Name: combined in vivo optical and &#181;ct imaging to monitor infection, inflammation, and bone anatomy in an orthopaedic implant infection in mice
Uploaded: 2014-10-16T13:00:00
Duration: 18 min 40 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Combined In vivo Optical and Ã‚ÂµCT Imaging to Monitor Infection, Inflammation, and Bone Anatomy in an Orthopaedic Implant Infection in Mice at JoVE.com

وأيد هذا العمل من قبل برنامج H &amp; H لي أبحاث علماء المقيم الجراحي (إلى JAN)، وبدء في إنشاء مؤسسة AO منحة S-12-03M (لLSM)، والمعاهد الوطنية للصحة منح R01-AI078910 (لLSM) .

<ol>
	<li>Dothager, 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=Advances+in+bioluminescence+imaging+of+live+animal+models.">Advances in bioluminescence imaging of live animal models.</a> Curr Opin Biotechnol. 20, 45-53 (2009).</li><li>Badr, C. E., Tannous, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioluminescence+imaging+progress+and+applications.">Bioluminescence imaging progress and applications.</a> Trends Biotechnol. 29, 624-633 (2011).</li><li>Luker, G. D., Luker, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+imaging+current+applications+and+future+directions.">Optical imaging current applications and future directions.</a> J Nucl Med. 49, 1-4 (2008).</li><li>Ntziachristos, V., Ripoll, J., Wang, L. V., Weissleder, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Looking+and+listening+to+light+the+evolution+of+whole-body+photonic+imaging.">Looking and listening to light the evolution of whole-body photonic imaging.</a> Nat Biotechnol. 23, 313-320 (2005).</li><li>Reumann, M. K., Weiser, M. C., Mayer-Kuckuk, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Musculoskeletal+molecular+imaging+a+comprehensive+overview.">Musculoskeletal molecular imaging a comprehensive overview.</a> Trends Biotechnol. 28, 93-101 (2010).</li><li>Snoeks, T. J., Khmelinskii, A., Lelieveldt, B. P., Kaijzel, E. L., Lowik, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+advances+in+skeletal+imaging+applied+to+bone+metastases.">Optical advances in skeletal imaging applied to bone metastases.</a> Bone. 48, 106-114 (2011).</li><li>Sjollema, J., 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+potential+for+bio-optical+imaging+of+biomaterial-associated+infection+in+vivo.">The potential for bio-optical imaging of biomaterial-associated infection in vivo.</a> Biomaterials. 31, 1984-1995 (2010).</li><li>Del Pozo, J. L., Patel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+practice.+Infection+associated+with+prosthetic+joints.">Clinical practice. Infection associated with prosthetic joints.</a> N Engl J Med. 361, 787-794 (2009).</li><li>Parvizi, J., Adeli, B., Zmistowski, B., Restrepo, C., Greenwald, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Management+of+periprosthetic+joint+infection+the+current+knowledge+AAOS+exhibit+selection.">Management of periprosthetic joint infection the current knowledge AAOS exhibit selection.</a> J Bone Joint Surg Am. 94, e104 (2012).</li><li>Arciola, C. R., Campoccia, D., Speziale, P., Montanaro, L., Costerton, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofilm+formation+in+Staphylococcus+implant+infections.+A+review+of+molecular+mechanisms+and+implications+for+biofilm-resistant+materials.">Biofilm formation in Staphylococcus implant infections. A review of molecular mechanisms and implications for biofilm-resistant materials.</a> Biomaterials. 33, 5967-5982 (2012).</li><li>Zimmerli, W., Moser, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pathogenesis+and+treatment+concepts+of+orthopaedic+biofilm+infections.">Pathogenesis and treatment concepts of orthopaedic biofilm infections.</a> FEMS Immunol Med Microbiol. 65, 158-168 (2012).</li><li>Cram, 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=Total+knee+arthroplasty+volume+utilization+and+outcomes+among+Medicare+beneficiaries+1991-2010.">Total knee arthroplasty volume utilization and outcomes among Medicare beneficiaries 1991-2010.</a> JAMA. 308, 1227-1236 (2012).</li><li>Wolf, B. R., Lu, X., Li, Y., Callaghan, J. J., Cram, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adverse+outcomes+in+hip+arthroplasty+long-term+trends.">Adverse outcomes in hip arthroplasty long-term trends.</a> J Bone Joint Surg Am. 94, (2012).</li><li>Bernthal, N. 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=A+mouse+model+of+post-arthroplasty+Staphylococcus+aureus+joint+infection+to+evaluate+in+vivo+the+efficacy+of+antimicrobial+implant+coatings.">A mouse model of post-arthroplasty Staphylococcus aureus joint infection to evaluate in vivo the efficacy of antimicrobial implant coatings.</a> PLoS ONE. 5, (2010).</li><li>Bernthal, N. 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=Protective+role+of+IL-1beta+against+post-arthroplasty+Staphylococcus+aureus+infection.">Protective role of IL-1beta against post-arthroplasty Staphylococcus aureus infection.</a> J Orthop Res. 29, 1621-1626 (2011).</li><li>Niska, J. 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=Monitoring+bacterial+burden,+inflammation+and+bone+damage+longitudinally+using+optical+and+&#181;CT+imaging+in+an+orthopaedic+implant+infection+in+mice.">Monitoring bacterial burden, inflammation and bone damage longitudinally using optical and &#181;CT imaging in an orthopaedic implant infection in mice.</a> PLoS ONE. 7, e47397 (2012).</li><li>Niska, J. 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=Daptomycin+and+tigecycline+have+broader+effective+dose+ranges+than+vancomycin+as+prophylaxis+against+a+Staphylococcus+aureus+surgical+implant+infection+in+mice.">Daptomycin and tigecycline have broader effective dose ranges than vancomycin as prophylaxis against a Staphylococcus aureus surgical implant infection in mice.</a> Antimicrob Agents Chemother. 56, 2590-2597 (2012).</li><li>Niska, J. 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=Vancomycin-Rifampin+Combination+Therapy+has+Enhanced+Efficacy+Against+an+Experimental+Staphylococcus+aureus+Prosthetic+Joint+Infection.">Vancomycin-Rifampin Combination Therapy has Enhanced Efficacy Against an Experimental Staphylococcus aureus Prosthetic Joint Infection.</a> Antimicrob Agents Chemother. 57, 5080-5086 (2013).</li><li>Pribaz, J. R., 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=Mouse+model+of+chronic+post-arthroplasty+infection+noninvasive+in+vivo+bioluminescence+imaging+to+monitor+bacterial+burden+for+long-term+study.">Mouse model of chronic post-arthroplasty infection noninvasive in vivo bioluminescence imaging to monitor bacterial burden for long-term study.</a> J Orthop Res. 30, 335-340 (2012).</li><li>Faust, N., Varas, F., Kelly, L. M., Heck, S., Graf, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Insertion+of+enhanced+green+fluorescent+protein+into+the+lysozyme+gene+creates+mice+with+green+fluorescent+granulocytes+and+macrophages.">Insertion of enhanced green fluorescent protein into the lysozyme gene creates mice with green fluorescent granulocytes and macrophages.</a> Blood. 96, 719-726 (2000).</li><li>Kadurugamuwa, J. 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=Direct+continuous+method+for+monitoring+biofilm+infection+in+a+mouse+model.">Direct continuous method for monitoring biofilm infection in a mouse model.</a> Infect Immun. 71, 882-890 (2003).</li><li>Kuo, C., Coquoz, O., Troy, T. L., Xu, H., Rice, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+reconstruction+of+in+vivo+bioluminescent+sources+based+on+multispectral+imaging.">Three-dimensional reconstruction of in vivo bioluminescent sources based on multispectral imaging.</a> J Biomed Opt. 12, 024007 (2007).</li><li>Kim, M. 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=Neutrophil+survival+and+c-kit+-progenitor+proliferation+in+Staphylococcus+aureus-infected+skin+wounds+promote+resolution.">Neutrophil survival and c-kit+-progenitor proliferation in Staphylococcus aureus-infected skin wounds promote resolution.</a> Blood. 117, 3343-3352 (2011).</li><li>Deirmengian, C. A., Lonner, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What's+new+in+adult+reconstructive+knee+surgery.">What's new in adult reconstructive knee surgery.</a> J Bone Joint Surg Am. 94, 182-188 (2012).</li><li>Ning, 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=Maltodextrin-based+imaging+probes+detect+bacteria+in+vivo+with+high+sensitivity+and+specificity.">Maltodextrin-based imaging probes detect bacteria in vivo with high sensitivity and specificity.</a> Nat Mater. 10, 602-607 (2011).</li><li>Panizzi, 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=In+vivo+detection+of+Staphylococcus+aureus+endocarditis+by+targeting+pathogen-specific+prothrombin+activation.">In vivo detection of Staphylococcus aureus endocarditis by targeting pathogen-specific prothrombin activation.</a> Nat Med. 17, 1142-1146 (2011).</li><li>van Oosten, 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=Realtime+in+vivo+imaging+of+invasive+and+biomaterial+associated+bacterial+infections+using+fluorescently+labelled+vancomycin.">Realtime in vivo imaging of invasive and biomaterial associated bacterial infections using fluorescently labelled vancomycin.</a> Nat Commun. 4, 2584 (2013).</li><li>Kong, Y., 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=Imaging+tuberculosis+with+endogenous+beta+lactamase+reporter+enzyme+fluorescence+in+live+mice.">Imaging tuberculosis with endogenous beta lactamase reporter enzyme fluorescence in live mice.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 107, 12239-12244 (2010).</li></ol>

JAM، BNT، EL، وتدفع NZ، KPF موظفي PERKINELMER، التي تصنع أدوات التصوير، وقدمت Xen29 إضاءة الحيوية S. السلالة الذهبية، وتدفع لتغطية تكاليف نشر هذا المقال الفيديو. باقي المؤلفين ليس لديهم ما يكشف.

التصوير Multimodality مثل تقنيات التصوير التي تستخدم في التصوير الضوئي الجسم الحي بالتزامن مع μCT التصوير يوفر النهج التكنولوجي الجديد الذي يسمح التصور 3D، الكمي والرصد الطولي للعمليات البيولوجية في سياق التشريحية 1-4. توفر البروتوكولات في هذه الدراسة معلومات مفصلة عن كيفية إضاءة الحيوية في الجسم الحي والتصوير الفلورسنت يمكن الجمع بين μCT التصوير في زرع الأطراف الاصطناعية نموذج عدوى العظام في الفئران لمراقبة العبء البكتيري، والتهاب العدلات والتغيرات التشريحية في العظام noninvasively وأكثر طوليا الوقت. أخذت معا، فإن المعلومات التي تم الحصول عليها من خلال الجمع بين التصوير الضوئي والهيكلي يمثل التقدم التكنولوجي الكبرى، والتي قد تكون خاصة مناسبة تماما لدراسة العمليات البيولوجية والحالات المرضية التي تؤثر على الجهاز الحركي. مصلحة واحدةجي الحقائق التي ينبغي الإشارة إلى أن لاحظنا أن الإشارات الفلورسنت-EGFP العدلات انخفضت إلى مستويات الخلفية من 14-21 يوما وظلت عند مستويات الخلفية طوال مدة التجربة رغم وجود البكتيريا للإضاءة الحيوية. فمن غير المرجح أن الإشعاع الأشعة السينية أثر بقاء العدلات كما لاحظنا حركية مماثلة من الإشارات العدلات في الفئران غير المشع 19. في عملنا السابق التي تنطوي على نموذج S. جروح المصابين الذهبية، تشارك العدلات تسلل مجموعة من تجنيد العدلات قوية من التداول والبقاء لفترات طويلة العدلات في موقع الإصابة وصاروخ موجه من KIT + السلف الخلايا إلى الخراج، حيث أنها تعطي محليا ارتفاعا حتى تنضج العدلات 23. فمن المرجح أن عمليات مماثلة ساهمت في العدلات تسلل في زرع العظام S. الذهبية نموذج العدوى. على الرغم من أنه من غير المعروف لماذا انخفضت إشارات العدلات في orthopنموذج عدوى aedic، فإنه يمكن أن تكون الاستجابة المناعية التي تغيرت بمرور الوقت مع تقدم هذا المرض من حاد إلى عدوى مزمنة، وهذا هو موضوع التحقيق في المستقبل. هناك قيود مع هذا نموذج الفأر من العظام العدوى مشترك الاصطناعية والتصوير في الجسم الحي multimodality التي ينبغي أن يلاحظ. أولا، هذا نموذج الفأر هو التبسيط للإجراءات والمواد الفعلية المستخدمة في جراحة العظام في الإنسان 24. مع ذلك، هذا النموذج لا ألخص العدوى المزمنة وما تبعها من التهاب في العظام والأنسجة المشتركة التي ينظر اليها في التهابات زرع العظام البشرية 8،9. وبالإضافة إلى ذلك، للحصول على الصور μCT، استخدمت بجرعات منخفضة نسبيا من الإشعاع الأشعة السينية لتقليل أي آثار سلبية على صحة الحيوانات أثناء العدوى. لقرار أفضل من العظام، جرعات من الإشعاع الأشعة السينية يمكن استخدامها في التصوير μCT على الموت الرحيم وnimals. ومع ذلك، فإن هذا القضاء على القدرة على noninvasively طوليا ورصد التغيرات العظام خلال فترة التجارب. في الختام، التصوير multimodality تنطوي على مزيج من الجسم الحي كله في التصوير الضوئي الحيوان مع التصوير التشريحي μCT أتاح المزيد من المعلومات الشاملة عن العدوى والاستجابة الالتهابية. بالإضافة إلى ذلك، فقد سمحت هذه التقنيات تقييم الآثار المترتبة على العدوى والالتهاب في العظام والأنسجة المشتركة. العمل المستقبلي يمكن الاستفادة من التصوير multimodality لتقييم فعالية العلاجات المضادة للميكروبات، الاستجابات المناعية، التسبب في المرض والتغيرات المتفاعلة في العظام كما بدأنا التحقيق 14-18. بالإضافة إلى ذلك، يمكن التصوير multimodality تقييم تحقيقات واستشفاف لتشخيص وجود عدوى كما هو موضح سابقا في النماذج الحيوانية عدوى الفخذ، التهاب الشغاف، تصيب الرئةالأيونات والتهابات بيولوجية 25-28. وأخيرا، فإن استخدام التصوير multimodality يمكن توسيع راء الأمراض المعدية وتستخدم في مختلف التخصصات، بما في ذلك العظام والروماتيزم وأمراض السرطان، للتحقيق في الظروف الأخرى التي تؤثر على الجهاز الحركي، مثل السرطان العظمي، المرض المنتشر والكسور والتهاب المفاصل 5-7 .

Multimodality تقنيات التصوير قبل السريرية التي تنطوي على مزيج من المعلومات البصرية والتشريحية تسمح التصور ورصد الظواهر البيولوجية في 3D 1-4. منذ μCT التصوير يسمح التصور رائعة من تشريح العظام، وذلك باستخدام μCT التصوير بالتزامن مع التصوير الضوئي من يمثل مزيجا فريدا التي قد تكون مفيدة بشكل خاص للعمليات التي تنطوي البيولوجيا العظام 5-7 التحقيق. على سبيل المثال سيكون لاستخدام هذه التقنيات لدراسة التهابات زرع العظام، والتي تمثل إحدى المضاعفات الكارثية التالية العمليات الجراحية للعظام 8،9. البكتيريا تشكل الأغشية الحيوية على الأجسام الغريبة المزروعة التي تعزز بقاء البكتيريا عن طريق بمثابة حاجز مادي يمنع الخلايا المناعية من الاستشعار العدوى وكتل المضادات الحيوية البكتيريا من الوصول إلى 10،11. العدوى المزمنة والمستمرة للأنسجة المشتركة (التهاب المفاصل الصرف الصحي) لد العظام (التهاب العظم والنقي) يدفع ارتشاف العظم الذي يؤدي إلى تخفيف من بدلة و8،9 في نهاية المطاف الفشل. ويرتبط هذا الناتج عظام النهايات periprosthetic مع زيادة معدلات الاعتلال والوفيات 12،13. في عمل مسبق لدينا، كانت تستخدم للإضاءة الحيوية في الجسم الحي والتصوير الفلورسنت مع الأشعة السينية والتصوير المقطعي-احتساب الدقيقة (μCT) في نموذج الاصطناعية عدوى مشتركة العظام في الفئران 14-19. شارك هذا النموذج وضع أسلاك التيتانيوم كيرشنر (K أسلاك) بطريقة أن نهاية قطع من زرع الموسعة في مفصل الركبة من عظام الفخذ من الفئران 14-19. ثم pipetted لقيحة من المكورات العنقودية الذهبية (سلالة إضاءة الحيوية Xen29 أو Xen36) على سطح الغرسة في مفصل الركبة قبل تم إغلاق موقع الجراحية 14-19. كانت تستخدم في الجسم الحي التصوير الضوئي للكشف وتحديد اشارات للإضاءة الحيوية التي تتوافق مع نوmber من البكتيريا في العظام المصابة المشتركة والأنسجة 14-19. بالإضافة إلى ذلك، في الجسم الحي مضان التصوير من الفئران LysEGFP، التي تمتلك العدلات الفلورسنت 20، تم استخدامها لتحديد أعداد العدلات أن هاجر إلى مفاصل الركبة المصابة التي تحتوي على يزرع K-سلك 14،19. أخيرا، طرائق التصوير التشريحية، بما في ذلك عالية الدقة التصوير بالأشعة السينية والتصوير μCT، يسمح 2D و 3D المعنية التصوير التشريحي العظام المتضررة خلال كامل مدة العدوى المزمنة، وهو ما سينهي تعسفا عادة ما بين 2 و 6 أسابيع بعد العملية الجراحية 16 18. باستخدام هذا النموذج، وفعالية العلاج المضادة للميكروبات المحلية والنظامية، استجابات مناعية واقية والتغيرات التشريحية المرضية في العظام يمكن تقييم 14-18. في هذه المخطوطة، وقدمت بروتوكولات مفصلة لطرائق التصوير البصرية وμCT في هذا النموذج الاصطناعية عدوى مشتركة العظام باعتباره representatiلقد نظام لدراسة العمليات البيولوجية في سياق التشريحية للعظام. وتشمل هذه العمليات الجراحية لنموذج عدوى مشتركة الاصطناعية العظام في الفئران، 2D و 3D في إجراءات التصوير الضوئي الجسم الحي (للكشف عن إشارات للإضاءة الحيوية البكتيرية وإشارات الفلورسنت العدلات)، μCT اكتساب التصوير والتحليل وشارك في تسجيل الصور 3D البصرية مع الصور μCT.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Xen36 bioluminescent Staphylococcus aureus strain</td>
			<td>PerkinElmer, Hopkinton, MA</td>
			<td></td>
			<td>Bioluminescent Staphylococcus aureus strain derived from ATCC 49525 (Wright), a clinical isolate from a bacteremia patient</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tryptic soy broth</td>
			<td>BD Biosciences, Franklin Lakes, NJ</td>
			<td>211825</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bacto Soy Agar</td>
			<td>BD Biosciences, Franklin Lakes, NJ</td>
			<td>214010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LysEGFP knockin mouse strain</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Not commercially available. This strain contains a knockin of enhanced green fluorescence protein (EGFP) into the lysozyme M gene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Betadine</td>
			<td>Purdue Products, Stamford, CT</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kirschner-wire (titanium, 0.8 mm diameter)</td>
			<td>Synthes, West Chester, PA</td>
			<td>492.08</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wire Cutter - Duracut T.C.</td>
			<td>H&#38;H Company, Ontario, Canada</td>
			<td>83-7002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Baxter, Deerfield, IL</td>
			<td>118718</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vicryl 5-0 sutures (P-3 Reverse cutting)</td>
			<td>Ethicon, Summerville, NJ. Purchased through VWR International.</td>
			<td>95056-936</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sustained-release Buprenorphine (5 ml - 1 mg/ml)</td>
			<td>Zoopharm, Windsor, CO</td>
			<td></td>
			<td>analgesic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td><a href="http://www.perkinelmer.com/Catalog/Product/ID/IVISSPE?utm_source=JoVE&amp;utm_medium=display&amp;utm_content=LST-IDT2014-GLO-Q414-JoVE&amp;utm_campaign=LST-IDT2014-GLO">IVIS Spectrum Imaging System</a></td>
			<td>PerkinElmer, Hopkinton, MA</td>
			<td></td>
			<td>optical in vivo imaging system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td><a href="http://www.perkinelmer.com/Catalog/Category/ID/Quantum%20FX%20%20microCT?utm_source=JoVE&amp;utm_medium=display&amp;utm_content=LST-IDT2014-GLO-Q414-JoVE&amp;utm_campaign=LST-IDT2014-GLO">Quantum FX in vivo &#956;CT system</a></td>
			<td>PerkinElmer, Hopkinton, MA</td>
			<td></td>
			<td>&#956;CT in vivo imaging system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td><a href="http://www.perkinelmer.com/Catalog/Category/ID/Living%20Image%20Software?utm_source=JoVE&amp;utm_medium=display&amp;utm_content=LST-IDT2014-GLO-Q414-JoVE&amp;utm_campaign=LST-IDT2014-GLO">IVIS SpectrumCT Imaging System</a></td>
			<td>PerkinElmer, Hopkinton, MA</td>
			<td></td>
			<td>combined optical and &#956;CT in vivo imaging system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td><a href="http://www.perkinelmer.com/Catalog/Product/ID/119240?utm_source=JoVE&amp;utm_medium=display&amp;utm_content=LST-IDT2014-GLO-Q414-JoVE&amp;utm_campaign=LST-IDT2014-GLO">Living Image Software</a></td>
			<td>PerkinElmer, Hopkinton, MA</td>
			<td></td>
			<td>Image analysis software for in vivo optical imaging</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

combined in vivo optical and &#181;ct imaging to monitor infection, inflammation, and bone anatomy in an orthopaedic implant infection in mice

وقد برز التصوير Multimodality كنهج التكنولوجي شيوعا في كل من البحوث قبل السريرية والسريرية. التقنيات المتقدمة التي تجمع في التصوير الضوئي وμCT فيفو تسمح التصور من الظواهر البيولوجية في سياق التشريحية. قد تكون هذه الطرائق التصوير مفيدا بشكل خاص لدراسة الظروف التي عظم تأثير. على وجه الخصوص، والتهابات زرع العظام هي مشكلة هامة في جراحة العظام السريرية. هذه الالتهابات هي صعبة لعلاج بسبب الأغشية الحيوية البكتيرية تشكل على المواد الأجنبية مزروع جراحيا، مما يؤدي إلى التهاب مستمر، التهاب العظم والنقي وعظام النهايات نهاية المطاف العظم المحيطة الزرع، مما يؤدي في النهاية إلى تخفيف الزرع والفشل. هنا، تم استخدام نموذج الفأر من زرع العظام الاصطناعية المصابة التي تنطوي على وضع الجراحي لزرع أسلاك كيرشنر إلى القناة داخل النقي في عظم الفخذ في مثل هذه الطريقة أن نهاية الغرسة الإلكترونيةxtended في مفصل الركبة. في هذا النموذج، الفئران LysEGFP، سلالة الفأر الذي لديه العدلات EGFP-الفلورسنت، وكانوا يعملون جنبا إلى جنب مع سلالة المكورات العنقودية الذهبية للإضاءة الحيوية التي تنبعث ضوء طبيعي. تم تلقيح البكتيريا في مفاصل الركبة من الفئران قبل إغلاق موقع الجراحية. إضاءة الحيوية في الجسم الحي واستخدمت التصوير الفلورسنت لقياس عبء الاستجابة الالتهابية البكتيرية والمتعادلة، على التوالي. بالإضافة إلى ذلك، تم تنفيذ μCT التصوير على نفس الفئران بحيث موقع 3D للإضاءة الحيوية والإشارات الضوئية الفلورية يمكن أن يشترك المسجلة مع الصور μCT التشريحية. لقياس التغيرات في العظام مع مرور الوقت، تم قياس حجم العظام الخارجي للعظام الفخذ البعيدة في نقطة زمنية محددة باستخدام كفاف تستند عملية تقسيم شبه الآلي. أخذت معا، فإن الجمع بين إضاءة الحيوية في الجسم الحي / التصوير الفلورسنت مع μCT التصوير قد يكون مفيدا بشكل خاص وأو رصد موسع للعدوى، الاستجابة الالتهابية والتغيرات التشريحية في العظام مع مرور الوقت.

إضاءة الحيوية في الجسم الحي والتصوير الفلورسنت في هذه الدراسة، يوصف بروتوكول لهذا النموذج نشرت سابقا على وجود عدوى مشتركة الاصطناعية العظام في الفئران 14-19، الذي ينطوي على التنسيب الجراحية من التيتانيوم K-سلك الزرع الذي يمتد من القناة داخل النقي في عظم الفخذ في المفصل مساحة 14-19. S. كان pipetted الذهبية سلالة إضاءة الحيوية Xen29 (1 × 10 3 كفو في 2 ميكرولتر PBS) مباشرة على رأس زرع التيتانيوم نهاية في مفصل الركبة قبل إغلاق موقع الجراحية 16. لتصور وقياس العبء والعدلات البكتيرية تدفق noninvasively في الفئران LysEGFP تخدير، أجريت في الجسم الحي كله التصوير الضوئي الحيوان إلى بالتسلسل صورة إشارات إضاءة الحيوية من البكتيريا والإشارات EGFP الفلورسنت من العدلات التسلل باستخدام الحيوان كله IVIS الطيف الضوئي في فيفونظام التصوير ثلاثة أيام بعد الجراحة (أي، أيام 2 و 14 و 28). ظلت إشارات إضاءة الحيوية من الفئران المصابة Xen29 فوق إشارات خلفية الفئران المصابة صورية لمدة التجربة (الشكل 1A، C) 16. أظهرت عملنا السابق أن للإضاءة الحيوية في الجسم الحي إشارات يقترب عن كثب أعداد فيفو السابقين كفو معزولة عن المفصل / النسيج العظمي وتمسكا يزرع 17،18. وبالإضافة إلى ذلك، كانت إشارات EGFP الفلورسنت أعلى من الفئران المصابة صورية في نقاط زمنية مبكرة ولكن اقتربت مستويات الخلفية أثناء الإصابة (الشكل 2B، C) 16. 3D شارك تسجيل الإشارات الضوئية في الجسم الحي مع الصور μCT لتصور الإشارات الضوئية (أي إضاءة الحيوية البكتيرية وEGFP إشارات الفلورسنت) في سياق التشريحي للمفاصل الركبة بعد الجراحة طن 3D، وكانت الصور البصرية إنشاؤها باستخدام نظام التصوير IVIS الطيف شارك في تسجيلها مع الصور μCT إنشاؤها باستخدام نظام التصوير الكم FX μCT. يمكن إنجاز هذا المشارك التسجيل لغرفة التصوير الماوس يمكن إدراجها في أي جهاز للتأكد من أن الفئران كانت في نفس الاتجاه المحدد. للتحقق من دقة هذا، وتمت مقارنة النتائج مع الحصول على الصور أجريت باستخدام IVIS الطيف-CT في الجسم الحي نظام التصوير يدمج كلا طرائق في صك واحد دون الحاجة إلى الانتقال المادي للحيوان. لتعيين البيانات البصرية على الصور μCT في 3D، ونحن الاستفادة من منتشر التصوير المقطعي البصري خوارزمية إعادة الإعمار 16. يظهر إعادة الإعمار 3D الناتجة (فيلم 1). بالإضافة إلى ذلك، μCT التصوير يسمح التصور النوعي والكمي للتغيرات اللاحقة في نوعية وأبعاد العظام التي وقعت خلالالعدوى (الشكل 2) 16. كما ذكرت سابقا، زاد حجم العظم الخارجي من الفخذ البعيدة بشكل كبير على مر الزمن (الشكل 2A) 16. لتحديد هذه التغييرات، تم إجراء التحليل الحجمي 3D الصورة على القاصي 25٪ من سطح بوني من عظم الفخذ وكانت التغييرات في حجم العظام مع مرور الوقت إلى تطبيع حجم العظام الأولي. ارتفع حجم العظم الخارجي إلى حد كبير في الفئران المصابة مقارنة مع الفئران المصابة صورية (الشكل 2B) 16. وكانت الزيادة في حجم العظام عظم الفخذ الخارجي البعيدة الأرجح بسبب تلف العظام الناجمة عن إصابة الأنسجة المشتركة والعظام، والتي لوحظت باستخدام μCT التصوير والتحليل نسيجية 16. <img alt="الشكل 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51612/51612fig1highres.jpg" width="500" /> الرقم 1. 2D في الجسم الحي </strاونج&gt; إضاءة الحيوية وإشارات الفلورسنت. S. تم تلقيح الذهبية Xen29 أو أي بكتيريا (غير المصابة) في مفصل الركبة بعد أن تم تصويرها K-سلك التنسيب والفئران LysEGFP باستخدام نظام التصوير IVIS الطيف 16. (A) يعني في الجسم الحي إشارات للإضاءة الحيوية التي تقاس التدفق الإجمالي (الفوتونات / ثانية) ± SEM. (B) يعني في الجسم الحي EGFP إشارات الفلورسنت التي تقاس كفاءة الكلي مشع (الفوتونات / ثانية) / (μW / سم 2) ± SEM. (C) الممثل للإضاءة الحيوية في الجسم الحي وإشارات الفلورسنت مضافين في الصعود إلى التصوير الفوتوغرافي بالأبيض والأسود صورة من الفئران. الحد من الكشف عن عبء البكتيرية باستخدام التصوير إضاءة الحيوية في الجسم الحي ما بين 1 × 10 2 و 1 × 10 3 كفو. * P &lt;0.05، † P &lt;0.01، ‡ ع &lt;0.001 الفئران المصابة Xen29 مقابل الفئران المصابة صورية (الطالب اختبار t [اثنين الذيل]). الرجاءملاحظة هذا هو شخصية ممثل يتضمن البيانات المنشورة سابقا إنشاؤها باستخدام Xen29 وتصويرها مع نظام التصوير IVIS XR لومينا 16. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51612/51612fig1highres.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51612/51612fig2highres.jpg" width="500" /> الرقم 2. 3D μCT التصوير. S. المذهبة Xen29 أو أي بكتيريا (غير المصابة) تم تلقيح في مفصل الركبة بعد التنسيب K-الأسلاك وتم تصوير الفئران باستخدام FX الكم في الجسم الحي نظام μCT. (A) الاداءات 3D الممثل μCT من Xen29 الفئران -infected (لوحات العليا) والفئران المصابة صورية (لوحات أقل). (B) نسبة الخارجي تغيير حجم العظام (البعيدة 25٪ من عظام الفخذ) تطبيع لمنظمة الشفافية الدولية الأوليةلي أن أشير (يعني ± SEM). * P &lt;0.05، † P &lt;0.01، ‡ ع &lt;0.001 الفئران المصابة Xen29 مقابل الفئران المصابة صورية (الطالب اختبار t [اثنين الذيل]). يرجى ملاحظة هذا هو شخصية ممثل يتضمن البيانات المنشورة سابقا إنشاؤها باستخدام سلالة إضاءة الحيوية S. الذهبية Xen29 وتصويرها مع الكم FX في الجسم الحي μCT نظام التصوير 16. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51612/51612fig2highres.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51612/Movie_1.mpg" target="_blank">فيلم 1</a> . الممثل 3D التشريحية تسجيل المشارك لإشارات إضاءة الحيوية Xen29 وإشارات الفلورسنت EGFP العدلات في تركيبة مع الصور μCT. يتم تناوب الصور على المحور الرأسي.

Watch this Scientific Journal Video about Combined In vivo Optical and Ã‚ÂµCT Imaging to Monitor Infection, Inflammation, and Bone Anatomy in an Orthopaedic Implant Infection in Mice at JoVE.com

Combined In vivo Optical and Ãƒâ€šÃ‚ÂµCT Imaging to Monitor Infection, Inflammation, and Bone Anatomy in an Orthopaedic Implant Infection in Mice

الجمع بين التصوير الضوئي وμCT في نموذج الفأر العدوى زرع العظام، وذلك باستخدام إضاءة الحيوية سلالة هندسيا من المكورات العنقودية الذهبية، شريطة القدرة على noninvasively طوليا ومراقبة ديناميات عدوى بكتيرية، فضلا عن الاستجابة الالتهابية المقابلة والتغيرات التشريحية في العظام.

جنبا إلى جنب<em&gt; في الجسم الحي</em&gt; بصري وμCT التصوير لرصد العدوى، التهاب، وتشريح العظام في العدوى زراعة العظام في الفئران

Multimodality imaging has emerged as a common technological approach used in both preclinical and clinical research. Advanced techniques that combine in ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Combined In vivo Optical and &#181;CT Imaging to Monitor Infection, Inflammation, and Bone Anatomy in an Orthopaedic Implant Infection in Mice

Multi-photon Imaging of Tumor Cell Invasion in an Orthotopic Mouse Model of Oral Squamous Cell Carcinoma

متعدد الفوتون التصوير من غزو خلايا الورم في الفأر نموذج مثلي الفم سرطان الخلايا الحرشفية

Loco-regional invasion of head and neck cancer is linked to metastatic risk and presents a difficult challenge in designing and implementing patient ...

Multi-modal Imaging of Angiogenesis in a Nude Rat Model of Breast Cancer Bone Metastasis Using Magnetic Resonance Imaging, Volumetric Computed Tomography and Ultrasound

ومتعددة الوسائط التصوير من الأوعية الدموية في نموذج الفئران عاري من سرطان الثدي الإنبثاث العظام باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي، الحجمي التصوير المقطعي والموجات فوق الصوتية

Angiogenesis is an essential feature of cancer growth and metastasis formation. In bone metastasis, angiogenic factors are pivotal for tumor cell ...

Bronchoalveolar Lavage (BAL) for Research; Obtaining Adequate Sample Yield

Bronchoalveolar Lavage BAL for Research; Obtaining Adequate Sample Yield

القصبات الغسل (BAL) للبحوث؛ الحصول على عينة كافية العائد

We describe a research technique for fiberoptic bronchoscopy with bronchoalveolar lavage (BAL) using manual hand held suction in order to remove ...

Experimental Human Pneumococcal Carriage

التجريبية النقل المكورات الرئوية الإنسان

Experimental human pneumococcal carriage (EHPC) is scientifically important because nasopharyngeal carriage of Streptococcus pneumoniae is both the major ...

Carotid Artery Infusions for Pharmacokinetic and Pharmacodynamic Analysis of Taxanes in Mice

الحقن الشريان السباتي لوأضافا الدوائية وتحليل Taxanes في الفئران

When proposing the use of a drug, drug combination, or drug delivery into a novel system, one must assess the pharmacokinetics of the drug in the study ...

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

القياس عن بعد داخل الرحم لقياس ماوس مقلص الضغط<em&gt; في فيفو</em

A complex integration of molecular and electrical signals is needed to transform a quiescent uterus into a contractile organ at the end of pregnancy. ...

Treatment with Vancomycin Loaded Calcium Sulphate and Autogenous Bone in an Improved Rabbit Model of Bone Infection

المعاملة مع فانكومايسين تحميل كبريتات الكالسيوم والعظام الغازي في نموذج أرنب محسنة لالتهاب العظام

Bone infection results from bacterial invasion, which is extremely difficult to treat in clinical, orthopedic, and traumatic surgery. The bone infection ...

Rapid In Vivo Assessment of Adjuvant's Cytotoxic T Lymphocytes Generation Capabilities for Vaccine Development

Rapid In Vivo Assessment of Adjuvant's Cytotoxic T Lymphocytes Generation Capabilities for Vaccine Development

السريع في فيفو تقييم لقدرات توليد الخلايا اللمفية T السامة للخلايا Adjuvant في لتطوير اللقاحات

The assessment of modern sub-unit vaccines reveals that the generation of neutralizing antibodies is important but not sufficient for adjuvant selection. ...

The Generation of Closed Femoral Fractures in Mice: A Model to Study Bone Healing

جيل كسور الفخذ مغلقة في الفئران: نموذج لدراسة شفاء العظام

Bone fractures impose a tremendous socio-economic burden on patients, in addition to significantly affecting their quality of life. Therapeutic strategies ...

High-Throughput Analysis of Optical Mapping Data Using ElectroMap

تحليل عالي الإنتاجية لبيانات الخرائط البصرية باستخدام الخريطة الكهربائية

Optical mapping is an established technique for high spatio-temporal resolution study of cardiac electrophysiology in multi-cellular preparations. Here we ...