Method Article

Synchrotron Micro-CT için Yüksek Verimli Kortikal Kemik Örneği Alımı ve Analizi için Kesitleme, Coring ve Görüntü İşleme Kılavuzu

DOI:

10.3791/61081

⸱

June 12th, 2020

 ,  , 
1Department of Biology, The University of Akron, 2Department of Geosciences, The University of Akron

In This Article

Summary

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

İnsan femorasının ön yönünden SRμCT deneyleri için tek tip boyutta kortikal kemik örnekleri temin etmek için jeolojik (koring) örnekleme protokolü yaptık. Bu yöntem minimal yıkıcı, verimlidir, düzensiz örnek şekillerinden görüntüleme yapıtlarını en aza indiren ve mikroarşitektif görselleştirme ve analizi geliştiren silindirik örneklerle sonuçlanır.

Abstract

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

Kemik, insan ömrü boyunca yapısı değişen dinamik ve mekanik olarak aktif bir dokudur. Kemik remodeling işleminin ürünleri geleneksel iki boyutlu teknikler kullanılarak önemli ölçüde incelenmiştir. Masaüstü mikro bilgisayarlı tomografi (μCT) ve senkrotron radyasyon mikro bilgisayarlı tomografi (SRμCT) aracılığıyla X-ışını görüntüleme teknolojisindeki son gelişmeler, insan kortikal kemiği içindeki mikroskobik yapıların daha eksiksiz bir resmini sağlayan diğer 3D görüntüleme tekniklerine (örneğin, SEM) göre daha geniş bir görüş alanının (FOV) yüksek çözünürlüklü üç boyutlu (3D) taramalarının elde edilmesine izin verdi. Bununla birlikte, örnek, veri analizini etkilediği bilinen çizgi yapıtlarının görünümünü sınırlamak için FOV içinde doğru bir şekilde ortalanmalıdır. Önceki çalışmalar, düzensiz şekilli rektilineer kemik bloklarının tedarikinin, düzensiz kenarlar veya görüntü kesilmesi nedeniyle görüntüleme yapıtlarıyla sonuç olduğunu bildirmiştir. SRμCT deneyleri için insan femorasının ön yönünden sürekli boyutlu kortikal kemik çekirdeği örnekleri temin etmek için jeolojik örnekleme protokolü (koring) uyguladık. Bu koring yöntemi verimli ve doku için minimal yıkıcıdır. Dönme sırasında izometrik olması ve tarama boyunca X-ışını ışınları için düzgün bir yol uzunluğu sağlaması nedeniyle görüntüleme yapıtlarını azaltan tekdüze silindirik örnekler oluşturur. Özlü ve düzensiz şekilli örneklerin X-ışını tomografik verilerinin görüntü işlemesi, kortikal kemik mikro mimarisinin görselleştirilmesini ve analizini iyileştirme tekniğinin potansiyelini doğrulamamaktadır. Bu protokolün bir amacı, çeşitli yüksek çözünürlüklü kemik görüntüleme deneyleri için uyarlanabilen kortikal kemik çekirdeklerinin çıkarılması için güvenilir ve tekrarlanabilir bir yöntem sunmaktır. Çalışmanın kapsamlı bir amacı, SRμCT için uygun fiyatlı, tutarlı ve basit standartlaştırılmış bir kortikal kemik tedariki oluşturmaktır. Bu prosedür, biyolojik antropoloji, yerbilimleri veya malzeme bilimleri gibi sert kompozit malzemeleri yaygın olarak değerlendiren ilgili alanlardaki araştırmacılar tarafından daha da uyarlanabilir.

Introduction

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

Görüntüleme teknolojisindeki son gelişmelerle birlikte, X-ışını görüntüleme verilerini çok yüksek çözünürlükte elde etmek artık mümkün. Masaüstü mikro-CT (μCT) sistemleri, tahribatsız doğası nedeniyle iptal edilen kemiği görüntüleme için geçerli standarttır1. Bununla birlikte, kortikal kemiğin mikroyapısal özelliklerinin görüntülenmesi sırasında, μCT kullanımı daha sınırlı olmuştur. Çözünürlük kısıtlamaları nedeniyle, masaüstü sistemleri osteosit lacunae gibi kortikal gözeneklerden daha küçük mikroyapısal özellikleri görüntülemek için gereken çözünürlüğe sahip olamaz. Bu uygulama için, SRμCT bu sistemlerin daha fazla çözünürlüğü nedeniyle ideal....

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

Protocol

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

Tüm örnekler, Toledo Üniversitesi, Tıp ve Yaşam Bilimleri Koleji ve Kuzeydoğu Ohio Tıp Üniversitesi'ndeki (NEOMED) mumyalanmış kadavra donörlerinden, bağışçının kendilerinin veya donörün en yakın akrabasının bilgilendirilmiş onayıyla elde edildi. Akron Üniversitesi İnsan Denekleri Koruma Kurumsal İnceleme Kurulu (IRB), bu örnekleri yaşayan bireylerden temin edildikleri için tam IRB incelemesinden muaf gördü. Yaş, cinsiyet ve ölüm nedeni gibi demografik bilgiler tüm bağışçılar için mevcuttu. Seçilen bireyler, ölüm anında kemik tadilatını etkileyebilecek kemik etkileyen durumları veya tedavi rejimlerine maruz kalmayı belgelemediler. Kadavra modern erkek ve kadın femoras....

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

Results

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

Açıklanan çekirdek örnekleme yönteminin son derece etkili ve verimli olduğu kanıtlanmıştır. Bu protokolü kullanan korse numuneleri, CLS BMIT-BM kiriş hattı 2 üzerindeki deneyler için 1,49 μm voksel boyutunda~2mm FOV ile >300 sürekli boyutlu numunelerin tedarikine izin verdi. Çekirdek çapının tutarlılığını doğrulamak için, insan ön femoral çekirdeklerinin bir alt kümesinin uzunluğu (üst, orta, alt) boyunca üç ölçüm yapıldı (n=69). Çekirdeklerin ortalama çapı 1,96 ± 0,11 mm idi. ve çekir.......

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

Discussion

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

Sınırlı FOV kurulumları ile yüksek çözünürlüklü SRμCT görüntüleme için tek tip ve silindirik kortikal kemik çekirdeği örnekleri temin etmek için kapsamlı, standartlaştırılmış bir protokol olmamıştır. Burada ayrıntılı olarak açıklanan protokol, SRμCT görüntüleme için sürekli olarak boyutlandırılmış kortikal kemik çekirdeği örneklerinin nasıl temin edilmesi ve daha sonra mikroarctektif verilerin doğru görselleştirilmesi ve çıkarılması hakkında kapsamlı bir öğretici sağlayarak bu boşluğu doldurur. Protokolümüzün kortikal ke.......

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

Disclosures

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

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Acknowledgements

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

Bu makalede açıklanan araştırma, Kanada Yenilik, Doğa Bilimleri ve Mühendislik Araştırma Konseyi, Saskatchewan Üniversitesi, Saskatchewan Hükümeti, Batı Ekonomik Çeşitlendirme Kanada, Ulusal Araştırma Konseyi Kanada ve Kanada Sağlık Araştırmaları Enstitüleri tarafından desteklenen Kanada Işık Kaynağı'ndaki BMIT tesisinde gerçekleştirildi. Yazarlar, Kanada Işık Kaynağı'ndaki beamline bilim adamlarına, özellikle Adam Webb, Denise Miller, Sergey Gasilov ve Ning Zu'ya SkyScan SRμCT ve beyaz ışın mikroskop sistemlerinin kurulumu ve sorunlarının giderilmesindeki yardımları için teşekkür etmek istiyor. Ayrıca Toledo Üniversitesi Tıp ve Yaşam Bilimleri Koleji'nden Beth Dalzel....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Kompozitler için 1-1 / 8 "dalma kesme karbürWarrior6181228,6 mm dalma
%70 EtanolFisher Scientific BP82015003,8 Litre
Künt uçlu forsepsFisher Scientific10-300
Santrifüj tüpleriThermoFisher55398
Crystalbond 509-3 EpoksiTed Pella821-3
CTAnalyserBruker microCTv.1.15.4.0Kit'i indirin ve kurun
Amazon787269885110
Kompozit malzeme için elmas gofret testere bıçağıBuehler#11-4247
Matkap PresJet Değirmen/Matkap350017Model: JMD-15, tezgah üstü matkap presleri uygun ikamelerdir, ancak tipik olarak numuneleri matkap gövdesinin altına yerleştirmek için çevrilebilir bir makine tablasından yoksundur
İnce uçlu forsepsFisher Scientific22-327379
XY için fikstür kelepçeleri Değirmen/matkap için makine masasıMSC Endüstriyel Tedarik# 04804571
Cam mikroskop slaytlarıTed Pella2600575x50mm slaytlar, 1 mm kalınlık
Cam kayar aynaBuehler# 11248875x50mm cam slaytları tutacak kadar büyük
140 ° C'ye ulaşabilen sıcak plaka; CThermoScientificHP88850105
İnkübatörüNAPCOModel 4200
Isocut SıvıBuehler111193032Yağlayıcı; 30mL
Kuyumcu elmas karot matkap ucuOtto Frei# 119.0502mm iç çap içi boş gövde karot ucu
NReconBruker microCTv.1.6.10.2https://www.bruker.com/products/microtomography.html'da indirin ve kurun
Salınımlı testereHarbour Freight62866
Fırına dayanıklı cam tabaklarPyrex1117715Cam gıda saklama kabı
Hassas yavaş hızlı testere (Isomet 1000)Buehler111280160
Tıraş bıçaklarıAmazon25181
Sığ alüminyum kutularAmazonB01MRWLD0R~ 8cm çap
Numune kaplarıAmazon616784425436 885334344729
Tergazyme deterjanAlconox1304-11.8kg kutu
Ultrasonik temizleyiciMTI CorporationKJ201508006
https://www.bruker.com/products/microtomography/micro-ct-software/3dsuite.html Dental Tool

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Andronowski, J. M., Crowder, C., Soto Martinez, M. Recent advancements in the analysis of bone microstructure: New dimensions in forensic anthropology. Forensic Sciences Research. 3 (4), 278-293 (2018).
  2. Wysokinski, T. W., et al.

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

Cortical Bone ProcurementSynchrotron Micro CTBone Core SamplingImage Processing GuideSectioning and CoringHigh Throughput AnalysisBone Specimen PreparationMicro CT Artifact ReductionCylindrical Bone SamplesBone Microarchitecture Analysis

Related Articles