Рентгенова nanotomografiya кост ултраструктура

Костната тъкан е йерархично организирана живота труден въпрос, труден и издръжлив, но в същото време и лесно. Тя е динамична тъкан, която може да открие и поправи щетите на всички нива, за адаптиране към външни механични въздействия. Механизми за включване и управлението на тези процеси не са съвсем ясни. Като правило, състояние, придружен от костна чупливост, свързано с промени в процеса на костно ремоделиране и дисбаланс между костната резорбция и формиране на тъкани. механизми за управление на знания на костно ремоделиране е от основно значение за разбирането на костни заболявания и за оптимизиране на терапията.

Общоприето е, че липсата на костна тъкан се развива поради нередности в микроскопични и ултраструктурни нива, във връзка с които е необходимо да се получи подходящо за количествено кости 3D nanoizobrazheny.

Конфокална лазерна сканираща микроскопия позволява визуализация на триизмерен ултраструктура на костта, но дълбочината на проникване е много ограничен. В изпълнение на фокусиран йонен лъч, серийни срези в последващ изобразяване на електронен микроскоп на сканиране може да се постигне отлична пространствена разделителна способност, но изисква сложна подготовка и оцветяващи средства, и сканиране самостоятелно отнема дълго време.

Различни схема изображения, използвайки рентгенови лъчи са предложени за получаване на 3D изображения на костния ултраструктура. Предаване рентгенова микроскопия (TPM) е в състояние да се визуализира отделните пропуски каналчетата пореста кост на мишката. TPM осигурява висока резолюция (40 пМ) на изображението, но ограничено зрително поле 5.5? 5.5? 5.5 mm3 не позволява да се анализират повече от една клетка, като по този начин се ограничава извършването на количествени изследвания. Получените рентгенови изображения пропуски-каналикулярното мрежи обещават интересни резултати, но с удължено 40 часа сканира зрително поле 40 микрона от това ограничава прилагането на метода.

Рентгенова microtomography на много ценен метод за визуализация и позволява безразрушителен 3D анализ на вътрешната структура на материали, които са широко използвани в производството на биомедицински изображения. С относително малко проучване от време, висока яркост на синхротрона рентгенов източник предоставя резолюция микрон, и изборът на монохроматична светлина позволява да се извърши количествена оценка на степента на минерализация. Synchrotron томография оказа точен инструмент за изучаване на 3D архитектура на минерализацията на костите и на местно, но все още не ефективността на този метод на визуализация на непълнотата-каналикулярно мрежи беше доказана.

Материали и методи. Тази статия представя първата, безразрушителен ултраструктурната 3D визуализация на костите с помощта на рентгенова томография. Пробите 0.4? 0.4? 5mm3 бяха възстановени от средата диафиза на човешки бедрената кост. За да изпълните томографско изследване проба е монтиран на въртяща се платформа. Monohromatirovalsya рентгенов лъч и съсредоточени с помощта на рентгенови огледална оптика в петно ​​с размер 50 един? 50 пМ 2.

Серия от томографски сканирания са записани при четири позиции. Изображенията не са подходящи за директна употреба като стандартен томографско реконструкция. Получените фази карти са въведени в алгоритъма за реконструкция томографско въз основа на обратна проекция филтър. Обобщение томография е реконструкция на 3D пречупване разпределение индекс пропорционална на местната плътността на обекта.

Резултати и заключения. Фигурата показва томографски срезове след реконструкция в напречна (а) и (б) и (в) сагитални равнини отпред. Те показват Ултраструктурни характеристики на обемна кост с отлично качество. Не само визуализира остеоцит пропуски и каналчета, но елементи като циментови линии и заобикалящата матрица минерализация.

В зависимост от ориентацията във връзка с виртуална парче самолет остеоцит каналчета се появяват като черни петна и ивици. Цимент линия разделяне остеони един от друг и от интерстициален тъкан формиране на границата между крайната точка на костната резорбция и началната точка на формирането на нова кост е ясно наблюдава като светло лента. За тези изображения, можете да се оцени плътността местната тъкан и да приключи своята минерализация. Например, серия от снимки е сключен gipermineralizatsii циментови линии, в сравнение с околния интерстициална тъкан.

Рентгенов nanotomografiya, като не обръща най-добрата резолюция, но това е най-удобен за практическото оценка на състоянието на костната тъкан при ултраструктурния ниво.