雙能X線骨密度儀分析小鼠骨小梁豐富區(qū)域新指南
骨質(zhì)疏松癥已成為世界6種多發(fā)病之一,據(jù)報(bào)填,我國有9000萬人患不同程度的骨質(zhì)疏松癥。骨質(zhì)疏松癥已經(jīng)成為中老年人的常見病,測量人體骨骼中礦物質(zhì)含量的多少,對(duì)中老年人來說是非常有必要的,特別是四十歲以上的城市居民,尤其是中年婦女,缺鈣現(xiàn)象比較嚴(yán)重。骨小梁在骨質(zhì)疏松研究中經(jīng)常被研究,因?yàn)楣切×旱淖兓枪琴|(zhì)疏松性骨折最常見的原因。雙能X線吸收法(DXA)可對(duì)骨小梁豐富區(qū)域提供精確的測量。在該領(lǐng)域臨床前研究中,DXA已廣泛用于小動(dòng)物代謝性骨疾病研究中的骨密度(BMD)及骨礦量(BMC)的測量,與微型計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)相比,它更簡單、快速、低輻射。
在臨床研究中,DXA對(duì) BMD的測量的準(zhǔn)確定位和圖像分析對(duì)診斷結(jié)果至關(guān)重要。不當(dāng)?shù)腄XA分析可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的診斷和治療。同人類的DXA研究一樣,對(duì)小動(dòng)物的DXA研究可能會(huì)因定位不當(dāng)而受到極大的影響。因此,在縱向研究中獲得高質(zhì)量的圖像對(duì)結(jié)果的評(píng)估是非常重要的。目前,在評(píng)估小鼠BMD的DXA圖像中,沒有一種標(biāo)準(zhǔn)化的指南可以準(zhǔn)確地定位在骨小梁豐富區(qū)域;同時(shí)在DXA掃描過程中,還沒有相關(guān)的小鼠定位標(biāo)準(zhǔn)。鑒于此,加州大學(xué)洛杉磯分校相關(guān)研究人員開發(fā)出了一種標(biāo)準(zhǔn)的方法,用于對(duì)骨小梁豐富區(qū)域進(jìn)行精確的DXA分析。這將提高DXA在代謝性骨疾病方面縱向研究的效率。
圖一:股骨遠(yuǎn)端、脛骨近端、椎骨解剖學(xué)標(biāo)志及DXA分析位置
在組織學(xué)結(jié)構(gòu)分析中,研究人員在股骨遠(yuǎn)端和脛骨近端之間定義了四條線:第一條線位于股骨縱軸或脛骨縱軸;第二條線是一條從股骨或脛骨的末端開始并垂直于第一條線的直線;第三條線從股骨上的最近端點(diǎn)開始,到脛骨的最遠(yuǎn)端且平行于第二條線;第四條線連接骺板的前后緣。通過測量“第二條線”和“第三條線”之間的距離,以及“第三條線”和“第四條線”之間的夾角,分析了骨骺板的距離(EPD)和骨骺板夾角(EPA)。為了在遠(yuǎn)端股骨的DXA分析中確定髕骨的位置,膝蓋骨距離(PD)在膝蓋彎曲到90度后測量(圖一)。
圖二:DXA和CT中小鼠定位及ROI的選擇
接下來,研究中利用DXA成像展示了小鼠正確的觀察位置,并列舉了傳統(tǒng)方法檢測骨小梁的過程中,不恰當(dāng)?shù)男∈髾z測體位。在DXA成像結(jié)果中作者對(duì)股骨遠(yuǎn)端、脛骨近端和腰椎的理想ROI位置進(jìn)行了展示。一系列新的檢測方法的已提出:(1)小鼠隔夜禁食,防止鈣化食物影響成像結(jié)果。(2)清潔整個(gè)成像區(qū)域,避免因動(dòng)物糞便、皮毛等引起的干擾。(3)將小鼠俯臥在標(biāo)本盤的圓形槽中。(4)確保老鼠的尾巴不蓋過任何長骨。(5)將小鼠的腿部移離身體。(6)對(duì)尾部和背部施加輕柔的牽引,使脊柱伸直,確保頭骨與矢狀面平行。(7)將前腿與脊柱保持45度夾角,以防止圖像重疊。(8)外展股骨。(9)將膝蓋位置調(diào)整至90度角。(10)DXA掃描檢查每一個(gè)圖像,并重新掃描質(zhì)量不佳的圖像。為了驗(yàn)證DXA分析的準(zhǔn)確性,作者還比較了與DXA獲得的BMC和從CT成像獲得的BMC,結(jié)果表明CT的ROI區(qū)域覆蓋了骨小梁和骨皮質(zhì),包括與DXA成像中選擇的相同ROI結(jié)果(圖二)。
圖三:0-14周股骨遠(yuǎn)端、脛骨近端、腰椎DXA BMD 的縱向?qū)Ρ?/STRONG>
圖四:DXA BMC與CT BMC的相關(guān)性分析
最后,作者對(duì)比分析了測量骨小梁豐富區(qū)域的傳統(tǒng)方法與新方法,新的DXA方法較傳統(tǒng)方法具有更低的變異系數(shù),同時(shí)極端數(shù)值也更少(圖三、圖四)。因此,傳統(tǒng)的DXA BMD的采集方法不能作為一種可靠的方法用以跟蹤小鼠骨骼的變化。
在本研究中,作者針對(duì)DXA BMD測量探究出一種新的方法,實(shí)驗(yàn)選擇了股骨遠(yuǎn)端、脛骨近端和腰椎作為代表區(qū),展開對(duì)骨小梁的縱向研究,開發(fā)的新方法可通過對(duì)小鼠的DXA分析得出更精確和準(zhǔn)確的BMD測量結(jié)果。
參考文獻(xiàn):
Jiayu Shi, DDS, et al., Guidelines for Dual Energy X-Ray Absorptiometry Analysis of Trabecular Bone-Rich Regions in Mice: Improved Precision, Accuracy, and Sensitivity for Assessing Longitudinal Bone Changes. TISSUE ENGINEERING: Part C Volume 22, Number 5, 2016