미세 컴퓨터 단층 촬영을 이용한 골절 치유 평가
Summary
미세 컴퓨터 단층 촬영(μCT)은 전임상 연구에서 뼈 구조를 평가하는 데 중요한 비파괴 이미징 도구이지만 뼈 치유 캘러스를 분석하기 위한 μCT 절차에 대한 합의가 부족합니다. 이 연구는 골절 치유를 모니터링할 수 있는 단계별 μCT 프로토콜을 제공합니다.
Abstract
마이크로 컴퓨터 단층 촬영(μCT)은 중개 과학 조사에서 골절 치유 중 뼈와 새로 형성된 뼈의 3차원(3D) 형태를 특성화하는 가장 일반적인 이미징 방식입니다. 설치류의 장골 골절 치유에 대한 연구는 일반적으로 2차 치유와 광물화된 캘러스 형성을 포함합니다. 형성된 굳은살의 모양과 새로 형성된 뼈의 밀도는 시점과 치료에 따라 크게 다를 수 있습니다. 온전한 피질골 및 섬유주골의 매개변수를 정량화하기 위한 표준 방법론이 널리 사용되고 상업적으로 이용 가능한 소프트웨어에 내장되어 있는 반면, 치유 캘러스를 분석하는 절차에 대한 합의가 부족합니다. 이 작업의 목적은 치유 캘러스에서 골 부피 분율과 캘러스 미네랄 밀도를 정량화하는 표준화된 프로토콜을 설명하는 것입니다. 이 프로토콜은 이미징 중 샘플 정렬, 관심 부피의 크기, 캘러스를 정의하기 위해 윤곽이 그려진 슬라이스 수를 포함하여 이미징 및 분석 중에 고려해야 하는 다양한 매개변수를 설명합니다.
Introduction
미세 컴퓨터 단층 촬영(μCT) 이미징은 전임상 뼈 연구에 널리 사용되어 뼈 1,2,3,4,5의 미세 구조를 평가하기 위해 비침습적 고해상도 이미지를 제공합니다. μCT는 회전하는 샘플에서 또는 회전하는 X선 소스 및 검출기를 사용하여 얻은 많은 수의 X선 이미지를 포함합니다. 알고리즘은 이미지 슬라이스 스택 형태로 3D 체적 데이터를 재구성하는 데 사용됩니다. 임상 CT는 인간 뼈의 3D 이미징을 위한 황금 표준이며, μCT는 실험 동물 1,2,3,4,6,7에서 뼈 치유 효율을 평가하기 위해 일반적으로 사용되는 기술입니다. 광물화된 뼈는 X선에 대한 대비가 우수한 반면, 연조직은 조영제를 사용하지 않는 한 상대적으로 대비가 낮습니다. 골절 치유 평가에서 μCT는 광물화된 캘러스의 3D 구조 및 밀도에 대한 자세한 정보를 제공하는 이미지를 생성합니다. 생체 내 μCT 스캐닝은 골절 치유의 종단적, 시간 경과 평가에도 사용할 수 있습니다.
μCT를 이용한 온전한 피질골 및 섬유주골의 정량화는 일반적으로 잘 확립되어 있고 표준화되어 있다8. 전임상 연구에서는 골절 치유를 분석하기 위해 다양한 정량화 방법론을 사용하지만(9,10,11), 캘러스 정량화를 위한 μCT 이미지 분석의 자세한 프로토콜은 아직 발표되지 않았습니다. 따라서 본 연구의 목적은 μCT 영상 및 뼈 치유 캘러스 분석을 위한 상세한 단계별 프로토콜을 제공하는 것이다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 연구의 목적은 종종 뼈 및 골절 치유 연구의 기본이 되는 3D 광물화된 캘러스 구조의 정확한 정량화를 목표로 μCT 분석을 위한 자세한 프로토콜을 설명하는 것입니다. 이 프로토콜은 이미지 시각화, 분할/라벨링 및 간단한 것부터 복잡한 것까지 다양한 측정을 용이하게 하는 범용 최첨단 3D 이미지 분석 소프트웨어 플랫폼을 활용합니다.
프로토콜에서 가장 시간이 많이 걸리…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작업은 미국 국립보건원(NIH) R01 DK121327에서 R.A.E로, R01 AR071968에서 F.K.로 지원되었습니다.
Materials
| 10% neutral buffered formalin | Fisher chemical | SF100-20 | Used for bone tissue fixation |
| Avizo | Thermo Scientific | Image processing and analysis software | |
| Hydroxyapatite phantom | Micro-CT HA D4.5, QRM | QRM-70128 | |
| Image Processing Language | Scanco | Used to convert raw images to DICOM images | |
| Micro-Mosquito Straight Hemostatic Forceps | Medline | Used to remove the intramedullary pin | |
| Microsoft Excel | Microsoft | Spreadsheet software | |
| Scanco mCT system (vivaCT 40) | Scanco | Used for µCT imaging |
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