Method Article

Semiautomated boyuna Microcomputed tomografi tabanlı nicel yapısal analizi bir çıplak sıçan vertebra kırığı Osteoporoz ile ilgili Model

DOI:

10.3791/55928

⸱

September 28th, 2017

 ,  ,  ,  ,  , 
1Skeletal Biotech Laboratory, Hebrew University-Hadassah Faculty of Dental Medicine, 2Department of Surgery, Cedars-Sinai Medical Center, 3Board of Governors Regenerative Medicine Institute, Cedars-Sinai Medical Center, 4Biomedical Imaging Research Institute, Cedars-Sinai Medical Center, 5Department of Orthopedics, Cedars-Sinai Medical Center

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Boyuna değerlendirilmiş vivo içinde bir semiautomated microcomputed tomografi tabanlı nicel yapısal analizi kullanarak olabilir bir çıplak sıçan vertebral kompresyon Osteoporoz ile ilgili kırık modeli oluşturmak için bu iletişim kuralını hedefidir.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Osteoporoz ile ilgili vertebral kompresyon kırıkları (OVCFs) ile dünya nüfusunun yaş olarak yaygınlık artan bir ortak ve klinik olarak karşılanmamış ihtiyaç vardır. Hayvan OVCF modelleri translasyonel doku Mühendisliği stratejileri preklinik gelişimi için gereklidir. Şu anda modeller bir dizi var iken, bu iletişim kuralını birden çok son derece tekrarlanabilir vertebra ekranlarda bulunan tek bir çıplak sıçan inducing bir en iyi duruma getirilmiş yöntemler açıklanmıştır. Bir roman boyuna semiautomated microcomputed tomografi (µCT)-tabanlı nicel yapısal analizi vertebra kusurların ayrıca ayrıntılı. Kısaca, fareler birden çok kez Puan ameliyat sonrası görüntüsü. 1. gün tarama standart bir konuma reoriented ve ilgi standart birim tanımlanmıştır. Aynı birimin ilgi sonra yeni kemik oluşumu için değerlendirmek için analiz edildi bu yüzden sonraki µCT inceden inceye gözden geçirmek her fare gün 1 tarama için otomatik olarak kaydedildi. Bu çok yönlü yaklaşım çeşitli nerede boyuna görüntüleme tabanlı analiz tam 3D semiautomated hizalama faydalı olacağını diğer modeller için adapte edilebilir. Birlikte ele alındığında, bu iletişim kuralı bir kolayca ölçülebilir ve kolayca tekrarlanabilir sistemi Osteoporoz ve kemik araştırma için açıklar. Önerilen protokol Osteoporoz çıplak Ovariektomili Sıçanlarda arasında 2.7 ve 4 h oluşturmak, resim ve doku boyutu ve ekipman bağlı olarak iki vertebra hataları çözümlemek için ikna etmek için 4 ay sürer.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

200 milyondan fazla kişi dünya çapında Osteoporoz1' den muzdarip. Altta yatan patolojik kemik mineral yoğunluğu (KMY) azaltmak ve değiştirilmiş kemik mikro mimarisi artırmak kemik kırılganlık ve sonuç olarak, göreli risk kırık2. Osteoporoz çok yaygın ve DSÖ bu büyük kamu sağlık sorunu tanımlamıştır sağlık için zararlı olduğunu. Ayrıca, dünya nüfusunun yaş için beklendiği gibi Osteoporoz daha da yaygın hale bekleniyor.

Osteoporotik vertebral kompresyon en yaygın kırılganlık kırıkları, ABD'de bir yıl fazla 750.000 tahmin vardır. Dokuz kere daha yüksek ölüm oranı gibi3önemli morbidite ve çok ilişkili olduklarından. Klinik çalışmalarda, şu anda Vertebroplasti ve Kifoplasti, gibi mevcut cerrahi müdahaleler bu hastalar için sadece ağrı yönetimi kullanılabilir bırakarak bir sahte tedavi4,5, yok daha etkili bulunmuştur. Mevcut OVCF tedaviler sınırlı olduğundan, bu bozukluğu6,7,8çoğaltabilir bir hayvan modeli geliştirmek için zorunludur. Hayvan modelleri gibi güncel tedavi yöntemleri incelenmesi ve klinik uygulamaya tercüme edecek yeni tedavilerin geliştirilmesi kolaylaştırabilir. Osteoporoz indüklenen ve ovariectomy1,9,10,11, ile birlikte düşük kalsiyum diyeti (LCD) yönetim aracılığıyla modeli hayvanlarda sürekli 12 , 13 , 14 , 15. OVCFs ile ilişkili kemik kaybı daha fazla model için vertebra kemik defektleri Osteoporotik immün fareler 16,17,18,19', kuruldu 20,21,22,23,24. Bu çalışmada, vertebra kusur manken immün sıçan modellenmiş Osteoporoz ile sunulur. Bu yeni model kök hücreler çeşitli kaynaklardan ve onarım için türlerin OVCFs gibi zor kırıklar türetilmiş içeren hücre tabanlı terapiler değerlendirmek için kullanılabilir.

Kemik görüntüleme kırıklar ve kemik hastalıkları değerlendirilmesi çok önemli bir parçasıdır. Gelişmiş görüntüleme yöntemleri yapısal kemik değişiklikleri ve rejenerasyon stratejileri25doğru değerlendirilmesi için geliştirilmiştir. Bunlar arasında µCT görüntüleme yüksek çözünürlüklü 3 boyutlu görüntüleri sağlayan bir non-invaziv, kullanımı kolay ve ucuz yöntemi ortaya çıkmıştır. Yüksek çözünürlüklü 3D sonra kantitatif analiz edilebilir mikro mimarisi26 kemik sunduğundan µCT görüntüleme Osteoporoz hastaları, değerlendirilmesinde diğer yöntemleri üzerinde çeşitli avantajları vardır. İkincisi daha sonra önerilen tedaviler tedavi edici etkileri karşılaştırmak için kullanılabilir. Nitekim, in vivo µCT görüntüleme vertebra kusur rejenerasyon1,16,27izleme için bir altın standarttır. Ancak, birkaç yayınlar28,29,30,31 kullanıcı-bağımlılık, ilişkilendirme önyargı ve duyarlık hata µCT en aza indirmek için otomatik kayıt araçları istihdam görüntüleme tabanlı analiz. Son zamanlarda, bu protokolü32 açıklandığı gibi kemik rejenerasyon bir standart kemik boşluğu, çözümleme geliştirmek için bir kayıt yordamı kullanın için ilk idi.

Burada açıklanan yöntemi roman hücre tedavilerin etkisini OVCFs için eğitim için kullanılan, ana bilgisayar tarafından xenogeneic veya allojenik hücre reddetmek T hücreli yanıt engellenemeyen. Osteoporoz genç sıçanlar ovariectomy (OVX) ve 4 ay bir LCD indüklenen. LCD ile kombine OVX fareler, genç yaşta girebilir, Postmenopozal Osteoporoz geri dönüşü olmayan kemik kaybı için önde gelen tarafından taklit eden bir düşük zirve kemik kitle ulaşmak için. Bu, LCD sırasında ve yaklaşık 3 ay-in yaş, remodeling için modelleme kemik fareler geçiş, böylece üzerinde Osteoporoz sürdürmenin olasılığını artırma lomber vertebra33, faz kısmen gerçeği açıklanabilir zaman. Onlar daha az maliyet gibi genç hayvanlar kullanarak bu model daha maliyet etkin yapar. Yine de, biyolojik değişikliklerin yaşlanma hayvan muhasebe tarafından doğal olarak değil sınırlıdır.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Kurumsal hayvan bakım ve kullanım Komitesi (IACUC) Cedars-Sinai Tıp Merkezi (iletişim kuralı # 3609) tarafından onaylanmış bir protokol altında tüm hayvan deneyleri gerçekleştirilmiştir. Anestezi için tüm görüntüleme ve cerrahi prosedürleri yönetiliyordu. Bütün hayvanlar uygun olarak onaylanmış IACUC protokolleri muhafaza.

Not: Bu protokol deneysel tasarım şekil 1 ' de gösterilen. 6-hafta-yaşlı fareler cerrahi olarak kaldırıldı ve onları %0.01 %0.77 ve Kalsiyum fosfat oluşan bir LCD beslemek onların yumurtalık ile satın alabilirsiniz. Bir LCD dört aylık bir süre sonra dördüncü ve beşinci lomber vertebra cesetleri (L4-L5) kritik boyutu vertebra üründe matkap. Ameliyat fareler gün 1 ve 2, 4, 8 ve 12 hafta sonra kusur kuruluş görüntü. Gün 1 tarama kusur marjları bulun, standart bir konuma antenin yönünü ve faiz (VOI) silindir hacmi tanımlayın. Otomatik olarak (örneğin, 2, 4, 8 ve 12 hafta boyunca) standart konumuna karşılık gelen gün 1 tarama için tanımlanan her fare sonraki µCT taramalar gösteriyor. 1 VOI kayıtlı inceden inceye gözden geçirmek için önceden tanımlanmış gün uygulayın. Belirgin VOIs yoğunluğu ve kemik birim yoğunluğu değerlendirmek.

1. indüksiyon Osteoporoz

  1. Ovariektomili 6-hafta-yaşlı korele fareler %0.01 %0.77 ve Kalsiyum fosfat oluşan bir LCD üzerinde 4 ay koymak.
  2. Anahtarı geri normal bir diyet için.
    Not: Bu sıçanlar olarak sevk edilecek " Osteoporotik fareler " bundan sonra.

2. Vertebra kusur Model

Not: hayvan başına 40-50 dk zamanı.

  1. Otoklav tüm cerrahi ameliyat öncesinde araçları.
  2. Birden çok ameliyat durumunda tüm cerrahi .aletleri sterilize.
    1. Araçları yıkayın ve 5 dk. yer onları 20 s. izin ver için 250 ° c sıcak boncuk Sterilizatör kümesindeki araçlar için 5 dk. soğumasını onları bir sonicator banyoda yer
  3. Neden anestezi.
    1. Yer indüksiyon odasında Osteoporotik sıçan bir anestezi makine merkezi atma sistemi ile bağlı. %5 isoflurane % 100 oksijen kullanarak anestezi teşvik ve burun konisi, % 2-3 isoflurane üzerinden korumak. Veteriner merhem kuruluk anestezi iken altında engellemek için gözünü kullanın.
    2. Anestezi yeterli uçak emin olmak için bir ayak parmağı-çimdik uyarıcı uygulanır. Eğer yanıt kaydetti, yordamı başlatmak.
  4. Bir Isıtma yastığı (37 ° C) üzerinde dorsal recumbency imzalat fare yerleştirin ve bir manyetik fiksatör geri çekme sistemi ( şekil 2A) kullanarak bacaklarda uzatmak.
    Not: imzalat bir sıçan onun vücut ısısını düzenlemek yapamaz olduğu için Isıtma yastığını sıcaklığını hipotermi, önlenmesi için önemlidir.
  5. Bir Elektrikli tıraş makinesi kullanarak karın bölgesi tıraş. % %0.5 70 etanol tarafından takip antiseptik ve klorheksidin glukonat iyot tabanlı çubukla.
  6. Sıçan carprofen (5 mg/kg vücut ağırlığı (BW), subkutan (metrekare)) ile cerrahi işlem başlamadan önce enjekte.
  7. Deriyi kesme steril neşter kullanın. Xiphoid işlemi aşağıda 1 cm kesi başlar ve orta hat (~ 5-8 cm) ( şekil 2B) kesti.
  8. Cerrahi makas aponeurosis linea aracılığıyla bir kesi yapmak, karın boşluğu ( şekil 2C) erişmek için alba.
  9. Traktör ( şekil 2B) kullanarak karın boşluğu ortaya çıkarmak.
  10. Bağırsak karın aort ile sol böbrek ( şekil 2E) ortaya çıkarmak için sağdaki fare saptırmak. Lomber maruz kalmaktadır için devam etmeden önce muayene et. Kurutma önlemek için steril sırılsıklam gauzes iç organları sarmak için steril serum fizyolojik Çözümle kullanın.
  11. Katmanlar halinde lomber vertebra organları L4-5 ön yönünü ortaya çıkarmak ve onları çevreleyen bağ dokusu ve kasları izole etmek için kullanım thermocautery ( şekil 2F -G).
    Not: Thermocautery diseksiyon sırasında kanama kontrol etmek için kullanılmalıdır.
  12. Steril serum fizyolojik ile doymuş bir steril pamuklu çubukla kan ve kalan doku L4 vertebra kaldırmak için kullanın. Vertebra vücut maruz ön yönünü ortasına bir 5 mm-derin kemik üründe inebilecek bir steril Trephine matkap bur (~ 2 mm çapında) kullanmak (Resim 2 H-ı).
    Not: yalnızca ventral korteks ve temel Trabeküler kemik ulaşmak için en az basınç uygulayın; dorsal korteks ile Sondaj kaçının. Osteoporotik fareler omurga çok kırılgan olduğunu unutmayın. Defekt temiz ve varsa kanamayı durdurmak için baskı uygulamak için bir pamuklu çubukla kullanın.
  13. Tekrar adım 2 kusur fare ( şekil 2J) başına toplam oluşturmak için L5 vertebra 2.11.
  14. Bağırsak karın boşluğu iade.
  15. Vicryl sentetik absorbe cerrahi dikiş kullanın (3-0 vicryl 27 boyanmamış " SH konik) aponeurosis ( Şekil 2 K) dikiş için sürekli desende.
  16. Deri bir basit kesintiye uğramış desen ( Şekil 2 L) 4-0 monofilament naylon absorbe olmayan dikiş kullanarak kapatın.
  17. Topikal cilt yapıştırıcı üstünde tepe-in deri dikiş ve cildin tamamen kapanmayla emin olmak için bunları arasında geçerli 100 µL.
  18. Fareyi sıcak (37 ° C) lactated zil sesi ile enjekte ' hipotermi ve su kaybı önlemek için s çözüm (1CC/100 g BW, SQ).
  19. Fareyi buprenorfin (0.5 mg/kg BW, SQ) önce ameliyat ve ameliyat sonrası ağrı için her 8-12 h ile gerektiği gibi enjekte.
  20. Hayvan, sternal recumbency korumak için yeterli kendine geldi kadar sahipsiz bırakmayın. Ayrıca, tamamen iyileşmiş kadar diğer hayvanların şirkete cerrahi uğramıştır bir hayvan döndürmüyor.
    21. Hayvan Isıtma yastığını kurtarıldı sonra
  21. onun kafes için iade.
    Not: fareler tek tek ev (Yani, ayrı kafeslerde) dikiş fare fare sünneti önlemek ve yara.
  22. Yer bir petri gıda ulaşmak fareler yardımcı olmak bir kaç gün ameliyat sonrası için kafes katta suya batırılmış chow.
  23. Carprofen (5 mg/kg BW, SQ) 24 saat ameliyat sonrası ağrı her 24 saat için gerektiği gibi yönetmek.
  24. Hayvan altında % 2 ise deri dikiş kaldırmak isoflurane anestezi 10-14 gün sonrası operasyon.

3. MicroCT tarama

Not: hayvan başına 30-40 dk zamanı.

  1. Cerrahi işlem ertesi günü üzerinde bir anestezi makine merkezi atma sistemi ile bağlı indüksiyon odası Osteoporotik fare yer. %5 isoflurane % 100 oksijen kullanarak anestezi teşvik ve burun konisi, % 2-3 isoflurane üzerinden korumak.
  2. İn vivo µCT tarayıcı kullanarak fare inceden inceye gözden geçirmek. Kemik rejenerasyon boyuna analiz için tarama tekrarlamak.
    Not: tüm hayvanlar (Yani, x-ışını enerji, orta, yoğunluk, voxel boyutu ve görüntü çözünürlüğü tarama) aynı ayarları kullanarak taranır emin olun ve bir similar yönlendirme. Örneğin: x-ışını enerji, 55 kVP; akım, 145 µA; Voksel boyutu, 35 µm; aralıklarla, 115 µm; ve entegrasyon zaman, 200 ms; PBS örneklerinde ile. Bouxtein ve ark. için başvurun 34 için daha fazla açıklama ve kemirgen µCT kemik Mikroyapı değerlendirilmesi için tarama içinde ilgili önemli noktalar. İdeal olarak, en yüksek tarama çözünürlüğü tüm taramaları için kullanılacaktır; Ancak, daha yüksek çözünürlüklü taramaları uzun satın alma süreleri gerektirir, büyük veri kümeleri oluşturmak ve hayvanlar daha fazla iyonize radyasyona maruz. İkinci azalmış kırık iyileşmesi de dahil olmak üzere istenmeyen etkilere neden olabilir. Bu nedenle, ek veri ve inceden inceye gözden geçirmek zaman arasında tradeoff dikkatlice düşünülmelidir.

4. Vertebra ayrılık

Not: örnek başına 20-30 dk zamanı.

  1. şekil 3A içinde gösterildiği gibi faiz, omur kontur-I. ise bitişik omuru ait parçalar hariç tüm parçaları omur eklediğinizden emin olun.
    1. Tıklayın " µCT değerlendirme programı " ve örnek seçin.
    2. Fareyi kullanarak her dilim kontur.
    3. Kullanım " Z " sonraki dilim gitmek bar.
  2. Konturlu omur ayrı bir dosya olarak kaydetmek ( şekil 3J -K) yanında tıkırtı üstünde " dosya " → " kurtarmak GOBJ " bir kaç dilim.

5. VOI tanımı boyuna kantitatif değerlendirmesi için

Not: aşağıdaki adımları tarama gün 1 sonra cerrahisi (başvuru omur) veya sonraki zaman puan (olmasına göre değişir Hedef omurga).

  1. Başvuru omur.
    Not: Zamanlama örnek başına 20-30 dakika var.
    1. Z-dönüş için XY dilimlerden defekt Merkezi'nden kullanarak kenar boşluklarını açı ölçmek ( şekil 4A -B).
      1. Z uçakta defekt en açık ve ekran yakalama nerede'nın bölgesine omur omur gidin.
      2. Bir sunum yazılımı, kusur sığan bir dikdörtgen şeklinde bir nesne hazırlamak.
      3. Defekt yukarı dönük şekilde omur görüntüsünü döndürmek kusur kenar boşlukları dikdörtgen tarafına paralel olur.
      4. Döndürme açı ölçmek (resmin sağ → " Resim Biçimlendir " → " boyutu ").
      5. Ölçülen açı omur ( şekil 4 c) döndürmek için kullanın.
        1. Yeni DECterm penceresini açın (" Oturum Yöneticisi " → " uygulamalar " → " DECterm ").
        2. Çalıştırmak " IPL ":
        3. IPL > turn3d
        4. -giriş [içinde] >
        5. -Çıkış [out] >
        6. -turnaxis_angles [0.000 90.000 90.000] > 90 90 0
        7. -turnangle [0.000] > ölçülen açı
        8. -img_interpol_option [1] >
    2. X-rotasyon için YZ dilimli defekt Merkezi'nden kullanarak kenar boşluklarını açı ölçmek ( şekil 4 d -E). Ölçülen açı omur ( şekil 4F) döndürmek için kullanın.
      1. Tıklayın " YZ " içinde " uCT değerlendirme programı " ve tekrar adımları 5.1.1.1-5.1.1.5.2.
      2. IPL > isq
      3. -aim_name [içinde] >
      4. -isq_filename [default_file_name] > ISQ dosyası dizini ekleyin (Örneğin, " DK0: [MICROCT. VERİ. GAZIT. MAXIM.80.DAY1]Z2102970. ISQ ")
      5. -pos [0 0 0] >
      6. -dim [-1-1 -1] >
    3. ZX-uçak için XY düzlemi değiştirerek döndürülmüş omur Flip.
      1. Yeni DECterm penceresini açın (" Oturum Yöneticisi " → " uygulamalar " → " DECterm ").
      2. Çalıştırmak " IPL ":
      3. IPL > çevirme
      4. -giriş [içinde] > dışarı
      5. -giriş [out] > out2
      6. -new_xydir [yz] > zx
    4. VOI tanımlayın. Dairesel kontur simgesini seçerek defekt Merkezi'nden bir dilim kullanarak kusur
      1. Beraberlik bir daire kontur " uCT değerlendirme programı " ( şekil 6A). Bu kontur ve tüm dilimler halinde kusur ( şekil 6B) Tarih yapıştırın kopyası.
        Not: tüm kusurları aynı yordam kullanılarak oluşturulduktan sonra aynı sayıda dilimleri ve daha sonra Toplam hacim (TV) tüm örnekleri için analiz.
  2. Hedef omur.
    Not: Zamanlama örnek başına 10-20 dk dır.
    1. Yük DICOM dosyaları hedef ve görüntü analiz yazılımı ana penceresine başvuru vertebra.
      Not: gri tonlama değer değişiklikleri önlemek için aynı tanımlamak için veri türü olarak orijinal DICOM dosyalarını yükleme menüsünde çıktı.
    2. Kayıt başvuru omur.
      1. Denize indirmek " 3-b Voxel kayıt " modülü ve başvuru omur olarak giriş " Bankası birim " ve hedef omur olarak " maç cilt. "'ı tıklatın " Kayıt " vertebra kaydetmek için ( Şekil 5).
    3. Kayıtlı dosya aynı verileri yazın ve bir µCT ortamı almak istimal kurtarmak.
    4. VOI uygulanır.
      1. Uygula VOI tanımlanan kayıtlı hedef omur için başvuru omur için tıklatarak " uCT değerlendirme programı " → " dosya " → " yük GOBJ " ve daha önce oluşturduğunuz GOBJ seçerek. VOI ve kusur eş merkezli olduğundan emin olun.

6. MicroCT analiz

Not: örnek başına 10-20 dk zamanı.

  1. Gönder µCT değerlendirme programı ( şekil 6) kullanarak değerlendirme için VOI.
    Not: tüm VOIs analiz ederken aynı parametreleri kullandığınızdan emin olun. Eşik arka plan gürültü çok az kemik kaybı atlamak için yüksek ayarlandığından emin olun. Radyoopak bir biomaterial kullandıysanız, stratejileri bir dizi kemik oluşumunu analiz etmek için kullanılabilir. Yoğunluk biomaterial ve kemik dokusu arasında bir fark varsa, biomaterial 35 , 36 bölümlenmiş. Aksi takdirde, müfettişlerin niteliksel kemik oluşumunu deneysel grupları arasındaki farklılıkları değerlendirmek olabilir.

7. Ötenazi

  1. PPlace indüksiyon odasında Osteoporotik sıçan bir anestezi makineye bağlı. %5 isoflurane % 100 oksijen kullanarak anestezi neden.
  2. Anestezi burun konisi üzerinden korumak ve ötenazi gerçekleştirmek tarafından bir bilateral pnömotoraks 37 üretmek için göğüs boşluğu incising.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu iletişim kuralını kullanan, bir resim ve n rejenerasyon ölçmek farklı zaman puan arasında 8 modellenmiş Osteoporotik vertebra hataları =. Tüm zaman noktalarda aynı VOI analizi için kayıt yordamla elde anatomik maç sağlar. Bile orijinal kusur marjları daha fazla tanınabilir olan bu son derece hassas boyuna 3D histomorphometric analizde, olur. Biz beş zaman puan (1. gün, hafta 2, hafta 4, hafta 8 ve 12. hafta) kemik rejenerasyon (Şekil 7) boyuna değerlendirm...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Osteoporoz omurga ve vertebra vücut çöküşü o sonucu artan bir yük nedeniyle vertebral kompresyon kırıkları en yaygın nedeni. Ancak, bir yaralanma otantik benzer bir vertebra Daralt çoğaltır bir kemirgen oluşturmak neredeyse imkansız. Bunun yerine, araştırmacılar OVCFs16,17,18,19,20,21,24 tak...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu araştırma rejeneratif tıp (CIRM) (TR2-01780) için bir hibe California Institute tarafından desteklenmiştir.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Araştırma rejeneratif tıp (CIRM) (TR2-01780) için bir hibe California Institute tarafından desteklenmiştir.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
İzofluranMWI Hayvan Sağlığı, Pasadena, CA501017
BetadineSolutionMWI Hayvan Sağlığı, Pasadena, CA4677
Klorheksidin Glukonat% 2 ovmaMWI Hayvan Sağlığı, Pasadena, CA510083
İzopropil Alkol% 70-litreMWI Hayvan Sağlığı, Pasadena, CA501044
CarprofenMWI Hayvan Sağlığı, Pasadena, CA26357
Buprenorfin 0.3 mg / mLMWI Hayvan Sağlığı, Pasadena, CA56163
Yumurtalıklı Atimik çıplak sıçanlarHarlan Laboratuvarları, Indianapolis, INHsd: RH-Foxn1 rnu
Düşük kalsiyumlu gıdaNewco Distributors, Inc., CA1814948 (5AV8 AIN-93M w / düşük kalsiyumlu)
Fosfat Tamponlu TuzluYaşam Teknolojileri Şirketi
DermabondJ VE J ETHICONDHVM12
Anestezi makinesiPatterson ScientificTEC 3EX
Kayar Üst İndüksiyon OdalarıPatterson Scientific78917833
ProStation Isıtmalı İş İstasyonuPatterson Scientific78914731
Cerrahi örtüHALYARD SAĞLIK A.Ş.89101
Manyetik fiksatör geri çekme sistemiFine Science Tools, Inc., CA18200-50
Diseksiyon Makası, 10 cm, Kavisli, SSWorld Precision Instruments, FL14394
İris Makası, 11,5 cm, 45 & Açılı, Tırtıklı, Keskin/KeskinDünya Hassas Aletleri, FL503225
Forseps, no. 5Dünya Hassas Aletleri, FL555048FT
Mikro Sivrisinek Hemostatik ForsepsDünya Hassas Aletleri, FL503360
Steril pamuklu gazlı bezMedtronic, MINNEAPOLIS, MN9024
Absorpsiyon Mızrakları - Monteli/SterilGüzel Bilim Aletler, CA18105-01
Şırınga, 1 mLTERUMO TERUMO MED MEDSS-01T
İğne, 25 gaugeBD MED SYS ENJEKSİYON SYS
305127 Laminer akış başlığıBakerSterilGARD e3-Class II Tip A2 Biyogüvenlik Kabini
Termal Koter ÜnitesiWorld Precision Instruments, FL501292
Mikro Matkap OmniDrill115/230VWorld Precision Instruments, FL503598
Mikro Matkap için Trefinler, 2 mm çaplıİnce Bilim Aletleri, CA18004-20
3-0 Vicryl boyasız 27" SH konikJ VE J ETHICON1663G
4-0 Ethilon siyah 18" PC3 konvansiyonel kesimJ VE J ETHICON1954G
Conebeam in vivo microCT (vivaCT 40)Scanco MedicalvivaCT 40
SCANCO Medical microCT sistemleri yazılım paketiScanco MedicalvivaCT 40
Analiz yazılımıBiyomedikal Görüntüleme, Mayo Clinic, Rochester, MNAnaliz 12Görüntü analiz yazılımı
Veteriner göz merhemi
14190250

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Wang, M. L., Massie, J., Perry, A., Garfin, S. R., Kim, C. W. A rat osteoporotic spine model for the evaluation of bioresorbable bone cements. Spine J. 7 (4), 466-474 (2007).
  2. Consensus development conference: prophylaxis and treatment of osteoporosis. Am J Med. 90 (1), 107-110 (1991).
  3. Center, J. R., Nguyen, T. V., Schneider, D., Sambrook, P. N., Eisman, J. A. Mortality after all major types of osteoporotic fracture in men and women: an observational study. Lancet. 353 (9156), 878-882 (1999).
  4. Buchbinder, R., et al. A randomized trial of vertebroplasty for painful osteoporotic vertebral fractures. N Engl J Med. 361 (6), 557-568 (2009).
  5. Kallmes, D. F., et al. A randomized trial of vertebroplasty for osteoporotic spinal fractures. N Engl J Med. 361 (6), 569-579 (2009).
  6. Kado, D. M., et al. Vertebral fractures and mortality in older women: a prospective study. Study of Osteoporotic Fractures Research Group. Arch Intern Med. 159 (11), 1215-1220 (1999).
  7. Silverman, S. L. The clinical consequences of vertebral compression fracture. Bone. 13, Suppl 2. S27-S31 (1992).
  8. Ross, P. D. Clinical consequences of vertebral fractures. Am J Med. 103 (2A), 30S-43S (1997).
  9. Saito, T., Kin, Y., Koshino, T. Osteogenic response of hydroxyapatite cement implanted into the femur of rats with experimentally induced osteoporosis. Biomaterials. 23 (13), 2711-2716 (2002).
  10. Koshihara, M., Masuyama, R., Uehara, M., Suzuki, K. Effect of dietary calcium: Phosphorus ratio on bone mineralization and intestinal calcium absorption in ovariectomized rats. Biofactors. 22 (1-4), 39-42 (2004).
  11. Martin-Monge, E., et al. Validation of an osteoporotic animal model for dental implant analyses: an in vivo densitometric study in rabbits. Int J Oral Maxillofac Implants. 26 (4), 725-730 (2011).
  12. Agata, U., et al. The effect of different amounts of calcium intake on bone metabolism and arterial calcification in ovariectomized rats. J Nutr Sci Vitaminol (Tokyo). 59 (1), 29-36 (2013).
  13. Govindarajan, P., et al. Bone matrix, cellularity, and structural changes in a rat model with high-turnover osteoporosis induced by combined ovariectomy and a multiple-deficient diet. Am J Pathol. 184 (3), 765-777 (2014).
  14. Govindarajan, P., et al. Implications of combined ovariectomy/multi-deficiency diet on rat bone with age-related variation in bone parameters and bone loss at multiple skeletal sites by DEXA. Med Sci Monit Basic Res. 19, 76-86 (2013).
  15. Alt, V., et al. A new metaphyseal bone defect model in osteoporotic rats to study biomaterials for the enhancement of bone healing in osteoporotic fractures. Acta Biomater. 9 (6), 7035-7042 (2013).
  16. Liang, H., et al. Use of a bioactive scaffold for the repair of bone defects in a novel reproducible vertebral body defect. Bone. 47 (2), 197-204 (2010).
  17. Liang, H., Li, X., Shimer, A. L., Balian, G., Shen, F. H. A novel strategy of spine defect repair with a degradable bioactive scaffold preloaded with adipose-derived stromal cells. Spine J. 14 (3), 445-454 (2014).
  18. Fujishiro, T., et al. Histological evaluation of an impacted bone graft substitute composed of a combination of mineralized and demineralized allograft in a sheep vertebral bone defect. J Biomed Mater Res A. 82 (3), 538-544 (2007).
  19. Sheyn, D., et al. Gene-modified adult stem cells regenerate vertebral bone defect in a rat model. Mol Pharm. 8 (5), 1592-1601 (2011).
  20. Phillips, F. M., et al. In vivo BMP-7 (OP-1) enhancement of osteoporotic vertebral bodies in an ovine model. Spine J. 6 (5), 500-506 (2006).
  21. Kobayashi, H., et al. Long-term evaluation of a calcium phosphate bone cement with carboxymethyl cellulose in a vertebral defect model. J Biomed Mater Res A. 88 (4), 880-888 (2009).
  22. Turner, T. M., et al. Vertebroplasty comparing injectable calcium phosphate cement compared with polymethylmethacrylate in a unique canine vertebral body large defect model. Spine J. 8 (3), 482-487 (2008).
  23. Zhu, X. S., et al. A novel sheep vertebral bone defect model for injectable bioactive vertebral augmentation materials. J Mater Sci Mater Med. 22 (1), 159-164 (2011).
  24. Vanecek, V., et al. The combination of mesenchymal stem cells and a bone scaffold in the treatment of vertebral body defects. Eur Spine J. 22 (12), 2777-2786 (2013).
  25. Geusens, P., et al. High-resolution in vivo imaging of bone and joints: a window to microarchitecture. Nat Rev Rheumatol. 10 (5), 304-313 (2014).
  26. Genant, H. K., Engelke, K., Prevrhal, S. Advanced CT bone imaging in osteoporosis. Rheumatology (Oxford). 47, Suppl 4. 9-16 (2008).
  27. Kallai, I., et al. Microcomputed tomography-based structural analysis of various bone tissue regeneration models. Nature Protocols. 6 (1), 105-110 (2011).
  28. Lambers, F. M., Kuhn, G., Schulte, F. A., Koch, K., Muller, R. Longitudinal assessment of in vivo bone dynamics in a mouse tail model of postmenopausal osteoporosis. Calcif Tissue Int. 90 (2), 108-119 (2012).
  29. de Bakker, C. M., et al. muCT-based, in vivo dynamic bone histomorphometry allows 3D evaluation of the early responses of bone resorption and formation to PTH and alendronate combination therapy. Bone. 73, 198-207 (2015).
  30. Lan, S. H., et al. 3D image registration is critical to ensure accurate detection of longitudinal changes in trabecular bone density, microstructure, and stiffness measurements in rat tibiae by in vivo microcomputed tomography (μCT). Bone. 56 (1), 83-90 (2013).
  31. Nishiyama, K. K., Campbell, G. M., Klinck, R. J., Boyd, S. K. Reproducibility of bone micro-architecture measurements in rodents by in vivo micro-computed tomography is maximized with three-dimensional image registration. Bone. 46 (1), 155-161 (2010).
  32. Sheyn, D., et al. PTH Induces Systemically Administered Mesenchymal Stem Cells to Migrate to and Regenerate Spine Injuries. Mol Ther. 24 (2), 318-330 (2016).
  33. Lelovas, P. P., Xanthos, T. T., Thoma, S. E., Lyritis, G. P., Dontas, I. A. The laboratory rat as an animal model for osteoporosis research. Comp Med. 58 (5), 424-430 (2008).
  34. Bouxsein, M. L., et al. Guidelines for assessment of bone microstructure in rodents using micro-computed tomography. J Bone Miner Res. 25 (7), 1468-1486 (2010).
  35. de Lange, G. L., et al. A histomorphometric and micro-computed tomography study of bone regeneration in the maxillary sinus comparing biphasic calcium phosphate and deproteinized cancellous bovine bone in a human split-mouth model. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol. 117 (1), 8-22 (2014).
  36. Ramalingam, S., et al. Guided bone regeneration in standardized calvarial defects using beta-tricalcium phosphate and collagen membrane: a real-time in vivo micro-computed tomographic experiment in rats. Odontology. 104 (2), 199-210 (2016).
  37. Leary, S., et al. AVMA guidelines for the euthanasia of animals: 2013 edition. , (2013).
  38. Wang, M. L., Massie, J., Allen, R. T., Lee, Y. P., Kim, C. W. Altered bioreactivity and limited osteoconductivity of calcium sulfate-based bone cements in the osteoporotic rat spine. Spine J. 8 (2), 340-350 (2008).
  39. Liang, H., Li, X., Shimer, A. L., Balian, G., Shen, F. H. A novel strategy of spine defect repair with a degradable bioactive scaffold preloaded with adipose-derived stromal cells. Spine J. 14 (3), 445-454 (2013).
  40. Sheyn, D., et al. PTH induces systemically administered mesenchymal stem cells to migrate to and regenerate spine injuries. Mol Ther. 24 (2), 318-330 (2015).
  41. Matthieu, R., et al. A new rat model for translational research in bone regeneration. Tissue Eng Part C Methods. , (2015).
  42. Turner, A. S. Animal models of osteoporosis--necessity and limitations. Eur Cell Mater. 1, 66-81 (2001).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Osteoporosis ModelVertebral FractureMicrocomputed TomographyBone RegenerationNude RatsLongitudinal ImagingSemiautomated AnalysisBone DefectBone Volume DensityApparent Density

Related Articles