本稿は、マイクロで計算された断層レントゲン写真撮影 (µCT) スキャナー体内のユーザー麻酔、正しく位置および脛骨の高分解能イメージング中に最小限の動きでラットの後肢を抑制する方法を指示します。結果は骨のマイクロ アーキテクチャを正確に定量化する処理することができます高品質の画像です。
体内マイクロで計算された断層レントゲン写真撮影 (µCT) の使用は、生きた動物モデルの高解像度で内部構造の非破壊イメージングを含む強力なツールです。時間をかけて同じ齧歯類の繰り返しのイメージングが可能になります。この機能は、実験の設計に必要な齧歯動物の総数を減らすだけでなく、被験者間変動が発生する可能性が、長手方向または生涯のレスポンスの介入を評価するために研究者ができますが減少します。処理および骨のマイクロ アーキテクチャの成果をより正確に定量化する分析が可能な高品質の画像を取得するには、µCT スキャナー体内の必要があります正しく、ラットを麻酔位置や後肢を抑制します。これを行うには、完全なリラクゼーションのレベルにラットを麻酔すること、ペダル反射が失われることが不可欠です。これらのガイドラインは、イソフルランの代謝率はひずみと体サイズによってさまざまな種類それぞれ個々 のラットの変更可能性があります。µCT 画像取り込み体内の適切な技術は、マイクロ アーキテクチャ骨内および研究間での正確で一貫性のある測定を可能。 にします。
生体内でマイクロで計算された断層レントゲン写真撮影 (µCT) の使用は、齧歯動物モデルを用いた高解像度で内部構造の非破壊イメージングを含む強力なツールです。µCT生体内の非破壊的な性質を時間をかけて同じ齧歯動物のイメージングを繰り返す可能します。この機能は、実験の設計に必要な齧歯動物の総数を減らすだけでなく、被験者間変動が発生する可能性が研究者の介入の長期的なレスポンスを理解することができますが減少します。繰り返される生体内のµCT を使って、マウスおよびラットの実験は、マイクロ アーキテクチャを骨し、骨のミネラル密度 (BMD)、寿命1,2,3 の期間を通じて発達的変化を解明しました。介入ダイエット9,10などへの骨の健康の応答と同様、 ,4,5,6,7,8卵巣摘出7,11と薬理学的薬剤8,12,13。骨と脛骨近位端、大腿骨と腰椎、すなわち特定の骨格部位で骨マイクロ アーキテクチャが全体の骨の健康と維持、破壊の危険性を示すので主な措置は、レスポンスを定量化します。介入。
µCT 画像取り込み体内を含む二次元 x 線投影 x 線源と検出器調査14,15の下で動物を中心に回転、複数角度で買収されます。結果として得られる画像の品質はなど、多くの要因に依存しているが、これらに限定されない: 集録パラメーターを選択 (すなわち、空間分解能、x 線電圧、アンペア数、回転ステップ、適用されているフィルター、露光時間)、µCT の制限スキャナー (すなわち、光線または部分容積効果を引き起こすアイテム リング アイテムやほこりなどのスキャナー ベース) と適切なポジショニングと動物の拘束。これらの要因の元の 2 つをある程度操作できる特定のスキャン マシンに応じて、ユーザー、研究目標と修正に必要なスキャナーの機能または取得した画像の処理を最適化します。後者の場合、スキャンする前に齧歯動物の適切な配置、これらの要因はスキャナー ・ ベースの制限やアクイジション ・ パラメーターは特定の調査目的を達成するために選択されているに関係なく実現できます。生体内イメージングを含む多くの出版物は、文献14,15,16,17に掲載されている、古典的な原稿スタイルは詳細なように「どのように」情報含まれてすることはできません。そのため、この記事とビデオ ガイドの目的は、この隙間を埋めるためです。ここで、ラットを麻酔、位置および骨のマイクロ アーキテクチャの成果をより正確に定量化する分析することができます高品質の画像を生成する後肢を抑制する方法 µCT スキャナー体内のユーザーに指示を目指します。
後肢以外のオブジェクトを x 線ビームの防ぐ障害物が最も正確な骨密度と骨のマイクロ アーキテクチャの値を定量化するため不可欠であります。オブジェクト、厚さや密度の異なる組織を通過する x 線、x 線のいくつかは、(すなわち減衰) を通過する材料によって吸収されます。サンプルの測定質量密度は、その厚さの有無と周囲の組織の厚さによって影響を受けるので、同じ方法で骨密度を決定するために使用する校正ファントムをスキャンするが不可欠です。したがって前、にまたは関心領域を通過した後、オブジェクト (すなわち尾) を通過する x 線ビームの場合は、それらのオブジェクトは、x 線のエネルギーの一部を吸収、透過像の取得を妨げます。さらに、これらのスキャンはサンプルのスキャンのようにする必要があります密接にファントムをスキャンする場合をシミュレートするために非常に難しいでしょう。その結果、これらの減衰の違いは骨の骨密度測定の評価の不正確さに します。したがって、使いやすさと精度のために、x 線源、関心と x 線検出器の間に障害物の数を制限することをお勧めします。
前臨床モデルでの介入からの骨の構造の縦断的評価には、プロトコルをスキャン中に彼らの動きを制限する動物の繰り返しなされる麻酔が含まれます。注射と吸入麻酔1,2,4,5,6,を含む µCT スキャンを受けている動物を征服するために全身麻酔のいくつかの方法が存在します。12.、イソフルランなどの吸入麻酔薬とは異なり繰り返される麻酔注射麻酔薬を使用して低下体重、手術トレランスおよび齧歯動物、他の生理学的パラメーターの大幅な変更特にラットおよびモルモット、使用18,19,20を繰り返し重大な禁忌を示唆しています。イソフルラン、揮発性の高い、迅速な誘導と回復、注射麻酔薬は麻酔のさまざまなレベルを生成、麻酔下での時間依存ひずみ、セックス、体組成、絶食状態と概日周期の動物。彼らは全国の自治体で規制が厳しい、注射麻酔薬もそれらの使用に追加の障壁をもたらします。吸入麻酔はしかし、呼吸器系に直接配信を含む誘導と回復時間の長さと麻酔19,20の深さに対する制御の向上、このメソッドは高速にできます。吸入麻酔法に制限には、メンテナンスおよびリカバリ18,19期心拍数や血圧に専用の気化装置といくつかの変更のための要件が含まれます。
このプロトコルには、適切な麻酔、配置、および拘束ラットの生体内でµCT の後肢のスキャン中に最初の詳細なガイドラインと視聴者がしています。これらのガイドラインでは、高解像度を取得する生体内のµCT スキャン システムのユーザーと 3 次元骨のマイクロ アーキテクチャの定量化のため処理することができます脛骨の高品質の画像を有効にします。不自然な位置ではなく適切な位置と拘束を伴う適切な麻酔ラットだけでなく、ピンと張った、それまで他のすべての重要な構造から後肢を拡張するために必要なプロトコルでの重要なステップです。最適なイメージングの結果、完全なリラクゼーションのレベルにラットを麻酔すること、眼瞼およびペダルの反射が失われることが不可欠です。さらに、スキャンの足を拡張する必要があります、全体の足と足首を泡で拘束する必要があります。スキャンの脚の最適な位置決めを達成するために上記の方法がように: 1) 試験中のラットの後肢の回転と各脚の同じ領域を通過する x 線ビームが可能、同じ方向に向きが一貫してサンプルとして周辺後肢の随意と不随意の 2) 両方の移動は発生しません、取得した画像の品質に影響するアーチファクトの可能性を最小限に抑える3) オブジェクト (すなわち尾) から障害物はできない、BMD と TMD の不正確な測定を生成する部分容積効果の可能性を最小限に抑える。これらのガイドラインは、イソフルラン代謝と位置決めのレートひずみと体サイズ22によって異なります、それぞれ個々 のラットの変更可能性があります。スキャン機生体内で最も一般的な実験動物用に設計された (すなわちマウス、ラット、ウサギ、モルモット) 動物の異なるサイズのスキャンを許可する交換可能な動物段階があるだろうと。したがって、体重の広い範囲に対応することができます彼ら。
体内の µCT スキャン位置し、初期スキャンから得られるイメージでは、質の悪い場合は再スキャンするラットのための許可は繰り返しスキャン、放射線およびイソフルラン麻酔の追加投与のラットを公開時間の長期間。毎月繰り返される放射線被ばくラット脛骨に焦点を当てた 4 ヵ月以上 600 mGy の骨のマイクロ アーキテクチャ1対側下肢に比較して副作用は発生しませんが、これで繰り返される 2 つのスキャンの安全性を確認しませんすぐに連続。説明した手法のさらなる制限、骨の構造のいくつかの変更を呼び出すことができますまだ、それを維持するために適用される力でピンと張った後肢を拡張する必要があります。スキャン中に後肢の抑制の重症度は、それぞれの研究目的に依存している毎月繰り返される生体内でµCT のイメージング 1 つ後肢を含む当研究室の過去の研究結果、皮質の違いでマイクロ建築パラメーター、偏心、繰り返された延長、安定化、 1スキャンを受けていない側の後肢に比較します。偏心は、皮質骨と荷重の変更への応答の変化のような楕円形の尺度です。したがって、µCT生体内イメージングを繰り返すポジショニングとの後肢の抑制のこのメソッドを使用して、考慮しなければならない荷重マイクロ建築パラメーター評価と解釈が変更されたとき。
上記のガイドラインはイメージングと骨の分析のために提供されている中、は、後肢の軟部組織を撮像するときプロトコルに若干の調整を行う必要があります。具体的には、現在のプロシージャ misshapes スキャンの時間の異常な位置に軟部組織 (筋肉、脂肪組織) の向きと後肢の胴体から拡張し、拘束の方法を考慮し、撮影する必要があります。したがって、後肢の軟部組織のイメージングに使用するこのモデルを推定する際は、減らすか、お互いに関連して組織の位置の変更を排除する拘束法にいくつかの調整を行ってください。
さらに、ガイドラインに書かれている特別に基づいて我々 の研究グループの経験、ただし、他市販生体内の µCT スキャナーに対応するため変更することができます。位置し、後肢を抑制するその他の推奨される方法は、システムをスキャンする生体内でµCT の製造業者によって可能性があります。µCT 単位最も市販体内ポリプロピレン、発泡スチロールと受容可能な材料およびスキャンの脚を抑制するための方法として足の突出を保持する歯科用ワックス、プラスチック チューブ。しかし、このプロトコルで紹介した方法より一貫した位置決めやスキャンした脚の拘束を提供し、一貫して高品質の画像を生成します。本手法で説明するガイドラインは、気化器、チューブ、マスク、誘導室、酸素など、ラットの麻酔に必要な特殊な装置を必要とします。研究者の代替以上の利点を提供する意識の特定の深さに迅速かつ正確に麻酔することができますそれ注射麻酔薬と比較してコストがやや高い装置が関連付けられていますが、メソッド。
高解像度生体内でµCT 技術を活用する研究者は、彼らの介入を調査するビデオ、本手法のガイドラインを使用して興味のこと正しく一貫してオリエント ・高のラット後肢を抑制x 線の画像。これは µCT 画像取り込み体内のフィールドに連続を提供し一貫性と正確性の研究内の最適化に向けてのステップとして機能し、文学研究間での比較を有効にします。同様に、これらのプロトコルおよび方法は、いくつかの変更が必要な2,10になりますが、マウスを含む他の齧歯動物種で使用する拡張できます。たとえば、泡管の足の拘束は、スキャン中に脚の動きの可能性を最小限に抑えるため足首を含めることができます。さらに、完全な足は、フォーム ホルダーに収まるでしょう。したがって、ラットの足を確保するようにつま先をホルダーの端を拡張しません。さらに、マウスの体では、ラットとしてテープと同じ拘束は必要ありません。小さい鼻の円錐形は、スキャン中にマウスで麻酔を維持するために使用できます。小さい鼻の円錐形を使用できない場合利用可能な鼻の円錐形をニトリル手袋を確保、小切開は、鼻の周りのシールを維持しながら麻酔を提供するためにマウスの鼻に合うことができるスペースを提供する手袋できます。
脛骨近位端骨のラットにおける微細構造変化を調査のメインのサイトですが、大腿骨や腰椎など他の骨格のサイトの適切な一貫した位置のためのガイドラインは調査して設立文献の一貫性。しかし、腰椎のイメージングを含む今後の研究に着手しているときの考慮事項は脊椎の画像化により、周囲の臓器や組織への放射線被ばくとしてなされなければなりません。
The authors have nothing to disclose.
著者らは研究を認めるレベル検出グラント (#05573) と革新 (#222084) のためのカナダの基盤から、生体内でマイクロ CT を資金調達のための資金はワードが骨や筋肉の発達でカナダ研究椅子。
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 |