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

We hebben steigers met nanodeeltjes ontwikkeld om de botregeneratie te verbeteren bij defecten van kritieke grootte en om de genezingssnelheid te verbeteren in vergelijking met traditionele steigers.

De huidige methoden volgen vaak veranderingen in het botvolume over hele botten, waardoor ze niet nauwkeurig zijn en consequent gelokaliseerde interessegebieden identificeren in longitudinale modellen. Ons protocol maakt het mogelijk om het gelokaliseerde interessegebied consistent te volgen in solide modellen, waardoor de precisie en longitudinale analyse worden verbeterd, en vergeleken met beoordelingen van het volledige botvolume.

Deze bevindingen zullen ons in staat stellen om botregeneratie in de loop van de tijd nauwkeuriger te kwantificeren en de potentiële translationele impact van ons werk effectiever te communiceren.

[Docent] Open om te beginnen het geëxtraheerde radiusbot uit de vergelijkingsdataset en klik er met de rechtermuisknop op. Zoek vervolgens naar de wizard voor beeldregistratie en selecteer deze. Stel in de sectie eigenschappen gegevens in op de vergelijkingsgegevensset voor het geëxtraheerde radiusbot en verwijzing naar de initiële tijdpuntgegevensset voor het geëxtraheerde radiusbot. Klik in het actiegedeelte van de wizard voor afbeeldingsregistratie op overslaan voor stap één van de vier. Gebruik voor stap twee en drie van vier de interactiecursor om het tabbladvak aan te passen aan het gemeenschappelijke gebied tussen de gegevenssets en klik na elke stap op toepassen onder actie. Stel in stap vier van vier metriek in op correlatie, transformatie naar rigide, pre-uitlijning om hoofdassen uit te lijnen en klik op toepassen onder actie. Nadat u de gegevenssets hebt uitgelijnd, klikt u met de rechtermuisknop op de gegevensset van de vergelijkingsweek voor het geëxtraheerde radiusbot, zoekt u naar een getransformeerde afbeelding opnieuw samplen en selecteert u deze. Stel in de sectie eigenschappen gegevens in op de gegevensset van de vergelijkingsweek voor het geëxtraheerde radiusbot, interpolatie op dichtstbijzijnde buur, modus op uitgebreid, behouden op voxelgrootte en opvullingswaarde op nul en klik vervolgens op toepassen. Er wordt een nieuwe getransformeerde dataset gegenereerd. Klik om de ortho-segment in te schakelen voor het eerste tijdstip en stel de gegevens in op de gegevensset voor het initiële tijdstip voor de geëxtraheerde straal. Stel de oriëntatie zo in dat het vlak een dwarse snede door het radiusbot oplevert. Pas met behulp van de schuifregelaar voor het segmentnummer in de sectie eigenschappen het segmentnummer aan om de proximale en distale segmenten rond het kritieke groottedefect te identificeren. Bepaal en documenteer het plaknummer waar de breuk de diafyse van het spaakbeen aan beide uiteinden ontmoet. Schakel de ortho-segment in voor de vergelijkingsweek en stel de gegevens in op de oorspronkelijke tijdpuntgegevensset voor de geëxtraheerde straal. Pas vervolgens de oriëntatie aan zodat het vlak een dwarse snede door het radiusbot oplevert. Gebruik de schuifregelaar voor het schijfnummer in het eigenschappengedeelte met de initiële tijdpuntgegevens die de distale orthoschijf laten zien, en lijn het segmentnummer van de vergelijkingsweek uit zodat deze overeenkomt met de distale schijf van het initiële tijdstip. Noteer het plaknummer voor de vergelijkingsweekdatasets, distale plak en herhaal dit voor de proximale plak. Klik op het begintijdstip voor de geëxtraheerde straal en klik in het gedeelte Eigenschappen op de bijsnijdeditor. Voer in de pop-up van de bijsnijdeditor de minimum- en maximumwaarden in de velden X, Y of Z in. Bekijk het weergavevenster terwijl het interessegebied zich aanpast en klik vervolgens op OK om de gegevensset bij te snijden. Herhaal de bijsnijdprocedure voor de gegevensset van de vergelijkingsweek. Als u het volume van de gegevensset voor het begintijdstip wilt bepalen, klikt u met de rechtermuisknop op de getransformeerde gegevensset voor het begintijdstip voor de geëxtraheerde straal, zoekt u naar materiaalstatistieken en selecteert u deze. Stel in de sectie Eigenschappen gegevens in als de getransformeerde gegevensset voor het begintijdstip, selecteer materialen en klik op toepassen. Klik op de nieuwe gegevensset voor materiaalstatistieken en klik vervolgens in het eigenschappenvenster op spreadsheetweergave. Klik op het tabblad Tabellen boven het venster om het volume van de bijgesneden gegevensset voor het begintijdstip weer te geven. Herhaal de stappen voor volumeanalyse voor de gegevensset van de vergelijkingsweek en ga vervolgens naar het tabblad Tabellen om beide gegevenssets met afzonderlijke volumetabbladen weer te geven. Om de verandering in botvolume te visualiseren, klikt u met de rechtermuisknop op de getransformeerde gegevensset van de vergelijkingsweek voor de geëxtraheerde straal, zoekt u naar rekenkunde en selecteert u deze. Stel in het eigenschappenvenster invoer A in als de gegevensset die is getransformeerd in de vergelijkingsweek, invoer B als de gegevensset met het oorspronkelijke tijdstip, invoer C als geen bron, resultaattype als invoer A, laat de optie uitgeschakeld, stel resultaatkanalen in als invoer A en stel expressie in als AB. Klik op de resulterende gegevensset en druk op F2 om de naam van het bestand te wijzigen, Klik vervolgens met de rechtermuisknop op deze resultaatdataset, zoek naar Genereer oppervlak en selecteer het. Klik in het eigenschappenvenster op toepassen en klik in het pop-upvenster op doorgaan om een nieuwe surfgegevensset te maken. Klik met de rechtermuisknop op de surfdataset, zoek naar oppervlakteweergave en selecteer deze. Een bovenaanzicht van het rekenkundige resultaat verschijnt in het weergavevenster. Als u de kleur van de oppervlakteweergave wilt wijzigen, klikt u op de oppervlakteweergave in het projectweergavevenster. Open in het eigenschappenvenster de vervolgkeuzelijst voor kleuren, selecteer constante, klik vervolgens op kleurenkaart en wijs een voorkeurskleur toe. Om de verandering van het botvolume in de dataset van de eerste week te bekijken, klikt u met de rechtermuisknop op de getransformeerde dataset, zoekt u naar het extractlabel en selecteert u het. Stel in de sectie Eigenschappen labels in op de getransformeerde gegevensset, label-ID op twee, vink exporteren naar binair aan en klik vervolgens op Toepassen om een resultaatgegevensset te genereren. Druk vervolgens op F2 om de naam van het resultaatbestand te wijzigen. Klik met de rechtermuisknop op de nieuwe resultaatgegevensset, zoek naar oppervlak genereren en selecteer deze. Klik in het eigenschappenvenster op toepassen en klik in het pop-upvenster op doorgaan om een nieuwe surfgegevensset te maken. Klik vervolgens met de rechtermuisknop op de nieuwe surfdataset, zoek naar oppervlakteweergave en selecteer deze. Er verschijnt een bovenaanzicht van het rekenkundige resultaat. Als u de kleur van deze oppervlakteweergave wilt wijzigen, klikt u op de oppervlakteweergave in het projectweergavevenster. Open in het eigenschappenvenster de vervolgkeuzelijst voor kleuren, selecteer constante, klik vervolgens op kleurenkaart en wijs een voorkeurskleur toe. Micro-CT-beelden van drie unieke rattenmodellen, elk behandeld met een polycaprolactonsteiger gedurende zes weken, werden onderzocht. Vaste modellen uit week nul en zes werden met succes uitgelijnd met behulp van gedeelde anatomische regio's, waardoor directe longitudinale vergelijking mogelijk was, en er werd een samengevoegd model gegenereerd om de nauwkeurigheid van de registratie te bevestigen. Door het interessegebied van week nul af te trekken van het interessegebied van week zes, werd een duidelijk 3D-model van botvolumeverandering binnen de defecte plaats onthuld. Visuele overlays van veranderingen in het botvolume van week nul tot week zes toonden aan dat de verschillende polycaprolacton- of PCL-steigergroepen resulteerden in variërende veranderingen in het totale botvolume. De analyse binnen elke PCL-groep bleef echter consistent voor alle gebruikers.