The authors acknowledge funding from the NIDCR (Grant No. DE019902) and from the Israeli Science Foundation (Grant No. 382/13).

Protokol Kudüs, İsrail (Request No. MD-12-13524-4), bir AAALAC onaylı tesis ve tarafından Cedars-Sinai Tıp Merkezi&#39;nde Hebrew Üniversitesi kurumsal hayvan bakımı ve kullanımı komitesi (IACUC) kuralları takip IACUC (Request No. 3770). Hayvanlar NIH kurallarına sıkı sıkıya bağlı kalmanın tedavi edildi. Kemik allogreft 1. Hazırlık <ol><li> CO2 inhalasyon veya 50 ul fenobarbital (65 mg / ml .; 100 mg / kg) intraperitonal enjeksiyonu standart yöntem kullanılarak, alıcının farklı 7- ila 8 haftalık Balb / C fareleri, ya da herhangi bir suşu ile öldürülür. Bir kalp atışı yokluğunu onaylayın ve servikal dislokasyon gerçekleştirin. Alternatif olarak, -20 ° C&#39;de muhafaza ve hasattan önce çözülmüş olan leşleri gelen alograftlan hasat. </li><li> Tüylerin çıkış yönünün tersine uygulayarak, saç kesme makinesi kullanılarak kalvarial bölgeyi tıraş. % 70 uygulanarak karkas kafasını dezenfekte izopropanoll. Bir No. 11 neşter kullanılarak kafa derisi cilt kesin ve periosta çıkarın. </li><li> Bir diş matkap ve bir 4.5 mm iç çaplı trefin kullanarak, kalvarial kemik dairesel fragmanını ayırmak. Steril tuzlu su ihtiva eden bir 100 mm&#39;lik plastik tabak kemik parçası aktarın. Bu noktada, kan ve kemik parçası (Şekil 1A) bağlı yumuşak doku dikkate alınmalıdır. 22 vericiden bu şekilde kemik parçaları elde edilir. </li><li> Kavisli cımbız kullanarak bir kerede bir kemik parçası tutun. Iyice pamuk uçlu aplikatör kullanarak çubukla ve herhangi bir beyin dokusu, yumuşak doku ve kan (Şekil 1B) çıkarın. Yavaşça greft mükemmel bir yuvarlak şekle sahip olacak şekilde ince makas kullanarak greft bağlı kalır herhangi bir kemik cips kesip. </li><li> % 70 etanol ve etanol yıkamak için fosfat tamponlu tuzlu su ihtiva eden iki kez 15 ml tüpler ihtiva eden bir 15 ml tüp içinde bir kez, her greft batırın. </li><li> Değerleriyle kriyotüplerde -80 ° C buzdolabında allograft FreezeEn az 1 hafta. Bu noktada, allogreftler (Şekil 1C) saydam görünmesini emin olun. </li></ol> 2. Kalvaryum Kusur Cerrahisi <ol><li> Alıcı için osteokalsin promoteri 6 kontrolü altında lusiferaz eksprese eden transgenik fareler kullanır. </li><li> 30 saniye boyunca cam boncuk ısıtıcı kullanılarak cerrahi aletlerin sterilize ipuçları. Steril koşulları sağlamak için% 70 izopropanol içeren bir kavanoza araçları aktarın. Steril eldiven kullanın. </li><li> Bir ketamine- medetomidin karışımı (75 mg / kg ve 1 mg / kg, sırası ile) intraperitoneal enjeksiyonu ile bir 7 ila 8 haftalık dişi fare anestezisi. Derinden anestezi olduğundan emin olmak için, hayvanın ayağını sıkıştırın. Sternal yatma korumak için yeterli bilinci yerine gözetimsiz kadar bir hayvan bırakmayın. </li><li> Tüylerin çıkış yönünün tersine uygulayarak saç kesme makinesi kullanılarak kalvarial bölgeyi tıraş. Herhangi bir kürk kalıntıları çıkarmak ve onu afte silmek için saç kremleri sürünr tuzlu batırılmış gazlı bez ardından kuru gazlı bez kullanarak artık daha 2 dk. Bakım gözlerinde önlemek için alınmalıdır. Seçenek olarak ise, veteriner göz merhemi gözler için ekstra bir koruma tabakası olarak önceden epilasyon uygulanabilir. Bu tüy dökücü krem ​​tüm izlerini kimyasal maddeye aşırı maruz kalmanın olası tahrişi önlemek için kaldırılmış olması zorunludur. % 5 klorheksidin (Şekil 1D) uygulayarak saç derisini dezenfekte edin. </li><li> Deri altına 5 mg / kg karprofen 200 ul tuzlu su içinde seyreltildi enjekte edilir. Kuruluğunu önlemek ve her zaman bir termal pad üzerinde hayvan tutmak için veteriner göz merhemi sürün. Işletim dürbün altında hayvan yerleştirin. </li><li> Ince makas ve cımbız (Şekil 1E) kullanılarak kafa derisi cilt 1 cm uzunluğundaki oval kesim olun. Kavisli cımbız kullanarak periost tutun ve ince makas kullanılarak kesip. </li><li> Bir diş matkap a kullanarak lambdoid sütür kalvarial kusur 2 mm anterior Matkapnd 5 mm dış çaplı trefin (Şekil 1F ve G). Dura mater penetrasyonunu önlemek için, kemik içine yol dörtte üç matkap ve bir spatula kullanılarak kemik fragmanı ayırın. </li><li> Bir otogreft implant, kemik parçasını almak ve enkaz kaldırmak için 10 ml steril tuzlu su içeren 10 mm plastik plaka yıkayın. Yumuşak dokuları çıkarmayın. Önceden bir allogreft bir allogreft, çözülme implante ve RT için normalleştirmek ve sonra yıkayın. </li><li> Bu yüzden kusur marjları (Şekil 1H) dokunmaz kavisli cımbız kullanarak defekt kemik grefti yerleştirin. Fibrin jel kullanılarak konak kemik grefti (25 U / ml trombin 5 ul ile karıştırılmış / ml fibrinojen 46 mg 5 ul) Tutkal. </li><li> 4-0 Vicryl dikiş (Şekil 1I) kullanarak cilt dikin. Cerrahi kesim povidon-iyot uygulayın. Bakım kürk dikiş kirlenmeyi önlemek için alınmalıdır. Mark fare kulak ve enjekte 0.25 mg / kg Antisedan to medetomidin&#39;den anestezik etkisini tersine. </li><li> Hayvan 10 dakika içinde uyanmak yoksa, bir ısındı pad üzerinde yer olduğundan emin olun. Steril tuzlu su 200 ul enjekte ve 0.1 mg / kg Antisedan iğne gerekirse. Tamamen iyileşene kadar diğer hayvanların şirkete ameliyat geçirmiş bir hayvan iade etmeyin. </li><li> Sütürler açmasını önlemek için bir hafta ayrı kafeslerde hayvanlar tutun. Bir kaç gün sonrası op kafes katta bir petri suya batırılmış fare yemi yerleştirin. Deri altına, ameliyat sonrası ağrının tedavi edilmesi için ameliyat sonrası 3 gün boyunca günde bir kez, steril tuzlu su içinde seyreltilmiş 1 mg / ml Carprofen çözeltisi 200 ul enjekte edilir. </li></ol><img alt="figür 1" src="/files/ftp_upload/53459/53459fig1.jpg" /> Şekil 1. Kalvaryal Allogreft Hazırlama ve Kalvaryal Hata Cerrahi. Kemik parçası kalvaryal bölge (A) izole edilir. Yumuşak dokuKemik iliği, kan (B) swabbed edilir ve greft, fosfat tamponlu salin (Cı, AG = allograft) &#39;de iki yıkama ve ardından% 70 etanol içinde çalkalanır. Alıcı fare kalvaryal bölge (D) &#39;de tıraş ve derinin dezenfeksiyonunda Ameliyat için hazırlanmıştır. Bir oval kesim kafa derisi cilt oluşturulur ve periost (E) çıkarılır. Sonra, kalvarial kusur, 5 mm çaplı trefin (F) kullanılarak delinir. Kemik fragmanı sağlam superior sagittal sinüs (G) bırakarak, bir kaşık şekilli spatula kullanılarak ayrılır. Allogreft sonra defekt yerleştirilir ve fibrin jel (H) ile güvence altına alınmıştır. Son olarak, cilt (I) dikilir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53459/53459fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> Karakterizasyonu için 3. Mikro Bilgisayarlı TomografiVasküler ağacı <ol><li> Heparinli tuz çözeltisini hazırlayın. Ağırlık 2000 U sodyum heparin ve 50ml plastik tüp içine koyun. 20 ml serum fizyolojik ekleyin ve iyice tüp sallayın. 15 ml ile 20 ml Luer lock şırınga heparinlenmiş tuzlu ısındı doldurun ve bir 23-G kafa derisi ven seti şırınga bağlayın. Bir şırınga pompası şırınga Yapıştırmayın ve 1 ml / dakika 10 ml pompa ayarlayın. </li><li> 50ul fenobarbital (65 mg / ml .; 100 mg / kg) intraperitoneal enjeksiyonu ile Oturaklı fare. Derinden sedasyon olduğundan emin olmak için hayvanın ekstremite sıkıştırın. Emici yüzey astarı (Şekil 2A) ile sarılmış bir tespit kuruluna sırtında fare sabitleyin. Duman için personel maruz kalmasını önlemek için davlumbaz sabit fare yerleştirin. </li><li> Ince makas ve cımbız (Şekil 2B) kullanarak boyun karın cildi kesin. Kılıç şeklinde bir süreç (Şekil 2C) kadar karın duvarı kesti. Onun lateral boyunca göğüs kafesini kesin. Akciğerleri bir zarar kaçınınd kalp ve kalp tamamen açık olduğundan emin olun. Sternumu (Şekil 2D) geri çekilmesi için bir hemostat kullanın. </li><li> Kelebek iğne sol ventrikül (Şekil 2E) içine 3 mm yerleştirin. 3-sek tutkal (Şekil 2F) kullanılarak kalp ve göğüs duvarına iğne Tutkal. </li><li> Hemen Pompayı etkinleştirin. Bir dakika sonra, damarsal (Şekil 2G) basıncını için inferior vena kava teşrih. Sıvıları uzak başından akacak şekilde kurulu eğin. Başarılı perfüzyon, karaciğer ve kan damarlarını temizleme neden olur. </li><li> Heparinize salin perfüzyon tamamlandığında,% 4 formaldehit, 10 ml serpmek. Damar sistemine hava kabarcıklarının nüfuz kaçının ve formaldehit dumanlara maruz kalmaktan kaçının. Başarılı formaldehid perfüzyon kuyruk takviye neden olur. Tuzlu heparinize 10 ml formaldehit yıkayın. </li><li> İmalat göre olan radyo-opak kontrast ajanı hazırlamakÜrer talimatları. Tipik haliyle, bu bileşik bir seyreltici ve bir kürleme ajanının karıştırılmasını gerektirir. Serolojik pipetler kullanın ve 15 ml plastik tüp çözüm karıştırın. </li><li> 1 ml / dakika bir hızda kontrast maddesi karışımı ile hayvan serpmek. Koroner bağırsak ve karaciğer kan damarları gözlemleyin ve 2 perfüzyon sonrası sarı dönüyor emin olun - Başarılı perfüzyon (Şekil 2H) gösteren, 3 ml. Perfüzyon tamamlanmasıyla, kelebek iğne boru kesmek yalnız karkas elde etmek ve kalvarial bölgeye çözümün sızmasını önlemek için tuvalet kağıdı ile sarın. 4 ° CO / N polimerizasyonu izin verin. </li><li> Kalvarial bölgesini (Şekil 2I) teşrih; İlk ilgi kranial bölgeyi zarar kaçınarak, mümkün olduğunca yan olarak deriyi kesmek için bir neşter kullanabilirsiniz. 10 mm uzakta greft kafatası kemiği kesmek için ince makas kullanın, sonra kemik grefti bulun ve. </li><li> Izole calv TaramaBir uCT tarayıcı kullanarak arial kemik örneği; 200 msn 360 ° ve entegrasyon zaman başına 1000 projeksiyonları kullanılarak, 20.5 mm, 55 kVp X-ışını enerjisi, 145 uA Şiddeti görüş alanını ayarlayın. Görüntü diğer kemik defekti modelleri uCT parametreleri 7 ayarlayın. </li><li> UCT yazılım tarafından oluşturulan 2B yeniden dilimleri dikkate alınmalıdır. Ilgi bölgesi düzgün, tarama ve daha sonra kalvarial kusur bulmak için emin olun. Perfüzyon kalitesini değerlendirmek. Kan damarlarının başarılı kimlik (Şekil 2J) sonra devam ve çift distile su (DDW) seyreltilmiş% 6 Trikloroasetik Asit (TCA) kullanarak örnek kirecini. </li><li> Bölüm 3,10 belirtilen parametreler kullanılarak örnek yeniden tara. Yeniden 2D dilim lambdoid sütür bulun. 2 mm ile 8 mm çapında yüksekliği daki (VOI) silindirik bir hacim tanımlar, bu dikiş teğet - bu kusur anatomik edilir. </li><li> Segment inciKüresel eşikleme prosedürü kullanılarak yumuşak dokulardan e kemik dokusu; 130 alt eşiğini ayarlamak ve kısıtlı 3D Gauss filtresi (sigma [σ] = 2.0 ve destek = 2) kısmen hacimlerde gürültü bastırmak için geçerlidir. 3D rekonstrüksiyon oluşturun ve VOI düzgün (Şekil 2K) yerleştirildiğinden emin olun. </li><li> IPL yazılım ve &quot;dt_object_param&quot; fonksiyonu (Şekil 2L) kullanarak bir kalınlık haritası oluşturmak. NOT: Bu fonksiyon her damar çapı için damar hacmini açıklamaktadır. </li></ol><img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/53459/53459fig2.jpg" /> Kalp yaklaşımı ile bir radyo-opak madde kullanarak Şekil 2. Perfüzyon. Fare sabitleme kurulu (A) tutturulur ve cilt boyun (B) karın yukarı boyunca kesilir. Karın duvarı kılıç şeklinde proce medial yukarı çizgi boyunca kesilirp (C), ve göğüs kafesi yanal olarak (D) kesilir. Bir kelebek iğne (E, sağ ventrikül beyaz kesikli çizgi ile belirtilir) belirgin koyu sağ ventrikül içine sokulmasına kaçınarak, sol ventrikül içine yerleştirilir ve iğne kalp ve göğüs duvarına yapıştırılmış olan (F) . Heparinize salin (2-3 ml) kalp içine pompalanır ve vena kava inferior disseke edilir (G, beyaz ok inferior vena kava gösterir). Formaldehit (% 4) perfüze yıkanır; bu sarı boyalı radyo-opak kontrast maddenin bir perfüzyon ile takip edilir. Başarılı perfüzyon san (H) rengini değiştirmek, kan damarları, temizlenmesi ile aşikâr olacaktır. Polimerizasyondan sonra, kalvarial bölge (I, AG = allogreft) izole edildi ve (J, faiz hacmi turuncu işaretlenmiş) uygun perfüzyon onaylamak için uCT tarayıcı kullanarak görüntülü.örneği (K) sertliği alınmış ve taranmamış olan renkli bir kalınlık haritası (L) nesil tarafından izledi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53459/53459fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> Kemik Mineral ve Kan Perfüzyon 4. Floresans Görüntüleme <ol><li> 1.5 ml bir tüp içinde 2 nmol / 100 ul PBS bir konsantrasyonda (kan perfüzyonunun ölçülmesinde kemik mineralizasyonunu ve kan yoluyla bulaşan bir flüoresan madde izlemek için bir bisfosfonat-konjüge flüoresan probun kullanın) probları sulandırın. Yavaşça birkaç kez Pipet probunun homojen çözülmesini sağlamak. </li><li> Belirlenmiş görüntüleme oturumundan önce 24 saat bir zaman sıfır görüntü almak; indüksiyon odasında% 3 izofluran ile desteklenmiş% 100 medikal dereceli oksijen 2 L / dk inhalasyon kullanmadan 3 fareler uyutmak. Doğru anestezi kurulduktan sonra,% 1.5 izofluran konsantrasyonunu düşürmek - 2%. </li><li> Kuruluğunu önlemek ve emin termal ped her zaman açık olmak için veteriner göz merhemi sürün. Derinden anestezi olduğundan emin olmak için, hayvanın ayağını sıkıştırın. Sternal yatma korumak için yeterli bilinci yerine gözetimsiz kadar bir hayvan bırakmayın. </li><li> Tüylerin çıkış yönünün tersine uygulayarak saç kesme makinesi kullanılarak kalvarial bölgeyi tıraş. Saç kremleri kullanarak kürk kalıntıları çıkarmak. Herhangi bir kürk kalıntısı optik görüntüleme ile müdahale edecektir. Ince makas ve cımbız kullanarak dikişlerle çıkarın. </li><li> IVIS aşamada üç hayvan yerleştirin Her bir görüntüleme oturumu için 37 ° C&#39;ye kadar ısıtıldı. , Otomatik pozlama süresini ayarlayın C alanını görüntüleyebilir ve filtreleri ayarlayın. Örneğin, 680 nm dalga boyunda ışık maksimum uyarma ile karakterize bir bifosfonat-konjuge floresan prob için, 675 nm&#39;lik bir uyarma filtresi ve Cy5.5 bir emisyon filtresi kullanın . Benzer bir şekilde, ışık dalga boyunda 750 nm pik uyarma ile kan yoluyla bulaşan bir flüoresan madde kullanarak710 nm&#39;lik bir eksitasyon filtre ve 780 nm&#39;lik bir emisyon filtresi kullanılır. </li><li> Görüntü &quot;Acquire&quot; düğmesine basarak Image yazılımı Living yoluyla fareler. Emin kalvarial bölge kapsamlı bir rehber tavsiye Lim ve ark 2009 için 8 (Şekil 3B) tamamen görünür olduğundan emin olun. </li><li> Fareler% 100 oksijen teneffüs uyanık izin verin. </li><li> Bir damar içi yükleme enjeksiyon yoluyla 2-nmol flüoresan probun enjekte edilir. Yukarıda açıklandığı gibi belirlenmiş görüntüleme oturumunda, görüntüleme gerçekleştirmek. </li></ol> Kemik Rejenerasyon için 5. Mikro Bilgisayarlı Tomografi <ol><li> 4.3 - 4.2 adımda gösterildiği gibi kemik oluşumu ölçümü için,% 3 izofluran inhalasyon yoluyla fare uyutmak. UCT tarayıcı yatağına fare aktarın ve tarayıcıya yerleştirin. </li><li> UCT tarayıcının X-ışını tüpü potansiyel 55 kVp enerji ve 145 uA orta çözünürlükte yoğunluğunu ayarlayın. 20.5 mm bir görüş alanını kullanarak gerçekleştirmekİzci (tek röntgen) tarama ve kafatasının arkasına farenin gözlerinin uzanan bir ilgi bölgeyi tanımlamak. 200 msn 360 ° ve entegrasyon zaman başına 1000 projeksiyonları kullanılarak, CT taraması gerçekleştirin. </li><li> 20 um nominal uzaysal çözünürlüğü kullanarak 2D dilim yeniden yapılandırma. UCT yazılımını 9 kullanarak standart bir konuma kusur marjları hizalayın. </li><li> Benzer şekilde, 3.20 adım ilgi silindirik hacmi tanımlamak ve kısıtlı 3D Gauss filtre uygulamak için (σ = 0.8 ve destek = 1) kısmen hacimlerde gürültü bastırmak için. Segment küresel eşikleme prosedürü kullanılarak yumuşak dokulardan kemik dokusu. </li><li> Ilgi hacmindeki mineralize kemik dokusunun hacmini belirleyin. </li></ol> Kök Hücre İşe Alım ve Farklılaşma 6. Biyoparlaklık Görüntüleme <ol><li> Bölüm 4,2-4,4 tasvir ve% 100 oksijen inhalasyon yoluyla farelerin uyanık olarak görüntüleme için fare hazırlayın. </li><li> 1 yönetme26 mg / hayvan intraperitonel enjeksiyon ile her bir farenin kg böcek lusiferazı ve indüksiyon odasına hayvan dönün. 2 dakika sonra,% 3 izofluran ile anestetize hayvan. IVIS üzerinde fareler sahne ısındı yerleştirin. </li><li> Image yazılımı Yaşam Via, pozlama süresini için &quot;auto&quot; ve C. Image görüş alanını luciferin uygulamasından sonra fareler 5 dk ayarlayın. Transgen ifade fareler arasında değişmektedir çünkü Image &quot;Biyoparlaklık&quot; yöntem kullanılarak adımda 4.6 de görüldüğü gibi hayvanlar, ilgi alanları tanımlayın. Kuyruk kalvarial sinyali Normale. </li></ol>

<ol>
	<li>Finkemeier, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bone-grafting+and+bone-graft+substitutes.">Bone-grafting and bone-graft substitutes.</a> J Bone Joint Surg Am. 84-A (3), 454-464 (2002).</li><li>Kanczler, J. M., Oreffo, R. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Osteogenesis+and+angiogenesis:+the+potential+for+engineering+bone.">Osteogenesis and angiogenesis: the potential for engineering bone.</a> Eur Cell Mater. 15, 100-114 (2008).</li><li>Schipani, E., Maes, C., Carmeliet, G., Semenza, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regulation+of+osteogenesis-angiogenesis+coupling+by+HIFs+and+VEGF.">Regulation of osteogenesis-angiogenesis coupling by HIFs and VEGF.</a> J Bone Miner Res. 24 (8), 1347-1353 (2009).</li><li>Huang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatiotemporal+Analyses+of+Osteogenesis+and+Angiogenesis+via+Intravital+Imaging+in+Cranial+Bone+Defect.">Spatiotemporal Analyses of Osteogenesis and Angiogenesis via Intravital Imaging in Cranial Bone Defect.</a> J Bone Miner Res. , (2015).</li><li>Kimelman-Bleich, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+a+synthetic+oxygen+carrier-enriched+hydrogel+to+enhance+mesenchymal+stem+cell-based+bone+formation+in+vivo.">The use of a synthetic oxygen carrier-enriched hydrogel to enhance mesenchymal stem cell-based bone formation in vivo.</a> Biomaterials. 30 (27), 4639-4648 (2009).</li><li>Iris, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+imaging+of+the+skeleton:+quantitative+real-time+bioluminescence+monitoring+gene+expression+in+bone+repair+and+development.">Molecular imaging of the skeleton: quantitative real-time bioluminescence monitoring gene expression in bone repair and development.</a> J Bone Miner Res. 18 (3), 570-578 (2003).</li><li>Bouxsein, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Guidelines+for+assessment+of+bone+microstructure+in+rodents+using+micro-computed+tomography.">Guidelines for assessment of bone microstructure in rodents using micro-computed tomography.</a> J Bone Miner Res. 25 (7), 1468-1486 (2010).</li><li>Lim, E., Modi, K. D., Kim, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+bioluminescent+imaging+of+mammary+tumors+using+IVIS+spectrum.">In vivo bioluminescent imaging of mammary tumors using IVIS spectrum.</a> J Vis Exp. (26), (2009).</li><li>Kallai, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcomputed+tomography-based+structural+analysis+of+various+bone+tissue+regeneration+models.">Microcomputed tomography-based structural analysis of various bone tissue regeneration models.</a> Nat Protoc. 6 (1), 105-110 (2011).</li><li>Fleming, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bone+blood+flow+and+vascular+reactivity.">Bone blood flow and vascular reactivity.</a> Cells Tissues Organs. 169 (3), 279-284 (2001).</li><li>Dhillon, R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PTH-enhanced+structural+allograft+healing+is+associated+with+decreased+angiopoietin-2-mediated+arteriogenesis,+mast+cell+accumulation,+and+fibrosis.">PTH-enhanced structural allograft healing is associated with decreased angiopoietin-2-mediated arteriogenesis, mast cell accumulation, and fibrosis.</a> J Bone Miner Res. 28 (3), 586-597 (2013).</li><li>Nebuloni, L., Kuhn, G. A., Vogel, J., Muller, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+in+vivo+vascular+imaging+approach+for+hierarchical+quantification+of+vasculature+using+contrast+enhanced+micro-computed+tomography.">A novel in vivo vascular imaging approach for hierarchical quantification of vasculature using contrast enhanced micro-computed tomography.</a> PLoS One. 9 (1), e86562 (2014).</li><li>Zhang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Periosteal+progenitor+cell+fate+in+segmental+cortical+bone+graft+transplantations:+implications+for+functional+tissue+engineering.">Periosteal progenitor cell fate in segmental cortical bone graft transplantations: implications for functional tissue engineering.</a> J Bone Miner Res. 20 (12), 2124-2137 (2005).</li><li>Movahed, R., Pinto, L. P., Morales-Ryan, C., Allen, W. R., Wolford, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+cranial+bone+grafts+for+reconstruction+of+maxillofacial+deformities.">Application of cranial bone grafts for reconstruction of maxillofacial deformities.</a> Proc (Bayl Univ Med Cent). 26 (3), 252-255 (2013).</li><li>Putters, T. F., Schortinghuis, J., Vissink, A., Raghoebar, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+prospective+study+on+the+morbidity+resulting+from+calvarial+bone+harvesting+for+intraoral+reconstruction.">A prospective study on the morbidity resulting from calvarial bone harvesting for intraoral reconstruction.</a> Int J Oral Maxillofac Surg. , (2015).</li><li>Kline, R. M., Wolfe, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complications+associated+with+the+harvesting+of+cranial+bone+grafts.">Complications associated with the harvesting of cranial bone grafts.</a> Plast Reconstr Surg. 95 (1), 5-13 (1995).</li><li>Hassanein, A. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+calvarial+burring+on+resorption+of+onlay+cranial+bone+graft.">Effect of calvarial burring on resorption of onlay cranial bone graft.</a> J Craniofac Surg. 23 (5), 1495-1498 (2012).</li><li>Yin, J., Jiang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Completely+resorption+of+autologous+skull+flap+after+orthotopic+transplantation:+a+case+report.">Completely resorption of autologous skull flap after orthotopic transplantation: a case report.</a> Int J Clin Exp Med. 7 (4), 1169-1171 (2014).</li><li>Schuss, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bone+flap+resorption:+risk+factors+for+the+development+of+a+long-term+complication+following+cranioplasty+after+decompressive+craniectomy.">Bone flap resorption: risk factors for the development of a long-term complication following cranioplasty after decompressive craniectomy.</a> J Neurotrauma. 30 (2), 91-95 (2013).</li><li>Ben Arav, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adeno-associated+virus-coated+allografts:+a+novel+approach+for+cranioplasty.">Adeno-associated virus-coated allografts: a novel approach for cranioplasty.</a> J Tissue Eng Regen Med. 6 (10), e43-e50 (2012).</li><li>Ito, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remodeling+of+cortical+bone+allografts+mediated+by+adherent+rAAV-RANKL+and+VEGF+gene+therapy.">Remodeling of cortical bone allografts mediated by adherent rAAV-RANKL and VEGF gene therapy.</a> Nat Med. 11 (3), 291-297 (2005).</li><li>Sheyn, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PTH+promotes+allograft+integration+in+a+calvarial+bone+defect.">PTH promotes allograft integration in a calvarial bone defect.</a> Mol Pharm. 10 (12), 4462-4471 (2013).</li><li>Jain, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+regulation+of+vessel+maturation.">Molecular regulation of vessel maturation.</a> Nat Med. 9 (6), 685-693 (2003).</li><li>Reginato, S., Gianni-Barrera, R., Banfi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Taming+of+the+wild+vessel:+promoting+vessel+stabilization+for+safe+therapeutic+angiogenesis.">Taming of the wild vessel: promoting vessel stabilization for safe therapeutic angiogenesis.</a> Biochem Soc Trans. 39 (6), 1654-1658 (2011).</li><li>Moutsatsos, I. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exogenously+regulated+stem+cell-mediated+gene+therapy+for+bone+regeneration.">Exogenously regulated stem cell-mediated gene therapy for bone regeneration.</a> Mol Ther. 3 (4), 449-461 (2001).</li><li>Deckers, M. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bone+morphogenetic+proteins+stimulate+angiogenesis+through+osteoblast-derived+vascular+endothelial+growth+factor.">Bone morphogenetic proteins stimulate angiogenesis through osteoblast-derived vascular endothelial growth factor.</a> A. Endocrinology. 143 (4), 1545-1553 (2002).</li><li>Cornejo, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+adipose+tissue-derived+osteogenic+and+endothelial+cells+on+bone+allograft+osteogenesis+and+vascularization+in+critical-sized+calvarial+defects.">Effect of adipose tissue-derived osteogenic and endothelial cells on bone allograft osteogenesis and vascularization in critical-sized calvarial defects.</a> Tissue Eng Part A. 18 (15-16), 1552-1561 (2012).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Burada anlatılan multimodal görüntüleme yaklaşımlarının amacı kafatası kemik grefti bağlamında anjiyogenez-osteogenesis ekseninin titiz bir soruşturma sağlamaktır. Neovaskülarizasyon tüm kranial kusur besleyen damar ağacın doğru yüksek çözünürlüklü 3 boyutlu gösteri izin uCT protokolü kullanılarak görüntülendi. uCT veriler kolayca gibi IPL yazılımı gibi gelişmiş araçlar kullanılarak analiz edilebilir. Örneğin, Şekil 3C&#39;de gösterildiği kal...

Travma, tümör rezeksiyonu, dekompressif kraniyotominin ve konjenital defekte Kraniyofasiyal kemik kaybı nadiren tek başına iyileşir ve net bir klinik çözüm sunuyor. Otolog kemik grefti ve allojenik kemik grefti yoğun bu koşulları 1 tedavi etmek için kullanılır. Bu yaygın osteogenesis sıkı anjiyojenez 2,3 ile birleştirilir kabul edilmektedir. Böylece, kemik rejenerasyonu için önerilen tedavinin tam çalışma, tüm kusur site genelinde oluşturan damar ağacının kapsamlı bir soruşturma içermelidir. Araştırma modellerinde damarlanmayı karakterize birkaç müsait yöntem vardır. Damar ağacı histolojik analizi ile incelenebilir. Histoloji doku kesit dayanır yana, ortaya çıkan görüntünün bozulmayacağı bir yüksek ihtimal. Bu sorunu çözmek için, intravital mikroskopi görüntü bozulmadan kan damarları 4 yapılabilir; Bununla birlikte, bu yöntemtek düzlemli görüntüleme sınırlayıcı. Kontrast madde ile perfüze edilmiş bir hayvandan elde edilen örneklerin uCT tarama yenilenmesi sitesi 5 besleyen damar ağının 3D görüntü sağlar. Bu yaklaşım bir bütün olarak organının damar oldukça detaylı gösteri yanı sıra, kan damarı dağılımının titiz analiz sağlar. Ayrıca, uCT kan damarlarının farklı alt tipleri karakterize kan damarlarının çeşitli çaplarda arasındaki farklılaşma sağlar. Biz allogreft implantasyonu daha büyük neovaskülarizasyonu tetikleyecek bir kalvaryal otogreft bu implantasyonu hipotezi, ve bu, çeşitli teknikler kullanılabilir, bu hipotezi devam formation.To gelişmiş kemik da, yeni damar oluşumu yol açacaktır artmıştır. Biz uCT tabanlı analiz yaparak yeni oluşan damar ağacın desenleri araştırıldı. Biz kan havuzu floresan prob kullanılarak kan perfüzyonunu ölçülür. Sonra, eşekBir hidroksiapatit yönettiği prob ve uCT analizi FLI tarafından sed kemik dokusu mineralizasyonu. Son olarak, lusiferaz osteokalsin-pozitif hücrelerde ifade edildiği transjenik farelerde BLI performans, kök hücre farklılaşması işe alım ve izlenir.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="614">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">C57BL/C&#160; Mice</td>
			<td style="width:112px;">Harlan laboratories</td>
			<td align="right" style="width:119px;">57</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">FVB/n Mice</td>
			<td style="width:112px;">Harlan laboratories</td>
			<td align="right" style="width:119px;">862</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Phenobarbital</td>
			<td style="width:112px;">West waro</td>
			<td style="width:119px;">NDC 0641-0477-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Rodent hair clipper</td>
			<td style="width:112px;">Wahl animal</td>
			<td style="width:119px;">8786-451A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Scalpel 11</td>
			<td style="width:112px;">Miltex</td>
			<td align="right" style="width:119px;">27111504</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Dental micro motor</td>
			<td style="width:112px;">marathon III</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">5mm trephine</td>
			<td style="width:112px;">Fine Science tools</td>
			<td style="width:119px;">18004-50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Hair removing cream</td>
			<td style="width:112px;">Veet</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">KetaVed (Ketamine)</td>
			<td style="width:112px;">Vedco</td>
			<td style="width:119px;">NDC 50989-996-06</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Domitor</td>
			<td style="width:112px;">Zoetis</td>
			<td style="width:119px;">NADA 141-267</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">carprofen</td>
			<td style="width:112px;">Norbrook</td>
			<td style="width:119px;">02000/4229</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Eye ointment</td>
			<td style="width:112px;">Puralube</td>
			<td style="width:119px;">NDC 17033-211-38</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Operating binocular</td>
			<td style="width:112px;">Kent scientific</td>
			<td style="width:119px;">KSCXTS-1121</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Fine scissors&#160;</td>
			<td style="width:112px;">Fine Science tools</td>
			<td style="width:119px;">14060-11</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Curve tweezers</td>
			<td style="width:112px;">Fine Science tools</td>
			<td style="width:119px;">11274-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Spoon shaped spatula</td>
			<td style="width:112px;">Fine Science tools</td>
			<td style="width:119px;">10090-13</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tisseel Fibin gel kit&#160;</td>
			<td style="width:112px;">Baxter</td>
			<td align="right" style="width:119px;">718971</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">needle holder</td>
			<td style="width:112px;">Fine Science tools</td>
			<td style="width:119px;">12060-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">vicryl suture 4-0</td>
			<td style="width:112px;">Ethicon</td>
			<td style="width:119px;">J392H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Antisedan</td>
			<td style="width:112px;">Zoetis</td>
			<td style="width:119px;">NADA#141033</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Heparin</td>
			<td style="width:112px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">H3393</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">20ml luerlock&#160;</td>
			<td style="width:112px;">BD</td>
			<td align="right" style="width:119px;">302830</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">23G scalp vein set (butterfly needle)</td>
			<td style="width:112px;">BD</td>
			<td align="right" style="width:119px;">367342</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Hemostat</td>
			<td style="width:112px;">Fine Science tools</td>
			<td style="width:119px;">13008-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Syringe pump</td>
			<td style="width:112px;">Harvard apparatus</td>
			<td style="width:119px;">PHD 2000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">3sec gel glue&#160;</td>
			<td style="width:112px;">Scotch</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">rodent dissection board</td>
			<td style="width:112px;">Leica</td>
			<td style="width:119px;">38DI02313</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Microfil MV-122</td>
			<td style="width:112px;">flow-tech</td>
			<td style="width:119px;">MV-122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">uCT40 scanner</td>
			<td style="width:112px;">Scanco</td>
			<td style="width:119px;">uCT40</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">TCA6%</td>
			<td style="width:112px;">Sigma</td>
			<td style="width:119px;">T6399</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Osteosense 680</td>
			<td style="width:112px;">PerkinElmar</td>
			<td style="width:119px;">NEV10020EX</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Angiosense750</td>
			<td style="width:112px;">PerkinElmar</td>
			<td style="width:119px;">NEV10011</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Oxigen 100% medical grade</td>
			<td style="width:112px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">isoflurane (furane)</td>
			<td style="width:112px;">Baxter</td>
			<td align="right" style="width:119px;">1001936040</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">IVIS kinetics</td>
			<td style="width:112px;">Xenogen</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Beetle luciferin</td>
			<td style="width:112px;">Promega</td>
			<td style="width:119px;">E160A</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

computed tomography and optical imaging of osteogenesis-angiogenesis coupling to assess integration of cranial bone autografts and allografts

Bir kemik greft prosedürün başarısını belirlemede önemli bir parametre greft çevredeki vaskularizasyon olduğunu. Biz bol kan damarı oluşumu ile daha kemik rejenerasyonu teşvik edecek bir kemik otogreftin o implantasyonu varsaydık. Defekt yerinde neovaskülarizasyon üzerinde greft etkisini araştırmak için, bir polimerizasyon kontrast madde ile hayvanın sistemik perfüzyon içeren kan damarlarını oluşturan yeni karakterize bir mikro-bilgisayarlı tomografi (uCT) yaklaşımını geliştirdi. Bu yöntem bütünüyle bir organın detaylı damar analiz sağlar. Buna ek olarak, kan perfüzyon kan yoluyla bulaşan bir flüoresan madde flüoresan görüntüleme (FLI) kullanılarak değerlendirildi. Kemik oluşumu, bir hidroksiapatit hedefli bir prob ve uCT analizi kullanılarak FLI ile nicelendirildi. Kök hücre alımı osteokalsin promoterinin kontrolü altında lusiferaz ifade eden bir transjenik farelerin biyolüminesans görüntüleme (BLI) ile izlenmiştir.Burada tarif ve allogreft hazırlanması, kalvarial kusur ameliyatı göstermek, neovaskülarizasyon çalışma ve (kontrast madde in vivo perfüzyon dahil) kemik oluşum analizi ve veri analizi için protokol için uCT tarama protokolleri. Damar 3D yüksek çözünürlüklü analizi, özellikle arteriol oluşumu ile ilgili olarak, implante greftli hayvanlarda önemli ölçüde daha büyük bir anjiyojenez gösterdi. Buna göre, kan perfüzyon ameliyat sonrası 7. gün otogreft grubunda anlamlı olarak yüksek bulunmuştur. Biz autograf alınan hayvanlarda üstün kemik mineralizasyonu ve ölçülen büyük kemik oluşumunu gözlendi. Hücreler 7. ve 10. günde arasındaki kemik oluşturan hücrelerin içine farklılaşan greft-konak kemik sütür için otogreft implantasyonu uyarılmış ikamet kök hücre alımı. Bu bulgu, gelişmiş kemik oluşumu atfedilebilir anlamındadırotogreft implantasyonu karakterize artar vasküler beslenmesi. Yöntemler sıkı sınırlı kemik oluşumu ve neovaskülarizasyon açısından kemik rejenerasyonu incelemek için en uygun araç olarak hizmet edebilir tasvir.

Neovaskülarizasyon Kan perfüzyonunun ölçmek için bir flüoresan kan kaynaklı madde kullanılarak uCT hacim analiz ile ve FLI ile değerlendirildi. Yedi gün ameliyat sonrası, uCT tarama C57BL / 6 (Şekil 3A) hasat allograft almış farelerde daha Otogreft almış farelerde küçük ve orta çapı kan damarlarının önemli ölçüde daha yüksek bir ses gösterdi. İlginç bir şekilde, otogreft grubundaki yeni oluşan damar ağacı allogreft grubunda kan damarları, dış kenarlarından kusur si...

Watch this Scientific Journal Video about Computed Tomography and Optical Imaging of Osteogenesis-angiogenesis Coupling to Assess Integration of Cranial Bone Autografts and Allografts at JoVE.com

Computed Tomography and Optical Imaging of Osteogenesis-angiogenesis Coupling to Assess Integration of Cranial Bone Autografts and Allografts

Otolog ve allojenik kemik greft implantasyonu önemli kraniofasial kemik kaybını tedavi yaklaşımları kabul teşkil. Oysa neovaskülarizasyon, hücre farklılaşması ve kemik oluşumu arasındaki etkileşime greft bileşiminin etkisi belirsizdir. Biz greft yakınlık anjiyogenez-osteogenesis bağımlılığın aydınlatmak için amaçlandığı multimodal görüntüleme protokol mevcut.

Bilgisayarlı Tomografi ve Osteogenezi-anjiyogenez bağlamalar Optik Görüntüleme Kranial Kemik Otogreftlerin ve allogreft Entegrasyon değerlendirmek için

A major parameter determining the success of a bone-grafting procedure is vascularization of the area surrounding the graft. We hypothesized that ...

computed-tomography-optical-imaging-osteogenesis-angiogenesis

Research

JoVE Journal

Bioengineering

11.4K Görüntüleme.  The Hebrew University–Hadassah Faculty of Dental Medicine.  Otolog ve allojenik kemik greft implantasyonu önemli kraniofasial kemik kaybını tedavi yaklaşımları kabul teşkil. Oysa neovaskülarizasyon, hücre farklılaşması ve kemik oluşumu arasındaki etkileşime greft bileşiminin etkisi belirsizdir. Biz greft yakınlık anjiyogenez-osteogenesis bağımlılığın aydınlatmak için amaçlandığı multimodal görüntüleme protokol mevcut. 

Video: Computed Tomography and Optical Imaging of Osteogenesis-angiogenesis Coupling to Assess Integration of Cranial Bone Autografts and Allografts

Three-dimensional Optical-resolution Photoacoustic Microscopy

Optical microscopy, providing valuable insights at the cellular and organelle levels, has been widely recognized as an enabling biomedical technology. As the mainstays of in vivo three-dimensional (3-D) optical microscopy, single-/multi-photon fluorescence microscopy and optical coherence tomography (OCT) have demonstrated their extraordinary sensitivities to fluorescence and optical scattering contrasts, respectively. However, the optical absorption contrast of biological tissues, which encodes essential physiological/pathological information, has not yet been assessable. 
The emergence of biomedical photoacoustics has led to a new branch of optical microscopy optical-resolution photoacoustic microscopy (OR-PAM)1, where the optical irradiation is focused to the diffraction limit to achieve cellular1 or even subcellular2 level lateral resolution. As a valuable complement to existing optical microscopy technologies, OR-PAM brings in at least two novelties. First and most importantly, OR-PAM detects optical absorption contrasts with extraordinary sensitivity (i.e., 100%). Combining OR-PAM with fluorescence microscopy3 or with optical-scattering-based OCT4 (or with both) provides comprehensive optical properties of biological tissues. Second, OR-PAM encodes optical absorption into acoustic waves, in contrast to the pure optical processes in fluorescence microscopy and OCT, and provides background-free detection. The acoustic detection in OR-PAM mitigates the impacts of optical scattering on signal degradation and naturally eliminates possible interferences (i.e., crosstalks) between excitation and detection, which is a common problem in fluorescence microscopy due to the overlap between the excitation and fluorescence spectra. 
Unique for optical absorption imaging, OR-PAM has demonstrated broad biomedical applications since its invention, including, but not limited to, neurology5, 6, ophthalmology7, 8, vascular biology9, and dermatology10. In this video, we teach the system configuration and alignment of OR-PAM as well as the experimental procedures for in vivo functional microvascular imaging.

Optical-resolution photoacoustic microscopy (OR-PAM) is an emerging technology capable of imaging optical absorption contrasts in vivo with cellular resolution and sensitivity. Here, we provide a visualized instruction on the experimental protocols of OR-PAM, including system configuration, system alignment, typical in vivo experimental procedures, and functional imaging schemes.

Üç boyutlu optik çözünürlük foto akustik Mikroskopi

Optical microscopy, providing valuable insights at the cellular and organelle levels, has been widely recognized as an enabling biomedical technology. As ...

Biyomühendislik

Attaching Biological Probes to Silica Optical Biosensors Using Silane Coupling Agents

In order to interface with biological environments, biosensor platforms, such as the popular Biacore system (based on the Surface Plasmon Resonance (SPR) technique), make use of various surface modification techniques, that can, for example, prevent surface fouling, tune the hydrophobicity / hydrophilicity of the surface, adapt to a variety of electronic environments, and most frequently, induce specificity towards a target of interest.1-5 These techniques extend the functionality of otherwise highly sensitive biosensors to real-world applications in complex environments, such as blood, urine, and wastewater analysis.2,6-7 While commercial biosensing platforms, such as Biacore, have well-understood, standard techniques for performing such surface modifications, these techniques have not been translated in a standardized fashion to other label-free biosensing platforms, such as Whispering Gallery Mode (WGM) optical resonators.8-9
WGM optical resonators represent a promising technology for performing label-free detection of a wide variety of species at ultra-low concentrations.6,10-12 The high sensitivity of these platforms is a result of their unique geometric optics: WGM optical resonators confine circulating light at specific, integral resonance frequencies.13 Like the SPR platforms, the optical field is not totally confined to the sensor device, but evanesces; this "evanescent tail" can then interact with species in the surrounding environment. This interaction causes the effective refractive index of the optical field to change, resulting in a slight, but detectable, shift in the resonance frequency of the device. Because the optical field circulates, it can interact many times with the environment, resulting in an inherent amplification of the signal, and very high sensitivities to minor changes in the environment.2,14-15
To perform targeted detection in complex environments, these platforms must be paired with a probe molecule (usually one half of a binding pair, e.g. antibodies / antigens) through surface modification.2 Although WGM optical resonators can be fabricated in several geometries from a variety of material systems, the silica microsphere is the most common. These microspheres are generally fabricated on the end of an optical fiber, which provides a "stem" by which the microspheres can be handled during functionalization and detection experiments. Silica surface chemistries may be applied to attach probe molecules to their surfaces; however, traditional techniques generated for planar substrates are often not adequate for these three-dimensional structures, as any changes to the surface of the microspheres (dust, contamination, surface defects, and uneven coatings) can have severe, negative consequences on their detection capabilities. Here, we demonstrate a facile approach for the surface functionalization of silica microsphere WGM optical resonators using silane coupling agents to bridge the inorganic surface and the biological environment, by attaching biotin to the silica surface.8,16 Although we use silica microsphere WGM resonators as the sensor system in this report, the protocols are general and can be used to functionalize the surface of any silica device with biotin.

Biosensors interface with complex, biological environments and perform targeted detection by combining highly sensitive sensors with highly specific probes attached to the sensor via surface modification. Here, we demonstrate the surface functionalization of silica optical sensors with biotin using silane coupling agents to bridge the sensor and the biological environment.

Silan Kaplin Ajanlar kullanarak Silika Optik Biyosensörler için Biyolojik Probları takılması

In order to interface with biological environments, biosensor platforms, such as the popular Biacore system (based on the Surface Plasmon Resonance (SPR) ...

Integrated Photoacoustic Ophthalmoscopy and Spectral-domain Optical Coherence Tomography

Both the clinical diagnosis and fundamental investigation of major ocular diseases greatly benefit from various non-invasive ophthalmic imaging technologies. Existing retinal imaging modalities, such as fundus photography1, confocal scanning laser ophthalmoscopy (cSLO)2, and optical coherence tomography (OCT)3, have significant contributions in monitoring disease onsets and progressions, and developing new therapeutic strategies. However, they predominantly rely on the back-reflected photons from the retina. As a consequence, the optical absorption properties of the retina, which are usually strongly associated with retinal pathophysiology status, are inaccessible by the traditional imaging technologies.
Photoacoustic ophthalmoscopy (PAOM) is an emerging retinal imaging modality that permits the detection of the optical absorption contrasts in the eye with a high sensitivity4-7 . In PAOM nanosecond laser pulses are delivered through the pupil and scanned across the posterior eye to induce photoacoustic (PA) signals, which are detected by an unfocused ultrasonic transducer attached to the eyelid. Because of the strong optical absorption of hemoglobin and melanin, PAOM is capable of non-invasively imaging the retinal and choroidal vasculatures, and the retinal pigment epithelium (RPE) melanin at high contrasts 6,7. More importantly, based on the well-developed spectroscopic photoacoustic imaging5,8 , PAOM has the potential to map the hemoglobin oxygen saturation in retinal vessels, which can be critical in studying the physiology and pathology of several blinding diseases 9 such as diabetic retinopathy and neovascular age-related macular degeneration.
Moreover, being the only existing optical-absorption-based ophthalmic imaging modality, PAOM can be integrated with well-established clinical ophthalmic imaging techniques to achieve more comprehensive anatomic and functional evaluations of the eye based on multiple optical contrasts6,10 . In this work, we integrate PAOM and spectral-domain OCT (SD-OCT) for simultaneously in vivo retinal imaging of rat, where both optical absorption and scattering properties of the retina are revealed. The system configuration, system alignment and imaging acquisition are presented.

Photoacoustic ophthalmology (PAOM), an optical-absorption-based imaging modality, provides the complementary evaluation of the retina to the currently available ophthalmic imaging technologies. We report the using of PAOM integrated with spectral-domain optical coherence tomography (SD-OCT) for simultaneous multimodal retinal imaging in rats.

Entegre Photoacoustic Oftalmoskopi ve Spektral-domain optik koherens tomografi

Both the clinical diagnosis and fundamental investigation of major ocular diseases greatly benefit from various non-invasive ophthalmic imaging ...

Wideband Optical Detector of Ultrasound for Medical Imaging Applications

Optical sensors of ultrasound are a promising alternative to piezoelectric techniques, as has been recently demonstrated in the field of optoacoustic imaging. In medical applications, one of the major limitations of optical sensing technology is its susceptibility to environmental conditions, e.g. changes in pressure and temperature, which may saturate the detection. Additionally, the clinical environment often imposes stringent limits on the size and robustness of the sensor. In this work, the combination of pulse interferometry and fiber-based optical sensing is demonstrated for ultrasound detection. Pulse interferometry enables robust performance of the readout system in the presence of rapid variations in the environmental conditions, whereas the use of all-fiber technology leads to a mechanically flexible sensing element compatible with highly demanding medical applications such as intravascular imaging. In order to achieve a short sensor length, a pi-phase-shifted fiber Bragg grating is used, which acts as a resonator trapping light over an effective length of 350 &#181;m. To enable high bandwidth, the sensor is used for sideway detection of ultrasound, which is highly beneficial in circumferential imaging geometries such as intravascular imaging. An optoacoustic imaging setup is used to determine the response of the sensor for acoustic point sources at different positions.

Optical detection of ultrasound is impractical in many imaging scenarios because it often requires stable environmental conditions. We demonstrate an optical technique for ultrasound sensing in volatile environments with miniaturization and sensitivity levels appropriate for optoacoustic imaging in restrictive scenarios, e.g. intravascular applications.

Geniş bant Tıbbi Görüntüleme Uygulamaları Ultrason Optik Dedektörü

Optical sensors of ultrasound are a promising alternative to piezoelectric techniques, as has been recently demonstrated in the field of optoacoustic ...

An Improved Mechanical Testing Method to Assess Bone-implant Anchorage

Recent advances in material science have led to a substantial increase in the topographical complexity of implant surfaces, both on a micro- and a nano-scale. As such, traditional methods of describing implant surfaces -&#160;namely numerical determinants of surface roughness -&#160;are inadequate for predicting in vivo performance. Biomechanical testing provides an accurate and comparative platform to analyze the performance of biomaterial surfaces. An improved mechanical testing method to test the anchorage of bone to candidate implant surfaces is presented. The method is applicable to both early and later stages of healing and can be employed for any range of chemically or mechanically modified surfaces -&#160;but not smooth surfaces. Custom rectangular implants are placed bilaterally in the distal femora of male Wistar rats and collected with the surrounding bone. Test specimens are prepared and potted using a novel breakaway mold and the disruption test is conducted using a mechanical testing machine. This method allows for alignment of the disruption force exactly perpendicular, or parallel, to the plane of the implant surface, and provides an accurate and reproducible means for isolating an exact peri-implant region for testing.

An improved method to mechanically test bone anchorage to candidate implant surfaces is presented. This method allows for alignment of the disruption force exactly perpendicular, or parallel, to the plane of the implant surface, and provides an accurate means to direct the disruption forces to an exact peri-implant region.

Kemik-implant Anchorage değerlendirmek için bir Geliştirilmiş Mekanik Test Metodu

Recent advances in material science have led to a substantial increase in the topographical complexity of implant surfaces, both on a micro- and a ...

In Vivo Quantitative Assessment of Myocardial Structure, Function, Perfusion and Viability Using Cardiac Micro-computed Tomography

The use of Micro-Computed Tomography (MicroCT) for in vivo studies of small animals as models of human disease has risen tremendously due to the fact that MicroCT provides quantitative high-resolution three-dimensional (3D) anatomical data non-destructively and longitudinally. Most importantly, with the development of a novel preclinical iodinated contrast agent called eXIA160, functional and metabolic assessment of the heart became possible. However, prior to the advent of commercial MicroCT scanners equipped with X-ray flat-panel detector technology and easy-to-use cardio-respiratory gating, preclinical studies of cardiovascular disease (CVD) in small animals required a MicroCT technologist with advanced skills, and thus were impractical for widespread implementation. The goal of this work is to provide a practical guide to the use of the high-speed Quantum FX MicroCT system for comprehensive determination of myocardial global and regional function along with assessment of myocardial perfusion, metabolism and viability in healthy mice and in a cardiac ischemia mouse model induced by permanent occlusion of the left anterior descending coronary artery (LAD).

In Vivo Quantitative Assessment of Myocardial Structure, Function, Perfusion and Viability Using Cardiac Micro-computed Tomography

This method outlines the use of Quantum Micro-Computed Tomography (MicroCT) to assess cardiac morphology, function, perfusion, metabolism and viability with iodinated contrast agent in mice with experimentally-induced myocardial ischemia. The technique can be applied for non-destructive high-throughput longitudinal in vivo imaging of various animal models of human heart disease.

Miyokard Yapı, Fonksiyon Vivo Kantitatif Değerlendirilmesi yılında Perfüzyon ve Canlılık Kardiyak Mikro-bilgisayarlı Tomografi ile

The use of Micro-Computed Tomography (MicroCT) for in vivo studies of small animals as models of human disease has risen tremendously due to the fact that ...

Proper Positioning and Restraint of a Rat Hind Limb for Focused High Resolution Imaging of Bone Micro-architecture Using In Vivo Micro-computed Tomography

The use of in vivo micro-computed tomography (&#181;CT) is a powerful tool which involves the non-destructive imaging of internal structures at high resolutions in live animal models. This allows for repeated imaging of the same rodent over time. This feature not only reduces the total number of rodents required in an experimental design and thereby reduces the inter-subject variation that can arise, but also allows researchers to assess longitudinal or life-long responses to an intervention. To acquire high quality images that can be processed and analyzed to more accurately quantify outcomes of bone micro-architecture, users of in vivo &#181;CT scanners must properly anesthetize the rat, and position and restrain the hind limb. To do this, it is imperative that the rat be anesthetized to a level of complete relaxation, and that pedal reflexes are lost. These guidelines may be modified for each individual rat, as the rate of isoflurane metabolism can vary depending on strain and body size. Proper technique for in vivo &#181;CT image acquisition enables accurate and consistent measurement of bone micro-architecture within and across studies.

Proper Positioning and Restraint of a Rat Hind Limb for Focused High Resolution Imaging of Bone Micro-architecture Using In Vivo Micro-computed Tomography

This paper instructs users of in vivo micro-computed tomography (&#181;CT) scanners how to anesthetize, correctly position and restrain the hind limb of a rat for minimal movement during high-resolution imaging of the tibia. The result is high quality images that can be processed to accurately quantify bone micro-architecture.

Uygun konumlandırma ve sıçan Hind riske odaklı yüksek kararlılık düşsel ve kemik mikro mimarisi kullanarak Vivo içinde mikro Bilgisayarlı Tomografi için kısıtlama

The use of in vivo micro-computed tomography (&#181;CT) is a powerful tool which involves the non-destructive imaging of internal structures at high ...

Multimodal Volumetric Retinal Imaging by Oblique Scanning Laser Ophthalmoscopy (oSLO) and Optical Coherence Tomography (OCT)

While fluorescence imaging is widely used in ophthalmology, a large field of view (FOV) three-dimensional (3D) fluorescence retinal image is still a big challenge with the state-of-the-art retinal imaging modalities because they would require z-stacking to compile a volumetric dataset. Newer optical coherence tomography (OCT) and OCT angiography (OCTA) systems overcome these restrictions to provide three-dimensional (3D) anatomical and vascular images, but the dye-free nature of OCT cannot visualize leakage indicative of vascular dysfunction. This protocol describes a novel oblique scanning laser ophthalmoscopy (oSLO) technique that provides 3D volumetric fluorescence retinal imaging. The setup of the imaging system generates the oblique scanning by a dove tail slider and aligns the final imaging system at an angle to detect fluorescent cross-sectional images. The system uses the laser scanning method, and therefore, allows an easy incorporation of OCT as a complementary volumetric structural imaging modality. In vivo imaging on rat retina is demonstrated here. Fluorescein solution is intravenously injected to produce volumetric fluorescein angiography (vFA).

Multimodal Volumetric Retinal Imaging by Oblique Scanning Laser Ophthalmoscopy oSLO and Optical Coherence Tomography OCT

Here, we present a protocol to get a large field of view (FOV) three-dimensional (3D) fluorescence and OCT retinal image by using a novel imaging multimodal platform. We will introduce the system setup, the method of alignment, and the operational protocols. In vivo imaging will be demonstrated, and representative results will be provided.

Eğik tarama Lazer Ophthalmoscopy (oSLO) ve optik koherens tomografi (OCT) tarafından Multimodal hacimsel Retina Görüntüleme

While fluorescence imaging is widely used in ophthalmology, a large field of view (FOV) three-dimensional (3D) fluorescence retinal image is still a big ...

Use of Micro X-ray Computed Tomography with Phosphotungstic Acid Preparation to Visualize Human Fibromuscular Tissue

Manual dissection and histological observation are common methods used to investigate human tissues. However, manual dissection can damage delicate structures&#160;while processing and histological observation provide limited information through cross-sectional imaging. Micro X-ray computed tomography (microCT) is an effective tool for obtaining three-dimensional information without damaging specimens. However, it shows limited efficiency in differentiating soft tissue parts. Use of contrast-enhancing agents, like phosphotungstic acid (PTA), can solve this problem by improving soft tissue contrast. We implemented microCT with PTA to investigate the human orbicularis retaining ligament (ORL), which is a delicate structure in the orbit area. In this method, harvested specimens are fixed in formalin, dehydrated in serial ethanol solutions, and stained with a PTA solution. After staining, microCT scanning, 3D reconstruction, and analysis are performed. Skin, ligaments, and muscles can be clearly visualized using this method. The specimen size and duration of staining are essential features of the method. The suitable specimen thickness was about 5&#8211;7 mm, above which the process was slowed, and the optimum duration was 5&#8211;7 days, below which an empty hole in the central area occasionally occurred. To maintain the location and direction of small pieces during cutting, sewing on the same region of each part is recommended. Furthermore, preliminary analyses of the anatomical structure are needed to correctly identify each piece. Parafilm can be used to prevent drying, but care should be taken to prevent specimen distortion. Our multidirectional observation showed that the ORL is composed of a multilayered meshwork of continuous plates, rather than thread-like fibers, as reported previously. These results suggest that microCT scanning with PTA is useful for examining specific compartments within complex structures of human tissue. It may be helpful in the analyses of cancer tissues, nerve tissues, and various organs, like the heart and liver.

Micro X-ray computed tomography is effective in obtaining three-dimensional information from undamaged human specimens but has limited success in observing soft tissues. The use of phosphotungstic acid contrast agent can resolve this issue. We implemented this contrast agent to examine human delicate fibromuscular tissues (the orbicularis retaining ligament).

İnsan Fibromusküler Doku Görselleştirmek için Fosfotungstik Asit Hazırlık ile Mikro X-Ray Bilgisayarlı Tomografi Kullanımı

Manual dissection and histological observation are common methods used to investigate human tissues. However, manual dissection can damage delicate ...

Optical Imaging of Isolated Murine Ventricular Myocytes

The ability to isolate adult cardiac myocytes has permitted researchers to study a variety of cardiac pathologies at the single cell level. While advances in calcium sensitive dyes have permitted the robust optical recording of single cell calcium dynamics, recording of robust transmembrane optical voltage signals has remained difficult. Arguably, this is because of the low single to noise ratio, phototoxicity, and photobleaching of traditional potentiometric dyes. Therefore, single cell voltage measurements have long been confined to the patch clamp technique which while the gold standard, is technically demanding and low throughput. However, with the development of novel potentiometric dyes, large, fast optical responses to changes in voltage can be obtained with little to no phototoxicity and photobleaching. This protocol describes in detail how to isolate adult murine myocytes which can be used for cellular shortening, calcium, and optical voltage measurements. Specifically, the protocol describes how to use a ratiometric calcium dye, a single-excitation calcium dye, and a single excitation voltage dye. This approach can be used to assess the cardiotoxicity and arrhythmogenicity of various chemical agents. While phototoxicity is still an issue at the single cell level, methodology is discussed on how to reduce it.

We present the methodology for the isolation of murine myocytes and how to obtain voltage or calcium traces simultaneously with sarcomere shortening traces using fluorescence photometry with simultaneous digital cell geometry measurements.

İzole Murine Ventriküler Miyositlerin Optik Görüntülemesi

The ability to isolate adult cardiac myocytes has permitted researchers to study a variety of cardiac pathologies at the single cell level. While advances ...