Uso do micro tomography computado do raio X com preparação ácida phosphotungstic para visualizar o tecido fibromuscular humano
Summary
O micro tomography computado do raio X é eficaz em obter a informação tridimensional dos espécimes humanos não danificados mas tem o sucesso limitado em observar os tecidos macios. O uso do agente do contraste do ácido fosfotúngstico pode resolver esta edição. Nós implementamos este agente do contraste para examinar tecidos fibromusculares delicados humanos (o ligamento de retenção dos orbicularis).
Abstract
A dissecção manual e a observação histológica são métodos comuns usados para investigar tecidos humanos. Entretanto, a dissecção manual pode danificar estruturas delicadas, quando o processamento e a observação histológica fornecerem a informação limitada com a imagem latente transversal. O micro tomography computado do raio X (microCT) é uma ferramenta eficaz para obter a informação tridimensional sem danificar espécimes. Entretanto, mostra a eficiência limitada em diferenciar partes macias do tecido. O uso de agentes que melhoram o contraste, como o ácido fosfotúngstico (PTA), pode resolver este problema melhorando o contraste do tecido macio. Nós implementamos o microCT com o PTA para investigar o ligamento de retenção do orbicularis humano (ORL), que é uma estrutura delicada na área da órbita. Neste método, os espécimes colhidos são fixados em formalina, desidratados em soluções de etanol serial, e coradas com uma solução de PTA. Após a coloração, a varredura de microCT, a reconstrução 3D, e a análise são executadas. A pele, os ligamentos, e os músculos podem claramente ser visualizados usando este método. O tamanho da amostra e a duração da coloração são características essenciais do método. A espessura adequada do espécime foi de cerca de 5 – 7 mm, acima da qual o processo foi retardado, e a duração ótima foi de 5 a 7 dias, abaixo do qual um buraco vazio na área central ocasionalmente ocorreu. Para manter a localização e a direção de peças pequenas durante o corte, é recomendável costurar na mesma região de cada peça. Além disso, análises preliminares da estrutura anatômica são necessárias para identificar corretamente cada peça. Parafilm pode ser usado para impedir a secagem, mas o cuidado deve ser tomado para impedir a distorção do espécime. Nossa observação multidirecional mostrou que o ORL é compor de um malha multicamada de placas contínuas, um pouco do que a fio-como fibras, como relatado previamente. Estes resultados sugerem que a varredura de microCT com PTA seja útil para examinar compartimentos específicos dentro das estruturas complexas do tecido humano. Pode ser útil nas análises de tecidos de câncer, tecidos nervosos e vários órgãos, como o coração e o fígado.
Introduction
A dissecção manual e a observação histológica são tipicamente usadas para examinar os tecidos humanos, como músculos e tecidos conjuntivos. No entanto, a dissecção manual pode facilmente danificar estruturas delicadas, e a observação histológica fornece informações limitadas sobre superfícies planas transversais1,2. Portanto, métodos melhorados são necessários para examinar os tecidos de forma mais precisa e eficiente.
A tomografia computadorizada convencional (TC) é geralmente utilizada na prática clínica, mas carece da capacidade de distinguir pequenas estruturas2,3. O micro raio X CT (microCT) é uma ferramenta eficaz para obter a informação tridimensional (3D) de estruturas pequenas dos espécimes, sem destruí-los. Entretanto, microCT tem aplicações limitadas porque somente os tecidos densos podem ser visualizados claramente; Ele não pode ser usado para diferenciar os tecidos moles. Para superar esta limitação, os agentes de coloração podem ser usados. Os agentes que melhoram o contraste, como o ácido fosfotúngstico (PTA), o ácido foshomolíbdico e o iodo de Lugol, melhoram a taxa de contraste dos tecidos moles durante a digitalização4,5. Vários estudos comparando esses agentes sugerem que a PTA demonstra bom desempenho e é de fácil manuseio6,7,8.
O ligamento de retenção de orbicularis (ORL) é uma estrutura delicada em torno da órbita, que pode facilmente ser danificada durante a observação convencional9. Nós examinamos e recuperado com sucesso a informação 3D nesta estrutura usando microCT com o PTA como um agente do contraste. Este método pode ser aplicado a estudos sobre outros tecidos humanos, como o coração e o fígado, com modificações apropriadas10,11,12.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nós implementamos o microCT com preparação do PTA no exame de tecidos macios humanos. Resumidamente, os espécimes são colhidos e fixados em formalina por alguns dias, seguidos de desidratação em soluções de etanol serial. Coloc a amostra na solução do PTA diretamente depois que a fixação do formalina pode conduzir a algum rachamento do tecido devido à desidratação rápida. Conseqüentemente, a desidratação de série é necessária antes da mancha de PTA. Em seguida, as amostras são manchadas usando a s…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este estudo foi apoiado por um subsídio de pesquisa do corpo docente da faculdade de medicina da Universidade de Yonsei (6-2018-0099). Os autores agradecem às pessoas que doaram muito generosamente seus corpos para a faculdade de medicina da Universidade de Yonsei. Estamos gratos a Jun Ho Kim e Jong Ho Bang por seu apoio técnico (membros da equipe do centro de educação em anatomia cirúrgica da faculdade de medicina da Universidade de Yonsei). Nós somos gratos igualmente a Genoss co., Ltd. para o sistema de varredura de alta qualidade de microCT usado nesta pesquisa.
Materials
| 12 Tungsto(Ⅵ)phosphoric acid n-hydrate Phosphotungstic acid |
Junsei | 84220-0410 | PTA powder |
| CTvox | Bruker | ver 2.7 | 3D recon software |
| Nrecon | Bruker | ver 1.7.0.4 | Reconstruction software |
| Skyscan | Bruker | 1173 | MicroCT scanner |
| Tconv | Bruker | ver 2.0 | File resizing software |
Riferimenti
- Nierenberger, M., Remond, Y., Ahzi, S., Choquet, P. Assessing the three-dimensional collagen network in soft tissues using contrast agents and high resolution micro-CT: Application to porcine iliac veins. Comptes Rendus Biologies. 338 (7), 425-433 (2015).
- Vymazalová, K., Vargová, L., Zikmund, T., Kaiser, J. The possibilities of studying human embryos and foetuses using micro-CT: a technical note. Anatomical Science International. 92 (2), 299-303 (2017).
- Tesařová, M., et al. Use of micro computed-tomography and 3D printing for reverse engineering of mouse embryo nasal capsule. Journal of Instrumentation. 11 (3), 1-11 (2016).
- Nemetschek, T., Riedl, H., Jonak, R. Topochemistry of the binding of phosphotungstic acid to collagen. Journal of Molecular Biology. 133 (1), 67-83 (1979).
- Rao, R. N., Fallman, P. M., Falls, D. G., Meloan, S. N. A comparative study of PAS-phosphotungstic acid-Diamine Supra Blue FGL and immunological reactions for type I collagen. Histochemistry. 91 (4), 283-289 (1989).
- Metscher, B. D. MicroCT for comparative morphology: simple staining methods allow high-contrast 3D imaging of diverse non-mineralized animal tissues. BMC Physiology. 9 (11), (2009).
- Metscher, B. D. MicroCT for Developmental Biology: A Versatile Tool for High-Contrast 3D Imaging at Histological Resolutions. Developmental Dynamics. 238 (3), 632-640 (2009).
- Nieminen, H. J., et al. Determining collagen distribution in articular cartilage using contrastenhanced micro-computed tomography. Osteoarthritis Cartilage. 23 (9), 1613-1621 (2015).
- Kwon, O. J., Kwon, H., Choi, Y., Cho, T., Yang, H. Three-dimensional structure of the orbicularis retaining ligament: an anatomical study using micro computed tomography. Scientific Reports. 8 (1), 17042 (2018).
- Dullin, C., et al. μCT of ex-vivo stained mouse hearts and embryos enables a precise match between 3D virtual histology, classical histology and immunochemistry. PLoS One. 12 (2), e0170597 (2017).
- Zikmund, T., et al. High-contrast differentiation resolution 3D imaging of rodent brain by X-ray computed microtomography. Journal of Instrumentation. 13 (2), 1-12 (2018).
- Anderson, R., Maga, A. M. A novel procedure for rapid imaging of adult mouse brains with MicroCT using iodine-based contrast. PLoS One. 10 (11), e0142974 (2015).
- Nieminen, H. J., et al. 3D histopathological grading of osteochondral tissue using contrast-enhanced micro-computed tomography. Osteoarthritis Cartilage. 26 (8), 1118-1126 (2018).
- Greef, D. D., Buytaert, J. A. N., Aerts, J. R. M., Hoorebeke, L. V., Dierick, M., Dirckx, J. Details of Human Middle Ear Morphology Based on Micro-CT Imaging of Phosphotungstic Acid Stained Samples. Journal of Morphology. 276 (9), 1025-1046 (2015).
- Sutter, S., et al. Contrast-Enhanced Microtomographic Characterisation of Vessels in Native Bone and Engineered Vascularised Grafts Using Ink-Gelatin Perfusion and Phosphotungstic Acid. Contrast Media & Molecular Imaging. 2017, (2017).
