 비파괴 이미징 도구이지만 뼈 치유 캘러스를 분석하기 위한 μCT 절차에 대한 합의가 부족합니다. 이 연구는 골절 치유를 모니터링할 수 있는 단계별 μCT 프로토콜을 제공합니다.

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

Micro-CT는 뼈의 3D 형태와 품질을 정량화하기 위한 매우 일반적인 접근 방식입니다. 온전한 피질골 및 섬유주골을 특성화하기 위한 분석 프로토콜이 상당히 확립되어 있지만 골절 치유를 분석하기 위한 프로토콜에 대한 합의는 적습니다. 이 기술에는 비침습적 이미징과 수동 및 자동 기술의 균형을 잘 사용하여 정확하고 보정된 3D 분석이 포함됩니다.또한 정교하고 유연한 소프트웨어 환경을 사용합니다. 절차를 시연하는 것은 내 연구실의 연구원 인 Hwabok Wee가 될 것입니다. 시작하려면 골밀도 보정을 위한 소형 하이드록시아파타이트 팬텀이 포함된 맞춤형 3D 프린팅 스캐닝 고정 장치 또는 이와 유사한 것을 사용하십시오.여러 샘플을 동시에 스캔할 수 있도록 최대 6개의 긴 뼈 샘플을 고정 장치에 넣습니다. 준비된 고정 장치를 주사기 또는 스캐닝 필드 직경과 유사한 원뿔형 튜브에 넣습니다. 주사기에 식염수와 같은 방부제를 채워 스캔 과정에서 샘플이 마르는 것을 방지합니다.마이크로 CT 기계의 보정을 확인한 후 샘플 고정 장치의 중심선을 마이크로 CT의 대략적인 중심선에 맞춰 샘플이 시야 내에 있고 긴 축의 방향이 결과 이미지의 축 방향과 거의 일치하는지 확인합니다. 다음으로, 에너지 또는 강도를 55 킬로전압 피크, 145 마이크로 암페어의 전류, 등방성 복셀 크기를 10.5 마이크로 미터, 그리고 300 밀리 초의 적분 시간을 설정하여 마이크로 CT 시스템의 스캐닝 매개 변수를 설정합니다. 그런 다음 모든 캘러스 샘플의 전체 볼륨을 커버하기 위해 다른 보기에서 스카우트 이미지를 육안으로 검사합니다.스캔 수집을 시작하고, 완료되면 이미지를 DICOM 스택으로 변환하여 분석 소프트웨어로 가져옵니다. 이미지 자르기를 시작하려면 한 번에 하나의 샘플을 선택하고 각 이미지 스택을 잘라내어 전체 샘플이 잘린 볼륨에 포함되도록 합니다. 화면 왼쪽 위에 있는 파일 탭을 클릭하고 다른 이름으로 프로젝트 저장을 선택한 다음 프로젝트 크기 최소화를 선택하여 잘라낸 이미지를 저장합니다.이미지의 노이즈를 제거하려면 [파일] 탭을 클릭하고 화면 왼쪽 상단 모서리에 있는 [프로젝트 보기] 창에서 이미지를 여는 Open Data를 사용하여 처리할 이미지를 선택합니다. 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하여 Image Processing(이미지 처리)을 선택한 다음 Filter Sandbox(필터 샌드박스)를 선택한 다음 Create(생성)를 클릭합니다. 화면 왼쪽 아래 모서리에 있는 속성 창에서 미리 보기 유형으로 데이터를 선택합니다.필터 옆의 드롭다운 메뉴에서 필터 유형을 선택하고 해석을 위해 3D를 선택합니다. 드롭다운 메뉴에서 Separable을 커널 유형으로 유지하고 사용 가능한 빈 상자에 표준 편차 및 커널 크기 계수 값을 입력합니다. 그런 다음 출력 옆에 있는 드롭다운 메뉴에서 입력과 동일을 선택합니다.마지막으로 적용을 클릭합니다. 잘못 정렬된 샘플의 경우 사용자는 프로젝트 보기 창에서 필터링되고 잘린 이미지를 선택하여 샘플의 3D 렌더링 이미지를 만들어 이미지 재정렬을 수행할 수 있습니다. 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하여 Display를 선택한 다음 드롭다운 메뉴에서 Volume Rendering을 선택합니다.그런 다음 Create(생성)를 클릭하여 시상면과 정면의 3D 렌더링 이미지를 시각적으로 확인합니다. 그런 다음 렌더링된 볼륨을 수동으로 회전하여 세로 축에서 올바른 정렬을 얻습니다. 회전된 이미지에 변형을 적용하려면 속성 창에서 변형 편집기를 클릭합니다.그런 다음 트랜스폼 에디터 매니퓰레이터(Transform Editor Manipulator)로 이동하여 드롭다운 메뉴에서 트랜스포머(Transformer)를 선택합니다. 필요한 경우 회전하고 다시 정렬한 다음 변형 편집기를 다시 클릭하여 이미지를 잠급니다. 그런 다음 새 횡단면 이미지 슬라이스를 만들려면 [프로젝트 뷰] 창에서 이미지를 선택하여 필터링된 이미지를 다시 샘플링합니다.마우스 오른쪽 버튼을 클릭하여 지오메트리 변환(Geometry Transform)을 선택한 다음 드롭다운 메뉴에서 변환된 이미지 리샘플링(Resample Transformed Image)을 선택한 다음 생성(Create)을 클릭합니다. 속성 창에서 데이터로 이동하고 드롭다운 메뉴에서 보간을 위해 표준을 선택하고 모드로 확장을, 보존을 위해 복셀 크기를 선택합니다. 패딩 값에 사용할 수 있는 빈 상자에 0을 입력하고 마지막으로 적용을 클릭합니다.관심 볼륨을 정의하려면 가로 이미지 슬라이스를 통해 골절 캘러스의 중심 평면을 식별하고 캘러스의 근위 및 원위 수정체를 기반으로 정의합니다. 캘러스 끝을 지정하기 어려운 경우 캘러스 중심 평면에서 떨어진 표준화된 거리를 기준으로 부피를 정의합니다. 변형된 이미지를 재조합한 후 캘러스의 바깥쪽 경계를 분할하려면 화면 상단의 두 번째 탭 행에 있는 분할(Segmentation) 탭을 클릭합니다.세그멘테이션 편집기 창의 이미지 옆에 있는 드롭다운 메뉴에서 변환된 이미지를 선택합니다. MATERIALS 창에서 추가를 두 번 클릭합니다. 이렇게 하면 Material3 및 Material4라는 두 개의 탭이 나타납니다.마우스 오른쪽 버튼을 클릭하여 Material3의 이름을 굳은살로, Material4의 이름을 피질골로 바꿉니다. 그런 다음 선택 창에서 올가미 아이콘을 클릭합니다. 표시되는 옵션에서 2D 모드의 경우 자유형(Freehand)을, 3D 모드의 경우 내부(Inside)를 선택하고, 옵션의 경우 자동 추적(Auto trace) 및 가장자리 추적(Trace edges)을 모두 선택합니다.그런 다음 올가미를 사용하여 굳은살의 바깥쪽 경계를 표시합니다. 관심 있는 볼륨에서 샘플링된 슬라이스를 사용하여 윤곽선 단계를 반복하고 슬라이스의 간격을 20개 분할할 수 있습니다. 완전한 캘러스 레이블을 생성하려면 재료 창에서 캘러스 파일을 선택하고 화면 상단의 선택 탭을 클릭한 다음 드롭다운 메뉴에서 보간을 선택합니다.그런 다음 선택 창에서 더하기 기호를 클릭합니다. 다음으로, 수질을 포함한 피질 뼈를 분할하십시오. 그런 다음 윤곽이 있는 골막 피질 표면을 보간하여 이전에 굳은살에 대해 수행한 대로 피질 뼈 레이블을 만듭니다.캘러스의 윤곽 부피와 평균 회색 값을 계산하려면 화면 맨 위 행의 세그멘테이션 탭을 클릭하고 드롭다운 메뉴에서 재료 통계를 선택하여 계산된 값의 테이블을 생성합니다. 피질골과 캘러스의 값은 피질골을 뺀 후 별도로 제공된다는 점에 유의하십시오. 생성된 테이블을 내보내고 작업공간으로 내보내기를 클릭하여 데이터를 저장합니다.그레이스케일 단위를 골밀도로 변환하려면 전체 이미지에서 4.5mm HA 팬텀의 3D 이미지를 자르고 분할을 클릭합니다. 첫 번째 슬라이스와 마지막 슬라이스에 원을 그리려면 재료 창에서 추가를 네 번 클릭합니다. 그런 다음 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하여 Material3, 4, 5 및 6의 이름을 각각 Phantom1, 2, 3 및 4로 바꿉니다.그런 다음 Phantom1을 선택합니다. 선택 창에서 브러쉬 아이콘을 클릭하고 슬라이더를 사용하여 원의 크기가 팬텀의 크기보다 작도록 브러쉬 크기를 조정합니다. 각 HA 실린더에 대한 볼륨을 생성하려면 재질 창에서 Phantom1을 선택하고 화면 맨 위 행의 선택 탭을 클릭한 다음 드롭다운 메뉴에서 보간을 선택하여 보간을 적용합니다.그런 다음 선택 창에서 더하기 기호를 클릭합니다. 나머지 HA 실린더에 대해 이 과정을 반복합니다. 생성된 3D 레이블을 사용하여 분석된 HA 실린더 4개의 평균 회색 값을 계산합니다.평균 회색 값과 팬텀 제조업체에서 제공한 해당 골밀도(BMD) 값을 플로팅합니다. 선형 회귀를 사용하여 BMD와 회색 값 사이의 상관 방정식을 생성합니다. 광물화된 캘러스를 분할하려면 재료 창에서 추가를 클릭합니다.그런 다음 마우스 오른쪽 버튼을 클릭하여 새 재료의 이름을 callus mineralized로 바꿉니다. 그런 다음 MATERIALS 창에서 Callus를 선택한 다음 선택을 클릭합니다. 그런 다음 선택 창에서 임계값을 클릭합니다.더 낮은 값을 선택하고 임계값 마스킹의 HA 팬텀에서 계산된 임계값을 적용합니다. 그런 다음 선택 창에서 현재 재질만 선택을 클릭한 다음 마스크된 복셀 선택을 클릭합니다. 그런 다음 MATERIALS 창에서 광물화된 캘러스를 선택하고 SELECTION 창에서 더하기 기호를 클릭합니다.마지막으로 재료 창에서 광물화된 캘러스의 3D를 클릭합니다. 3개의 시점에서 분석된 micro-CT 이미지는 14일째에 광물화된 캘러스의 실질적인 형성을 보여주었습니다. 골 분획 부피와 골 미네랄 밀도의 점진적인 증가는 14일에서 21일 및 28일까지 치유가 진행됨에 따라 관찰되었으며, 이는 골절 간격의 뼈 브리징과 일치합니다.예상대로 굳은살은 21일에서 28일 사이에 재흡수 또는 리모델링을 거쳤으며, 이는 총 굳은살 부피의 감소로 입증되었습니다. 굳은살의 피질 가교는 이전 어떤 시점보다 28일에 더 분명했습니다. 복잡한 골절의 경우 모든 이미지 슬라이스를 스크롤하고 때로는 다른 평면에서 스크롤하고 필요한 경우 윤곽을 조정하여 결과 반자동 분할을 주의 깊게 검토하는 것이 좋습니다.골절 캘러스가 정확하게 분할되면 이 프로토콜에 보고된 매개변수 외에 결과 매개변수를 추가 스크립트로 계산할 수 있습니다. 여기에는 예를 들어 관성 모멘트 및 연결 밀도가 포함됩니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Biology

생물학

골절 치료에 뼈 전구 기능의 정량적 측정은 고해상도 시리얼 이미징 기술을 필요로한다. 여기에, 프로토콜은 이미지를 순차적으로 골절을 수리하는 과정에서 내생 골 형성 줄기 / 전구 세포의 이동, 증식과 분화를 정량화의 intravital 현미경과 osteo-혈통 추적을 사용하여 제공됩니다.

순차<em&gt; 생체 내</em&gt; 골절 치료시 골 형성 줄기 / 전구 세포의 이미징

황색 포도상 구균의 발광 생물 공학적 변형을 이용하여, 정형 외과 임플란트 감염 마우스 모델에서 광과 μCT 화상을 결합하여, 비 침습적으로 및 종 방향에서의 세균 감염의 역학뿐만 아니라 대응하는 염증 반응 및 해부학 적 변화를 모니터 할 수있는 기능을 구비 뼈.

결합<em&gt; 생체</em&gt; 광학 및 μCT 이미징 마우스의 정형 외과 임플란트 감염에 감염, 염증 및 뼈 해부학을 모니터링

자가 및 동종 골 이식의 주입은 주요 두개 안면 뼈 손실을 치료하는 방법을 받아 구성한다. 그러나 혈관 신생, 세포 분화 및 골 형성 간의 상호 작용에 그래프트 조성물의 효과는 불분명하다. 우리는 이식 근접에서 혈관 신생 골 형성의 상호 의존성을 규명하는 것을 목표로 멀티 모달 이미징 프로토콜을 제시한다.

컴퓨터 단층 촬영 및 골 형성 - 혈관 신생 커플 링의 광학 이미징 두개골 뼈자가 이식과 동종 이식 통합을 평가하기 위해

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Vivo에서 골절 뼈 쥐 마우스 대 퇴 골에 대 한 MRI-호환 Osteosynthesis 장치를 사용 하 여 치료 기간 동안 굳은 살 개발의 평가

이 프로토콜 분석 endochondral 뼈 쥐에서 치유 하는 데 사용할 수 있습니다 대 퇴 골 골절의 표준화 된 안정화를 위한 intramedullary 나사를 사용 하 여 최소 침 습 osteosynthesis 기술을 설명 합니다.

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Murine 닫힌된 대 퇴 골절 모델 골절 치유를 공부 하는 강력한 플랫폼 이며 뼈 재생을 촉진 하는 새로운 치료 전략. 이 수술 프로토콜의 목표는 일방적인 폐쇄 대 퇴 골절 대 퇴 골을 안정화 하는 intramedullary 강철 막대를 사용 하 여 마우스에 생성.

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이 프로토콜은 살아있는 동물 내 생물체 검사를 사용하여 실시간으로 CCL5 매개 periosteal skeletal 줄기 세포 이동의 검출을 설명합니다.

쥐에 있는 Periosteal 골격 줄기 세포의 CCL5 유도된 이동의 실시간 화상 진찰

이 프로토콜은 대용량 마이크로 CT 스캔, 맞춤형 압축 단계 및 고급 이미지 처리 도구를 결합하여 전체 근위 인간 대퇴골의 뼈 미세 구조 변형과 인성을 측정할 수 있습니다.

인간 고관절의 미세구조 실패 메커니즘 이미징

이 프로토콜은 Hematoxylin-Eosin(HE) 염색과 마이크로 컴퓨터 단층 촬영(Micro-CT) 기술을 결합하여 골다공증 마우스 모델에서 뼈 미세구조의 정량적 평가를 위한 경제적이고 효율적인 방법을 제시합니다.

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Critical-sized bone defects에서 사용자 정의 관심 영역에 대한 종방향 마이크로 컴퓨터 단층 촬영 이미지 분석

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골 재생 및 스캐폴드 성능 평가를 위한 다중 모드 접근법

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