Évaluation de la cicatrisation des fractures osseuses à l’aide de la microtomodensitométrie

Résumé

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.

Résumé

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 tomodens....

Protocole

Le protocole suivant a été élaboré pour caractériser les callosités de cicatrisation des os longs prélevés sur des souris euthanasiées. Cependant, la plupart des étapes peuvent être appliquées à des rats et également utilisées pour l’imagerie in vivo d’os fracturés. Le protocole décrit un système μCT particulier et un logiciel spécifique de traitement, d’analyse et de visualisation d’images (voir le tableau des matériaux), mais la méthodologie est généralement applicable à d’autres scanners et logiciels. Le protocole a été approuvé par le Comité institutionnel de soins et d’utilisation des animaux de la faculté de médecine de l’Université d’É....

Résultats

Pour surveiller la formation osseuse pendant la cicatrisation de la fracture, une fracture ouverte du tibia diaphysaire moyen a été induite chez des souris mâles adultes C75BL/6J. La fracture a été stabilisée à l’aide d’un clou intramédullaire, un modèle établi de cicatrisation secondaire¹³. Les tissus calleux ont été prélevés aux jours 14, 21 et 28 après la fracture¹². Ces moments représentent différentes phases de la guérison. La formation osseuse en.......

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.

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
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