显微计算机断层扫描(μCT)是一种无损成像工具,有助于评估临床前研究中的骨结构,但对用于分析骨愈合愈伤组织的μCT程序缺乏共识。本研究提供了一种循序渐进的μCT方案,可以监测骨折愈合。
显微计算机断层扫描 (μCT) 是转化科学研究中表征骨折愈合过程中骨骼和新形成骨骼三维 (3D) 形态的最常见成像方式。啮齿动物长骨折愈合的研究通常涉及二次愈合和矿化愈伤组织的形成。形成的愈伤组织的形状和新形成的骨的密度可能在时间点和治疗之间有很大差异。虽然量化完整皮质和小梁骨参数的标准方法被广泛使用并嵌入到市售软件中,但对分析愈合愈伤组织的程序缺乏共识。这项工作的目的是描述一种标准化方案,该方案定量愈合愈伤组织中的骨体积分数和愈伤组织矿物质密度。该协议描述了成像和分析过程中应考虑的不同参数,包括成像过程中的样品对齐、目标体积的大小以及轮廓化以定义愈伤组织的切片数量。
显微计算机断层扫描(μCT)成像已广泛用于临床前骨骼研究,提供无创、高分辨率的图像来评估骨骼的微观结构1,2,3,4,5。μCT涉及大量X射线图像,这些图像来自旋转样品或使用旋转的X射线源和检测器获得。算法用于以图像切片堆栈的形式重建 3D 体积数据。临床CT是人体骨骼3D成像的金标准,μCT是评估实验动物骨愈合效率的常用技术1,2,3,4,6,7。矿化骨与X射线具有极好的对比度,而软组织的对比度相对较差,除非使用造影剂。在骨折愈合评估中,μCT生成的图像提供有关矿化愈伤组织3D结构和密度的详细信息。体内μCT扫描也可用于骨折愈合的纵向、时程评估。
使用μCT对完整皮质和小梁骨的定量通常是成熟和标准化的8。尽管临床前研究使用各种定量方法来分析骨折愈合9,10,11,但用于愈伤组织定量的μCT图像分析的详细方案尚未发表。因此,本研究的目的是为骨愈合愈伤组织的μCT成像和分析提供详细的分步方案。
本研究的目的是描述μCT分析的详细方案,目的是准确量化3D矿化愈伤组织结构,这通常是骨和骨折愈合研究的基础。该协议利用通用的最先进的3D图像分析软件平台,该平台有助于图像可视化,分割/标记以及从简单到复杂的测量。
该方案中最耗时的任务是半自动分割愈伤组织,排除皮质骨和髓管。在以前的许多研究中,该区域也被排除在外9,16,17,18。</sup…
The authors have nothing to disclose.
这项工作得到了美国国立卫生研究院(NIH)R01 DK121327 to R.A.E和R01 AR071968 to F.K.的支持。
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 |