软件辅助骨关节炎软骨下骨厚度的定量测量

软骨下骨增厚或硬化症是骨关节炎的标志之一，无论是在动物模型中还是在人类中。目前，组织学软骨下骨增厚的严重程度主要通过基于半定量分级系统的视觉估计来确定。本研究旨在开发一种可重复且易于执行的方案，以定量测量由内侧半月板不稳定诱导的膝关节OA小鼠模型中的软骨下骨厚度。

我们通过手术破坏内侧半月板的稳定性来创建膝关节骨关节炎的小鼠模型，该模型在手术显微镜和无菌条件下进行。小鼠膝关节的组织学过程包括组织固定、脱钙、修剪、加工、包埋、切片和染色，然后进行显微镜成像。屏幕上的图像显示了小鼠膝关节骨关节炎伴关节软骨病变，骨赘形成和软骨下增厚使用ImageJ软件定量测量骨关节炎软骨下骨。

从 imagej.nih.gov/ij 下载图像J。打开图像J。单击"文件"选项卡，然后单击"打开"选项以打开组织学图像。

找到文件目录地址，选择图片文件，然后单击"打开"。使用直线工具绘制一个长度单位（一千分尺），然后单击"分析"，然后单击"设置比例"。将已知距离和像素长宽比设置为 1，然后单击 Ok.ImageJ 可以将像素长度转换为单位长度，即千分尺。

将测量因子设置为面积。单击分析，然后单击设置测量，然后在新窗口下选中面积和阈值限制框。此步骤将 ImageJ 设置为测量所选阈值内的参数区域。

定义的总软骨下感兴趣区域，如无线电所示，覆盖软骨下皮质板和毗邻皮质板的底层小梁骨的一部分。使用图像主窗口下的选择工具绘制总软骨下骨面积的轮廓。选择工具为系统提供一个阈值，用于在选择阈值后限制测量。

单击分析，然后单击测量。将打开一个带有面积测量结果的窗口。单击"编辑"，然后单击"清除外部"以排除总软骨下骨区域之外的区域。

单击"清除外部"选项后，仅可见总软骨下骨面积。单击"图像"，然后单击"调整"和"颜色阈值"以打开阈值颜色窗口。单击阈值颜色窗口底部的"原始"，将图片恢复到原始状态。

使用选择工具在骨物质区域绘制一个小盒子。单击窗口底部的"样本选项"以定义骨物质区域。选定的骨质区域将变为红色。

单击阈值颜色窗口底部的选择以创建面积测量阈值。单击分析，然后在 ImageJ 主菜单中测量。骨物质面积测量结果将显示在结果窗口中。

保存总软骨下骨面积和骨质面积的数据。观测者之间和观测者内部的变异性和再现性均采用皮尔逊相关系数分析确定。研究组之间差异的显著性是使用学生t检验或单因素方差分析确定的，然后是事后检验。

此图显示了上面板和下面板。上图显示了来自 Sham 组和 DMM 组的组织学图像的显微照片，用于基于视觉估计的软骨下骨分级。下图显示了来自 Sham 组和 DMM 组的组织学图像的显微照片，用于 ImageJ 辅助的定量软骨下骨测量。

用Adobe Illustrator制作的黄色虚线勾勒出的框定义了感兴趣的总软骨下骨区域。盒子内的骨物质区域以橙色突出显示。使用ImageJ软件可以量化股骨髁内侧和胫骨平台内侧软骨下骨的显着增厚。

在该图中，观察者间变异测试表明，对于内侧胫平台和内侧股骨髁中软骨厚度的第一次和第二次测量，观察者之间具有很高的再现性。在该图中，观察者变异试验表明，在内侧胫平台和内侧股骨髁区域，第一和第二软骨下骨厚度测量之间的重复性很高。表1显示了视觉分级和ImageJ辅助的软骨下骨厚度定量测量之间再现性的比较分析。

相关系数检验表明，定量测量相对上比视觉分级系统更具可重复性。该图显示了视觉分级的比较灵敏度分析和ImageJ辅助的内侧股骨髁和内侧胫骨平台软骨下骨厚度的定量测量。将用于视觉估计分级的组织学图像分为三组。

对于视觉评分为零的DMM图像，所有三个观察者的定量软骨下骨厚度值均显著高于视觉评分为零的Sham图像，表明定量测量比视觉分级对轻度软骨下骨增厚更敏感。新开发的用于定量测量骨关节炎软骨下骨厚度的方案比广泛使用的视觉分级系统对轻度软骨下骨变化更敏感。该协议可用于检测早期骨关节炎软骨下骨的变化，并用于评估骨关节炎治疗与骨关节炎软骨分级的体内疗效。