सॉफ्टवेयर-ऑस्टियोआर्थ्रिटिक Subchondral हड्डी मोटाई की सहायता से मात्रात्मक माप
Summary
यह पद्धति लेख एक सॉफ्टवेयर-सहायता प्राप्त मात्रात्मक माप प्रोटोकॉल प्रस्तुत करता है जो मुरीन ऑस्टियोआर्थ्रिटिक घुटने के जोड़ों और सामान्य घुटने के जोड़ों में हिस्टोलॉजिक सबकॉन्ड्रल हड्डी की मोटाई को नियंत्रण के रूप में निर्धारित करता है। यह प्रोटोकॉल सूक्ष्म मोटा होने के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है और प्रारंभिक ऑस्टियोआर्थ्रिटिक सबकॉन्ड्रल हड्डी परिवर्तनों का पता लगाने के लिए उपयुक्त है।
Abstract
Subchondral हड्डी मोटा होना और स्केलेरोसिस पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस (ओए) के प्रमुख लक्षण हैं, दोनों पशु मॉडल और मनुष्यों में। वर्तमान में, हिस्टोलॉजिक सबकॉन्ड्रल हड्डी मोटा होने की गंभीरता ज्यादातर दृश्य अनुमान आधारित अर्ध-मात्रात्मक ग्रेडिंग सिस्टम द्वारा निर्धारित की जाती है। यह लेख औसत दर्जे के मेनिस्कस (डीएमएम) के अस्थिरता से प्रेरित घुटने ओए के माउस मॉडल में सबकॉन्ड्रल हड्डी की मोटाई को मात्रात्मक रूप से मापने के लिए एक पुनरुत्पादक और आसानी से निष्पादित प्रोटोकॉल प्रस्तुत करता है। इस प्रोटोकॉल ने औसत दर्जे के ऊरु कोंडिल और मेडिकल टिबियल पठार में रुचि के एक क्षेत्र को परिभाषित करने के बाद हिस्टोलॉजिक छवियों पर सबकॉन्ड्रल हड्डी की मोटाई को मापने के लिए इमेजजे सॉफ्टवेयर का उपयोग किया, जहां सबकॉन्ड्रल हड्डी मोटा होना आमतौर पर डीएमएम-प्रेरित घुटने ओए में होता है। एक दिखावा प्रक्रिया के साथ घुटने के जोड़ों से हिस्टोलॉजिक छवियों को नियंत्रण के रूप में उपयोग किया गया था। सांख्यिकीय विश्लेषण ने संकेत दिया कि नव विकसित मात्रात्मक सबकॉन्ड्रल हड्डी माप प्रणाली कम इंट्रा- और अंतर-पर्यवेक्षक वैरिएबिलिटी के साथ अत्यधिक पुन: प्रस्तुत करने योग्य थी। परिणाम बताते हैं कि नया प्रोटोकॉल व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले दृश्य ग्रेडिंग सिस्टम की तुलना में सूक्ष्म या हल्के सबकॉन्ड्रल हड्डी को मोटा करने के प्रति अधिक संवेदनशील है। यह प्रोटोकॉल दोनों प्रारंभिक और प्रगति osteoarthritic subchondral हड्डी परिवर्तन का पता लगाने के लिए और ओए उपास्थि ग्रेडिंग के साथ संगीत कार्यक्रम में ओए उपचार की विवो प्रभावकारिता में आकलन के लिए उपयुक्त है।
Introduction
पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस (ओए), आर्टिकुलर उपास्थि, ऑस्टियोफाइट्स और सबकॉन्ड्रल हड्डी (एससीबी) स्केलेरोसिस के नुकसान के कारण संयुक्त अंतरिक्ष संकुचन द्वारा रेडियोग्राफिक रूप से विशेषता, गठिया 1,2 का सबसे आम रूप है। यद्यपि ओए के एटियलजि में पेरी-आर्टिकुलर हड्डी की भूमिका को पूरी तरह से समझा नहीं गया है, ओस्टियोफाइट गठन और एससीबी स्केलेरोसिस को आमतौर पर प्रेरक कारकों के बजाय रोग प्रक्रिया का परिणाम माना जाता है, लेकिन पेरी-आर्टिकुलर हड्डी वास्तुकला / आकार और जीव विज्ञान में परिवर्तन ओए 3,4 के विकास और प्रगति में योगदान कर सकते हैं। . एससीबी माप सहित एक सटीक और आसानी से निष्पादित ओए ग्रेडिंग प्रणाली का विकास, अनुसंधान प्रयोगशालाओं के बीच तुलनात्मक अध्ययन के लिए और ओए प्रगति को रोकने या क्षीण करने के लिए डिज़ाइन किए गए चिकित्सीय एजेंटों की प्रभावकारिता का मूल्यांकन करने में महत्वपूर्ण है।
एससीबी एक पतली गुंबद जैसी हड्डी की प्लेट और ट्रैबेक्यूलर हड्डी की एक अंतर्निहित परत के साथ बनाया गया है। एससीबी प्लेट कॉर्टिकल लामेला है, जो कैल्सीफाइड उपास्थि के समानांतर और तुरंत नीचे झूठ बोल रही है। धमनी और शिरापरक वाहिकाओं की छोटी शाखाएं, साथ ही साथ तंत्रिकाएं, एससीबी प्लेट में चैनलों के माध्यम से प्रवेश करती हैं, कैल्सीफाइड उपास्थि और ट्रैबेक्यूलर हड्डी के बीच संचार करती हैं। सबकॉन्ड्रल ट्रैबेक्यूलर हड्डी में रक्त वाहिकाएं, संवेदी तंत्रिकाएं, अस्थि मज्जा होते हैं और एससीबी प्लेट की तुलना में अधिक झरझरा और चयापचय सक्रिय होता है। इसलिए, एससीबी सदमे को अवशोषित करने वाले और सहायक कार्यों को लागू करता है और सामान्य जोड़ों में उपास्थि पोषक तत्वों की आपूर्ति और चयापचय के लिए भी महत्वपूर्ण है5,6,7,8।
एससीबी मोटा होना (हिस्टोलॉजी में) और स्केलेरोसिस (रेडियोग्राफी में) ओए और ओए पैथोफिजियोलॉजी के प्रमुख अनुसंधान क्षेत्रों के प्रमुख लक्षण हैं। एससीबी मोटा होना मापना ओए गंभीरता के हिस्टोलॉजिक आकलन का एक महत्वपूर्ण घटक है। पहले कृंतक एससीबी खनिज घनत्व 9 को मापने के लिए डिजिटल माइक्रोरेडियोग्राफी के साथ-साथ OA10,11,12,13 के कृंतक मॉडल में माइक्रो-कम्प्यूटेड टोमोग्राफी (माइक्रो-सीटी) आधारित मात्रात्मक एससीबी माप ने एससीबी संरचना की हमारी समझ और ओए पैथोफिजियोलॉजी में एससीबी परिवर्तनों की भूमिका में सुधार किया है। एससीबी क्षेत्र और मोटाई को विशिष्ट और महंगी हड्डी हिस्टोमोर्फोमेट्री सॉफ्टवेयर 14 के साथ एक परिष्कृत कंप्यूटर सिस्टम का उपयोग करके हिस्टोलॉजिकल स्लाइड के साथ भी परिमाणित किया गया है। फिर भी, दृश्य अनुमान-आधारित अर्ध-मात्रात्मक ओए ग्रेडिंग सिस्टम, जिसमें एससीबी गाढ़ा ग्रेडिंग ग्रेडिंग शामिल है, वर्तमान समय में माइक्रो-सीटी की तुलना में अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है क्योंकि ग्रेडिंग सिस्टम का उपयोग करना आसान है, विशेष रूप से कई हिस्टोलॉजिक छवियों की स्क्रीनिंग के लिए। हालांकि, अधिकांश मौजूदा ओए ग्रेडिंग सिस्टम मुख्य रूप से उपास्थि परिवर्तन15,16,17 पर ध्यान केंद्रित करते हैं। एक व्यापक रूप से इस्तेमाल किया osteoarthritic एससीबी मोटाई ग्रेडिंग विधि है कि हल्के, मध्यम, और गंभीर के रूप में एससीबी मोटा होने को वर्गीकृत काफी हद तक व्यक्तिपरक है, और इसकी विश्वसनीयता पूरी तरह से मान्य नहीं किया गया है15. एक विश्वसनीय और आसानी से निष्पादित चरण-दर-चरण ऑस्टियोआर्थ्रिटिक एससीबी मोटाई माप प्रोटोकॉल या तो पूरी तरह से विकसित या गैर-मानकीकृत नहीं है।
इस अध्ययन का उद्देश्य ओए के माउस मॉडल में एससीबी मोटाई को मात्रात्मक रूप से मापने के लिए एक पुनरुत्पादक, संवेदनशील और आसानी से निष्पादित प्रोटोकॉल विकसित करना था। हमारे कठोर माप परीक्षणों और सांख्यिकीय विश्लेषण से पता चला है कि यह ImageJ सॉफ़्टवेयर-सहायता प्राप्त मात्रात्मक माप प्रोटोकॉल सामान्य और ऑस्टियोआर्थ्रिटिक घुटने के जोड़ों दोनों में एससीबी मोटाई को माप सकता है। नव विकसित प्रोटोकॉल पुन: प्रस्तुत करने योग्य है और व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले दृश्य ग्रेडिंग सिस्टम की तुलना में हल्के एससीबी परिवर्तनों के प्रति अधिक संवेदनशील है। इसका उपयोग शुरुआती ऑस्टियोआर्थ्रिटिक एससीबी परिवर्तनों का पता लगाने और ओए उपास्थि ग्रेडिंग के साथ कॉन्सर्ट में ओए उपचार की विवो प्रभावकारिता का आकलन करने के लिए किया जा सकता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
एससीबी मोटा होना मापना ओए गंभीरता के हिस्टोलॉजिक आकलन का एक महत्वपूर्ण घटक है। अधिकांश मौजूदा ओए ग्रेडिंग सिस्टम मुख्य रूप से उपास्थि परिवर्तन15,16,17 पर ध्यान केंद्रित करते <sup c…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम को राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान (एनआईएच) के राष्ट्रीय गठिया और मस्कुलोस्केलेटल और त्वचा रोगों द्वारा पुरस्कार संख्या R01 AR059088 के तहत, अनुसंधान पुरस्कार संख्या W81XWH-12-1-0304 के तहत रक्षा विभाग (डीओडी) और मैरी और पॉल हैरिंगटन प्रतिष्ठित प्रोफेसरशिप एंडोमेंट के तहत समर्थित किया गया था।
Materials
| Safranin-O | Sigma-Aldrich | S8884 | |
| Fast green | Sigma-Aldrich | F7252 | |
| Hematoxylin | Sigma-Aldrich | GHS216 | |
| Eosin | Sigma-Aldrich | E4382 | |
| illustrator | Adobe | Not applicable |
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