Prawidłowe ułożenie i unieruchomienie tylnej kończyny szczura w celu zogniskowanego obrazowania mikroarchitektury kości w wysokiej rozdzielczości za pomocą mikrotomografii komputerowej in vivo
22 listopada 2017
Ten artykuł instruuje użytkowników skanerów do mikrotomografii komputerowej in vivo (μCT), jak znieczulać, prawidłowo ustawiać i krępować tylną kończynę szczura w celu zminimalizowania ruchu podczas obrazowania kości piszczelowej w wysokiej rozdzielczości. Rezultatem są wysokiej jakości obrazy, które można przetworzyć w celu dokładnego określenia ilościowego mikroarchitektury kości.
Ogólnym celem tej procedury jest prawidłowe ustawienie i unieruchomienie tylnej kończyny szczura w celu uzyskania zogniskowanych obrazów o wysokiej rozdzielczości mikroarchitektury kości proksymalnej kości piszczelowej i dystalnej kości udowej za pomocą mikrotomografii komputerowej in vivo. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania dotyczące pozyskiwania obrazów in vivo za pomocą mikrotomografii komputerowej i dostarcza wskazówek dotyczących prawidłowego ułożenia i unieruchomienia kończyny tylnej. Główną zaletą tej procedury jest to, że można uzyskać wysoce spójne obrazy, a następnie wykorzystać je do ilościowego określenia zmian mikroarchitektury kości, które zachodzą podczas badań podłużnych.
Umieść szczura w pozycji leżącej na plecach na łóżku skanera z włókna węglowego. Po potwierdzeniu odpowiedniego poziomu sedacji poprzez brak reakcji na uszczypnięcie palca, nałóż smar okulistyczny na oczy zwierzęcia. Utrzyj stopę w rurce z pianki ciągliwej tak, aby palce u nóg wystawały z jednego końca i nałóż wosk dentystyczny, aby mocno utrzymać stopę w piance, uważając, aby pianka nie rozciągała się nad obszarem zainteresowania.
Szczelnie zamknij rurkę taśmą i włóż piankę do tuby. Upewnij się, że pianka jest ściśle dopasowana do rurki i wsuń rurkę do łoża skanera rentgenowskiego. Wyprostuj tylną kończynę, aż noga będzie napięta.
Potwierdzenie braku nadmiernego wyprostu poprzez badanie palpacyjne pozycji stawu kolanowego i przyciągnięcie przeciwległej tylnej kończyny i ogona w kierunku tułowia. Odsuwając tylną kończynę od tułowia, aż noga będzie napięta, upewnij się, że promieniowanie rentgenowskie przejdzie przez wszystkie obszary kości w jak najbardziej podobny sposób. Następnie zetrzyj samoprzylepną stronę kilku kawałków taśmy maskującej i użyj zmodyfikowanej taśmy, aby zabezpieczyć niewyprostowaną tylną kończynę i ogon, tak aby pozostały poza polem skanowania view.
Następnie przymocuj biodra, ramiona, stożek głowy i nosa do łóżka skanującego. Owiń zwierzę folią weterynaryjną, aby ograniczyć utratę ciepła i zobrazuj zwierzę za pomocą mikrotomografii komputerowej przy użyciu odpowiednich parametrów eksperymentalnych zgodnie ze standardowymi protokołami. Po uzyskaniu wszystkich obrazów należy pozwolić zwierzęciu dojść do siebie w pojedynczej, częściowo ogrzewanej klatce z monitorowaniem aż do pełnego leżenia.
Prawidłowe ułożenie kończyny tylnej szczura polega na całkowitym wyprostowaniu nogi i unieruchomieniu całej stopy i kostki pianką, co skutkuje uzyskaniem obrazu o jakości wystarczającej do analizy mikroarchitektury beleczkowania i kory mózgowej. Niewystarczające umiejscowienie i unieruchomienie kończyny tylnej może skutkować powstawaniem obrazów z artefaktami ruchu, podczas gdy ogon, który nie jest całkowicie usunięty z pola widzenia skanowania, będzie zakłócał tłumienie promieniowania rentgenowskiego przez próbki skanowania i zmieni pomiary gęstości mineralnej szpiku kostnego i tkanek. Po opanowaniu tę procedurę można prawidłowo wykonać w ciągu 5-10 minut.
Podczas wykonywania tej procedury ważne jest, aby zawsze zwracać uwagę na częstość oddechów, poziom uspokojenia i ilość narażenia szczura na promieniowanie. Procedura ta może być zmieniona i wykorzystana do oceny innych miejsc szkieletowych, takich jak dystalna kość udowa i kręgi drewniane. Co więcej, procedura ta może być modyfikowana i stosowana w przypadku innych gatunków gryzoni, takich jak myszy.
Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak prawidłowo ustawić i unieruchomić tylną kończynę szczura, aby uzyskać skupienie i spójne obrazowanie w wysokiej rozdzielczości mikroarchitektury kości piszczelowej bliższej.
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia szczegółowy protokół znieczulania, pozycjonowania i unieruchamiania kończyny tylnej szczura w celu uzyskania obrazów wysokiej rozdzielczości mikroarchitektury kości przy użyciu mikrotomografii komputerowej (µCT) in vivo. Prawidłowe wykonanie tej metody zapewnia obrazy wysokiej jakości, odpowiednie do ilościowego określania zmian w strukturze kości.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Obrazowanie kości
- Mikrotomografia komputerowa
Wstęp
- Techniki obrazowania in vivo są kluczowe dla badania mikroarchitektury kości.
- Precyzyjne pozycjonowanie i unieruchomienie obiektu są niezbędne do uzyskania wysokiej jakości obrazowania.
- Metodę tę można dostosować do różnych miejsc w szkielecie oraz różnych gatunków gryzoni.
- Artefakty ruchowe mogą znacząco wpływać na jakość obrazu i dokładność danych.
Cel badania
- Zapewnienie zestandaryzowanego protokołu obrazowania mikroarchitektury kości szczura.
- Zminimalizowanie ruchów podczas obrazowania w celu uzyskania lepszej jakości danych.
- Ułatwienie prowadzenia badań podłużnych nad zmianami w strukturze kości.
Zastosowane metody
- Umieszczenie szczura w pozycji grzbietnej na stole skanera.
- Zastosowanie smarów oftalmicznych oraz rurek piankowych do unieruchomienia stóp.
- Zabezpieczenie kończyn tylnych i ogona, aby zapobiec zakłóceniom podczas obrazowania.
- Monitorowanie stanu zwierzęcia przez cały czas trwania procedury.
Główne wyniki
- Uzyskano wysokiej jakości obrazy proksymalnej części kości piszczelowej oraz dystalnej części kości udowej.
- Poprawne ustawienie kończyny pozwoliło na uzyskanie spójnych wyników obrazowania.
- Ograniczenie artefaktów ruchowych doprowadziło do lepszej kwantyfikacji mikroarchitektury kości.
- Procedurę można sprawnie przeprowadzić w czasie od 5 do 10 minut.
Wnioski
- Prawidłowe ułożenie kończyny jest kluczowe dla uzyskania pomyślnych wyników obrazowania.
- Niniejszy protokół można dostosować do różnych obszarów szkieletu oraz gatunków gryzoni.
- Niezbędne jest zwrócenie szczególnej uwagi na dobrostan zwierząt podczas przeprowadzania procedury.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
W przedklinicznych badaniach nad kośćmi spójne obrazowanie in vivo jest kluczowe dla podłużnej oceny wpływu interwencji terapeutycznych na integralność szkieletu. Prawidłowe ułożenie i unieruchomienie kończyny tylnej szczura zapewnia powtarzalną jakość obrazów micro-CT, co ogranicza zmienność pomiarów kości beleczkowej i korowej w poszczególnych punktach czasowych. Taki rygor metodologiczny umożliwia wiarygodną kwantyfikację zmian w mikroarchitekturze kości, co ma bezpośredni wpływ na decyzje o kontynuowaniu lub przerwaniu badań (go/no-go) podczas wczesnej oceny kandydatów na leki osteoanaboliczne lub antyresorpcyjne.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia badanie fenotypów szkieletowych poprzez dostarczenie spójnych danych bazowych i podłużnych dotyczących mikroarchitektury kości na potrzeby badań walidacji celów terapeutycznych.
- Wartość operacyjna: Redukuje zmienność międzyosobniczą dzięki powtarzalnemu obrazowaniu tego samego zwierzęcia, co zmniejsza wielkość kohort wymaganą do uzyskania mocy statystycznej w przedklinicznych badaniach skuteczności.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Wartość naukowa: Generuje ilościowe wyniki o wysokiej rozdzielczości (np. grubość beleczek kostnych, frakcja objętości kości), które są odpowiednie do standaryzacji testów w kaskadach przesiewowych skoncentrowanych na tkance kostnej.
- Wartość operacyjna: Ustanawia powtarzalny schemat przygotowania próbek, który minimalizuje artefakty ruchowe, zwiększając odporność testu i przepustowość w fenotypowych badaniach przesiewowych opartych na obrazowaniu.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Wspiera modelowanie układów istotnych dla przebiegu chorób, umożliwiając precyzyjne śledzenie zmian strukturalnych kości w czasie w odpowiedzi na manipulacje farmakologiczne lub genetyczne.
- Wartość operacyjna: Ułatwia ciągłość translacyjną poprzez dostarczenie biomarkerów pochodzących z obrazowania, które łączą wyniki badań podstawowych z przedklinicznymi ocenami bezpieczeństwa i skuteczności.
Integracja potoku i przepływu pracy
Niniejszy protokół pozycjonowania kończyny tylnej integruje się z procesem badawczym, zapewniając wiarygodne wyniki obrazowania, które stanowią podstawę do walidacji celów, optymalizacji związków wiodących oraz decyzji dotyczących postępów w badaniach przedklinicznych podczas opracowywania terapii celowanych w tkankę kostną.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez, umożliwiając spójną wizualizację zmian w mikroarchitekturze kości po modulacji celu.
- Przesiewanie: Dostarcza gotowych do analizy, ilościowych wyników obrazowania, które pozwalają na porównanie wpływu związków na parametry szkieletowe.
- Analityka: Zapewnia zestandaryzowane, powtarzalne pomiary (np. gęstość mineralna kości, liczba beleczek), które są niezbędne do analizy statystycznej i porównywalności między badaniami.
- Badania translacyjne: Umożliwia podłużne monitorowanie odpowiedzi szkieletowych, wspierając decyzje o dalszym rozwoju projektu z uwzględnieniem ryzyka w oparciu o dane mechanistyczne i fenotypowe.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Stanowi zestandaryzowaną, adaptowalną metodę przygotowania do obrazowania, którą można zastosować u różnych gatunków gryzoni i w różnych miejscach układu szkieletowego, co sprzyja ponownemu wykorzystaniu platformy w programach badań nad kośćmi.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwa
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność predykcyjną w ocenie fenotypu szkieletowego poprzez minimalizację zmienności technicznej i artefaktów ruchowych w podłużnych badaniach obrazowych.
- Wartość operacyjna: Poprawia powtarzalność i skalowalność dzięki szybkiej (5-10 minut), dobrze zdefiniowanej procedurze unieruchamiania, która ogranicza liczbę wykorzystywanych zwierząt oraz częstotliwość powtarzania badań obrazowych.
- Wartość strategiczna: Usprawnia podejmowanie decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) poprzez dostarczanie wiarygodnych danych o mikroarchitekturze kości, co zmniejsza ryzyko związane z rozwojem kandydatów wpływających na homeostazę kości.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację związków modulujących tkankę kostną w oparciu o analizę ryzyka dzięki spójnym, mierzalnym punktom końcowym obrazowania, które wspierają obiektywny ranking skuteczności.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w zakresie znieczulania i monitorowania gryzoni, aby zapewnić odpowiednią sedację bez zaburzania parametrów fizjologicznych.
- Zależy od dostępu do systemów mikro-CT in vivo oraz kompatybilnych skanerowych podłoży z włókna węglowego w celu optymalnej akwizycji obrazów.
- Wymaga standaryzacji działań między zespołami w zakresie przygotowania rurek piankowych, aplikacji wosku dentystycznego oraz technik wyprostu kończyn, aby zapewnić spójność między operatorami.
- Należy uwzględnić zmienność międzyosobniczą w metabolizmie izofluranu podczas dostosowywania poziomu sedacji dla różnych szczepów i rozmiarów ciała.
- Ograniczone do zewnętrznych obszarów szkieletu dostępnych poprzez wyprost kończyn tylnych; nieodpowiednie do obrazowania osiowego lub czaszkowego bez adaptacji protokołu.
