Name: Analyzing Micro-Computed Tomography (CT) Images of Murine Trabecular Bone
Uploaded: 2023-09-08T14:10:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Analyzing Micro-Computed Tomography CT Images of Murine Trabecular Bone at JoVE.com

analyzing micro-computed tomography (ct) images of murine trabecular bone

HE-Färbung und Mikro-CT zur Bewertung der Mikroarchitektur des trabekulären Knochens von Mäusen

Osteoporosis is a prevalent metabolic bone disease, especially among the elderly, and is associated with an increased risk of fragility fractures. As osteoporosis becomes more common in China1, there will be a growing demand for studying the bone structures of small animals2,3. The previous methods of measuring bone loss rely on the outcomes of two-dimensional dual-energy x-ray absorptiometry. However, this does not capture the changes in the architectural microstructure of the trabecular bone, which is a key factor for skeletal strength4. The microstructure of bone affects its strength, stiffness, and fracture resistance. By comparing bone microarchitecture in normal and pathological states, changes in bone tissue morphology, structure, and function caused by osteoporosis can be identified. This information contributes to the understanding of the development of osteoporosis and its association with other diseases. 
Micro-computed tomography (Micro-CT) imaging has recently become a popular technique for bone morphology assessment, where it can provide accurate and comprehensive data on bone structure and density parameters such as bone volume fraction, thickness, and separation5,6. At the same time, the Micro-CT results can be affected by the analysis software7. Different methods of image acquisition, evaluation, and reporting are used by various commercial Micro-CT systems. This inconsistency makes it hard to compare and interpret the results reported by different studies5. Also, it cannot currently replace bone histomorphometry in providing researchers with information on cellular-level parameters in the skeletal system8. Meanwhile, histologic techniques allow direct observation and measurement of the microscopic morphology of bone. Hematoxylin and eosin (HE) staining is a common staining technique used in histology to visualize the general structure of cells and tissues. It is used to identify the presence of bone tissue and its microarchitecture.
This article uses Micro-CT combined with tissue slicing technique (Hematoxylin-Eosin [HE] staining) to collect bone tissue images and perform quantitative analysis of trabecular bone to evaluate the changes of bone microstructure in an osteoporosis mouse model.

Autor im Rampenlicht: Eine wirtschaftliche und effiziente Methode zur quantitativen Bewertung der Knochenmikroarchitektur in einem murinen Osteoporosemodell 

Bewertung der trabekulären Knochenmikroarchitektur in einem Osteoporose-Mausmodell

Our research focused on the effects of traditional Chinese medicine, or TCM, on osteoporosis. We are trying to explore the mechanism, efficacy, and safety of TCM intervention for osteoporosis. Micro-computed tomography imaging has recently become a popular technique for bone morphology assessment.It can provide accurate and comprehensive data on bone structure and density parameters, such as bone volume, fracture thickness, and separation. The skeletal system is the most unique tissue structure in terms of the physical properties of the body. It contains the inorganic component arginine calcium phosphate, and it is hard and stiff as a result.The process of hurting bone symptoms is tedious. We provided a complete and detailed process from modeling to osteoporosis in evaluation for researchers. We believe the application of the technology will undoubtedly bring great improvements to osteoporosis research in the context of ethnomedicine exploration.

Watch this Scientific Journal Video about Analyzing Micro-Computed Tomography CT Images of Murine Trabecular Bone at JoVE.com

Analyzing Micro-Computed Tomography (CT) Images of Murine Trabecular Bone  

Analyse von Mikro-Computertomographie-Bildern (CT) des murinen Trabekelknochens

Um mit der Analyse der Mikro-Computertomographie oder der Mikro-CT-Bilder in der Software des Mikro-CT-Bildgebungssystems zu beginnen, wählen Sie die zu analysierenden Daten aus. Klicken Sie auf Sub und legen Sie die Pixelgröße auf 10 Mikrometer fest. Verschieben Sie die Region of Interest (ROI) und ändern Sie die Größe, um den distalen Femur über der Wachstumsfuge einzubeziehen.Klicken Sie dann auf Start. Klicken Sie anschließend auf die Schaltfläche 3D-Analyse, um die resultierende 3D-Rekonstruktion zu erhalten. Exportieren Sie die Daten aus dem Mikro-CT-System zur Analyse auf den Computer.Nachdem Sie die rekonstruierten CT-Daten importiert haben, klicken Sie auf Prozess- und Bildrechner. Klicken Sie dann nacheinander auf Region Pad und Interaktiv. Passen Sie das gelbe Kontrollkästchen an den entsprechenden ROI an.Wählen Sie nach dem Beenden des Bildrechners die Knochenmikroarchitekturanalyse oder das BMA-Add-on aus und klicken Sie auf Kortex segmentieren und Trabekel segmentieren. Klicken Sie abschließend auf Knochen messen, um die knochenmorphometrischen Indizes zu berechnen. Die trabekulären mikroarchitektonischen Parameter wurden bei Mäusen aus zwei Gruppen gemessen, der scheinoperierten Gruppe und der ovariektomierten Osteoporose-Modellgruppe oder OVX-Gruppe.Die Ergebnisse zeigten signifikante Unterschiede zwischen den Mäusen der beiden Gruppen. Das Verhältnis von Knochenvolumen zu Gesamtgewebevolumen war in der OVX-Gruppe um 3 % niedriger als in der Scheingruppe. Die Trabekeldicke war bei Mäusen der OVX-Gruppe geringer als in der Scheingruppe, und die Trabekeltrennung bei den OVX-Mäusen war größer als bei den Scheinmäusen.3D-Darstellungen von trabekulären ROIs, die aus rekonstruiertem Knochenvolumen extrahiert wurden, zeigten, dass die Trabekel der OVX-Mäuse im Vergleich zur Scheingruppe spärlich waren und Osteoporose zeigten.

Research

JoVE Journal

Medicine

Analyzing Micro-Computed Tomography (CT) Images of Murine Trabecular Bone

Trabecular Bone Microarchitecture Evaluation in an Osteoporosis Mouse Model

Bone microstructure refers to the arrangement and quality of bone tissue at the microscopic level. Understanding the bone microstructure of the skeleton ...