Размер, масса и состав являются критически важными свойствами скелетных мышц для изучения механизмов заболеваний, связанных с мышцами и метаболическими заболеваниями1. Саркопения, кахексия, атрофия и миопатии имеют общие фенотипы: уменьшение массы, изменение состава и нарушение функции мышц 2,3,4,5. Тем не менее, количественная оценка состава тела у живого животного остается очень сложной и технически сложной6.
Основными методологиями визуализации in vivo и анализа состава тела являются двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия (DXA), компьютерная томография (КТ) и магнитно-резонансная томография (МРТ). Эти методы в основном используются для скрининга и мониторинга заболеваний, которые приводят к снижению мышечной массы 7,8,9,10,11. ДЭРА является золотым стандартом для анализа состава тела из-за его более низкой стоимости. Тем не менее, ДЭРА имеет существенный недостаток по сравнению с МРТ и КТ: ее неспособность пространственно разрешать мышечную и жировую ткань1.
МРТ использует сильные магнитные поля и радиоволны для получения подробных изображений внутренних структур тела12. Одним из его основных преимуществ по сравнению с КТ является превосходное контрастное разрешение, позволяющее отлично дифференцировать различные типы мягких тканей 1,13,14. В отличие от КТ, МРТ не использует ионизирующее излучение, что делает его более безопасным для повторного использования15,16. Однако МРТ дороже и менее доступна, с более длительным временем сканирования и более высокими затратами на обслуживание13,17. Таким образом, приборы МРТ, адаптированные для анализа мелких животных, обычно недоступны.
Микро-КТ похожа на обычную КТ, но предназначена для небольших структур и биомедицинских исследований18. Микрокомпьютерная томография — это передовой, неинвазивный метод радиологической оценки, который позволяет детально визуализировать внутренние структуры на моделях мелких животных. Микрокомпьютерная томография использует рентгеновские лучи для создания подробных изображений внутренних структур организма, опираясь на дифференциальное затухание рентгеновских лучей различными типами тканей. Во время микрокомпьютерной томографии мышь лежит на столе, который медленно перемещается по круговому порталу. Внутри портала вокруг мыши вращается рентгеновская трубка, излучающая рентгеновские лучи под различными углами. Детекторы на противоположной стороне улавливают эти рентгеновские лучи после того, как они проходят через тело18.
Программное обеспечение микрокомпьютерного томографа обрабатывает данные под этими несколькими углами для реконструкции двухмерных изображений поперечного сечения (срезов) тела. Посредством реконструкции эти срезы могут быть объединены для всестороннего представления внутренней анатомии19. Изображения, полученные с помощью микрокомпьютерной томографии, основаны на различной степени ослабления рентгеновского излучения различными тканями организма. Это ослабление количественно определяется с помощью единиц Хаунсфилда (HU), шкалы, которая стандартизирует радиоплотность20,21. Шкала HU имеет основополагающее значение для сегментации, так как каждая структура имеет немного разное значение.
В настоящей статье мы использовали значения HU для точной дифференциации костей, мышечной ткани и жировой ткани1. Опираясь на установленные диапазоны HU, мы обеспечили точный анализ и сравнение состава тела. В данной статье мы демонстрируем, как получать изображения с помощью микрокомпьютерной томографии и ее применение для визуализации и количественного определения мышечной, жировой и скелетной массы.