Name: Semiautomated longitudinale Microcomputed tomografie gebaseerde kwantitatieve structurele analyse van een naakt-Rat Vertebrale fractuur osteoporose-gerelateerde Model (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-28T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 12 s
Description: Leer een semiautomatische micro-CT-methode voor structurele analyse van wervelfracturen bij naakte ratten. Dit model ondersteunt onderzoek naar botregeneratie en nieuwe behandelingen voor osteoporose.

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

Het onderzoek werd gesteund door een subsidie van het California Institute voor regeneratieve geneeskunde (CIRM) (TR2-01780).

alle dierproeven werden uitgevoerd onder een protocol dat is goedgekeurd door de institutionele Animal Care en gebruik Comité (IACUC) van Cedars-Sinai Medical Center (Protocol # 3609). Anesthesie werd toegediend voor alle beeldvorming en chirurgische procedures. Alle dieren zijn gehuisvest overeenkomstig erkende IACUC protocollen.
 Opmerking: de proefopzet van dit protocol is afgebeeld in Figuur 1. Koop zes weken oude ratten met hun eierstokken operatief verwijderd en voeden hen een LCD 0,01% calcium en 0.77% fosfaat uit. Na een periode van 4 maanden van een LCD, boor een kritische omvang Vertebrale defect in de vierde en vijfde lumbale wervel lichamen (L4-L5). Beeld na de chirurgie, de ratten op dag 1 en weken 2, 4, 8 en 12 na oprichting van het defect. Zoek defect marges op de dag 1 scan, heroriënteren naar een standaard positie en het definiëren van een cilindrische volume van belang (VOI). De scans van latere µCT (dat wil zeggen, voor weken 2, 4, 8 en 12) van elke rat naar de standaard positie gedefinieerd voor de desbetreffende dag 1 scan automatisch kunnen registreren. Breng de dag 1 vooraf VOI tot de geregistreerde scans gedefinieerde. Beoordelen van de botdichtheid volume en de schijnbare dichtheid van de VOIs.
 1. inductie van osteoporose <ol><li>4 maanden van een LCD 0,01% calcium en 0.77% fosfaat uit te zetten in de zes weken oude athymic ovariectomized ratten.</li>
	<li>Schakelaar terug aan een normaal dieet. 
	Opmerking: Deze ratten zal worden verwezen als &#34; osteoporotisch ratten &#34; hierna.</li>
</ol> 2. Vertebrale Defect Model Opmerking: de timing is 40-50 min per dier.
<ol><li>Autoclaaf alle chirurgische instrumenten voorafgaand aan chirurgie.</li>
	<li>In het geval van veelvoudige chirurgie, steriliseren alle chirurgische gereedschappen.
	<ol><li>Wassen van de hulpprogramma's en plaats ze in een bad van ultrasoonapparaat voor 5 min. plaatst u ze in een hete kraal sterilisator ingesteld op 250 ° C gedurende 20 s. toestaan de hulpmiddelen om af te koelen gedurende 5 minuten</li>
	</ol></li> <li>Induce anesthesie.
	<ol><li>Place de osteoporotisch rat in de zaal inductie gekoppeld aan een verdoving machine met een centraal opruiming systeem. Anesthesie 5% Isofluraan met 100% zuurstof induceren en onderhouden via neus op 2-3% Isofluraan. Gebruik maken van dierenarts zalf op de ogen om te voorkomen dat droogte terwijl onder verdoving.</li>
		<li>Toepassing een teen-snuifje stimulans om voldoende vlak van anesthesie. Als geen antwoord wordt opgemerkt, leidt zij de procedure.</li>
	</ol></li> <li>Plaats van de narcose rat in dorsale lighouding op een verwarming pad (37 ° C) en rekken van de ledematen met behulp van een magnetische fixatiemiddel retractie systeem ( figuur 2A). 
	Opmerking: De temperatuur van de verwarming pad is belangrijk voor de preventie van hypothermie, omdat een narcose rat is niet in staat om de lichaamstemperatuur te regelen.</li>
	<li>Scheren de buikstreek met behulp van een elektrisch scheerapparaat. Swab het met jodium gebaseerde antiseptische en chloorhexidine gluconaat 0,5% gevolgd door 70% ethanol.</li>
	<li>Injecteren de rat met carprofen (5 mg/kg lichaamsgewicht (BW), subcutaan (SQ)) voordat u begint met de chirurgische ingreep.</li>
	<li>Gebruik een steriel scalpel te snijden van de huid. Beginnen de incisie 1 cm onder de xiphoid process en snijden door de middellijn (~ 5-8 cm) ( figuur 2B).</li>
	<li>Chirurgische schaar gebruik te maken van een insnijding van de aponeurosis door middel van de linea alba voor toegang tot de buikholte ( figuur 2C).</li>
	<li>Bloot van de buikholte met behulp van oprolmechanismen ( figuur 2D).</li>
	<li>Afbuigen de ingewanden tot en met het recht van de rat op het blootstellen van de abdominale aorta en de linker nier ( figuur 2E). Palperen van de lumbale wervelkolom alvorens te worden blootgesteld. Voorkom uitdroging, steriele doorweekt gauzes met steriele zoutoplossing gebruiken om te laten teruglopen van de inwendige organen.</li>
	<li>Gebruik thermocautery bloot in lagen de anterior aspect van lumbale wervel lichamen L4-5 en hen te isoleren van de omliggende bindweefsel en spieren ( figuur 2F -G). 
	Opmerking: Thermocautery moet worden gebruikt om controle bloeden tijdens de dissectie.</li>
	<li>Gebruiken een steriel katoenen doekje verzadigd met steriele zoutoplossing om bloed en resterende weefsel van de wervels L4. Een steriele Trephine boor bur (~ 2 mm diameter) gebruiken om te boren van een defect van de 5 mm diep bot in het midden van de blootgestelde anterior aspect van de wervel lichaam (figuur 2 H-ik). 
	Let op: Aanvragen minimale druk om te boren via alleen de ventrale cortex en de onderliggende trabecular been; Vermijd boren door de dorsale cortex. Merk op dat de wervels van osteoporotisch ratten zeer kwetsbaar zijn. Gebruik een wattenstaafje te reinigen van het defect en toepassen van druk om te stoppen met bloeden, indien aanwezig.</li>
	<li>Herhaal stap 2.11 op de L5-wervel maken een totaal van 2 defecten per rat ( figuur 2J).</li>
	<li>De darmen terug te keren naar de buikholte.</li>
	<li>Gebruiken een vicryl synthetische absorbeerbare chirurgische hechtdraad (3-0 vicryl ongekleurd 27 &#34; SH taper) in een continue patroon aan het suture van de aponeurosis ( Figuur 2 K).</li>
	<li>Sluit de huid met behulp van een 4-0 monofilamenten nylon niet-absorbeerbare Sutuur (geologie) in een eenvoudige onderbroken patroon ( Figuur 2 L).</li>
	<li>Toepassing 100 µL van actuele huid lijm op de top van de huid hechtingen en ertussen om de volledige stopzetting van de huid.</li>
	<li>De rat injecteren met warm (37 ° C) lactated Bel &#39; s oplossing (1CC/100 g BW, SQ) om te voorkomen hypothermie en uitdroging.</li>
	<li>De rat injecteren met buprenorfine (0,5 mg/kg BW, SQ) voorafgaand aan de operatie en elke 8-12 h voor verlichting van postoperatieve pijn desgewenst.</li>
	<li>Laat niet het dier zonder toezicht totdat het voldoende bewustzijn te handhaven sternale lighouding heeft herwonnen. Ook, niet de terugkeer van een dier dat heeft ondergaan chirurgie aan het gezelschap van andere dieren tot het volledig is hersteld.</li>
	<li>Nadat het dier heeft hersteld op de verwarming pad, terug te sturen naar zijn kooi. 
	Opmerking: De ratten individueel huis (dat wil zeggen, in aparte kooien) ter voorkoming van rat-naar-rat verminking van de hechtingen en wond.</li>
	<li>Chow geweekt in water in een petrischaal op de vloer van de kooi voor een paar dagen postoperatieve om te helpen de rats bereiken van het voedsel plaats.</li>
	<li>Beheren van carprofen (5 mg/kg BW, SQ) 24u na chirurgie voor verlichting van de pijn elke 24 h desgewenst.</li>
	<li>Verwijderen van de hechtingen van de huid, terwijl het dier onder 2 is % Isofluraan verdoving 10-14 dagen post operatie.</li>
</ol> 3. MicroCT scannen Opmerking: de timing is 30-40 min per dier.
<ol><li>Op de dag na de chirurgische ingreep, plaatst u de osteoporotisch rat in de zaal van de inductie vast met de machine van een verdoving met een centraal opruiming systeem verbonden. Anesthesie 5% Isofluraan met 100% zuurstof induceren en onderhouden via neus op 2-3% Isofluraan.</li>
	<li>Scan de rat met behulp van een in vivo µCT scanner. Herhaal scannen voor de longitudinale analyse van bot regeneratie. 
	Opmerking: Zorg ervoor dat alle dieren met dezelfde instellingen (dat wil zeggen, X-ray energie, medium, intensiteit, voxel grootte en afbeeldingsresolutie van de scannen) worden gescand en in een similao de oriëntatie. Bijvoorbeeld: X-ray energie, 55 kVP; huidige, 145 µA; Voxel grootte, 35 µm; stappen, 115 µm; en integratie tijd, 200 ms; met de monsters in PBS. Verwijzen naar Bouxtein et al. 34 voor verdere uitleg en overwegingen die betrokken zijn bij knaagdieren µCT scannen voor een beoordeling van de microstructuur van het bot. Ideaal, de hoogste scanresolutie beschikbaar zou worden gebruikt voor alle scans; echter vereist langere overname keer hogere resolutie scans, grote datasets te genereren, en de dieren meer ioniserende straling worden blootgesteld. Deze kunnen ongewenste effecten, met inbegrip van verminderde fractuur genezing invoeren. Daarom moet de afweging tussen aanvullende gegevens en scannen tijd zorgvuldig worden overwogen.</li>
</ol> 4. Vertebrale scheiding Opmerking: de timing is 20-30 min per monster.
<ol><li>Contour de wervel van belang, zoals aangetoond in figuur 3A-I. Zorg ervoor dat alle delen van de wervel terwijl met uitzondering van delen die deel uitmaken van aangrenzende wervels.
	<ol><li>Klik op &#34; µCT evaluatie programma &#34; en selecteer het monster in het menu.</li>
		<li>Contour elk segment met de muis.</li>
		<li>Gebruik het &#34; Z &#34; bar te gaan naar het volgende segment.</li>
	</ol></li> <li>De voorgevormde wervel als een afzonderlijk bestand opslaan ( figuur 3J -K) door te klikken op &#34; bestand &#34; &#8594; &#34; GOBJ opslaan &#34; om de paar plakjes.</li></ol>
 5. definitie van de VOI voor longitudinale kwantitatieve evaluatie Opmerking: de volgende stappen zijn afhankelijk van over de vraag of de scan vanaf dag 1 na de operatie (referentie wervel) of vanaf de daaropvolgende tijd punten ( target wervels).
<ol><li>Referentie wervel. 
	Nota: De timing is 20-30 min per monster.
	<ol><li>Voor Z-rotatie, het meten van de hoek van de marges met behulp van een XY-delige vanuit het midden van het defect ( figuur 4A -B).
		<ol><li>Op het Z-vlak, gaat u naar het gebied van de wervel waar het gebrek de meeste duidelijke en scherm vangen is de wervel.</li>
			<li>In een presentatie-software, bereiden een rechthoek-vormige object dat in het defect past.</li>
			<li>Draaien van het beeld van de wervel, zodanig dat het defect naar boven gekeerd zijde en de marges defect zijn parallel aan de zijden van de rechthoek.</li>
			<li>Meten van de hoek van de rotatie (Klik met de rechtermuisknop op de afbeelding &#8594; &#34; afbeelding opmaken &#34; &#8594; &#34; grootte &#34;).</li>
			<li>Gebruik de gemeten hoek om te draaien van de wervel ( figuur 4C).
			<ol><li>Opent een nieuw venster van de DECterm (&#34; Session manager &#34; &#8594; &#34; toepassingen &#34; &#8594; &#34; DECterm &#34;).</li>
				<li>Uitvoeren &#34; ipl &#34;:</li>
				<li>Ipl &#62; turn3d</li>
				<li>-input [in] &#62;</li>
				<li>-uitgang [out] &#62;</li>
				<li>-turnaxis_angles [0.000 90.000 90.000] &#62; 90 90 0</li>
				<li>-turnangle [0.000] &#62; gemeten hoek</li>
				<li>-img_interpol_option [1] &#62;</li></ol>
			</li></ol></li> <li>Voor X-rotatie, het meten van de hoek van de marges met behulp van een YZ-delige vanuit het midden van het defect ( Figuur 4 d -E). Gebruik de gemeten hoek om te draaien van de wervel ( figuur 4F).
		<ol><li>Klik op &#34; YZ &#34; in &#34; uCT evaluatie programma &#34; en herhaal stappen 5.1.1.1-5.1.1.5.2.</li>
			<li>Ipl &#62; isq</li>
			<li>-aim_name [in] &#62;</li>
			<li>-isq_filename [default_file_name] &#62; de dossierfolder van ISQ invoegen (bijvoorbeeld &#34; DK0: [MICROCT. GEGEVENS. GAZIT. MAXIM.80.DAY1]Z2102970. ISQ &#34;)</li> <li>-pos [0 0 0] &#62;</li> <li>-dim [-1-1 -1] &#62;</li></ol></li> <li>de gedraaide wervel Flip door het veranderen van de XY-oppervlakte aan de ZX-oppervlakte.
		<ol><li>Opent een nieuw venster van de DECterm (&#34; Session manager &#34; &#8594; &#34; toepassingen &#34; &#8594; &#34; DECterm &#34;).</li>
			<li>Uitvoeren &#34; ipl &#34;:</li>
			<li>Ipl &#62; spiegelen</li>
			<li>-input [in] &#62; uit</li>
			<li>-input [out] &#62; out2</li>
			<li>-new_xydir [yz] &#62; zx</li></ol>
		</li> <li>De VOI definiëren.
		<ol><li>Trekken een circulaire contour van het defect met behulp van een segment van het centrum van het gebrek door de circulaire contour pictogram in te selecteren &#34; uCT evaluatie programma &#34; ( figuur 6A). Kopie die contour en plak deze op alle segmenten in het defect ( figuur 6B). 
			Opmerking: Aangezien alle gebreken zijn gemaakt volgens dezelfde procedure, analyseren hetzelfde aantal segmenten en vervolgens het totale volume (TV) voor alle monsters.</li>
		</ol></li></ol></li> <li>Doel wervel. 
	Nota: De timing is 10-20 min per monster.
	<ol><li>Belasting de DICOM-bestanden van zowel het doel als de wervels van de verwijzing naar het hoofdvenster van de software van de analyse van de afbeelding. 
		Opmerking: Om te voorkomen, grijswaarden waardeveranderingen definiëren hetzelfde uitvoer gegevenstype als de oorspronkelijke DICOM-bestanden in het menu laden.</li>
		<li>Register bij de naslaginformatie over de wervel.
		<ol><li>Lancering de &#34; 3D-Voxel registratie &#34; module en de inbreng van de wervel referentie als de &#34; Base Volume &#34; en de wervel doel als de &#34; Match Volume. &#34; Klik op &#34; registreren &#34; te registreren van de wervels ( Figuur 5).</li>
		</ol></li> <li>Slaan de geregistreerde bestand met dezelfde gegevens typt en importeren in een µCT omgeving.</li>
		<li>Toepassing de VOI.
		<ol><li>Toepassen de VOI gedefinieerd voor de wervel van de verwijzing naar de geregistreerde doelgroep wervel door te klikken op &#34; uCT evaluatie programma &#34; &#8594; &#34; bestand &#34; &#8594; &#34; last GOBJ &#34; en het selecteren van de GOBJ eerder gemaakt. Controleer of de VOI en gebrek concentrische zijn.</li>
		</ol></li></ol></li></ol> 6. MicroCT analyse Opmerking: de timing is 10-20 min per monster.
<ol><li>Verzenden de VOI voor evaluatie met behulp van een µCT evaluatie programma ( Figuur 6). 
	Opmerking: Zorg ervoor dat u dezelfde parameters bij het analyseren van alle VOIs. Zorg ervoor dat de drempel ligt hoog genoeg om het weglaten van de achtergrondruis met minimaal verlies van bot. Als een radiopaak biomaterial wordt gebruikt, kan een aantal strategieën worden gebruikt voor het analyseren van biomineralisatie. Als er een verschil in dichtheid tussen de biomaterial en het bot weefsels is, kan de biomaterial worden gesegmenteerd uit 35 ,, 36. Anders, de onderzoekers de verschillen in biomineralisatie tussen experimentele groepen kwalitatief kunnen evalueren.</li>
</ol> 7. Euthanasie <ol><li>PPlace de osteoporotisch rat in de zaal inductie aangesloten op een machine van de verdoving. Anesthesie 5% Isofluraan met 100% zuurstof induceren.</li>
	<li>Onderhouden verdoving via de neus en het uitvoeren van de euthanasie door het gebeuren van de borstholte te produceren een bilaterale pneumothorax 37.</li>
</ol>

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

Dit onderzoek werd gesteund door een subsidie van het California Institute voor regeneratieve geneeskunde (CIRM) (TR2-01780).

Osteoporose is de meest voorkomende oorzaak van Vertebrale compressie fracturen veroorzaakt door een hogere belasting op de rug en dat resultaat in de ineenstorting van de wervel lichaam. Het is echter praktisch onmogelijk voor het genereren van een blessure in een knaagdier die authentiek een soortgelijke Vertebrale ineenstorting repliceert. In plaats daarvan, onderzoekers maken een cilindrische leegte in het midden van de wervel lichaam na te bootsen OVCFs16,17...

Meer dan 200 miljoen mensen wereldwijd lijden aan osteoporose1. De onderliggende pathologische afname Botmineraaldichtheid (BMD) en gewijzigde bot-microarchitectuur verhogen bot kwetsbaarheid en, bijgevolg, het relatieve risico van breuk2. Osteoporose is zo veel phishingtrucs en schadelijk voor de gezondheid dat de WHO een belangrijke openbare gezondheids-zorg heeft gedefinieerd. Bovendien, als de wereldbevolking naar verwachting aan leeftijd, osteoporose naar verwachting zelfs meer gemeengoed geworden.
Osteoporotisch Vertebrale compressie fracturen zijn de meest voorkomende onstabiele fracturen, geschat op meer dan 750.000 per jaar in de VS. Ze worden geassocieerd met significante morbiditeit en zo veel als een negen-maal hogere sterfte3. Klinische testen momenteel beschikbaar chirurgische ingrepen, zoals vertebroplasty en kyphoplasty, bleken te zijn niet effectiever dan een schijnvertoning behandeling4,5, verlaten alleen pijnbeheersing beschikbaar voor deze patiënten. Aangezien huidige behandelingen van de OVCF beperkt zijn, is het noodzakelijk om een dierlijk model dat de stoornis6,7,8kunt repliceren. Dergelijke dierlijke modellen kunnen vergemakkelijken zowel het onderzoek naar de huidige behandelingsmethoden en de ontwikkeling van nieuwe therapieën die in de klinische praktijk vertalen zal. Osteoporose is geïnduceerde en aanhoudend in model dieren door de administratie van een lage-calcium dieet (LCD) in combinatie met ovariotomie1,9,10,11, 12 , 13 , 14 , 15. om het model verder het botverlies gekoppeld aan OVCFs, Vertebrale bot gebreken werden opgericht in osteoporotisch immunocompetent ratten 16,17,18,19, 20,21,22,23,24. In dit werk, wordt een model van de wervel defect van immuungecompromitteerde ratten met gemodelleerde osteoporose weergegeven. Dit nieuwe model kan worden gebruikt ter beoordeling van cel-gebaseerde therapieën stamcellen afkomstig uit verschillende bronnen en soorten voor de reparatie van uitdagende fracturen, zoals OVCFs.
Bot imaging is een cruciaal onderdeel van de evaluatie van fracturen en ziekten van het bot. Geavanceerde beeldvormende methoden zijn ontwikkeld voor de nauwkeurige beoordeling van het bot van de structurele veranderingen en regeneratie strategieën25. Onder hen, heeft µCT imaging ontpopt als een niet-invasieve, easy-to-use en goedkope methode waarmee high-resolution 3D-beelden. µCT imaging heeft diverse voordelen ten opzichte van andere modaliteiten bij de evaluatie van osteoporose-patiënten, want het biedt hoge resolutie 3D bone microarchitectuur26 dat vervolgens kwantitatief geanalyseerd kunnen worden. De laatste kan vervolgens worden gebruikt om te vergelijken de therapeutische effecten van de voorgestelde behandelingen. Inderdaad, in vivo µCT imaging is een gouden standaard voor Vertebrale defect regeneratie toezicht van1,16,27. Echter, enkele publicaties28,29,30,31 geautomatiseerde registratie hulpmiddelen tot een minimum beperken van de gebruiker-afhankelijkheid, interpolatie bias en precisie fout van µCT hebt gebruikt Imaging-gebaseerde analyse. Onlangs waren wij de eerste met een registratieprocedure te verbeteren van de analyse van bot regeneratie in een gestandaardiseerde bone void, zoals uiteengezet in dit protocol32 .
De hier beschreven methode kan worden gebruikt voor het bestuderen van het effect van nieuwe celtherapieën voor OVCFs, ongehinderd door host T-cel-respons die XENOGENECELLEN of allogene cellen kunnen verwerpen. Osteoporose wordt bij jonge ratten door middel van ovariotomie (OVX) en 4 maanden voor een LCD veroorzaakt. De jonge leeftijd van de OVX rats, gecombineerd met de LCD toegestaan, ons te bereiken van een piek van de lage botmassa, het nabootsen van postmenopauzale osteoporose door leiden tot onomkeerbare botverlies. Dit kan worden verklaard ten dele door het feit dat tijdens het LCD-scherm en bij ongeveer 3 maanden oud, de overgang van de ratten van het bot modellering te remodelleren fase in het lumbale wervels33, waardoor de kans op behoud van de osteoporose over tijd. Met behulp van jonge dieren maakt dit model rendabeler, aangezien ze minder kosten. Echter, het wordt beperkt door inherent niet boekhouding voor de biologische veranderingen in het dier veroudering.

<table><tbody><tr><td>Isoflurane</td><td>MWI Animal Health, Pasadena, CA</td><td>501017</td><td></td></tr><tr><td>BetadineSolution</td><td>MWI Animal Health, Pasadena, CA</td><td>4677</td><td></td></tr><tr><td>Chlorhexidine Gluconate 2% scrub</td><td>MWI Animal Health, Pasadena, CA</td><td>510083</td><td></td></tr><tr><td>Isopropyl Alcohol 70%-quart</td><td>MWI Animal Health, Pasadena, CA</td><td>501044</td><td></td></tr><tr><td>Carprofen</td><td>MWI Animal Health, Pasadena, CA</td><td>26357</td><td></td></tr><tr><td>Buprenorphine 0.3 mg/mL</td><td>MWI Animal Health, Pasadena, CA</td><td>56163</td><td></td></tr><tr><td>Ovariectomized Athymic nude rats</td><td>Harlan Laboratories, Indianapolis, IN</td><td>Hsd:RH-Foxn1 rnu</td><td></td></tr><tr><td>Low calcium food</td><td>Newco Distributors, Inc., CA</td><td>1814948 (5AV8 AIN-93M w/low calcium)</td><td></td></tr><tr><td>Phosphate Buffered Saline</td><td>Life Technologies Corporation</td><td>14190250</td><td></td></tr><tr><td>Dermabond</td><td>J AND J ETHICON</td><td>DHVM12</td><td></td></tr><tr><td>Anesthesia machine</td><td>Patterson Scientific</td><td>TEC 3EX</td><td></td></tr><tr><td>Slide Top Induction Chambers</td><td>Patterson Scientific</td><td>78917833</td><td></td></tr><tr><td>ProStation Heated Workstation</td><td>Patterson Scientific</td><td>78914731</td><td></td></tr><tr><td>Surgical drape</td><td>HALYARD HEALTH INC</td><td>89101</td><td></td></tr><tr><td>Magnetic fixator retraction system</td><td>Fine Science Tools, Inc., CA</td><td>18200-50</td><td></td></tr><tr><td>Dissecting Scissors, 10 cm, Curved, SS</td><td>World Precision Instruments, FL</td><td>14394</td><td></td></tr><tr><td>Iris Scissors, 11.5 cm, 45 &deg;Angle, Serrated, Sharp/Sharp</td><td>World Precision Instruments, FL</td><td>503225</td><td></td></tr><tr><td>Forceps, no. 5</td><td>World Precision Instruments, FL</td><td>555048FT</td><td></td></tr><tr><td>Micro Mosquito Hemostatic Forceps</td><td>World Precision Instruments, FL</td><td>503360</td><td></td></tr><tr><td>Sterile cotton gauze</td><td>Medtronic, MINNEAPOLIS, MN</td><td>9024</td><td></td></tr><tr><td>Absorption Spears - Mounted/Sterile</td><td>Fine Science Tools, CA</td><td>18105-01</td><td></td></tr><tr><td>Syringe, 1 mL</td><td>TERUMO TERUMO MED</td><td>SS-01T</td><td></td></tr><tr><td>Needle, 25 gauge</td><td>BD MED SYS INJECTION SYS</td><td>305127</td><td></td></tr><tr><td>Laminar flow hood</td><td>Baker</td><td>SterilGARD e3-Class II Type A2 Biosafety Cabinet</td><td></td></tr><tr><td>Thermal Cautery Unit</td><td>World Precision Instruments, FL</td><td>501292</td><td></td></tr><tr><td>Micro-Drill OmniDrill115/230V</td><td>World Precision Instruments, FL</td><td>503598</td><td></td></tr><tr><td>Trephines for Micro Drill, 2 mm diameter</td><td>Fine Science Tools, CA</td><td>18004-20</td><td></td></tr><tr><td>3-0 Vicryl undyed 27&rdquo; SH taper</td><td>J AND J ETHICON</td><td>1663G</td><td></td></tr><tr><td>4-0 Ethilon black 18&rdquo; PC3 conventional cutting</td><td>J AND J ETHICON</td><td>1954G</td><td></td></tr><tr><td>Conebeam in vivo microCT (vivaCT 40)</td><td>Scanco Medical</td><td>vivaCT 40</td><td></td></tr><tr><td>SCANCO Medical microCT systems software suite</td><td>Scanco Medical</td><td>vivaCT 40</td><td></td></tr><tr><td>Analyze software</td><td>Biomedical Imaging, Mayo Clinic, Rochester, MN</td><td>Analyze 12</td><td>Afbeeldinganalysesoftware</td></tr><tr><td>Veterenery eye ointment</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

semiautomated longitudinale microcomputed tomografie gebaseerde kwantitatieve structurele analyse van een naakt-rat vertebrale fractuur osteoporose-gerelateerde model

Semiautomated Longitudinal Microcomputed Tomography-based Quantitative Structural Analysis of a Nude Rat Osteoporosis-related Vertebral Fracture Model

Osteoporose-gerelateerde Vertebrale compressie fracturen (OVCFs) zijn een gemeenschappelijk en klinisch onvervulde behoefte met toenemende prevalentie als de wereld bevolking vergrijst. Diermodellen OVCF zijn essentieel voor de preklinische ontwikkeling van translationeel weefsel engineering strategieën. Terwijl een aantal modellen bestaat, beschrijft dit protocol een geoptimaliseerde methode om meerdere zeer reproduceerbaar Vertebrale gebreken in een enkele naakt-rat. Een roman longitudinale semiautomated microcomputed tomografie (µCT)-gebaseerde kwantitatieve structurele analyse van de wervel gebreken is ook gedetailleerd. Ratten werden kort beeld op meerdere tijd punten post-op. De dag 1 scan werd omgevormd naar een standaard positie, en een standaard volume van belang was gedefinieerd. Latere µCT scans van elk rat werden automatisch geregistreerd voor de dag 1 scan dus hetzelfde volume van belang was vervolgens geanalyseerd om te beoordelen voor nieuwe biomineralisatie. Deze veelzijdige aanpak kan worden aangepast aan een verscheidenheid van andere modellen waar longitudinale imaging gebaseerde analyse zouden kunnen van nauwkeurige 3D semiautomated uitlijning profiteren. Samen genomen, beschrijft dit protocol een gemakkelijk meetbare en gemakkelijk reproduceerbaar systeem voor onderzoek van de osteoporose en bot. Het voorgestelde protocol duurt 4 maanden voor het opwekken van osteoporose in naakt ovariectomized ratten en tussen 2.7 en 4 h te genereren, beeld, en analyseren van twee Vertebrale gebreken, afhankelijk van de grootte van het weefsel en apparatuur.

Met behulp van dit protocol, kan een beeld en kwantificeren van de regeneratie van n = 8 gemodelleerde osteoporotisch Vertebrale gebreken op verschillende tijdstippen. De anatomische wedstrijd verkregen door de registratieprocedure zorgt voor de analyse van de dezelfde VOI op alle tijdstippen. Dit resulteert in een zeer nauwkeurige longitudinale 3D histomorphometric analyse, zelfs wanneer de marges van het originele gebrek niet langer herkenbaar. We gebruikten vijf keer punten (dag 1, wee...

Het doel van dit protocol is het genereren van een naakte rat Vertebrale compressie osteoporose bedrijfsgerelateerde fractuur model dat kan worden beoordeeld op overlangs in vivo met behulp van een semiautomated microcomputed tomografie gebaseerde kwantitatieve structurele analyse.

Semiautomated longitudinale Microcomputed tomografie gebaseerde kwantitatieve structurele analyse van een naakt-Rat Vertebrale fractuur osteoporose-gerelateerde Model

Osteoporosis-related vertebral compression fractures (OVCFs) are a common and clinically unmet need with increasing prevalence as the world population ...

Het algemene doel van dit chirurgische model en deze methode voor beeldanalyse is om het effect van uw behandeling te observeren in een preklinisch model van osteoporose-gerelateerde vertebrale compressiefracturen. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen binnen dit veld van gliale regeneratieve geneeskunde, zoals wat een effectieve behandeling zou kunnen zijn voor osteoporose-gerelateerde vertebrale compressiefracturen en op welke manier een dergelijke behandeling de botregeneratie zou kunnen bevorderen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat er gebruik wordt gemaakt van naakte ratten, waardoor nieuwe behandelingen in vivo kunnen worden getest zonder zorgen over immuunafstoting.Bovendien is de botregeneratie ten grondslag aan de hier gepresenteerde methode halfautomatisch, waardoor deze nauwkeuriger is en minder afhankelijk is van de gebruiker dan in eerder gepubliceerde werken. De procedure zal worden gedemonstreerd door Doctor Wafa Tawackoli, een onderzoeker uit ons laboratorium. Induceer eerst anesthesie bij een osteoporotische rat met 5% isoflurane in 100% oxygen en breng deze vervolgens over naar een neusmasker met 2 tot 3% isoflurane voor het onderhoud.Scheer het buikgebied met een elektrisch scheerapparaat. Reinig de huid met een antisepticum op basis van jodium in 0,5% chlorhexidinegluconaat, gevolgd door 70% ethanol. Breng veterinaire zalf aan op de ogen om uitdroging tijdens de anesthesie te voorkomen.Pas een teenknijpstimulus toe om een adequaat anesthetisch vlak te waarborgen. Indien er geen respons wordt waargenomen, kan de procedure worden gestart. Plaats de geanestheseerde rat in rugligging op een warmtemat die is ingesteld op 37 °C en strek de ledematen met behulp van een magnetisch fixatiesysteem voor retractie.Injecteer de rat subcutaan met carprofen voordat de chirurgische procedure wordt gestart. Maak een incisie van vijf tot acht centimeter in de huid, beginnend één centimeter onder het xiphoïd proces en door de middellijn, en gebruik een chirurgische schaar om een incisie in de aponeurose via de linea alba te maken om toegang te krijgen tot de buikholte. Leg de buikholte vrij met behulp van retractoren.Verschuif de darmen van de rat naar rechts om de abdominale aorta en de linker nier bloot te leggen. Om uitdroging te voorkomen, worden de inwendige organen omwikkeld met steriele, vochtige gazen. Gebruik indien nodig extra retractoren om de aorta bloot te leggen.Palpeer de lumbale wervelkolom en leg deze vervolgens vrij. Gebruik thermocauterisatie om de anterieure zijde van de lumbale wervellichamen L4 tot L5 bloot te leggen en isoleer deze van het omringende bindweefsel en de spieren. Gebruik een wattenstaafje om bloed en restweefsel van de L4-wervels te verwijderen.Gebruik vervolgens een steriele boor met een diameter van twee centimeter om een botdefect van vijf millimeter diep te boren in het centrum van het blootgestelde anterieure aspect van het wervellichaam. Oefen minimale druk uit om alleen door de ventrale cortex en het onderliggende trabeculaire bot te boren. Vermijd het boren door de dorsale cortex.Boor vervolgens de L5-wervels op dezelfde wijze om twee defecten per rat te creëren. Wanneer het boren is voltooid, worden de darmen teruggeplaatst in de buikholte en worden de retractors verwijderd. Gebruik vervolgens vicryl synthetische absorbeerbare chirurgische hechtdraad in een continu patroon om de aponeurose te hechten.Sluit de huid met een 4-0 monofilament nylon niet-absorbeerbare hechtdraad in een enkelvoudig onderbroken hechtpatroon. Breng vervolgens 100 µL topische huidlijm aan over en tussen de huidhechtingen om een volledige sluiting van de huid te garanderen. Nadat de rat is geïnjecteerd met lactaat-Ringer-oplossing van 37 °C om hypothermie en dehydratie te voorkomen en buprenorfine voor postoperatieve pijnstilling, mag het dier op de warmtemat herstellen van de anesthesie.Induceer op de dag na de chirurgische ingreep anesthesie met isofluraan zoals voorheen. Scan de rat met een in vivo micro-CT-scanner. Keer na het scannen en het herstel van de anesthesie terug naar de thuiskooi.Om de gegevens van de wervels voor analyse te scheiden, klikt u op het programma voor micro-CT-evaluatie en selecteert u het monster uit het menu. Gebruik vervolgens de muis om individuele wervels op een plakje te omtrekken. Gebruik de Z-balk om naar het volgende plakje te gaan en trek de individuele wervels op dezelfde manier om.Sla de gecontoureerde wervel op als een apart bestand door elke paar plakjes op bestand en vervolgens op GOBJ opslaan te klikken. Importeer deze wervel daarna in een micro-CT-omgeving nadat de referentiewervel is ingesteld. Pas de voor de referentiewervel gedefinieerde VOI toe op de geregistreerde doelwervel door in het micro-CT-evaluatieprogramma op bestand en vervolgens op GOBJ laden te klikken en het eerder gemaakte GOBJ-bestand te selecteren.Stuur tenslotte de VOI ter evaluatie naar een micro-CT evaluatieprogramma. Deze frontale 3D-afbeelding toont een representatief beeld van een werveldefect één dag na het aanmaken van het defect. Botvorming in de holte is in het rood aangegeven.Dit is een sagittale 2D-afbeelding van hetzelfde gebied, en tot slot een axiale 2D-afbeelding. Zoals hier te zien is, vindt botvorming in de loop van de tijd plaats, wat wordt gedetecteerd met longitudinale beeldvorming. De botvolumedichtheid en de schijnbare dichtheid werden berekend en vergeleken met behulp van een repeated measures twee-weg ANOVA met Bonferroni-correctie voor meervoudige vergelijkingen.Zoals hier te zien is, nemen de botvolumedichtheid en de schijnbare dichtheid significant toe vanaf twee weken na het aanmaken van het vertebrale defect. Na deze procedure kunnen andere methoden, zoals histologie en immunohistochemie, worden uitgevoerd om aanvullende vragen te beantwoorden, zoals welke cellen aanwezig zijn en welke eiwitten in het defect tot expressie komen. Na het bekijken van deze video zou u een goed inzicht moeten hebben in hoe u meerdere vertebrale defecten aanmaakt bij naakte ratten en hoe u de botregeneratie in deze defecten in de loop van de tijd analyseert.

semiautomated-longitudinal-microcomputed-tomography-based

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Een longitudinaal onderzoek van botverlies in het dijbeen en de tibiae van volwassen muizen werd uitgevoerd na een dwarslaesie met behulp van sequentiële lage dosis X-ray scans. Tibia botverlies werd ontdekt gedurende de studie, terwijl het botverlies in het dijbeen werd pas ontdekt 40 dagen na letsel.

Longitudinale Evaluatie van de muis Hind Limb botverlies na ruggenmergletsel met behulp van nieuwe, In vivo Methodologie

Dit document leest de gebruikers van in vivo de scanners van de micro-berekend tomografie (µCT) hoe anesthetize, correct positie en de hind-limb van een rat voor minimale bewegingen beperken tijdens hoge resolutie beeldvorming van het scheenbeen. Het resultaat is een hoge kwaliteitsbeelden dat kunnen worden verwerkt om te bot-microarchitectuur nauwkeurig te kwantificeren.

Juiste positionering en terughoudendheid van een Rat Hind-Limb voor gerichte hoge resolutie beeldvorming van bot met behulp van de Micro-architectuur In Vivo Micro-berekend tomografie

We presenteren een workflow voor segmenteren en kwantificeren van trabecular beenderen voor 2D- en 3D-afbeeldingen op basis van de buitenste rand van het bot met behulp van een plugin ImageJ. Deze aanpak is efficiënter en nauwkeuriger dan de huidige handmatige hand-contouring aanpak, en laag-voor-laag kwantificeringen, die niet beschikbaar zijn in de huidige commerciële software biedt.

Buitenrand bijgestaan segmentatie en kwantificering van Trabecular botten door een Imagej Plugin

Microcomputertomografie (μCT) is een niet-destructief beeldvormingsinstrument dat een belangrijke rol speelt bij het beoordelen van de botstructuur in preklinische studies, maar er is een gebrek aan consensus over μCT-procedures voor het analyseren van de botgenezende callus. Deze studie biedt een stapsgewijs μCT-protocol waarmee de genezing van fracturen kan worden gevolgd.

Beoordeling van botbreukgenezing met behulp van micro-computertomografie

Dit protocol presenteert een economische en efficiënte methode voor kwantitatieve evaluatie van botmicroarchitectuur in een muismodel van osteoporose door Hematoxyline-Eosine (HE) kleuring en micro-computertomografie (Micro-CT) technieken te combineren.

Evaluatie van de microarchitectuur van het trabeculaire bot in een muismodel met osteoporose

Het protocol toont het bouwen van een eenvoudig en kosteneffectief gewichtsdragend trainingsmodel voor ratten voor steroïde-geïnduceerde osteonecrose van de heupkop met behulp van elastische therapeutische tape.

Spanningsvrij gewichtdragend model van steroïde-geïnduceerde osteonecrose van de heupkop bij ratten

Dit protocol maakt gebruik van microcomputertomografie om de kosteneffectieve kwantificering van vetvrije massa mogelijk te maken, inclusief skeletspieren en visceraal weefsel, vetweefsel en skeletweefsel bij kleine dieren. Het maakt onderscheid tussen mager en vetweefsel, wat aanzienlijke voordelen biedt voor biomedisch onderzoek, met name bij translationeel onderzoek bij kleine dieren.

Niet-invasieve kwantificering van skeletspieren bij kleine dieren met behulp van microcomputertomografie

We presenteren een methode voor het analyseren van een door de gebruiker gedefinieerd interessegebied (ROI) in een longitudinaal in vivo radiaal defectmodel van ratten. Deze methode maakt een vergelijkende analyse mogelijk tussen verschillende steigers die voorheen werden beperkt door variaties in het gezichtsveld van de microcomputertomografie (μCT), de oriëntatie van het monster en de basislijnaanwezigheid van steigers.

Longitudinale microcomputertomografiebeeldanalyse voor door de gebruiker gedefinieerd interessegebied bij botdefecten van kritieke grootte

We stellen een protocol voor voor het beoordelen van botregeneratie op verschillende hiërarchische niveaus. Deze multimodale aanpak maakt structurele analyse mogelijk over verschillende lengteschalen, waardoor uitdagingen bij de monstervoorbereiding effectief worden aangepakt. Het biedt ook een betrouwbare workflow voor het evalueren van de effectiviteit van biomaterialen bij het bevorderen van botregeneratie.

Multimodale benadering om botregeneratie en steigerprestaties te beoordelen

Lijm micropatterns dat cellulaire architectuur normaliseren kan gebruikt worden om de gevoeligheid bij de detectie van de effecten van geneesmiddelen te verhogen, het verbeteren van de reproduceerbaarheid en vereenvoudiging van de geautomatiseerde beeldacquisitie en analyse. Deze technologie zullen profiteren drug / siRNA screeningstesten, uitgevoerd op conventionele celcultuur ondersteunt en daardoor lijden aan overmatige cel-tot-cel variabiliteit.

Verbeterde visualisatie en kwantitatieve analyse van de Drug effecten met behulp van micropatterned cellen

Leer een semiautomatische micro-CT-methode voor structurele analyse van wervelfracturen bij naakte ratten. Dit model ondersteunt onderzoek naar botregeneratie en nieuwe behandelingen voor osteoporose.

Semiautomated longitudinale Microcomputed tomografie gebaseerde kwantitatieve structurele analyse van een naakt-Rat Vertebrale fractuur osteoporose-gerelateerde Model (Video) | JoVE Journal

Semiautomated longitudinale Microcomputed tomografie gebaseerde kwantitatieve structurele analyse van een naakt-Rat Vertebrale fractuur osteoporose-gerelateerde Model

Meer video's verkennen