נייר זה מורה משתמשים ויוו הסורקים טומוגרפיה שחושב מיקרו (µCT) כיצד עזים ומתנגד, כראוי למקם לרסן את האיבר האחוריות של עכבר לתנועה מינימלי במהלך דימות ברזולוציה של עצם השוקה. התוצאה היא תמונות באיכות גבוהה ניתן לעבד לכמת במדויק את עצם מיקרו-ארכיטקטורה.
השימוש ב- vivo שחושב מיקרו טומוגרפיה (µCT) הוא כלי רב עוצמה אשר כרוך ההדמיה הרסניות של המבנים הפנימיים ברזולוציות גבוהות במודלים חייתיים בשידור חי. דבר זה מאפשר הדמיה חוזרות ונשנות למכרסמים אותו לאורך זמן. תכונה זו לא רק מפחית את מספר המכרסמים הדרוש בעיצוב ניסיוני, ובכך מפחית את וריאציית הבין-הנושא יכול להיווצר, אלא גם מאפשר לחוקרים להעריך תגובות האורך או חיים ארוך התערבות. לרכוש תמונות באיכות גבוהה ניתן לעבד ולעדכן ניתח באופן מדויק יותר לכמת את התוצאות של עצם מיקרו-ארכיטקטורה, משתמשי ויוו µCT סורקים חייב כראוי עזים ומתנגד העכבר, מקם, לרסן את האיבר האחוריות. כדי לעשות זאת, זה הכרחי העכברוש. להיות מורדם לרמה של רגיעה מוחלטת, וכי רפלקסים פדלים הם אבודים. קווים מנחים אלה ניתן לשנות כל העכברוש בודדים, כמו קצב חילוף החומרים איזופלוריין יכול להשתנות בהתאם למתח וגודל הגוף. הטכניקה הנכונה עבור ייבוא תמונות ויוו µCT מאפשרת מדידה מדויקים ועקביים של עצם מיקרו-ארכיטקטורה בתוך ועל -פני לימודי.
השימוש ב- vivo שחושב מיקרו טומוגרפיה (µCT) הוא כלי רב עוצמה אשר כרוך ההדמיה הרסניות של המבנים הפנימיים ברזולוציות גבוהות באמצעות מודלים מכרסמים. מהות הרסניות ויוו µCT המאפשר חזר על הדמיה של מכרסם אותו לאורך זמן. תכונה זו לא רק מפחית את מספר המכרסמים הדרוש בעיצוב ניסיוני, ובכך מפחית את וריאציית הבין-הנושא יכול להיווצר, אלא גם מאפשר לחוקרים להבין את התגובות התערבות ארוכת טווח. עם שימוש חוזר ונשנה ויוו µCT, ניסויים עכברים וחולדות להיות הובהר שינויים התפתחותיים עצם מיקרו-ארכיטקטורה ועצמות צפיפות מינרלים (BMD) בתקופות של תוחלת חיים 1,2,3 ,4,5,6,7,8 , כמו גם התגובה של בריאות העצם התערבויות כגון דיאטה 9,10, ovariectomy 7,11 , סוכנים תרופתי 8,12,13. BMD ו עצם מיקרו-ארכיטקטורה באתרים השלד ספציפיים, כלומר את שוקה צינתור, עצם הירך ואת לחוליות המותניים, מצביעים על בריאות העצם הכללי ועל הסיכון הסדירה שבר, וכך גם האמצעים העיקריים כאשר לכימות תגובות התערבות.
In vivo ייבוא תמונות µCT כרוך מימדי הקרנות רנטגן להיות רכשה בזוויות מרובים כמו רנטגן המקור, גלאי סובב סביב החיה תחת חקירה 14,15. איכות התמונה המתקבלת היא תלויה בגורמים רבים, כולל אך לא מוגבל: נבחרת רכישה פרמטרים (קרי, רזולוציה מרחבית, רנטגן מתח, עוצמת הזרם, שלב הסיבוב, המסננים שהוחלו, זמן החשיפה), מגבלות של µCT סורק (קרי, המבוסס על הסורק חפצים כגון טבעת חפצים או אבק זה לגרום לתופעות נפח בפסים או חלקית) מיקום מתאים, איפוק של החיה. השניים לשעבר של גורמים אלה ניתן לטפל במידה מסוימת על-ידי המשתמש, בהתאם המכונה סריקה ספציפי, מטרות המחקר ואת התיקונים הדרושים כדי למטב את הפונקציה של הסורק או עיבוד תמונות נרכשות. יכולה להיות מושגת האחרון של גורמים אלה, המיקום הנכון למכרסמים לפני סריקה, ללא קשר למגבלות המבוסס על הסורק או הפרמטרים רכישה שנבחרו כדי להשיג מטרה מחקר ספציפי. בעוד פרסומים רבים המערבים ויוו הדמיה פורסמו ברשומות16,1715, 14,ספרות, סגנון קלאסי כתב היד הוא כזה מפורט ‘כיצד’ מידע לא יכול להיות כלול. לכן, המטרה של מאמר זה מדריך וידאו היא למלא את החלל הזה. כאן אנו שואפים להורות למשתמשים ויוו µCT הסורקים כיצד עזים ומתנגד עכברוש, ואת הצב לרסן את האיבר האחוריות כדי להפיק תמונות באיכות גבוהה מסוגל לנתח באופן מדויק יותר לכמת את התוצאות של עצם מיקרו-ארכיטקטורה.
מניעת חסימות של קרן רנטגן באמצעות אובייקטים שאינם האיבר הינד הם הכרחי עבור לכימות BMD המדויקות ביותר וערכים מיקרו-ארכיטקטורה העצם. צילומי הרנטגן עוברים דרך אובייקטים ורקמות של עובי וצפיפות בדרגות שונות, חלק צילומי הרנטגן הם נספג (קרי הקלוש) על ידי החומרים הם עוברים. מאז צפיפות מסה נמדד מדגם מושפע, את עוביו ואת נוכחות עוביים של הרקמות הסובבות, זה הכרחי כי פאנטום כיול לקביעת BMD נסרקים באופן זהה. לכן, אם קרן רנטגן היא לעבור דרך חפצים (קרי, הזנב) לפני או אחרי שעברו דרך האזור של עניין, אובייקטים אלה יספוג חלק האנרגיות רנטגן ולא יפריעו התמונה השידור רכשה. בנוסף, סריקות אלה יהיה קשה מאוד לדמות בסריקת הפאנטום. זה בטח הדומים מדגם סריקות. כתוצאה מכך, הבדלים אלה הנחתה להוביל דיוקים בהערכה של BMD מדידות של העצם. לפיכך, נוחות, דיוק, זה הכי טוב להגביל את מספר מכשולים בין מקור רנטגן, אזור של גלאי רנטגן ועניין.
הערכה האורך של מבנה העצמות מפני התערבות במודלים ניסויים פרה-קליניים כרוך בהרדמה חוזרות ונשנות של החיה כדי להגביל את תנועתם במהלך פרוטוקולים סריקה. קיימות מספר שיטות הרדמה כללית על מנת להכניע את החיות שעברו סריקה µCT, כולל הרדמה להזרקה, ממסים נדיפים 1,2,4,5,6, 12. בניגוד הרדמה בממסים נדיפים כגון איזופלוריין, חוזרות ונשנות הרדמה כללית באמצעות זריקות הרדמה לגרום לירידה במשקל הגוף, שינויים משמעותיים אחרים פיסיולוגיים בחולדות, סובלנות כירורגי במיוחד חולדות, שרקנים, רומז משמעותי התוויות נגד חזר השימוש 18,19,20. בעוד איזופלוריין הוא הפכפך מאוד ומאפשר אינדוקציה מהירה והתאוששות, סוכנים בזריקות הרדמה לייצר רמות משתנות של הרדמה, הזמן תחת הרדמה תלוי הלחץ, סקס, הרכב הגוף, צמתי המדינה, ואת מחזור היממה חיה. בזריקות הרדמה מהווים מחסומים נוספים לשימוש שלהם, כפי שהם מאוד מווסתות על-ידי גופים השלטון הלאומי. הרדמה אינהלציה עם זאת, כוללת את המשלוח ישירות לתוך מערכת הנשימה; שיטה זו מאפשרת מהר אינדוקציה ושחזור זמן ושליטה טוב יותר על האורך והעומק של הרדמה19,20. מגבלות לשיטת ההרדמה שאיפה לערב שלו דרישה עבור ציוד מיוחד ואידוי שלהן, כמה שינויים כדי קצב הלב ואת לחץ הדם במהלך אינדוקציה, תחזוקה, שחזור 18,19.
פרוטוקול זה מספק לצופים ראשונה מנחה מפורט עבור הרדמה. ראויה, השמה, איפוק של העכברוש במהלך ויוו µCT סריקה של האיבר האחוריות. קווים מנחים אלה מאפשרים למשתמשים של ויוו µCT סריקת מערכות להשיג ברזולוציה גבוהה תמונות באיכות גבוהה של עצם השוקה זה יעובד על כימות של עצם תלת-ממדי מיקרו-ארכיטקטורה. שלבים קריטיים בפרוטוקול הדרושים כדי להבטיח נאות מיצוב ואיפוק לערב ההרדמה המתאים של החולדה, כמו גם הרחבת האיבר הינד הרחק כל מבנים קריטיים אחרים עד שזה מתוח, אבל לא במצב לא טבעי. לתוצאות ההדמיה אופטימלית, זה הכרחי כי החולדה עכשיו לרמה של רגיעה מוחלטת, palpebral, פדלים רפלקסים אובדים. בנוסף, צריך להיות מורחב הרגל סריקה, כל כף הרגל והקרסול צריך לרסן קצף. השיטות המתוארות לעיל כדי להשיג מיקום אופטימלי של הרגל סריקה תבטיח: 1) הגפיים האחוריות של חולדות בתוך מחקר באופן עקבי מונחה עצמים באותו כיוון, וכך מאפשר את קרן רנטגן לעבור באותו האזור של כל רגל בעת סיבובו סביב המדגם; 2) התנועה הן בהתנדבות והן לא רצונית של האיבר הינד לא תתרחש, ובכך לחסוך את פוטנציאל התנועה חפצים לשבש איכות התמונות שנרכשו; 3) חסימות של אובייקטים (קרי, הזנב) הם למנוע, ובכך לחסוך את פוטנציאל חלקי נפח אפקטים לייצר מדידות BMD ו- TMD לא מדויק. קווים מנחים אלה ניתן לשנות כל העכברוש בודדים, כמו קצב חילוף החומרים איזופלוריין, מיצוב יכול להשתנות בהתאם למתח וגוף גודל 22. הנפוץ ביותר ויוו סריקה המכונות מיועדות מודלים בעלי חיים קטנים (קרי, עכברים, חולדות, ארנבים, שרקנים) ויהיה להחלפה שלבים בעלי חיים כדי לאפשר סריקה של גדלים בעלי חיים שונים. לכן, הם יכולים להכיל מגוון רחב של משקל הגוף.
למרות ויוו µCT סריקה היתרי העכברוש לטאבים, rescanned אם התמונות שנרכש הסריקה הראשונית הן באיכות ירודה, חזר על סריקת תחשוף את החולדה מינונים נוספים של הרדמה קרינה ו איזופלוריין עבור תקופה ממושכת של זמן. חודשי חשיפה לקרינה חוזרות ונשנות של 600 mGy ממוקד על עצם השוקה עכבר מעל לארבעה חודשים אינה גורמת תופעות לוואי העצם מיקרו-ארכיטקטורה בהשוואה של הגפיים האחוריות contralateral 1, אבל זה לא לברר את הבטיחות של שתי הסריקות ונשנים הירושה מיידית. מגבלות נוספות בטכניקה המתוארת כוללים את הצורך להרחיב את האיבר הינד מתוח עם כוחות שהוחלה עליו לשמור את זה עדיין, אשר מוגן ע י כמה שינויים במבנה העצמות. בעוד חומרת פיקוח של האיבר הינד במהלך סריקה תלויות כל מטרת מחקר, מחקרים קודמים מהמעבדה שלנו מעורבים חודשי חוזרות ויוו µCT הדמיה של הגפיים האחוריות אחד הביא הבדל בקליפת המוח פרמטר המיקרו-ארכיטקטוני, אקסצנטריות, בהשוואה האיבר הינד contralateral זה לא עברה סיומת חוזרות ונשנות, ייצוב וסריקה 1. האקסצנטריות היא מידה של המבנה האליפטי של עצם קורטיקלית, שינו תומך בתגובה לשינויים. לכן, כאשר בשיטה זו של מיצוב, הרחקה של האיבר הינד עבור חזר ויוו µCT הדמיה, התחשבות צריכה להיעשות כאשר הערכת ופרשנות משתנה תומכות בפרמטרים המיקרו-ארכיטקטוני.
בעוד ההנחיות לעיל סופקו על הדמיה וניתוח של רקמת העצם, התאמות קלות בפרוטוקול חייבים להיעשות כאשר הדמיה ברקמה הרכה של האיבר האחוריות. באופן ספציפי, הדרך שבה הוא האיבר הינד מורחב מן הגוף, מרוסן חייב להילקח בחשבון, כפי ההליך הנוכחי misshapes את הכיוון של הרקמות הרכות (שריר, רקמת שומן) לתוך מיקום חריג משך זמן הסריקה. לכן, כאשר חיוץ מודל זה לשימוש בתחום ההדמיה של רקמות רכות של האיבר הינד, כמה שינויים צריכה להיעשות כדי הטכניקה איפוק כדי להפחית או למנוע את השינויים המיקום של הרקמות אחת ביחס לשניה.
יתר על כן, ההנחיות נכתבו במיוחד מבוסס על ניסיונם של קבוצת המחקר שלנו, עם זאת, ניתן לשנותן כדי להכיל אחרים סורקים µCT זמין מסחרית ויוו . שיטות אחרות המוצעות למיקום ושינוי לרסן את האיבר האחוריות עשויות להיות זמינות על-ידי היצרן של µCT ויוו מערכת סריקה. הנמכרים ביותר ויוו µCT יחידות רשימה פוליסטירן פוליפרופילן, צינורות פלסטיק עם שיניים שעווה להחזיק בליטת כף הרגל כמו מקובל חומרים ושיטות הרחקה הרגל סריקה. עם זאת, השיטה המובאת פרוטוקול זה לספק יותר מבוקרת ועקבית מיצוב איפוק של הרגל סרוקים, באופן עקבי מפיקה תמונות באיכות גבוהה. המנחים המובאים בשיטה הנוכחית דורשים ציוד מיוחד צורך בהרדמה של העכברוש, כגון מכשיר אידוי, צינורות, מסכות, אינדוקציה צ’יימברס, חמצן. למרות הציוד מזוהה עם עלות גבוהה יותר במקצת לעומת זריקות הרדמה, זה מאפשר לחוקרים את היכולת במהירות ובדיוק לגרום הרדמה בעומק מסוים של תודעה, אשר מספק יתרון על פני האלטרנטיבה שיטות.
באמצעות ההנחיות המפורטות בשיטת ההווה וידאו, חוקרים ברזולוציה גבוהה ויוו µCT בטכנולוגיות לחקור את התייחסותם עניין להיות מסוגל כראוי באופן עקבי אוריינט ואת לרסן איבר הינד עכברוש גבוה איכות צילום רנטגן הדמיה. זה לספק רצף בתחום ייבוא תמונות ויוו µCT לשמש כצעד לקראת אופטימיזציה של עקביות ודיוק בתוך מחקרים, לאפשר השוואות בין עיונים בספרות. באופן דומה, לפרוטוקולים של שיטות אלה ניתן להרחיב לשימוש מיני מכרסמים אחרים, לרבות עכברים, על אף כמה שינויים נדרשים 2,10. לדוגמה, הריסון של כף הרגל בצינור קצף יכולה לכלול את הקרסול כדי למזער את האפשרות של תנועת הרגל במהלך הסריקה. בנוסף, כף הרגל מלא תתאים בעל קצף. לפיכך, האצבעות לא להאריך מתוך הסוף של בעל כפי שהם עושים כאשר אבטחת כף הרגל של חולדה. בנוסף, הגוף של העכבר אינו דורש הריסון אותו עם סרט כמו החולדה. קונוס קטן האף יכול לשמש לשמירה על הרדמה בעכברים במהלך הסריקה. אם קונוס קטן יותר מהאף אינה זמינה, אחד יכול לאבטח את הכפפות nitrile מעל קונוס האף זמין, עושים חתך קטן בתא כפפות כדי לספק מקום שאינו מתאים לאף של העכבר כדי לספק הרדמה תוך שמירה על כלב ים סביב האף.
בעוד עצם השוקה proximal הוא האתר המרכזי של החקירה של שינויים העצם-מבנה בחולדה, הנחיות נכונה ועקבית המיקום של אתרים אחרים השלד כגון עצם הירך וכן לחוליות המותניים צריכה ייחקרו וכי הוקמה עבור עקביות בספרות. עם זאת, כאשר התחייבות להמשך המחקר מעורבים ההדמיה של חוליות המותניים, שיקולים להתבצע כפי הדמיה של עמוד השדרה מספק חשיפה לקרינה האיברים הסמוכים ורקמות.
The authors have nothing to disclose.
המחברים מכיר מחקר למימון מענק גילוי NSERC (#05573) ושל קרן קנדה לחדשנות (#222084) למימון ויוו המיקרו-טי W.E. וורד הוא כיסא מחקר קנדה עצם ופיתוח שרירים.
Isoflurane | Fresenius Kabi Animal Health | 108737 | |
Vaporizer | Dispomed | 990-1091-3SINEWA | |
Scavengers/Charcoal Filters | Dispomed | 985-1005-000 | |
Micro-CT Scanner | Bruker microCT | SkyScan 1176 | |
Dental wax | Kerr Dental Laboratory | 623 | |
Foam (Backer Rod) | Rona | CF12086 | 1”x10’ |
Plastic tube | Bruker microCT | SP-3010 | |
Carbon-fiber bed | Bruker microCT | SP-3002 | |
Vet Wrap/Bandage | Dura-Tech | 17473 | |
Ophthalmic Gel | OptixCare | 006CLC-4256 | Antibiotic-free |
Heating pad | Sunbeam | 000731-500-000 |