Évaluation de la cicatrisation des fractures osseuses à l’aide de la microtomodensitométrie
Summary
La micro-tomodensitométrie (μCT) est un outil d’imagerie non destructif qui joue un rôle déterminant dans l’évaluation de la structure osseuse dans les études précliniques, mais il n’y a pas de consensus sur les procédures de μCT pour analyser le cal de cicatrisation osseuse. Cette étude fournit un protocole de μCT étape par étape qui permet de surveiller la cicatrisation des fractures.
Abstract
La micro-tomodensitométrie (μCT) est la modalité d’imagerie la plus courante pour caractériser la morphologie tridimensionnelle (3D) de l’os et de l’os nouvellement formé au cours de la cicatrisation des fractures dans les recherches en sciences translationnelles. Les études sur la cicatrisation des fractures des os longs chez les rongeurs impliquent généralement une cicatrisation secondaire et la formation d’un cal minéralisé. La forme du cal formé et la densité de l’os nouvellement formé peuvent varier considérablement d’un moment à l’autre et d’un traitement à l’autre. Alors que les méthodologies standard pour quantifier les paramètres de l’os cortical et trabéculaire intact sont largement utilisées et intégrées dans les logiciels disponibles dans le commerce, il n’y a pas de consensus sur les procédures d’analyse du cal en voie de guérison. Le but de ce travail est de décrire un protocole standardisé qui quantifie la fraction volumique osseuse et la densité minérale des callosités dans le cal en voie de guérison. Le protocole décrit différents paramètres qui doivent être pris en compte lors de l’imagerie et de l’analyse, y compris l’alignement de l’échantillon pendant l’imagerie, la taille du volume d’intérêt et le nombre de coupes qui sont profilées pour définir le durillon.
Introduction
L’imagerie par microtomodensitométrie (μCT) a été largement utilisée dans la recherche préclinique sur les os, fournissant des images non invasives à haute résolution pour évaluer la microstructure des os 1,2,3,4,5. La μCT implique un grand nombre d’images de rayons X, obtenues à partir d’un échantillon rotatif ou à l’aide d’une source de rayons X et d’un détecteur rotatifs. Des algorithmes sont utilisés pour reconstruire des données volumétriques 3D sous la forme d’une pile de tranches d’image. La tomodensitométrie clinique est l’étalon-or pour l’imagerie 3D des os humains, et la μTDM est une technique couramment utilisée pour évaluer l’efficacité de la cicatrisation osseuse chez les animaux de laboratoire 1,2,3,4,6,7. L’os minéralisé a un excellent contraste avec les rayons X, tandis que les tissus mous ont un contraste relativement faible à moins qu’un agent de contraste ne soit utilisé. Dans l’évaluation de la cicatrisation des fractures, la μCT génère des images qui fournissent des informations détaillées sur la structure 3D et la densité du cal minéralisé. La tomodensitométrie μCT in vivo peut également être utilisée pour l’évaluation longitudinale et temporelle de la cicatrisation des fractures.
La quantification de l’os cortical et trabéculaire intact à l’aide de la μCT est généralement bien établie et normalisée8. Bien que les études précliniques utilisent une variété de méthodologies de quantification pour analyser la cicatrisation des fractures 9,10,11, un protocole détaillé d’analyse d’images μCT pour la quantification des callosités n’a pas encore été publié. Par conséquent, l’objectif de cette étude est de fournir un protocole détaillé étape par étape pour l’imagerie μCT et l’analyse des callosités de cicatrisation osseuse.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le but de cette étude est de décrire un protocole détaillé pour l’analyse μCT dans le but de quantifier avec précision la structure minéralisée des callosités en 3D, qui est souvent fondamentale dans les études de cicatrisation osseuse et fracturée. Le protocole utilise une plate-forme logicielle d’analyse d’images 3D à usage général à la pointe de la technologie qui facilite la visualisation, la segmentation/étiquetage des images et les mesures allant du plus simple au plus complexe.
<p class="…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par les National Institutes of Health (NIH) R01 DK121327 à R.A.E et R01 AR071968 à F.K.
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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