Name: a sectioning, coring, and image processing guide for high-throughput cortical bone sample procurement and analysis for synchrotron micro-ct
Uploaded: 2020-06-12T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Sectioning, Coring, and Image Processing Guide for High-Throughput Cortical Bone Sample Procurement and Analysis for Synchrotron Micro-CT at JoVE.com

Bu makalede açıklanan araştırma, Kanada Yenilik, Doğa Bilimleri ve Mühendislik Araştırma Konseyi, Saskatchewan Üniversitesi, Saskatchewan Hükümeti, Batı Ekonomik Çeşitlendirme Kanada, Ulusal Araştırma Konseyi Kanada ve Kanada Sağlık Araştırmaları Enstitüleri tarafından desteklenen Kanada Işık Kaynağı'ndaki BMIT tesisinde gerçekleştirildi. Yazarlar, Kanada Işık Kaynağı'ndaki beamline bilim adamlarına, özellikle Adam Webb, Denise Miller, Sergey Gasilov ve Ning Zu'ya SkyScan SRμCT ve beyaz ışın mikroskop sistemlerinin kurulumu ve sorunlarının giderilmesindeki yardımları için teşekkür etmek istiyor. Ayrıca Toledo Üniversitesi Tıp ve Yaşam Bilimleri Koleji'nden Beth Dalzell'e ve Kuzeydoğu Ohio Tıp Üniversitesi'nden Dr. Jeffrey Wenstrup'a bu çalışma için kadavra örneklerine erişim için teşekkür ederiz. JM Andronowski, Akron Üniversitesi ve Adli Bilimler Adli Bilimler Ulusal Adalet Araştırma ve Geliştirme Enstitüsü tarafından sağlanan başlangıç araştırma fonları (2018-DU-BX-0188) ile desteklenmektedir. RA Davis, Akron Üniversitesi tarafından sağlanan bir lisansüstü asistanlık tarafından desteklenmektedir. Koring ve testereleme için kullanılan ekipman ve malzemeler, Akron Üniversitesi ve NSF tarafından CW Holyoke'ye EAR-1624242 hibesi tarafından sağlanan başlangıç fonları tarafından satın alındı.

Tüm örnekler, Toledo Üniversitesi, Tıp ve Yaşam Bilimleri Koleji ve Kuzeydoğu Ohio Tıp Üniversitesi'ndeki (NEOMED) mumyalanmış kadavra donörlerinden, bağışçının kendilerinin veya donörün en yakın akrabasının bilgilendirilmiş onayıyla elde edildi. Akron Üniversitesi İnsan Denekleri Koruma Kurumsal İnceleme Kurulu (IRB), bu örnekleri yaşayan bireylerden temin edildikleri için tam IRB incelemesinden muaf gördü. Yaş, cinsiyet ve ölüm nedeni gibi demografik bilgiler tüm bağışçılar içi...

<ol>
	<li>Andronowski, J. M., Crowder, C., Soto Martinez, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advancements+in+the+analysis+of+bone+microstructure:+New+dimensions+in+forensic+anthropology.">Recent advancements in the analysis of bone microstructure: New dimensions in forensic anthropology.</a> Forensic Sciences Research. 3 (4), 278-293 (2018).</li><li>Wysokinski, T. W., 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=Beamlines+of+the+biomedical+imaging+and+therapy+facility+at+the+Canadian+light+source+-+part+3.">Beamlines of the biomedical imaging and therapy facility at the Canadian light source - part 3.</a> Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 775, 1-4 (2015).</li><li>Carter, Y., Suchorab, J. L., Thomas, C. D. L., Clement, J. G., Cooper, D. M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Normal+variation+in+cortical+osteocyte+lacunar+parameters+in+healthy+young+males.">Normal variation in cortical osteocyte lacunar parameters in healthy young males.</a> Journal of Anatomy. 225 (3), 328-336 (2014).</li><li>Carter, Y., Thomas, C. D. L., Clement, J. G., Cooper, D. M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Femoral+osteocyte+lacunar+density,+volume+and+morphology+in+women+across+the+lifespan.">Femoral osteocyte lacunar density, volume and morphology in women across the lifespan.</a> Journal of Structural Biology. 183 (3), 519-526 (2013).</li><li>Langer, 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=X-Ray+Phase+Nanotomography+Resolves+the+3D+Human+Bone+Ultrastructure.">X-Ray Phase Nanotomography Resolves the 3D Human Bone Ultrastructure.</a> PLoS ONE. 7 (8), 35691 (2012).</li><li>Peyrin, F., Dong, P., Pacureanu, A., Langer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-+and+Nano-CT+for+the+Study+of+Bone+Ultrastructure.">Micro- and Nano-CT for the Study of Bone Ultrastructure.</a> Current Osteoporosis Reports. 12 (4), 465-474 (2014).</li><li>Dong, 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=3D+osteocyte+lacunar+morphometric+properties+and+distributions+in+human+femoral+cortical+bone+using+synchrotron+radiation+micro-CT+images.">3D osteocyte lacunar morphometric properties and distributions in human femoral cortical bone using synchrotron radiation micro-CT images.</a> Bone. 60, 172-185 (2014).</li><li>Gauthier, 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=3D+micro+structural+analysis+of+human+cortical+bone+in+paired+femoral+diaphysis,+femoral+neck+and+radial+diaphysis.">3D micro structural analysis of human cortical bone in paired femoral diaphysis, femoral neck and radial diaphysis.</a> Journal of Structural Biology. 204 (2), 182-190 (2018).</li><li>Giuliani, 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=Bisphosphonate-related+osteonecrosis+of+the+human+jaw:+A+combined+3D+assessment+of+bone+descriptors+by+histology+and+synchrotron+radiation-based+microtomography.">Bisphosphonate-related osteonecrosis of the human jaw: A combined 3D assessment of bone descriptors by histology and synchrotron radiation-based microtomography.</a> Oral Oncology. 82, 200-202 (2018).</li><li>Andronowski, J. M., Pratt, I. V., Cooper, D. M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Occurrence+of+osteon+banding+in+adult+human+cortical+bone.">Occurrence of osteon banding in adult human cortical bone.</a> American Journal of Physical Anthropology. 164 (3), 635-642 (2017).</li><li>Andronowski, J. M., Mundorff, A. Z., Pratt, I. V., Davoren, J. M., Cooper, D. M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluating+differential+nuclear+DNA+yield+rates+and+osteocyte+numbers+among+human+bone+tissue+types:+A+synchrotron+radiation+micro-CT+approach.">Evaluating differential nuclear DNA yield rates and osteocyte numbers among human bone tissue types: A synchrotron radiation micro-CT approach.</a> Forensic Science International: Genetics. 28, 211-218 (2017).</li><li>Britz, H. 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=Prolonged+unloading+in+growing+rats+reduces+cortical+osteocyte+lacunar+density+and+volume+in+the+distal+tibia.">Prolonged unloading in growing rats reduces cortical osteocyte lacunar density and volume in the distal tibia.</a> Bone. 51 (5), 913-919 (2012).</li><li>Maggiano, I. 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=Three-dimensional+reconstruction+of+Haversian+systems+in+human+cortical+bone+using+synchrotron+radiation-based+micro-CT:+morphology+and+quantification+of+branching+and+transverse+connections+across+age.">Three-dimensional reconstruction of Haversian systems in human cortical bone using synchrotron radiation-based micro-CT: morphology and quantification of branching and transverse connections across age.</a> Journal of Anatomy. 228 (5), 719-732 (2016).</li><li>Cooper, D. M. L., Thomas, C. D. L., Clement, J. G., Hallgr&#237;msson, B. <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+microcomputed+tomography+imaging+of+basic+multicellular+unit-related+resorption+spaces+in+human+cortical+bone.">Three-dimensional microcomputed tomography imaging of basic multicellular unit-related resorption spaces in human cortical bone.</a> The Anatomical Record Part A: Discoveries in Molecular, Cellular, and Evolutionary Biology. 228 (7), 806-816 (2006).</li><li>Holyoke, C. W., Kronenberg, A. K., Newman, J., Ulrich, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheology+of+magnesite:+Rheology+of+Magnesite.">Rheology of magnesite: Rheology of Magnesite.</a> Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 119 (8), 6534-6557 (2014).</li><li>Holyoke, C. W., Kronenberg, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reversible+water+weakening+of+quartz.">Reversible water weakening of quartz.</a> Earth and Planetary Science Letters. 374, 185-190 (2013).</li><li>Holyoke, C. W., Kronenberg, A. K., Newman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dislocation+creep+of+polycrystalline+dolomite.">Dislocation creep of polycrystalline dolomite.</a> Tectonophysics. 590, 72-82 (2013).</li><li>Raterron, P., Fraysse, G., Girard, J., Holyoke, 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=Strength+of+orthoenstatite+single+crystals+at+mantle+pressure+and+temperature+and+comparison+with+olivine.">Strength of orthoenstatite single crystals at mantle pressure and temperature and comparison with olivine.</a> Earth and Planetary Science Letters. 450, 326-336 (2016).</li><li>Millard, J. W., 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=Pressure+Dependence+of+Magnesite+Creep.">Pressure Dependence of Magnesite Creep.</a> Geosciences. 9 (10), 420 (2019).</li><li>Thomas, C. D. L., Feik, S. A., Clement, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regional+variation+of+intracortical+porosity+in+the+midshaft+of+the+human+femur:+age+and+sex+differences.">Regional variation of intracortical porosity in the midshaft of the human femur: age and sex differences.</a> Journal of Anatomy. 206 (2), 115-125 (2005).</li><li>Jowsey, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Age+Changes+in+Human+Bone.">Age Changes in Human Bone.</a> Clinical Orthopaedics and Related Research. 17, 210 (1960).</li><li>Martin, R. B., Pickett, J. C., Zinaich, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+of+skeletal+remodeling+in+aging+men.">Studies of skeletal remodeling in aging men.</a> Clinical Orthopaedics and Related Research. (149), 268-282 (1980).</li><li>Martin, R. B., Burr, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+implications+of+porosity+distribution+in+bone+of+the+appendicular+skeleton.">Mechanical implications of porosity distribution in bone of the appendicular skeleton.</a> Orthopedic Transactions. 8, 342-343 (1984).</li><li>Bousson, V., 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=Distribution+of+Intracortical+Porosity+in+Human+Midfemoral+Cortex+by+Age+and+Gender.">Distribution of Intracortical Porosity in Human Midfemoral Cortex by Age and Gender.</a> Journal of Bone and Mineral Research. 16 (7), 1308-1317 (2001).</li><li>Goldman, H. M., Thomas, C. D. L., Clement, J. G., Bromage, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationships+among+microstructural+properties+of+bone+at+the+human+midshaft+femur.">Relationships among microstructural properties of bone at the human midshaft femur.</a> Journal of Anatomy. 206 (2), 127-139 (2005).</li><li>De Micheli, P. O., Witzel, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microstructural+mechanical+study+of+a+transverse+osteon+under+compressive+loading:+The+role+of+fiber+reinforcement+and+explanation+of+some+geometrical+and+mechanical+microscopic+properties.">Microstructural mechanical study of a transverse osteon under compressive loading: The role of fiber reinforcement and explanation of some geometrical and mechanical microscopic properties.</a> Journal of Biomechanics. 44 (8), 1588-1592 (2011).</li><li>Martin, R. B., Boardman, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+collagen+fiber+orientation,+porosity,+density,+and+mineralization+on+bovine+cortical+bone+bending+properties.">The effects of collagen fiber orientation, porosity, density, and mineralization on bovine cortical bone bending properties.</a> Journal of Biomechanics. 26 (9), 1047-1054 (1993).</li><li>Cooper, D. M. L., Turinsky, A. L., Sensen, C. W., Hallgr&#237;msson, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+3D+analysis+of+the+canal+network+in+cortical+bone+by+micro-computed+tomography.">Quantitative 3D analysis of the canal network in cortical bone by micro-computed tomography.</a> The Anatomical Record Part B: The New Anatomist. 274 (1), 169-179 (2003).</li><li>Crowder, C., Heinrich, J., Stout, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rib+histomorphometry+for+adult+age+estimation.">Rib histomorphometry for adult age estimation.</a> Forensic Microscopy for Skeletal Tissues: Methods and Protocols. , 109-127 (2012).</li><li>Pfeiffer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paleohistology:+Health+and+disease.">Paleohistology: Health and disease.</a> Biological Anthropology of the Human Skeleton. , 287-302 (2000).</li><li>Bone Hedges, R. E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=diagenesis:+an+overview+of+processes.">diagenesis: an overview of processes.</a> Archaeometry. 44 (3), 319-328 (2002).</li><li>. The use of formaldehyde imbedded human remains in experimental procedures Available from: <a target="_blank" href="https://capa-acap.net/sites/default/files/basic-page/capa_2017_program_final_no_cover.pdf">https://capa-acap.net/sites/default/files/basic-page/capa_2017_program_final_no_cover.pdf</a> (2017)</li><li>Currey, J. D., Brear, K., Zioupos, P., Reilly, G. C. <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+formaldehyde+fixation+on+some+mechanical+properties+of+bovine+bone.">Effect of formaldehyde fixation on some mechanical properties of bovine bone.</a> Biomaterials. 16 (16), 1267-1271 (1995).</li><li>Asaka, T., Kikugawa, H. <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+formaldehyde+solution+on+fracture+characteristics+of+bovine+femoral+compact+bone.">Effect of formaldehyde solution on fracture characteristics of bovine femoral compact bone.</a> Journal of the Japan Institute of Metals. 69 (8), 711-714 (2005).</li></ol>

Sınırlı FOV kurulumları ile yüksek çözünürlüklü SRμCT görüntüleme için tek tip ve silindirik kortikal kemik çekirdeği örnekleri temin etmek için kapsamlı, standartlaştırılmış bir protokol olmamıştır. Burada ayrıntılı olarak açıklanan protokol, SRμCT görüntüleme için sürekli olarak boyutlandırılmış kortikal kemik çekirdeği örneklerinin nasıl temin edilmesi ve daha sonra mikroarctektif verilerin doğru görselleştirilmesi ve çıkarılması hakkında kapsamlı bir öğretici...

Görüntüleme teknolojisindeki son gelişmelerle birlikte, X-ışını görüntüleme verilerini çok yüksek çözünürlükte elde etmek artık mümkün. Masaüstü mikro-CT (μCT) sistemleri, tahribatsız doğası nedeniyle iptal edilen kemiği görüntüleme için geçerli standarttır1. Bununla birlikte, kortikal kemiğin mikroyapısal özelliklerinin görüntülenmesi sırasında, μCT kullanımı daha sınırlı olmuştur. Çözünürlük kısıtlamaları nedeniyle, masaüstü sistemleri osteosit lacunae gibi kortikal gözeneklerden daha küçük mikroyapısal özellikleri görüntülemek için gereken çözünürlüğe sahip olamaz. Bu uygulama için, SRμCT bu sistemlerin daha fazla çözünürlüğü nedeniyle idealdir1. Örneğin, Kanada Işık Kaynağı'nda (CLS) BiyoMedikal Görüntüleme ve Terapi (BMIT) kiriş hatları2 üzerinde yapılan deneyler, 0,9 μm kadar küçük voksellerle görüntüler üretilmiştir. Önceki çalışmalar1,3,4,5 bu çözünürlüğü, insan uzun kemiklerinden kortikal kemik örneklerinden projeksiyonlar ve sonraki üç boyutlu (3D) renderlar elde etmek için kullanmıştır ( Şekil1) osteosit lacunar yoğunluğunu ölçmek için 4,6,7,8,9 ve lacunar şekli ve boyutundaki varyasyon3 insan ömrü boyunca ve cinsiyetler arasında. Daha fazla çalışma insanlarda osteon bantlama varlığını göstermiştir10Daha önce adli antropolojik literatürde sadece insan olmayan memeliler ile ilişkili olduğu bilinen bir fenomen.
Olağanüstü çözünürlüğe ulaşmak için, X-ışını ışını, genellikle maksimum numune boyutunu birkaç milimetre çapında sınırlayan görüş alanına (FOV) ince bir şekilde odaklanmalıdır. Şu anda, literatürde bu kısıtlamaları karşılayan kemik numunesi alımını özetleyen kapsamlı, standartlaştırılmış prosedürler açıklanmamıştır. FOV içindeki örneklerin ortalanması, 1) numunenin görüntüleme sırasında 180° dönerken ortalanmış kalmasını ve 2) görüntü kesilmesi olmadığından tarama yapıtlarının sınırlı olmasını sağlamak için kritik öneme sahiptir. Başka bir deyişle, numunenin FOV dışındaki hiçbir kısmı, FOV içindeki odak noktasına giren kirişe müdahale etmemektedir. Bu durumda, yeniden yapılandırma algoritması tam olarak doğru bir yeniden yapılandırma için gereken bazı zayıflama verilerinden mahrumdur. Ayrıca, 360 ° (tam dönüş) taramalarının ışın sertleştirme etkilerini en aza indirdiğini, ancak görüntüleme sırasında yanlış hizalama ve örnek hareketin neden olduğu eserleri artırdığını belirtmek gerekir. Bu nedenle, 360° tarama genellikle daha temiz veriler üretecek olsa da, görüntüleme süresi iki katına çıkarılır ve bu nedenle deneysel maliyet ile veri kalitesi arasındaki bir uzlaşma ele alınmalıdır.
Kemik görüntüleme deneylerinin önemli ve sıklıkla göz ardı edilen bir yönü, taramadan önce gerçekleştirilen doğru ve tekrarlanabilir numune hazırlama tekniğidir. SRμCT yöntemlerini deneylerine dahil eden çalışmalar, örnekleme protokollerinden kısaca bahseder, ancak yazarlar örneklerini toplamak için kullanılan belirli metodoloji hakkında çok az ayrıntı sağlarlar. Bu tür çalışmaların çoğu, rastgele boyutlardaki rektilinear kemik bloklarının kesilmesinden bahseder, ancak genellikle 3 , 4 , 10 , 11,12,13,14kullanılan aletler veya gömme malzemeleri hakkında daha fazla bilgi sağlamaz. Bazı araştırmacılar genellikle ilgi çekici bir bölgeden (ROI) rektilinear kemik bloklarını çıkarmak için el tipi döner aletler kullanırlar (örneğin, Dremel) 3,4,10,11,12,13,14. Bu yöntem, FOV'dan daha büyük olabilecek, tarama yapıtlarının ve görüntü kesilme olasılığını artıran, biçimsiz boyutlandırılmış örneklerle sonuçlanır. Bu tür numuneler genellikle hassas bir elmas gofret testeresi (örneğin, Buehler Isomet) kullanılarak daha fazla rafine etmeyi gerektirir. Elde edilen veri kümelerinin en yüksek kalitede olduğundan ve sonraki sonuçların yinelenebilir olduğundan emin olmak için tutarlı boyutlara sahip örneklerin (yüzde ikiye/mm' ye) tedariki önemlidir.
Numune tedarik metodolojisinin sınırlı raporlaması, önceki bir çalışmada gerçekleştirilen yöntemlerin kullanımına ve/veya doğrulandırılmaya çalışıldığında ekstra bir zorluk katmanı ekler. Şu anda, araştırmacılar örnekleme prosedürleri hakkında daha fazla bilgi için doğrudan yazarlarla iletişime geçmelidir. Burada ayrıntılı olarak açıklanan protokol, biyomedikal araştırmacılara iyice belgelenmiş, çoğaltılabilir ve uygun maliyetli bir örnekleme tekniği sağlar. Bu makalenin birincil amacı, mikroaritektif verilerin doğru görselleştirilmesi ve çıkarılması için bir freze matkap presi ve elmas coring biti kullanarak sürekli olarak boyutlandırılmış kortikal kemik çekirdeği örneklerinin nasıl temin edilmesi konusunda kapsamlı bir öğretici sağlamaktır. Bu yöntem, yüksek basınçlı kaya mekaniğindeki sert malzeme bloklarından tek tip, küçük çaplı (1-5 mm) silindirleri rutin olarak toplamak için kullanılan prosedürlerden15 , 16,17,18,19.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1367px;" width="1367">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">1-1/8&#34; plunge cutting carbide for composites</td>
			<td style="width:120px;">Warrior</td>
			<td style="width:133px;">61812</td>
			<td style="width:899px;">28.6mm plunge</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">70% Ethanol</td>
			<td style="width:120px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:133px;">BP8201500</td>
			<td>3.8 Liters</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Blunt-tipped forceps</td>
			<td style="width:120px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:133px;">10-300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Centrifuge tubes</td>
			<td style="width:120px;">ThermoFisher</td>
			<td style="width:133px;">55398</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Crystalbond 509-3 Epoxy</td>
			<td style="width:120px;">Ted Pella</td>
			<td style="width:133px;">821-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">CTAnalyser</td>
			<td style="width:120px;">Bruker microCT</td>
			<td style="width:133px;">v.1.15.4.0</td>
			<td>Download and install at https://www.bruker.com/products/microtomography/micro-ct-software/3dsuite.html</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Dental Tool Kit</td>
			<td style="width:120px;">Amazon</td>
			<td style="width:133px;">787269885110</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">Diamond wafering saw blade for composite material</td>
			<td style="width:120px;">Buehler</td>
			<td style="width:133px;">#11-4247</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Drill Press</td>
			<td style="width:120px;">Jet Mill/Drill</td>
			<td style="width:133px;">350017</td>
			<td>Model: JMD-15, benchtop drill presses are suitable substites, but typically lack a translatable machine table for positioning samples beneath the drill stem</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Fine-tipped forceps</td>
			<td style="width:120px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:133px;">22-327379</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">Fixturing clamps for XY machine table for mill/drill</td>
			<td style="width:120px;">MSC Industrial Supply</td>
			<td style="width:133px;">#04804571</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Glass microscope slides</td>
			<td style="width:120px;">Ted Pella</td>
			<td style="width:133px;">26005</td>
			<td>75x50mm slides, 1mm thick</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Glass slide chuck</td>
			<td style="width:120px;">Buehler</td>
			<td style="width:133px;">#112488</td>
			<td>Large enough to hold 75x50mm glass slides</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">Hot plate capable of reaching 140 &#176;C</td>
			<td style="width:120px;">ThermoScientific</td>
			<td style="width:133px;">HP88850105</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Incubator</td>
			<td style="width:120px;">NAPCO</td>
			<td>Model 4200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Isocut Fluid</td>
			<td style="width:120px;">Buehler</td>
			<td style="width:133px;">111193032</td>
			<td>Lubricant; 30mL</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Jeweler&#39;s diamond coring drill bit</td>
			<td style="width:120px;">Otto Frei</td>
			<td style="width:133px;">#119.050</td>
			<td>2mm inner diameter hollow stem coring bit</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">NRecon</td>
			<td style="width:120px;">Bruker microCT</td>
			<td style="width:133px;">v.1.6.10.2</td>
			<td>Download and install at https://www.bruker.com/products/microtomography.html</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Oscillating saw</td>
			<td style="width:120px;">Harbor Freight</td>
			<td style="width:133px;">62866</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Oven-safe glass dishes</td>
			<td style="width:120px;">Pyrex</td>
			<td style="width:133px;">1117715</td>
			<td>Glass food storage container</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">Precision slow-speed saw (Isomet 1000)</td>
			<td style="width:120px;">Buehler</td>
			<td style="width:133px;">111280160</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Razor blades</td>
			<td style="width:120px;">Amazon</td>
			<td style="width:133px;">25181</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Shallow aluminum tins</td>
			<td style="width:120px;">Amazon</td>
			<td style="width:133px;">B01MRWLD0R</td>
			<td>~8cm diameter</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">Specimen cups</td>
			<td style="width:120px;">Amazon</td>
			<td style="width:133px;">616784425436 885334344729</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Tergazyme detergent</td>
			<td style="width:120px;">Alconox</td>
			<td style="width:133px;">1304-1</td>
			<td>1.8kg box</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Ultrasonic cleaner</td>
			<td style="width:120px;">MTI Corporation</td>
			<td style="width:133px;">KJ201508006</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a sectioning, coring, and image processing guide for high-throughput cortical bone sample procurement and analysis for synchrotron micro-ct

Kemik, insan ömrü boyunca yapısı değişen dinamik ve mekanik olarak aktif bir dokudur. Kemik remodeling işleminin ürünleri geleneksel iki boyutlu teknikler kullanılarak önemli ölçüde incelenmiştir. Masaüstü mikro bilgisayarlı tomografi (μCT) ve senkrotron radyasyon mikro bilgisayarlı tomografi (SRμCT) aracılığıyla X-ışını görüntüleme teknolojisindeki son gelişmeler, insan kortikal kemiği içindeki mikroskobik yapıların daha eksiksiz bir resmini sağlayan diğer 3D görüntüleme tekniklerine (örneğin, SEM) göre daha geniş bir görüş alanının (FOV) yüksek çözünürlüklü üç boyutlu (3D) taramalarının elde edilmesine izin verdi. Bununla birlikte, örnek, veri analizini etkilediği bilinen çizgi yapıtlarının görünümünü sınırlamak için FOV içinde doğru bir şekilde ortalanmalıdır. Önceki çalışmalar, düzensiz şekilli rektilineer kemik bloklarının tedarikinin, düzensiz kenarlar veya görüntü kesilmesi nedeniyle görüntüleme yapıtlarıyla sonuç olduğunu bildirmiştir. SRμCT deneyleri için insan femorasının ön yönünden sürekli boyutlu kortikal kemik çekirdeği örnekleri temin etmek için jeolojik örnekleme protokolü (koring) uyguladık. Bu koring yöntemi verimli ve doku için minimal yıkıcıdır. Dönme sırasında izometrik olması ve tarama boyunca X-ışını ışınları için düzgün bir yol uzunluğu sağlaması nedeniyle görüntüleme yapıtlarını azaltan tekdüze silindirik örnekler oluşturur. Özlü ve düzensiz şekilli örneklerin X-ışını tomografik verilerinin görüntü işlemesi, kortikal kemik mikro mimarisinin görselleştirilmesini ve analizini iyileştirme tekniğinin potansiyelini doğrulamamaktadır. Bu protokolün bir amacı, çeşitli yüksek çözünürlüklü kemik görüntüleme deneyleri için uyarlanabilen kortikal kemik çekirdeklerinin çıkarılması için güvenilir ve tekrarlanabilir bir yöntem sunmaktır. Çalışmanın kapsamlı bir amacı, SRμCT için uygun fiyatlı, tutarlı ve basit standartlaştırılmış bir kortikal kemik tedariki oluşturmaktır. Bu prosedür, biyolojik antropoloji, yerbilimleri veya malzeme bilimleri gibi sert kompozit malzemeleri yaygın olarak değerlendiren ilgili alanlardaki araştırmacılar tarafından daha da uyarlanabilir.

Açıklanan çekirdek örnekleme yönteminin son derece etkili ve verimli olduğu kanıtlanmıştır. Bu protokolü kullanan korse numuneleri, CLS BMIT-BM kiriş hattı 2 üzerindeki deneyler için 1,49 μm voksel boyutunda~2mm FOV ile >300 sürekli boyutlu numunelerin tedarikine izin verdi. Çekirdek çapının tutarlılığını doğrulamak için, insan ön femoral çekirdeklerinin bir alt kümesinin uzunluğu (üst, orta, alt) boyunca üç ölçüm yapıldı (n=69). Çekirdeklerin orta...

Watch this Scientific Journal Video about A Sectioning, Coring, and Image Processing Guide for High-Throughput Cortical Bone Sample Procurement and Analysis for Synchrotron Micro-CT at JoVE.com

A Sectioning, Coring, and Image Processing Guide for High-Throughput Cortical Bone Sample Procurement and Analysis for Synchrotron Micro-CT

İnsan femorasının ön yönünden SRμCT deneyleri için tek tip boyutta kortikal kemik örnekleri temin etmek için jeolojik (koring) örnekleme protokolü yaptık. Bu yöntem minimal yıkıcı, verimlidir, düzensiz örnek şekillerinden görüntüleme yapıtlarını en aza indiren ve mikroarşitektif görselleştirme ve analizi geliştiren silindirik örneklerle sonuçlanır.

Synchrotron Micro-CT için Yüksek Verimli Kortikal Kemik Örneği Alımı ve Analizi için Kesitleme, Coring ve Görüntü İşleme Kılavuzu

Bone is a dynamic and mechanically active tissue that changes in structure over the human lifespan. The products of the bone remodeling process have been ...

Available data related to bone specimen procurement for synchrotron micro-computed tomography remain sparse. Our comprehensive tutorial provides a methodology that is straightforward, minimally destructive, and cost-effective. Procuring bone specimens with consistent dimensions and a cylindrical shape is critical to ensure that the resulting data sets are of the highest quality and the results are applicable.The techniques described in this manuscript are applicable to coring rocks, fossils, or any hard material. We've used these to collect uniformly sized cores of rocks and single crystals for high-pressure experiments to explore the rheology of Earth's crust and upper mantle. Novice corers may find that the bone specimen forms conical shapes.This can be addressed by allowing adequate and enough time for bone dust to flush from the drill bit and slowing down coring speed. There's a lack of instructional texts and videos that demonstrate bone specimen procurement for synchrotron micro-computed tomography and is the logical analysis. Our step-by-step bone preparation tutorial helps to fill this out gap.Place a 75 by 25 millimeter glass microscope slide on hot plates up to 140 degrees Celsius and melt a generous amount of thermal epoxy resin on the center of the slide. Press the inferior aspect of the bone block into the thermal epoxy resin on the microscope slide with the length of the bone perpendicular to the slide. Shift the sample back and forth in order to coat the underside of the bone and ensure secure adhesion.Let the mounted specimen rest on the hot plate for approximately five minutes to allow the thermal epoxy to wick into the pores and cracks making sure that the epoxy on the slide is free of bubbles. If bubbles are present, shift the sample back and forth to remove them. Use blunt forceps to remove the slide with the mounted specimen from the hot plate and allow it to cool at room temperature for about 10 minutes, then remove any epoxy from the edge of the slide with a razor blade to ensure that the chuck adequately grips the slide.Attach the slide with the adhered sample to a glass slide chuck and mount the chuck on the swivel arm of a slow speed sectioning saw positioning it so that a cross-section of the bone can be cut perpendicular to its length. Adjust the swivel arm to ensure that the blade contacts and transects the sample. Add weights to the far side of the cutting arm to counter the weight of the arm and add distilled water and cutting fluid to the fluid receptacle.Tightly secure the diamond wafer blade and ensure that the fluid level submerges the cutting portion of the blade. Set the speed to 200 RPM and slowly lower the sample onto the blade. Once the saw begins sectioning, ensure that the blade and chuck are not wobbling or bouncing.If they are, immediately stop the saw and tighten the blade or chuck arm assembly. If the chuck is aggressively moving up and down, add more counterweights. The first thick section is a waste cut that will provide a well-defined surface parallel to each additional cut.After the initial waste cut, raise the swivel arm and move the chuck five millimeters towards the blade using the positioning dial. After sectioning is complete, place the glass slide with the mounted specimen on a hot plate to melt the thermal epoxy. Mount five millimeter bone sections to the bottom of a shallow aluminum tin using the thermal epoxy bonding technique previously described.Place the tin on an XY machine table of the mill drill press and hand-tighten the fixturing clamps. Insert a two millimeter inner diameter hollow shaft jewelers diamond tipped coring drill bit into the mill drill chuck and adjust the depth limiter to prevent coring through the tin. Align the central anterior aspect of the bone sample beneath the drill bit while avoiding close contact with the periosteum and ostium or highly trabecularized areas.Fill the tin with distilled water to completely cover the sample which prevents heat buildup, burning of the sample, and damage to the drill bit during coring. The mill drill press can be dangerous if proper safety measures aren't taken. Operators should ensure that they wear safety glasses, that loose clothing is secured, and that long hair is pulled back so it doesn't get caught in the spindle.for the first few instances of contact between the core bit and bone, apply gentle pressure in order to wear a ring on the superior surface of the bone. This prevents deflection of the drill bit at the beginning of the coring process and ensures correct placement of the bit. During coring, lift the drill bit in and out of the sample while keeping the bit's tip beneath the water surface.Do this every few seconds to flush out trapped bone dust and ensure debris is not occluding the drill bit. After coring is complete, the resulting bone core may become lodged in the hollow stemmed drill bit. Use a pair of fine tipped forceps or a small Allen wrench to dislodge the core from the bit.Store the cored sample in a labeled microcentrifuge tube in a cool and dry location until imaging. The described method of core sampling proved to be highly effective and efficient. Representative figures comparing the image processing workflow of a cored sample and one procured using a rotary tool are shown here.The sample cut using the common rotary tool exhibited an increased number of canals and lacunae and a decreased average canal diameter, canal volume, and cortical porosity when compared to the cored sample. This table shows porosity data for each sample. Although the coring protocol decreases artifacts observed in synchrotron microcomputer tomography scans, the lower quality artifact-laden figures from the rectilinear bone block experiments represent a multifaceted issue.Subsequent image processing confirmed the potential of the technique to improve visualization of cortical bone micro architecture. For example, mineralization differences, improved delineation of osteonal boundaries, and consistent visualization of soft tissues within vascular canals were observed. Proceeding slowly is the key to getting consistently-sized cylindrical samples.Going too fast can cause the specimens to become cone-shaped instead of cylindrical. While procuring thick sections for coring, further thick sections can be gathered for Brightfield or confocal microscopy. This allows for the visualization of the canalicular network.

Research

JoVE Journal

Biology

A Practical Guide to Phylogenetics for Nonexperts

Nonexperts için Phylogenetics İçin Pratik Kılavuz

Many researchers, across incredibly diverse foci, are applying phylogenetics to their research question(s). However, many researchers are new to this ...

Biyoloji

A High Throughput MHC II Binding Assay for Quantitative Analysis of Peptide Epitopes

Peptid Epitopların Kantitatif Analiz için bir yüksek veri akışı MHC II Bağlanma Deneyi

Biochemical assays with recombinant human MHC II molecules can provide rapid, quantitative insights into immunogenic epitope identification, deletion, or ...

High-throughput Image Analysis of Tumor Spheroids: A User-friendly Software Application to Measure the Size of Spheroids Automatically and Accurately

Tümör sferoidlerin Yüksek throughput Görüntü Analizi: Otomatik ve Doğru küremsiler boyutunu ölçmek için kullanıcı-dostu Yazılım Uygulama

The increasing number of applications of three-dimensional (3D) tumor spheroids as an in vitro model for drug discovery requires their adaptation to ...

High-throughput Screening for Chemical Modulators of Post-transcriptionally Regulated Genes

Post-transkripsiyonel ayarlı genlerin kimyasal Modülatörler için yüksek verimli tarama

Both transcriptional and post-transcriptional regulation have a profound impact on genes expression. However, commonly adopted cell-based screening assays ...

qPCRTag Analysis - A High Throughput, Real Time PCR Assay for Sc2.0 Genotyping

qPCRTag Analizi - A Yüksek Verimli, Sc2.0 Genotiplendirme için Real Time PCR Testi

The Synthetic Yeast Genome Project (Sc2.0) aims to build 16 designer yeast chromosomes and combine them into a single yeast cell. To date one synthetic ...

High-Throughput, Multi-Image Cryohistology of Mineralized Tissues

Yüksek Verim, Mineralize Dokuların Çoklu Resim Cryohistology

There is an increasing need for efficient phenotyping and histopathology of a variety of tissues. This phenotyping need is evident with the ambitious ...

Isolation, Purification, and Differentiation of Osteoclast Precursors from Rat Bone Marrow

Sıçan kemik Iliği Osteoclast precursors yalıtım, arıtma ve farklılaşma

Osteoclasts are large, multinucleated, and bone-resorbing cells of the monocyte-macrophage lineage that are formed by the fusion of monocytes or ...

Assessment of Global Ocular Structure Following Spaceflight Using a Micro-Computed Tomography (Micro-CT) Imaging Method

Assessment of Global Ocular Structure Following Spaceflight Using a Micro-Computed Tomography Micro-CT Imaging Method

Mikro Bilgisayarlı Tomografi (Mikro-BT) Görüntüleme Yöntemi Ile Uzay Uçuşu Sonrası Küresel Oküler Yapının Değerlendirilmesi

Reports show that prolonged exposure to a spaceflight environment produces morphologic and functional ophthalmic changes in astronauts during and after an ...

A High-Throughput Platform for Culture and 3D Imaging of Organoids

Organoidlerin kültürü ve 3D görüntülenmesi için yüksek verimli bir platform

The characterization of a large number of three-dimensional (3D) organotypic cultures (organoids) at different resolution scales is currently limited by ...

Mikroarray Polimer Profilleme Kullanılarak Glikan Yapısının ve Oluşumunun Açıklanması

Microarray Polymer Profiling (MAPP) for High-Throughput Glycan Analysis

Yazar Spotlight: MAPP Protokolü – Glikan Analizini Geliştirme 

Yüksek Verimli Glikan Analizi için Mikroarray Polimer Profilleme (MAPP)

Microarray polymer profiling (MAPP) is a robust and reproducible approach to systematically determine the composition and relative abundance of glycans ...