Name: Tomografia komputerowa i obrazowanie optyczne sprzężenia osteogeneza-angiogeneza w celu oceny integracji autoprzeszczepów kości czaszki i alloprzeszczepów (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-12-22T13:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 16 s
Description: Poznaj multimodalne obrazowanie 3D wysokiej rozdzielczości do monitorowania integracji przeszczepów kości czaszki. Ta metoda pozwala ocenić sprzężenie osteogenezy z angiogenezą w badaniach nad regeneracją tkanek.

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

playerTrialDesktop

Autorzy potwierdzają finansowanie z NIDCR (Grant No. DE019902) oraz z Izraelskiej Fundacji Naukowej (grant nr 382/13).

<ol><li>Finkemeier, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bone-grafting+and+bone-graft+substitutes%5BTitle%5D)+AND+%22J+Bone+Joint+Surg+Am%22%5BJournal%5D)">Bone-grafting and bone-graft substitutes.</a> J Bone Joint Surg Am. 84-A (3), 454-464 (2002).</li>
<li>Kanczler, J. M., Oreffo, R. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Osteogenesis+and+angiogenesis%3A+the+potential+for+engineering+bone%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Cell+Mater%22%5BJournal%5D)">Osteogenesis and angiogenesis: the potential for engineering bone.</a> Eur Cell Mater. 15, 100-114 (2008).</li>
<li>Schipani, E., Maes, C., Carmeliet, G., Semenza, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regulation+of+osteogenesis-angiogenesis+coupling+by+HIFs+and+VEGF%5BTitle%5D)+AND+%22J+Bone+Miner+Res%22%5BJournal%5D)">Regulation of osteogenesis-angiogenesis coupling by HIFs and VEGF.</a> J Bone Miner Res. 24 (8), 1347-1353 (2009).</li>
<li>Huang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatiotemporal+Analyses+of+Osteogenesis+and+Angiogenesis+via+Intravital+Imaging+in+Cranial+Bone+Defect%5BTitle%5D)+AND+%22J+Bone+Miner+Res%22%5BJournal%5D)">Spatiotemporal Analyses of Osteogenesis and Angiogenesis via Intravital Imaging in Cranial Bone Defect.</a> J Bone Miner Res. , (2015).</li>
<li>Kimelman-Bleich, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+a+synthetic+oxygen+carrier-enriched+hydrogel+to+enhance+mesenchymal+stem+cell-based+bone+formation+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">The use of a synthetic oxygen carrier-enriched hydrogel to enhance mesenchymal stem cell-based bone formation in vivo.</a> Biomaterials. 30 (27), 4639-4648 (2009).</li>
<li>Iris, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+imaging+of+the+skeleton%3A+quantitative+real-time+bioluminescence+monitoring+gene+expression+in+bone+repair+and+development%5BTitle%5D)+AND+%22J+Bone+Miner+Res%22%5BJournal%5D)">Molecular imaging of the skeleton: quantitative real-time bioluminescence monitoring gene expression in bone repair and development.</a> J Bone Miner Res. 18 (3), 570-578 (2003).</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>Lim, E., Modi, K. D., Kim, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+bioluminescent+imaging+of+mammary+tumors+using+IVIS+spectrum%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">In vivo bioluminescent imaging of mammary tumors using IVIS spectrum.</a> J Vis Exp. (26), (2009).</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+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Microcomputed tomography-based structural analysis of various bone tissue regeneration models.</a> Nat Protoc. 6 (1), 105-110 (2011).</li>
<li>Fleming, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bone+blood+flow+and+vascular+reactivity%5BTitle%5D)+AND+%22Cells+Tissues+Organs%22%5BJournal%5D)">Bone blood flow and vascular reactivity.</a> Cells Tissues Organs. 169 (3), 279-284 (2001).</li>
<li>Dhillon, R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PTH-enhanced+structural+allograft+healing+is+associated+with+decreased+angiopoietin-2-mediated+arteriogenesis%2C+mast+cell+accumulation%2C+and+fibrosis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Bone+Miner+Res%22%5BJournal%5D)">PTH-enhanced structural allograft healing is associated with decreased angiopoietin-2-mediated arteriogenesis, mast cell accumulation, and fibrosis.</a> J Bone Miner Res. 28 (3), 586-597 (2013).</li>
<li>Nebuloni, L., Kuhn, G. A., Vogel, J., Muller, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+in+vivo+vascular+imaging+approach+for+hierarchical+quantification+of+vasculature+using+contrast+enhanced+micro-computed+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">A novel in vivo vascular imaging approach for hierarchical quantification of vasculature using contrast enhanced micro-computed tomography.</a> PLoS One. 9 (1), e86562(2014).</li>
<li>Zhang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Periosteal+progenitor+cell+fate+in+segmental+cortical+bone+graft+transplantations%3A+implications+for+functional+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22J+Bone+Miner+Res%22%5BJournal%5D)">Periosteal progenitor cell fate in segmental cortical bone graft transplantations: implications for functional tissue engineering.</a> J Bone Miner Res. 20 (12), 2124-2137 (2005).</li>
<li>Movahed, R., Pinto, L. P., Morales-Ryan, C., Allen, W. R., Wolford, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+cranial+bone+grafts+for+reconstruction+of+maxillofacial+deformities%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+%28Bayl+Univ+Med+Cent%29%22%5BJournal%5D)">Application of cranial bone grafts for reconstruction of maxillofacial deformities.</a> Proc (Bayl Univ Med Cent). 26 (3), 252-255 (2013).</li>
<li>Putters, T. F., Schortinghuis, J., Vissink, A., Raghoebar, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+prospective+study+on+the+morbidity+resulting+from+calvarial+bone+harvesting+for+intraoral+reconstruction%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Oral+Maxillofac+Surg%22%5BJournal%5D)">A prospective study on the morbidity resulting from calvarial bone harvesting for intraoral reconstruction.</a> Int J Oral Maxillofac Surg. , (2015).</li>
<li>Kline, R. M., Wolfe, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Complications+associated+with+the+harvesting+of+cranial+bone+grafts%5BTitle%5D)+AND+%22Plast+Reconstr+Surg%22%5BJournal%5D)">Complications associated with the harvesting of cranial bone grafts.</a> Plast Reconstr Surg. 95 (1), 5-13 (1995).</li>
<li>Hassanein, A. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+calvarial+burring+on+resorption+of+onlay+cranial+bone+graft%5BTitle%5D)+AND+%22J+Craniofac+Surg%22%5BJournal%5D)">Effect of calvarial burring on resorption of onlay cranial bone graft.</a> J Craniofac Surg. 23 (5), 1495-1498 (2012).</li>
<li>Yin, J., Jiang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Completely+resorption+of+autologous+skull+flap+after+orthotopic+transplantation%3A+a+case+report%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Clin+Exp+Med%22%5BJournal%5D)">Completely resorption of autologous skull flap after orthotopic transplantation: a case report.</a> Int J Clin Exp Med. 7 (4), 1169-1171 (2014).</li>
<li>Schuss, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bone+flap+resorption%3A+risk+factors+for+the+development+of+a+long-term+complication+following+cranioplasty+after+decompressive+craniectomy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurotrauma%22%5BJournal%5D)">Bone flap resorption: risk factors for the development of a long-term complication following cranioplasty after decompressive craniectomy.</a> J Neurotrauma. 30 (2), 91-95 (2013).</li>
<li>Ben Arav, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adeno-associated+virus-coated+allografts%3A+a+novel+approach+for+cranioplasty%5BTitle%5D)+AND+%22J+Tissue+Eng+Regen+Med%22%5BJournal%5D)">Adeno-associated virus-coated allografts: a novel approach for cranioplasty.</a> J Tissue Eng Regen Med. 6 (10), e43-e50 (2012).</li>
<li>Ito, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Remodeling+of+cortical+bone+allografts+mediated+by+adherent+rAAV-RANKL+and+VEGF+gene+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Med%22%5BJournal%5D)">Remodeling of cortical bone allografts mediated by adherent rAAV-RANKL and VEGF gene therapy.</a> Nat Med. 11 (3), 291-297 (2005).</li>
<li>Sheyn, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PTH+promotes+allograft+integration+in+a+calvarial+bone+defect%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Pharm%22%5BJournal%5D)">PTH promotes allograft integration in a calvarial bone defect.</a> Mol Pharm. 10 (12), 4462-4471 (2013).</li>
<li>Jain, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+regulation+of+vessel+maturation%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Med%22%5BJournal%5D)">Molecular regulation of vessel maturation.</a> Nat Med. 9 (6), 685-693 (2003).</li>
<li>Reginato, S., Gianni-Barrera, R., Banfi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Taming+of+the+wild+vessel%3A+promoting+vessel+stabilization+for+safe+therapeutic+angiogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Biochem+Soc+Trans%22%5BJournal%5D)">Taming of the wild vessel: promoting vessel stabilization for safe therapeutic angiogenesis.</a> Biochem Soc Trans. 39 (6), 1654-1658 (2011).</li>
<li>Moutsatsos, I. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exogenously+regulated+stem+cell-mediated+gene+therapy+for+bone+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Ther%22%5BJournal%5D)">Exogenously regulated stem cell-mediated gene therapy for bone regeneration.</a> Mol Ther. 3 (4), 449-461 (2001).</li>
<li>Deckers, M. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bone+morphogenetic+proteins+stimulate+angiogenesis+through+osteoblast-derived+vascular+endothelial+growth+factor%5BTitle%5D)+AND+%22A.+Endocrinology%22%5BJournal%5D)">Bone morphogenetic proteins stimulate angiogenesis through osteoblast-derived vascular endothelial growth factor.</a> A. Endocrinology. 143 (4), 1545-1553 (2002).</li>
<li>Cornejo, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+adipose+tissue-derived+osteogenic+and+endothelial+cells+on+bone+allograft+osteogenesis+and+vascularization+in+critical-sized+calvarial+defects%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+A%22%5BJournal%5D)">Effect of adipose tissue-derived osteogenic and endothelial cells on bone allograft osteogenesis and vascularization in critical-sized calvarial defects.</a> Tissue Eng Part A. 18 (15-16), 1552-1561 (2012).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Celem opisanych tu podejść do obrazowania multimodalnego jest umożliwienie skrupulatnego zbadania osi angiogeneza-osteogeneza w kontekście przeszczepu kości czaszki. Neowaskularyzację zobrazowano za pomocą protokołu μCT, co pozwoliło na dokładną demonstrację 3D w wysokiej rozdzielczości drzewa naczyniowego zasilającego cały ubytek czaszki. Dane μCT można łatwo analizować za pomocą zaawansowanych narzędzi, takich jak oprogramowanie IPL. Na przykład analiza grubości pokazana na rycinie 3C wykazała, że głów...

Utrata kości twarzoczaszki spowodowana urazem, resekcją guza, kraniotomią dekompresyjną i wadą wrodzoną rzadko goi się sama i stanowi wyraźną niezaspokojoną potrzebę kliniczną. Autologiczne przeszczepy kostne i allogeniczne przeszczepy kostne są szeroko stosowane w leczeniu tych schorzeń1.
Powszechnie przyjmuje się, że osteogeneza jest ściśle związana z angiogenezą2,3. W związku z tym pełne badanie proponowanej terapii regeneracji kości powinno obejmować kompleksowe badanie tworzącego się drzewa naczyniowego w całym miejscu ubytku. Istnieje kilka dostępnych metod charakteryzowania unaczynienia w modelach badawczych. Drzewo naczyniowe można zbadać za pomocą analizy histologicznej. Ponieważ histologia opiera się na cięciu tkanki, istnieje duże prawdopodobieństwo, że uzyskany obraz zostanie zniekształcony. Aby rozwiązać ten problem, można wykonać mikroskopię przyżyciową w celu zobrazowania nienaruszonych naczyń krwionośnych4; Jednak ta metoda jest ograniczona do obrazowania jednopłaszczyznowego. Skanowanie μCT próbek pobranych od zwierzęcia poddanego perfuzji środka kontrastowego umożliwia obrazowanie 3D sieci naczyniowej, która zasila miejsce regeneracji5. Takie podejście pozwala na bardzo szczegółowe zademonstrowanie unaczynienia narządu jako całości, a także na skrupulatną analizę rozmieszczenia naczyń krwionośnych. Ponadto μCT umożliwia różnicowanie różnych średnic naczyń krwionośnych, które charakteryzują różne podtypy naczyń krwionośnych.
Postawiliśmy hipotezę, że wszczepienie autoprzeszczepu calwarialnego wywoła większą neowaskularyzację niż implantacja przeszczepu allogenicznego, a ta zwiększona neowaskularyzacja doprowadzi z kolei do zwiększonej formacji kości. Aby zrealizować tę hipotezę, posłużyliśmy się różnymi technikami. Zbadaliśmy wzorce nowo powstałego drzewa naczyniowego, wykonując analizę opartą na μCT. Zmierzyliśmy perfuzję krwi za pomocą sondy fluorescencyjnej z pulą krwi. Następnie oceniliśmy mineralizację tkanki kostnej za pomocą FLI sondy skierowanej na hydroksyapatyt i analizę μCT. Na koniec monitorowaliśmy rekrutację i różnicowanie komórek macierzystych, wykonując BLI u myszy transgenicznych, u których lucyferazy ulegają ekspresji w komórkach osteokalcyno-dodatnich.

<table><tbody><tr><td>C57BL/C&nbsp; Myszy</td><td>Harlan laboratories</td><td>57</td><td></td></tr><tr><td>FVB/n Myszy</td><td>Harlan laboratories</td><td>862</td><td></td></tr><tr><td>Fenobarbital</td><td>West waro</td><td>NDC 0641-0477-25</td><td></td></tr><tr><td>Maszynka do strzyżenia włosów gryzoni</td><td>Wahl animal</td><td>8786-451A</td><td></td></tr><tr><td>Skalpel 11</td><td>Miltex</td><td>27111504</td><td></td></tr><tr><td>Dental micro motor</td><td>marathon III</td><td></td><td></td></tr><tr><td>5 mm trephine</td><td>Fine Science tools</td><td>18004-50</td><td></td></tr><tr><td>Krem do depilacji</td><td>Veet</td><td></td><td></td></tr><tr><td>KetaVed (Ketamine)</td><td>Vedco</td><td>NDC 50989-996-06</td><td></td></tr><tr><td>Domitor</td><td>Zoetis</td><td>NADA 141-267</td><td></td></tr><tr><td>karprofen</td><td>Norbrook</td><td>02000/4229</td><td></td></tr><tr><td>Maść do oczu</td><td>Puralube</td><td>NDC 17033-211-38</td><td></td></tr><tr><td>Lornetka operacyjna</td><td>Kent scientific</td><td>KSCXTS-1121</td><td></td></tr><tr><td>Drobne nożyczki&nbsp;</td><td>Narzędzia do nauk ścisłych</td><td>14060-11</td><td></td></tr><tr><td>Pęseta do krzywej</td><td>Narzędzia do nauk ścisłych</td><td>11274-20</td><td></td></tr><tr><td>Szpatułka w kształcie łyżki</td><td>Narzędzia do nauki o naukach</td><td>10090-13</td><td></td></tr><tr><td>Zestaw żeli Tisseel Fibin&nbsp;</td>Uchwyt na igłę do <td>718971</td><td></td> <td>Baxter</td></tr><tr><td></td><td>Narzędzia do nauki</td><td>12060-01</td><td></td></tr><tr><td>szew vicryl 4-0</td><td>Ethicon</td><td>J392H</td><td></td></tr><tr><td>Antisedan</td><td>Zoetis</td><td>NADA#141033</td><td></td></tr><tr><td>Heparyna</td><td>Sigma</td><td>H3393</td><td></td></tr><tr><td>20 ml luerlock&nbsp;</td><td>BD</td><td>302830</td><td></td></tr><tr><td>23G zestaw żył skóry głowy (igła motylkowa)</td><td>BD</td><td>367342</td><td></td></tr><tr><td>Hemostat</td><td>Narzędzia do nauki pięknej</td><td>13008-12</td><td></td></tr><tr><td>Pompa strzykawkowa</td><td>Aparat Harvard</td><td>PHD 2000</td><td></td></tr><tr><td>3-sec klej żelowy&nbsp;</td><td>Szkocka</td><td></td><td></td></tr><tr><td>tablica do preparacji gryzoni</td><td>Leica</td><td>38DI02313</td><td></td></tr><tr><td>Microfil MV-122</td><td>flow-tech</td><td>MV-122</td><td></td></tr><tr><td>&#956; Skaner CT40</td><td>Scanco</td><td>&#956; CT40</td><td></td></tr><tr><td>TCA6%</td><td>Sigma</td><td>T6399</td><td></td></tr><tr><td>Osteosense 680</td><td>PerkinElmar</td><td>NEV10020EX</td><td></td></tr><tr><td>Angiosense750</td><td>PerkinElmar</td><td>NEV10011</td><td></td></tr><tr><td>Oxigen 100%</td> izofluran (furan) klasy <td></td><td></td><td></td>medycznej</tr> <tr><td></td><td>Baxter</td><td>1001936040</td><td></td></tr><tr><td>IVIS kinetyka</td><td>Ksenogen</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Chrząszcz lucyferyna</td><td>Promega</td><td>E160A</td><td></td></tr></tbody></table>

tomografia komputerowa i obrazowanie optyczne sprzężenia osteogeneza-angiogeneza w celu oceny integracji autoprzeszczepów kości czaszki i alloprzeszczepów

Computed Tomography and Optical Imaging of Osteogenesis-angiogenesis Coupling to Assess Integration of Cranial Bone Autografts and Allografts

Głównym parametrem decydującym o powodzeniu zabiegu przeszczepu kości jest unaczynienie obszaru otaczającego przeszczep. Postawiliśmy hipotezę, że implantacja autoprzeszczepu kostnego wywoła większą regenerację kości poprzez obfite tworzenie naczyń krwionośnych. Aby zbadać wpływ przeszczepu na neowaskularyzację w miejscu ubytku, opracowaliśmy metodę mikrotomografii komputerowej (μCT) w celu scharakteryzowania nowo tworzących się naczyń krwionośnych, która polega na ogólnoustrojowej perfuzji zwierzęcia polimeryzującym środkiem kontrastowym. Metoda ta umożliwia szczegółową analizę naczyniową narządu w całości. Dodatkowo perfuzję krwi oceniano za pomocą obrazowania fluorescencyjnego (FLI) czynnika fluorescencyjnego przenoszonego przez krew. Tworzenie się kości określono ilościowo za pomocą FLI przy użyciu sondy ukierunkowanej na hydroksyapatyt i analizy μCT. Rekrutację komórek macierzystych monitorowano za pomocą obrazowania bioluminescencyjnego (BLI) myszy transgenicznych, które eksprymują lucyferazy pod kontrolą promotora osteokalcyny. W tym artykule opisano i zademonstrowano przygotowanie przeszczepu allogenicznego, chirurgii ubytku kości calowej, protokoły badania metodą μCT do badania neowaskularyzacji i analizy tworzenia kości (w tym perfuzji in vivo środka kontrastowego) oraz protokół analizy danych.
Analiza 3D naczyń krwionośnych w wysokiej rozdzielczości wykazała znacznie większą angiogenezę u zwierząt z wszczepionymi autoprzeszczepami, szczególnie w odniesieniu do tworzenia tętniczek. W związku z tym perfuzja krwi była znacznie wyższa w grupie autoprzeszczepu do 7dnia po operacji. Zaobserwowaliśmy lepszą mineralizację kości i zmierzyliśmy większą formację kości u zwierząt, które otrzymały autoprzeszczepy. Implantacja autoprzeszczepu indukowała rekrutację rezydentnych komórek macierzystych do szwu kostnego przeszczep-gospodarz, gdzie komórki różnicowały się w komórki kościotwórcze między 7. a 10.dniem po operacji. Odkrycie to oznacza, że zwiększone tworzenie kości można przypisać zwiększonemu odżywianiu naczyniowemu, które charakteryzuje implantację autoprzeszczepu. Przedstawione metody mogą służyć jako optymalne narzędzie do badania regeneracji kości pod kątem ściśle związanego tworzenia kości i neowaskularyzacji.

Neowaskularyzację oceniono za pomocą analizy wolumetrycznej µCT oraz FLI z wykorzystaniem fluorescencyjnego środka kontrastowego do ilościowego określenia perfuzji krwi. Siedem dni po operacji skanowanie µCT wykazało znacznie większą objętość naczyń krwionośnych o małej i średniej średnicy u myszy, które otrzymały autoprzeszczepy, w porównaniu do myszy, które otrzymały alloprzeszczepy pobrane od C57BL/6 (Rycina 3A). Co ciekawe, w grupie autoprzeszczepów nowo powstałe drzewo naczyniowe zdawało się obejmow...

Implantacja autologicznych i allogenicznych przeszczepów kostnych stanowi akceptowane metody leczenia dużych ubytków kości twarzoczaszki. Jednak wpływ składu przeszczepu na wzajemne oddziaływanie między neowaskularyzacją, różnicowaniem komórek i tworzeniem kości jest niejasny. Przedstawiamy protokół obrazowania multimodalnego, którego celem jest wyjaśnienie współzależności angiogenezy i osteogenezy w pobliżu przeszczepu.

Tomografia komputerowa i obrazowanie optyczne sprzężenia osteogeneza-angiogeneza w celu oceny integracji autoprzeszczepów kości czaszki i alloprzeszczepów

A major parameter determining the success of a bone-grafting procedure is vascularization of the area surrounding the graft. We hypothesized that ...

Ogólnym celem niniejszej procedury jest monitorowanie integracji przeszczepów kości czaszki pod kątem regeneracji kości i neowaskularyzacji przy użyciu multimodalnych podejść obrazowych. Metoda ta może pomóc w udzieleniu odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinie medycyny regeneracyjnej, takie jak sprzężenie osteogenezy i angiogenezy. Główną zaletą tej techniki jest to, że zapewnia ona wysoką rozdzielczość 3D struktury naczyń krwionośnych i umożliwia badanie całego narządu; procedura zostanie przeprowadzona przez Dorona Vica, doktoranta w moim laboratorium, po eutanazji myszy szczepu BALB/c w wieku od siedmiu do ośmiu tygodni.Zgodnie z protokołem tekstowym, należy użyć maszynki do strzyżenia, aby ogolić obszar sklepienia czaszki pod włos. Na tułów i głowę zwłok należy nanieść 70% izopropanolu w celu dezynfekcji. Następnie, używając skalpela nr 11, należy naciąć skórę skalpu i usunąć okostną za pomocą wiertarki stomatologicznej z wiertłem o średnicy wewnętrznej 4,5 mm.Odseparuj okrągły fragment kości sklepienia czaszki. Przenieś fragment kości do plastikowej szalki o średnicy 100 milimetrów zawierającej sterylną sól fizjologiczną. Na tym etapie za pomocą pęsety zakrzywionej usuń kr

computed-tomography-optical-imaging-osteogenesis-angiogenesis

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Prezentujemy metodę tworzenia okna korowego z cieńszą czaszką (TSCW) w modelu mysim do obrazowania in vivo OCT kory mózgowej.

Technika cienkiego okienka korowego czaszki do obrazowania w optycznej tomografii koherentnej in vivo

Połączone obrazowanie optyczne i μCT w mysim modelu infekcji implantu ortopedycznego, wykorzystujące bioluminescencyjny zmodyfikowany szczep Staphylococcus aureus, zapewniło możliwość nieinwazyjnego i podłużnego monitorowania dynamiki infekcji bakteryjnej, jak również odpowiadającej jej reakcji zapalnej i zmian anatomicznych w kości.

Połączone obrazowanie optyczne in vivo i μCT w celu monitorowania infekcji, stanu zapalnego i anatomii kości w zakażeniu implantu ortopedycznego u myszy

Opisujemy protokół obrazowania hybrydowego, łączący tomografię za pośrednictwem fluorescencji (FMT) z mikrotomografią komputerową (μCT). Po fuzji i rekonstrukcji przeprowadzamy interaktywną segmentację narządów w celu wyodrębnienia ilościowych pomiarów rozkładu fluorescencji.

Hybrydowe obrazowanie μCT-FMT i analiza obrazu

Tutaj prezentujemy protokół wizualizacji tworzenia naczyń krwionośnych in vivo i w czasie rzeczywistym na rusztowaniach 3D za pomocą mikroskopii wielofotonowej. Angiogenezę w genetycznie zmodyfikowanych rusztowaniach badano w mysim modelu krytycznego ubytku kości kalwarycznej. W grupie leczonej wykryto więcej nowych naczyń krwionośnych niż w grupie kontrolnej.

Wizualizacja angiogenezy za pomocą mikroskopii wielofotonowej in vivo w genetycznie zmodyfikowanym rusztowaniu 3D-PLGA/nHAp do naprawy krytycznego ubytku kości calowej

Prezentujemy proces tworzenia segmentacji i kwantyfikacji kości beleczkowych dla obrazów 2D i 3D na podstawie zewnętrznej granicy kości za pomocą wtyczki ImageJ. Podejście to jest bardziej wydajne i dokładne niż obecne podejście do ręcznego ręcznego konturowania i zapewnia kwantyfikację warstwa po warstwie, która nie jest dostępna w obecnym oprogramowaniu komercyjnym.

Segmentacja i kwantyfikacja kości beleczkowych wspomagana granicami zewnętrznymi za pomocą wtyczki Imagej

Opisano tutaj krok po kroku protokół do nieniszczącego i długoterminowego monitorowania procesu przebudowy naczyń krwionośnych i degradacji rusztowań w czasie rzeczywistym biodegradowalnych naczyń krwionośnych opartych na polimerowych rusztowaniach z pulsacyjną stymulacją za pomocą optycznej koherentnej tomografii.

Nieniszczące monitorowanie rozwoju naczyń krwionośnych opartych na degradowalnych rusztowaniach za pomocą optycznej koherentnej tomografii

Modele przerzutów do kości nie rozwijają przerzutów równomiernie ani ze 100% częstością. Bezpośrednie wstrzyknięcie do komórek nowotworowych kości może spowodować embolizację płuc. Przedstawiamy naszą technikę modelowania pierwotnych guzów kości i przerzutów do kości z wykorzystaniem implantacji przeszczepu guza litego do kości, prowadzącej do powtarzalnego wszczepienia i wzrostu.

Modelowanie pierwotnych guzów kości i przerzutów do kości z implantacją przeszczepu guza litego do kości

Przepływ pracy do tworzenia trójwymiarowych (3D) wirtualnych modeli hybrydowych został zaprojektowany na podstawie zestawu danych tomografii komputerowej wiązki stożkowej i wewnątrzustnych skanów optycznych, wykorzystujących metody segmentacji obrazów radiograficznych i modelowanie powierzchni o dowolnym kształcie. Modele cyfrowe są wykorzystywane do wirtualnego planowania zabiegów chirurgicznych rekonstrukcyjnych zębodołu zębodołowego.

Przygotowanie cyfrowego modelu hybrydowego do wirtualnego planowania zabiegów chirurgicznych rekonstrukcyjnych zębodołu zębodołowego

Mikrotomografia komputerowa (μCT) jest nieniszczącym narzędziem do obrazowania, które jest instrumentalne w ocenie struktury kości w badaniach przedklinicznych, jednak nie ma zgody co do procedur μCT do analizy modzeli gojącej się kości. Badanie to zapewnia krok po kroku protokół μCT, który umożliwia monitorowanie gojenia się złamań.

Ocena gojenia złamań kości za pomocą mikrotomografii komputerowej

Przedstawiamy metodę analizy zdefiniowanego przez użytkownika obszaru zainteresowania (ROI) w podłużnym modelu defektu promieniowego szczura in vivo . Metoda ta umożliwia analizę porównawczą różnych rusztowań, które wcześniej były ograniczone przez różnice w polu widzenia skanowania metodą tomografii komputerowej (μCT), orientacji próbki i wyjściowej obecności rusztowania.

Podłużna analiza obrazu mikrotomografii komputerowej dla zdefiniowanego przez użytkownika obszaru zainteresowania w ubytkach kostnych o krytycznej wielkości

Proponujemy protokół oceny regeneracji kości na różnych poziomach hierarchicznych. To podejście multimodalne umożliwia analizę strukturalną na różnych skalach długości, skutecznie rozwiązując wyzwania związane z przygotowaniem próbek. Zapewnia również wiarygodny sposób oceny skuteczności biomateriałów w wspieraniu regeneracji kości.

Podejście multimodalne do oceny regeneracji kości i wydajności rusztowania

Poznaj multimodalne obrazowanie 3D wysokiej rozdzielczości do monitorowania integracji przeszczepów kości czaszki. Ta metoda pozwala ocenić sprzężenie osteogenezy z angiogenezą w badaniach nad regeneracją tkanek.

Tomografia komputerowa i obrazowanie optyczne sprzężenia osteogeneza-angiogeneza w celu oceny integracji autoprzeszczepów kości czaszki i alloprzeszczepów (Wideo) | JoVE Journal

Tomografia komputerowa i obrazowanie optyczne sprzężenia osteogeneza-angiogeneza w celu oceny integracji autoprzeszczepów kości czaszki i alloprzeszczepów

Przeglądaj więcej filmów