Análise de imagem de microtomografia computadorizada longitudinal para região de interesse definida pelo usuário em defeitos ósseos de tamanho crítico

Desenvolvemos andaimes de nanopartículas para melhorar a regeneração óssea em defeitos de tamanho crítico e melhorar as taxas de cicatrização em comparação com os andaimes tradicionais.

Os métodos atuais geralmente rastreiam as mudanças no volume ósseo em ossos inteiros, sem precisão e identificando consistentemente regiões localizadas de interesse em modelos longitudinais. Nosso protocolo permite o rastreamento consistente da região de interesse localizada em modelos sólidos, melhorando a precisão e a análise longitudinal e em comparação com as avaliações do volume ósseo total.

Essas descobertas nos permitirão quantificar com mais precisão a regeneração óssea ao longo do tempo e comunicar de forma mais eficaz o potencial impacto translacional de nosso trabalho.

[Instrutor] Para começar, abra o osso do rádio extraído do conjunto de dados de comparação e clique com o botão direito nele. Em seguida, procure o assistente de registro de imagem e selecione-o. Na seção de propriedades, defina os dados para o conjunto de dados de comparação para o osso do rádio extraído e a referência ao conjunto de dados de ponto de tempo inicial para o osso do rádio extraído. Na seção de ação do assistente de registro de imagem, clique em ignorar para a etapa um de quatro. Para as etapas dois e três de quatro, use o cursor de interação para ajustar a caixa de guia para a região comum entre os conjuntos de dados e clique em aplicar em ação após cada etapa. Na etapa quatro de quatro, defina métrica como correlação, transformação como rígida, pré-alinhamento para alinhar os eixos principais e clique em aplicar em ação. Depois de alinhar os conjuntos de dados, clique com o botão direito do mouse no conjunto de dados da semana de comparação para o osso do rádio extraído, procure por reamostrar a imagem transformada e selecione-a. Na seção de propriedades, defina os dados para o conjunto de dados da semana de comparação para o osso do rádio extraído, interpolação para o vizinho mais próximo, modo para estendido, preservar para o tamanho do voxel e valor de preenchimento para zero e clique em aplicar. Um novo conjunto de dados transformado será gerado. Clique para ativar a fatia ortogonal para o ponto de tempo inicial e definir os dados para o conjunto de dados de ponto de tempo inicial para o raio extraído. Defina a orientação para que o plano produza um corte transversal através do osso do rádio. Usando o controle deslizante de número de fatias na seção de propriedades, ajuste o número de fatias para identificar as fatias proximais e distais ao redor do defeito de tamanho crítico. Determine e documente o número de fatias onde a fratura encontra a diáfise do osso rádio em ambas as extremidades. Ative a fatia ortogonal para a semana de comparação e defina os dados para o conjunto de dados de ponto de tempo inicial para o raio extraído. Em seguida, ajuste a orientação para que o plano produza um corte transversal através do osso do rádio. Usando o controle deslizante número da fatia na seção de propriedades com os dados do ponto de tempo inicial mostrando a fatia ortogonal distal, alinhe o número da fatia da semana de comparação para corresponder à fatia distal do ponto de tempo inicial. Anote o número da fatia para os conjuntos de dados da semana de comparação fatia distal e repita para a fatia proximal. Clique no ponto de tempo inicial para o raio extraído e, na seção de propriedades, clique na ferramenta de edição de corte. No pop-up do editor de corte, insira os valores mínimo e máximo nos campos X, Y ou Z. Observe a janela de visualização à medida que a região de interesse se ajusta e clique em OK para cortar o conjunto de dados. Repita o procedimento de corte para o conjunto de dados da semana de comparação. Para determinar o volume do conjunto de dados de ponto de tempo inicial, clique com o botão direito do mouse no conjunto de dados de ponto de tempo inicial transformado para o raio extraído, pesquise estatísticas de material e selecione-o. Na seção de propriedades, defina os dados como o conjunto de dados de ponto de tempo inicial transformado, selecione materiais e clique em aplicar. Clique no novo conjunto de dados de estatísticas de material e, na janela de propriedades, clique em planilha mostrar. Clique na guia tabelas acima da janela para visualizar o volume do conjunto de dados de ponto de tempo inicial cortado. Repita as etapas de análise de volume para o conjunto de dados da semana de comparação e, em seguida, vá para a guia tabelas para exibir os dois conjuntos de dados com guias de volume separadas. Para visualizar a mudança no volume ósseo, clique com o botão direito do mouse no conjunto de dados transformado da semana de comparação para o raio extraído, pesquise aritmética e selecione-o. Na janela de propriedades, defina a entrada A como o conjunto de dados transformado da semana de comparação, insira B como o conjunto de dados de ponto de tempo inicial, insira C como sem fonte, tipo de resultado como entrada A, deixe a opção desmarcada, defina os canais de resultado como a entrada A e defina a expressão como AB. Clique no conjunto de dados resultante e pressione F2 para renomear o arquivo, Em seguida, clique com o botão direito do mouse neste conjunto de dados de resultados, procure por Gerar superfície e selecione-o. Na janela de propriedades, clique em aplicar e, na janela pop-up, clique em continuar para criar um novo conjunto de dados de navegação. Clique com o botão direito do mouse no conjunto de dados de surf, procure por visualização de superfície e selecione-a. Uma vista de superfície do resultado aritmético aparecerá na janela de visualização. Para alterar a cor da vista de superfície, clique na vista de superfície na janela de vista do projeto. Na janela de propriedades, abra o menu suspenso de cores, selecione constante, clique no mapa de cores e atribua uma cor preferida. Para visualizar a alteração do volume ósseo no conjunto de dados da semana inicial, clique com o botão direito do mouse no conjunto de dados transformado, pesquise o rótulo de extração e selecione-o. Na seção de propriedades, defina rótulos para o conjunto de dados transformado, ID do rótulo como dois e marque exportar para binário e clique em aplicar para gerar um conjunto de dados de resultado. Em seguida, pressione F2 para renomear o arquivo de resultado. Clique com o botão direito do mouse no novo conjunto de dados de resultados, procure por gerar superfície e selecione-o. Na janela de propriedades, clique em aplicar e, na janela pop-up, clique em continuar para criar um novo conjunto de dados de navegação. Em seguida, clique com o botão direito do mouse no novo conjunto de dados de surf, procure por visualização de superfície e selecione-o. Uma visão de superfície do resultado aritmético aparecerá. Para alterar a cor desta vista de superfície, clique na vista de superfície na janela de vista do projeto. Na janela de propriedades, abra o menu suspenso de cores, selecione constante, clique no mapa de cores e atribua uma cor preferida. Foram investigadas imagens de microtomografia computadorizada de três modelos únicos de ratos, cada um tratado com um andaime de policaprolactona por seis semanas. Modelos sólidos da semana zero e seis foram alinhados com sucesso usando regiões anatômicas compartilhadas, permitindo a comparação longitudinal direta, e um modelo mesclado foi gerado para confirmar a precisão do registro. Subtraindo a região de interesse da semana zero da região de interesse da semana seis, revelou-se um modelo 3D distinto de mudança de volume ósseo dentro do local do defeito. As sobreposições visuais das alterações do volume ósseo da semana zero à sexta semana demonstraram que os diferentes grupos de policaprolactona, ou andaime PCL, resultaram em alterações variadas do volume ósseo geral. No entanto, a análise dentro de cada grupo de PCL permaneceu consistente entre os usuários.