Использование микрорентгенй компьютерной томографии с фосхотунгстовой кислотой Препарат для визуализации человека фибромышечной ткани
Summary
Микрорентгенй компьютерной томографии эффективен в получении трехмерной информации от неповрежденных образцов человека, но имеет ограниченный успех в наблюдении мягких тканей. Использование фосхотунгстовой кислоты контрастный агент может решить эту проблему. Мы внедрили этот контрастный агент для изучения тонких фибромышечных тканей человека (орбикулярная сохранительная связка).
Abstract
Ручное вскрытие и гистологическое наблюдение являются распространенными методами, используемыми для исследования тканей человека. Однако ручное вскрытие может повредить хрупкие структуры, в то время как обработка и гистологическое наблюдение предоставляют ограниченную информацию посредством поперечного сечения. Микрорентгенй компьютерной томографии (microCT) является эффективным инструментом для получения трехмерной информации без повреждения образцов. Тем не менее, он показывает ограниченную эффективность в дифференциировании мягких частей ткани. Использование контрастно-улучшающих агентов, таких как фосхотунгстовая кислота (ПТА), может решить эту проблему путем улучшения контраста мягких тканей. Мы внедрили микроКТ с PTA для исследования человеческой orbicularis сохраняя связки (ORL), которая является деликатной структурой в области орбиты. В этом методе собранные образцы фиксируются в формалине, обезвоживаются в серийных растворах этанола и окрашиваются раствором PTA. После окрашивания проводится микрокт-сканирование, 3D-реконструкция и анализ. Кожа, связки и мышцы могут быть четко визуализированы с помощью этого метода. Размер образца и продолжительность окрашивания являются существенными особенностями метода. Толщина подходящего образца составляла около 5-7 мм, выше которых процесс замедлился, а оптимальная продолжительность составляла 5-7 дней, ниже которых время от времени происходило пустое отверстие в центральной части. Для поддержания расположения и направления мелких кусочков во время резки рекомендуется шитье на одной и той же области каждой части. Кроме того, для правильной идентификации каждой части необходим предварительный анализ анатомической структуры. Parafilm может быть использован для предотвращения сушки, но следует позаботиться о предотвращении искажения образца. Наше многонаправленное наблюдение показало, что ORL состоит из многослойной сетки непрерывных пластин, а не нитевидных волокон, как сообщалось ранее. Эти результаты свидетельствуют о том, что микрокТ-сканирование с помощью ПТА полезно для изучения конкретных отсеков в сложных структурах тканей человека. Это может быть полезно в анализе раковых тканей, нервных тканей и различных органов, как сердце и печень.
Introduction
Ручное вскрытие и гистологическое наблюдение обычно используются для изучения тканей человека, таких как мышцы и соединительные ткани. Тем не менее, ручное вскрытие может легко повредить деликатные структуры, и гистологическое наблюдение предоставляет ограниченную информацию о плоских поперечных поверхностях1,2. Поэтому необходимы усовершенствованные методы для более точного и эффективного изучения тканей.
Обычная компьютерная томография (КТ) обычно используется в клинической практике, но ей не хватает способности различать небольшие структуры2,3. Микрорентгеновская КТ (микроКТ) является эффективным инструментом для получения трехмерной (3D) информации о мелких структурах из образцов, не разрушая их. Тем не менее, microCT имеет ограниченное применение, потому что только плотные ткани могут быть визуализированы четко; он не может быть использован для дифференциации мягких тканей. Чтобы преодолеть это ограничение, окрашивающие агенты могут быть использованы. Контрастно-улучшающие агенты, такие как фосхотунгстовая кислота (ПТА), фосфомоллипидная кислота и йод Лугола, улучшают скорость контрастности мягких тканей при сканировании4,5. Несколько исследований, сравнивая эти агенты показывают, что PTA демонстрирует хорошую производительность и легко обрабатывать6,7,8.
Orbicularis сохраняя связки (ORL) является деликатной структурой вокруг орбиты, которые могут быть легко повреждены во время обычного наблюдения9. Мы изучили и успешно извлекли 3D-информацию об этой структуре с помощью микроКТ с PTA в качестве контрастного агента. Этот метод может быть применен к исследованиям на других человеческих тканях, таких как сердце и печень, с соответствующими изменениями10,11,12.
Protocol
Representative Results
Discussion
Мы внедрили микроКТ с препаратом ПТА при изучении мягких тканей человека. Вкратце, образцы собирают и фиксируют в формалине в течение нескольких дней, а затем обезвоживание в серийных растворах этанола. Размещение образца в раствор PTA непосредственно после фиксации формалина может при…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Это исследование было поддержано профессорско-преподавательским составом Медицинского колледжа Университета Yonsei (6-2018-0099). Авторы благодарят людей, которые очень щедро пожертвовали свои тела в Медицинский колледж Университета Yonsei. Мы благодарны Чжун Хо Киму и Чон Хо Бангу за их техническую поддержку (сотрудники Центра обучения хирургической анатомии в Медицинском колледже Университета Енсея). Мы также благодарны Genoss Co., Ltd. за высококачественную систему микрокт-сканирования, используемую в этом исследовании.
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 |
References
- 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).
