이 작품은 그랜트 NFSC 81170806에 의해 부분적으로 지원 되었다. 저자는 학교 구강 검사 하 고 분석 하는 쥐 화관을 돕는 무한 대학교의 마이크로-CT 핵심 시설을 감사 하 고 싶습니다.

동물 주제와 관련 된 절차 관리 및 사용 실험실의 동물 (NIH 간행물, 8 판, 2011)에 대 한 가이드에 따라 실시 했다 고 검토 되었고 기관 동물 관리 및 사용 우한 위원회에 의해 승인 대학입니다.
1. 소프트웨어 설치
<ol><li>ImageJ 소프트웨어를 설치 합니다. Https://imagej.nih.gov/ij/에서 64 비트 자바 번들 ImageJ (버전 1.51 p) 소프트웨어의 윈도우 버전을 다운로드. 이후 "ImageJ 디렉토리"로 참조 됩니다 폴더에 다운로드 한 소프트웨어를 추출 합니다. 참고: 배수 분석 플러그인 필요 64 비트 자바 실행 시간 (버전 1.8)와 64 비트 windows 운영 체제를 선호 64 비트 윈도 즈 7 운영 체제.</li>
	<li>배수 분석 플러그인을 설치 합니다. Http://www.bomomics.com에서 배수 분석 플러그인을 요청 하 고 내용을 "ImageJ 디렉토리/플러그인"은 ImageJ의 플러그인 디렉토리에 압축을 풉니다. 참고: 무료 버전, 어디 5 측정 인접 한 조각 보고 지정, 또는 조각의 범위를 지정 하 고 측정 수 있는 상용 버전으로 플러그인을 얻을 수 있습니다.</li>
</ol>2. 배수 분석을 위한 3D 데이터 집합 준비
<ol><li>스캔 마이크로 CT 기계 다음으로 쥐 화관 표준 검색 프로토콜5 고 ImageJ, 예를 들어, tiff 형식으로 가져올 수 있는 형식에 데이터를 저장 합니다. 여러 뼈 샘플은 단일 샘플 튜브에 동시에 검사 되었다, 먼저 ImageJ, 데이터를 가져올 하 고 ImageJ의 이미지 처리 도구를 사용 하 여 다른 샘플을 자르기 하 여 각 개별 뼈를 분리 합니다. 그 후, 나중에 ImageJ로 가져올 수 있는 형식으로 결과 이미지를 저장 합니다. 참고: 분석에 사용 되는 샘플 이미지 파일은 포함 (파일 1 보충).</li>
	<li>
표준 2D 및 3D 개체를 시뮬레이션 합니다.
	<ol>
<li>ImageJ 소프트웨어를 엽니다. 플러그인에서 | BoMomics | 개체를 시뮬레이션 메뉴, 원 버튼을 클릭 하 고 팝업 창에서 직경으로 200를 입력 한 다음 생성 시뮬레이션된 원과 200 픽셀 (그림 3B)의 직경을 확인 을 클릭 합니다. 생성 된 원형 tiff 형식으로 저장 합니다.</li>
		<li>ImageJ 소프트웨어를 엽니다. 플러그인에서 | BoMomics | 개체를 시뮬레이션 메뉴, 사각형 단추를 클릭 하 고 팝업 창에서 측면 길이 200를 입력 한 다음 시뮬레이션된 광장 200 픽셀 (그림 3B)의 측면 길이 생성 하기 위해 확인 을 클릭 합니다. 생성 된 광장 tiff 형식에서으로 저장 합니다.</li>
		<li>ImageJ 소프트웨어를 엽니다. 플러그인에서 | BoMomics | 개체를 시뮬레이션 메뉴, 사각형 단추를 클릭 하 고 팝업 창에서 높이 너비와 100 200을 입력 한 다음 200 픽셀의 너비와 높이가 100 픽셀인 (그림 3 시뮬레이션된 사각형을 생성 하기 위해 확인 을 클릭 합니다 B). Tiff 형식에 생성 된 사각형을 저장 합니다. 참고: 원형 (직경: 200 픽셀), 정사각형 (옆 길이: 200 픽셀), 그리고 사각형 (폭: 200 픽셀, 높이: 100 픽셀) 후속 분석을 위해 저장 됩니다.</li>
		<li>ImageJ 소프트웨어를 엽니다. 플러그인에서 | BoMomics | 개체를 시뮬레이션 메뉴, 큐브 버튼을 클릭 하 고 팝업 창에서 측면 길이 30를 입력 한 다음 가상된 큐브를 생성 하기 위해 확인 을 클릭 합니다. 마지막으로, 플러그인을 클릭 | 3 차원 | 볼륨 뷰어 를 생성 된 큐브를 보고 tiff 형식 (그림 3C)에 저장.</li>
		<li>ImageJ 소프트웨어를 엽니다. 플러그인에서 | BoMomics | 개체를 시뮬레이션 메뉴, 투자 골 단추를 클릭 하 고 길이, 폭,으로 40 그리고 팝업 창에서 높이 30 80를 입력 한 다음 모의 투자 골 생성을 확인 을 클릭 합니다. 마지막으로, 플러그인을 클릭 | 3 차원 | 볼륨 뷰어 을 생성 된 투자 골을 보려면 tiff 형식 (그림 3C)에 저장.</li>
		<li>ImageJ 소프트웨어를 엽니다. 플러그인에서 | BoMomics | 개체를 시뮬레이션 메뉴 영역 단추를 클릭 하 고 팝업 창에서 직경으로 30을 입력 한 다음 시뮬레이션된 영역을 생성 하기 위해 확인 을 클릭 합니다. 마지막으로, 플러그인을 클릭 | 3 차원 | 볼륨 뷰어 을 생성 된 영역을 보려면 tiff 형식 (그림 3C)에 저장.</li>
		<li>ImageJ 소프트웨어를 엽니다. 플러그인에서 | BoMomics | 개체를 시뮬레이션 메뉴, 실린더 단추를 클릭 하 고 팝업 창에서 높이 지름과 100으로 30을 입력 한 다음 시뮬레이션된 실린더를 생성 하기 위해 확인 을 클릭 합니다. 마지막으로, 플러그인을 클릭 | 3 차원 | 볼륨 뷰어 를 생성 된 실린더를 보고 tiff 형식 (그림 3C)에 저장. 참고: 영역 (직경: 30 픽셀), 큐브 (옆 길이: 30 픽셀)는 투자 골 (길이: 80 픽셀, 너비: 40 픽셀, 높이: 30 픽셀), 및 실린더 (직경: 30 픽셀, 높이: 100 픽셀) 후속 분석을 위해 저장 됩니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 프로 파일링 분석 매개 변수
<ol><li>ImageJ 소프트웨어를 오픈 하 고 열거나 가져올 스캔 한 이미지를.</li>
	<li>이미지를 한 조각, 선택 아래 스크롤 막대를 슬라이드 클릭 | 조정 | 임계값 버튼. 팝업 임계값 창에서 뼈 잘는 배경에서 분리 되도록 수동 검사 하 여 최소 및 최대 임계값을 조정 하 고 외피 뼈 임계값 값으로 최소 임계값 값을 기록 합니다. 참고: 다른 마이크로 CT 제조업체 이미지에 x 선 감쇠 계수를 저장 하기 위한 다른 크기 조정 요소를 사용, 실제 임계값 결정 되어야 한다 실험적으로 수동 검사 또는 특정 제조업체의 다음 권장 사항입니다. 우리의 연습에 6000-7000을 마이크로 CT 기계에 의해 생산 ISQ 파일에 대 한 최소 임계값 설정 안정적으로 분리할 수 뼈 스캔 배경에서.</li>
	<li>플러그인을 클릭 | BoMomics | Trab Param 프로 파일링 버튼. 팝업 창에서 분할 인덱스 대표 조각의 위치를 설정 하 고 대뇌 피 질의 뼈 ("Cort 뼈"), 범위 ("범위"), 및 세그먼트 매개 변수를 프로 파일링에 대 한 대뇌 피 질의 임계값의 세트 계산에 대 한 ("단계") 값을 설정 어디 대뇌 피 질의 뼈 임계값 값 단계 3.2 (그림 1)에 의해 취득 된다. 기본 범위와 단계 값 2000 및 400의 대부분의 마이크로-CT 이미지입니다. 예를 들어 데이터 집합에 대 한 5 조각 인덱스 를 설정 하 고 다른 설정에 대 한 기본 값을 유지. 참고: "Cort 뼈"는 외피 뼈에 대 한 임계값 및 최저 임계값 값은 Cort 값 단계 값의 증가와 높은 임계값 값을 낮은 임계값 값에서 매개 변수 프로 파일링 변경에 사용 하는 임계값 뼈-범위, 그리고 높은 임계값 Cort 뼈 + 범위 이다. Cort 뼈, 범위, 및 단계에 대 한 설정된 값은 6000, 1000, 500, 각각, 그리고 외피 뼈에 대 한 낮은 임계값 값은 6000-1, 000 = 5, 000, 높은 임계값 값은 6, 000 + 1, 000, 000 = 7에 사용 되는 임계값 분석 있다면 5000, 5500, 6000, 6500, 그리고 7000입니다.</li>
	<li>소음 직경 (이 하 "소음 경") 설정, ("단계") 단계와 분석, 그리고 구멍 직경 ("구멍 직경"), 단계 (""), 및 구멍 값 집합이 계산 범위 ("범위") 값에서 소음 값 집합을 지정 하는 ("범위") 값. 일반적으로 기본 설정은 대부분의 마이크로-CT 뼈 샘플, 잡음, 단계, 및 범위는 5, 5, 2, 각각, 및 구멍 직경, 단계, 그리고 범위는 15, 5, 2, 각각에 대 한 작동 합니다. 예를 들어 데이터 집합에 대 한 기본 설정을 유지 합니다. 참고: "소음 경" 노이즈 억제 필터에 대 한 직경 이며 "구멍 직경" 외피 뼈 내의 구멍 지름입니다. 잡음과 구멍 값 매개 변수 프로 파일링에 사용 되는 지정 된 소음/구멍, 범위, 및 단계 값을 사용 하 여 대뇌 피 질의 임계값 값 위에서 설명한로 유사 하 게 계산할 수 있습니다. 이미지를 취득 하는 경우 매개 변수를 검색에 있는 변이 때문 소음과 구멍 매개 변수 결정 되어야 합니다 경험적으로 이미지 품질에 따라 아무 일반적인 범위의 소음 및 구멍 매개 변수는 모든 검사에 대 한 좋은. 임계값, 잡음, 또는 구멍에 대 한 최소값 보다 크거나 0, 하며 계산 된 가장 낮은 값이 제공 된 매개 변수를 사용 하 여 음수 최저 값 0으로 설정 됩니다.</li>
	<li>매개 변수 프로 파일링을 수행 하려면 확인 클릭 합니다. 시각적으로 세분화 결과 매개 변수 프로 파일링 결과 창에서 확인 하 고 조각 레이어를 선택 하 골 외부 경계 꽤 정확 하 게 설명 하는 (그림 1B). 그 후, 선택한 조각 레이어 (표 1)에 해당 하는 매개 변수 프로 파일링 결과 테이블에서 항목에서 프로 파일링 매개 변수를 검색 합니다.</li>
</ol>4. 배수 분석
<ol><li>
배수 뼈의 세분화
	<ol>
<li>ImageJ 소프트웨어를 열고 열거나 가져올 스캔 한 이미지를.</li>
		<li>플러그인을 클릭 | BoMomics | Trab 세분화 버튼, 그리고 적절 한 분석 파라미터를 입력. "시작", "개요 경계", "Trab 설정. 뼈"," 소음 감소 경 "," 구멍 채우는 직경 ", 및" 대뇌 피 질의 두께 경 "5 7200, 7000, 6, 12, 25, 각각. 참고: "시작" 및 "끝" 배수 뼈의 세분화에 대 한 선택 된 분할 영역 범위 지정, "개요 경계" 해당 프로 파일링된 "Cort 뼈" 매개 변수 "소음 감소 경" "소음 경" 하 하 매개 변수, 그리고 "구멍 직경" 매개 변수를 "구멍 채우는 직경". "대뇌 피 질의 두께 경" 외부 외피 뼈를 제외 하는 데 지정 된 두께가입니다. "Trab입니다. 뼈 "배수 뼈 (그림 2) 추출에 대 한 임계값, 어디에 설명 된 대로 프로 파일링 분석 매개 변수 명령을 사용 하 여 설정을 결정 단계에서 3.5.</li>
		<li>배수 세분화를 수행 하려면 확인 클릭 합니다. 시각적으로 Trab 세분화 결과 창 (그림 2B)에서 세분화 결과 확인 합니다. 다른 소프트웨어에 의해 더 분석 될 수 있습니다 (그림 2B), tiff 형식에서 세그먼트 배수 뼈 창에 표시 된 추출 된 배수 뼈를 저장 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
배수 뼈의 분석입니다.
	<ol>
<li>ImageJ 소프트웨어를 열고 열거나 가져올 스캔 한 이미지를.</li>
		<li>플러그인을 클릭 | BoMomics | Trab 분석 버튼 하 고 적절 한 분석 등의 매개 변수, "시작", "개요 경계", "Trab 입력. 뼈"," 소음 감소 경 "," 구멍 채우는 직경 ", 및" 대뇌 피 질의 두께 경 "으로그림 3(A), 위에서 설명한 3.5에 설명 된 단계로 프로 파일링 분석 매개 변수 명령을 사용 하는 설정이 결정 됩니다. "시작", "개요 경계", "Trab 설정. 뼈"," 소음 감소 경 "," 구멍 채우는 직경 ", 및" 대뇌 피 질의 두께 경 "5 7200, 7000, 6, 12, 25, 각각. 참고: 플러그인의 무료 버전 지정된 "시작" 슬라이스 인덱스부터 시작 하는 5 인접 분할 영역 선택 측정을 위해, 상용 버전에 조각의 임의의 번호를 지정할 수 있습니다 사용자가.</li>
		<li>어디 배수 뼈 볼륨 (BV), 선택한 영역 및 두께의 총 볼륨 (TV) 측정 중 2 차원적으로 측정 매개 변수에 대 한 결과 보고 섹션에 하나 이상의 선택 (2D) 이나 3 차원으로 (3D) 3 확인란, 즉 "BV TV만", "2D", 및 "3D"를 통해 선택할 수 있습니다. 확인란을 선택 합니다 (그림 3, 표 2) 배수 분석을 수행 하려면 "확인"을 클릭 "2D"와 "3D". 참고: "BV TV 전용" 선택, "2D"와 "3D"의 선택 상태에 BV, TV, 고 강도의 원시 측정, 보고 하 고 세그먼트 배수 뼈 추출 하 고 저장 하 고 다른 추가 분석 수 있는 새 창에 표시 됩니다. 소프트웨어입니다. "2D" 옵션을 선택 하면 BV, TV, 강도, 및 플레이트 모델을 사용 하 여 각 조각 수준에서 2 차원적으로 측정 한 두께의 원시 측정 보고 됩니다. "3D"를 선택 하는 경우 각 복에 대 한 3 차원 두께 직접 없이 모델, BV, 다음 원시 측정 계산 됩니다 TV, 강도, 그리고 각 조각 수준에서 샘플링 하는 3 차원 두께 보고 됩니다. 없음 확인란을 선택 하는 경우 배수 뼈 위의 매개 변수 집합을 사용 하 여 세그먼트는 그러나, 아무 측정 보고 됩니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. 측정 시뮬레이션된 개체
<ol><li>ImageJ 소프트웨어 열고 시뮬레이션된 이미지를 엽니다. 여기, 예를 들어 30 픽셀의 직경을 가진 시뮬레이션된 영역을 엽니다.</li>
	<li>플러그인을 선택 | BoMomics | Trab 분석 버튼 하 고 이전에 설명 된 대로 적절 한 분석 매개 변수 입력. "시작", "끝", "개요 경계", "Trab에 대 한 기본 값을 유지. 뼈"설정" 소음 감소 경 "," 소음 감소 경 "," 구멍 채우는 직경 ", 그리고" 대뇌 피 질의 두께 경 "0 (그림 3). 참고: 모의 개체에 대 한 의도 하지 않은 신호 소음, 이며 아무 해당 대뇌 피 질의 껍질 있을 수 있습니다. 이러한 값에 대 한 매개 변수를 적절 하 게 설정 해야 따라서 (기본 설정 0은). 3D quantifications에 대 한 30 조각 전과 후 지정 된 "시작" 슬라이스 "시작"과 "끝"에 의해 지정 된 범위에서 유일한 조각 플러그인의 상용 버전에 의해 분석 하는 동안, 플러그인의 무료 버전을 사용 하 여 처리 됩니다.</li>
	<li>결과 보고 섹션에서 "2D"와 "3D" 매개 변수 측정을 선택 하 고 분석을 수행할 배수 시뮬레이션된 개체 (표 3)에 대 한 확인 을 클릭 합니다.</li>
</ol>6. 배수 측정 및 데이터 프레 젠 테이 션의 교정: 선택한 분석 지역에서 배수 조치의 배포판 프로필
<ol><li>마이크로-CT 공급 업체의 지침에 따라 스캔 한 데이터 집합에서 보정 정보를 얻을. 참고: 원시 조치만 BV, TV, 강도와 두께의 플러그인에 의해 보고 됩니다. 조치를 다른 소프트웨어에 의해 생성 된 보고서를 비교, 교정 결과 원한다.</li>
	<li>Microsoft Excel을 열고 하 고 보고 된 결과 테이블을 엽니다. 뼈 볼륨 (BV) 보정 계산에서 볼륨 (TV), 뼈 미네랄 콘텐츠 (BMC), 뼈 볼륨 분수 (BV/TV), 그리고 뼈 미네랄 밀도 (BMD)를 새로운 총 열 다음 식에 따라 보고 된 원시 BV, TV, 고 강도 값을 사용 하 여 excel.</li>
	<li>참고: 스캔된 마이크로-CT 이미지 또는 메타 파일에서 Scanco ISQ 파일 같은 해상도 (해상도, µ m), 회색 스케일링 (배율 조정), 밀도 단위 (mg 하/c m3), 밀도 기울기 (경사)과 밀도 인터셉트 (intercept)을 추출 수 있습니다 스캔. 따라서, 보정 된 측정은 다음과 같이 계산 됩니다. BV, TV와 강도 원시 조치, BVc 와 TVc 는 보정된 값, 해상도, 배율 조정, 기울기, 절편은 마이크로-CT의 교정 파일에서 이미지. BVc = BV × 해상도3 [μ m3] TVc = TV × 해상도3 [μ m3] BV / TV BV ÷ TV = BMC = (강도 ÷ × 슬로프-BV × 절편 스케일링) × 해상도3 × 10-12 [mg HA] BMD-BMC ÷ TVc × 1012 [mg 하 / cm3]</li>
	<li>Microsoft Excel 소프트웨어 (그림 4)를 사용 하 여 슬라이스 레이어 (X)에 대 한 보정된 조치 (Y)에 대 한 XY (분산형) 음모를 만듭니다.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Ruegsegger, P., Koller, B., Muller, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microtomographic+system+for+the+nondestructive+evaluation+of+bone+architecture.">A microtomographic system for the nondestructive evaluation of bone architecture.</a> Calcif Tissue Int. 58 (1), 24-29 (1996).</li><li>Muller, R., Ruegsegger, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-tomographic+imaging+for+the+nondestructive+evaluation+of+trabecular+bone+architecture.">Micro-tomographic imaging for the nondestructive evaluation of trabecular bone architecture.</a> Stud Health Technol Inform. 40, 61-79 (1997).</li><li>Clark, D. P., Badea, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-CT+of+rodents:+state-of-the-art+and+future+perspectives.">Micro-CT of rodents: state-of-the-art and future perspectives.</a> Phys Med. 30 (6), 619-634 (2014).</li><li>Bart, Z., Wallace, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcomputed+Tomography+Applications+in+Bone+and+Mineral+Research.">Microcomputed Tomography Applications in Bone and Mineral Research.</a> Advances in Computed Tomography. 2, 121-127 (2013).</li><li>Ji, Y., Ke, Y., Gao, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intermittent+activation+of+notch+signaling+promotes+bone+formation.">Intermittent activation of notch signaling promotes bone formation.</a> Am J Transl Res. 9 (6), 2933-2944 (2017).</li><li>Jiang, Y., Zhao, J., White, D. L., Genant, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro+CT+and+Micro+MR+imaging+of+3D+architecture+of+animal+skeleton.">Micro CT and Micro MR imaging of 3D architecture of animal skeleton.</a> J Musculoskelet Neuronal Interact. 1 (1), 45-51 (2000).</li><li>Laib, 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=3D+micro-computed+tomography+of+trabecular+and+cortical+bone+architecture+with+application+to+a+rat+model+of+immobilisation+osteoporosis.">3D micro-computed tomography of trabecular and cortical bone architecture with application to a rat model of immobilisation osteoporosis.</a> Med Biol Eng Comput. 38 (3), 326-332 (2000).</li><li>Cole, H. A., Ichikawa, J., Colvin, D. C., O'Rear, L., Schoenecker, 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=Quantifying+intra-osseous+growth+of+osteosarcoma+in+a+murine+model+with+radiographic+analysis.">Quantifying intra-osseous growth of osteosarcoma in a murine model with radiographic analysis.</a> J Orthop Res. 29 (12), 1957-1962 (2011).</li><li>Jensen, M. M., Jorgensen, J. T., Binderup, T., Kjaer, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tumor+volume+in+subcutaneous+mouse+xenografts+measured+by+microCT+is+more+accurate+and+reproducible+than+determined+by+18F-FDG-microPET+or+external+caliper.">Tumor volume in subcutaneous mouse xenografts measured by microCT is more accurate and reproducible than determined by 18F-FDG-microPET or external caliper.</a> BMC Med Imaging. 8, 16 (2008).</li><li>Soviero, V. M., Leal, S. C., Silva, R. C., Azevedo, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Validity+of+MicroCT+for+in+vitro+detection+of+proximal+carious+lesions+in+primary+molars.">Validity of MicroCT for in vitro detection of proximal carious lesions in primary molars.</a> J Dent. 40 (1), 35-40 (2012).</li><li>Kohler, T., Stauber, M., Donahue, L. R., Muller, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+compartmental+analysis+for+high-throughput+skeletal+phenotyping+in+femora+of+genetic+mouse+models.">Automated compartmental analysis for high-throughput skeletal phenotyping in femora of genetic mouse models.</a> Bone. 41 (4), 659-667 (2007).</li><li>Buie, H. R., Campbell, G. M., Klinck, R. J., MacNeil, J. A., Boyd, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automatic+segmentation+of+cortical+and+trabecular+compartments+based+on+a+dual+threshold+technique+for+in+vivo+micro-CT+bone+analysis.">Automatic segmentation of cortical and trabecular compartments based on a dual threshold technique for in vivo micro-CT bone analysis.</a> Bone. 41 (4), 505-515 (2007).</li><li>Dougherty, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+CT+in+the+measurement+of+bone+quantity+and+bone+quality+for+assessing+osteoporosis.">Quantitative CT in the measurement of bone quantity and bone quality for assessing osteoporosis.</a> Med Eng Phys. 18 (7), 557-568 (1996).</li><li>Doube, 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=BoneJ:+Free+and+extensible+bone+image+analysis+in+ImageJ.">BoneJ: Free and extensible bone image analysis in ImageJ.</a> Bone. 47 (6), 1076-1079 (2010).</li><li>Bouxsein, M. 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=Guidelines+for+assessment+of+bone+microstructure+in+rodents+using+micro-computed+tomography.">Guidelines for assessment of bone microstructure in rodents using micro-computed tomography.</a> J Bone Miner Res. 25 (7), 1468-1486 (2010).</li></ol>

개체 두께 측정의 기본 알고리즘에 대 한 특허를 제기 했다. 저자와 공동 다른 등록 bomomics.com 웹사이트 호스팅 무료 버전 플러그인, 컨설팅 및 측정 이미지 분석의 서비스 요청 시 제공 됩니다.

이 연구 분석은 자동, 효율적, 배수 뼈와 사용자 친화적인 ImageJ 플러그인을 설명 합니다. 플러그인은 또한 계량 분야, 볼륨 및 두께의 레이어, 레이어 측정에 대 한 모든 2D 또는 3D 개체를 사용할 수 있습니다. 현재, 각 배수 매개 변수에 대 한 단일 측정된 값만 완전히 선택한 분석 영역에서 측정 된 엔터티의 특성을 나타낼 수 없습니다 표준 마이크로 CT 분석 하 여 각 샘플에 대 한 보고 됩니다. 설명된 플러그인 레이어, 레이어 양의 측정된 매개 변수는 선택한 분석 지역에, 그리고 따라서 더 고급 민감한 통계의 유통 정보를 완전히 유지 각 샘플에 대 한 각 매개 변수를 보고 접근은 이러한 데이터를 분석 하는 데 적용 됩니다.
표준, 자동 손 떨림을 세분화 방법, 다른 손으로 컨투어링 조각 사이 상당한 변이 연산자 바이어스8,,910, 더 많은 유니폼을 보증 관찰 했다 그리고 자동 배수 세분화 방법입니다. 대비 검색 배경 및 뼈 바깥 경계 사이의 최대한으로, 외부-경계 지원된 배수 세분화 어디 뼈의 바깥 경계 검출 될 수 있다 자동으로 적절 한 정확도로 플러그인에 의해 수행 됩니다. 임계값, 잡음, 및 구멍 설정이 제공 됩니다. 세분화 매개 변수 결정을 촉진 하기 위하여 다양 한 매개 변수 조합을 하나 하나 분석 지역에서 대표적인 슬라이스를 사용 하 여 프로 파일링 하 고 만족 스러운 세분화 결과 시각적으로 확인 됩니다. 그 후, 배수 뼈 프로 파일 매개 변수 분석 된다. 같은 이미지에 대 한 재현성 결과 보고 때 적절 한 분할 매개 변수를 설정 하 고 플러그인 쥐 말 초 화관으로 다른 뼈 근육 강화 요원5치료에서 배수 뼈 분석에 성공적으로 적용 되었습니다, 없이 연산자 바이어스입니다.
플러그인은 현재 한 번에 하나의 예제를 처리할만 수 있습니다. 여러 샘플 이미지에 있는 모든 샘플 차별 없이 단일 개체로 정량은. 따라서 전처리는 경우 여러 샘플 단일 샘플 튜브에서 동시에 검색 됩니다. 부 량 출력은 픽셀 수 또는 적절 한 교정 정보를 사용 하 여 수동으로 보정 한다 회색 값의 원시 측정.
이 프로토콜의 가장 중요 한 단계는 배수 분석을 위해 적절 한 매개 변수를 선택 하 고. 일반적으로, 그룹 뼈 샘플의 결과 비교할 수 있도록 동일한 분할 매개 변수를 사용 하 여 분석 된다. 이러한 경우에는 모든 샘플에 대 한 세분화 결과 검사 시각적으로 잠재적인 오류에 대 한 분석을 실시 하는 추가 하기 전에 되도록 배려를가지고 한다.
이 기술의 주요 한계는 노이즈 감소 설정 윤곽 뼈의 바깥 경계에 대해서만 하지만 추출 된 배수 뼈에 외피 뼈에 적용 됩니다. 다양 한 필터링 전략으로 다른 조건 하에서 배수 분석에 대 한 최적의 보고15 왔다, 아니 하나의 필터는 모든 이미지 샘플에 대 한 좋은. 따라서, 배수 뼈의 정량화 하기 전에 아무 내장 여과 단계가입니다. 소프트웨어 내장 이미지 filtrations 통해 출력과 호환 되도록 추출된 배수 뼈 처리 마찬가지로 첫 번째 다양 한 이미징 도구를 사용 하 고 ImageJ로 고 수 이후에 플러그인에 의해 계량. 또한, 다른 이미지 포맷 다른 마이크로 CT 공급 업체에 의해 생성 되 고 그들의 대부분을 가져오거나 ImageJ 직접 열 수 없습니다, 그리고 따라서 추가 분석을 위해 ImageJ로 다양 한 이미지 포맷을 가져오기 모듈은 원했다. 또 다른 한계는 선택 범위의 끝 근처 조각에 3D 두께 선택 범위를, 따라서, 모든 사용 가능한 3D 정량화 패키지에 대 한 사실 이기도 한 조각의 큰 범위는 개체의 일부는 경우 정확 하지 않은 계량 해야 선택한 조각의 중간 부분만 추가 분석을 위해 사용 해야 합니다. 이러한 접근 방식은 때 측정된 수량 보고 레이어, 레이어 같이 측정 하지만,이 플러그인에는 단일 값만은 선택 범위에서 정량된 각 매개 변수에 대 한 보고에 사용할 수 있습니다.

배수 뼈의 마이크로-CT 분석은 다른 뼈 손실 조건1,2,3, 몇 가지 변수를 관련 작은 동물에서 뼈의 형태 변화를 추적 하기 위한 표준 접근에 뼈의 구조는 보고4. 그러나, 같은 매개 변수는 하지의 긴 뼈5, metaphysis에 균등 하 고 요약 또는 평균 값은 현재 상용 마이크로 CT 기계6,7 각 샘플의 각 구조 변수에 대 한 보고 , 비록 단일 값 완전 분석 영역에서 측정 된 매개 변수의 특성을 나타낼 수 없습니다. 배수 뼈의 레이어, 레이어 정량화 뿐만 아니라 각 변수에 대 한 더 많은 정보를 유지 하지만 또한 구조의 후속 통계 분석을 용이 하 게 분석 지역에서 같은 변수 배포판의 프로 파일링을 사용 하면 5다른 조건 변화 한다입니다. 따라서,이 방법의 목표는 현재 어떤 상용 마이크로 CT 분석 패키지에서 사용할 수 없습니다 각 슬라이스 수준에서 마이크로-CT 검사의 배수 뼈 측정 이다.
효율적으로 세그먼트 배수 뼈 조각-의해-슬라이스, 자동 분할 메서드는 바람직한. 그러나, 마이크로-CT 분석에 대 한 현재 표준 기술을 기반으로 수동 대화형 컨투어링 외피 구획에서 배수 뼈를 분리 하는 노동 집약, 오류 발생, 반자동 보간 뒤 고 상당한 연산자 바이어스8,,910와 관련 된. 자동 분할 방법11,12 보도 했다, 하지만 이러한 방법을 최적의 배수 뼈와 외피 뼈 간의 구분이 좋은 지역에 있지만 분명 별거 없이 지역. 또한, 다른 세분화 매개 변수는 다른 샘플12, 필요 하 고 그것은 수동으로 다양 한 매개 변수 조합을12, 노력 하 여 만족 스러운 세분화 매개 변수 뼈 샘플의 그룹에 적용을 선택 하는 지루한 비록 세분화 과정은 모든 관련된 매개 변수를 설정 하는 경우 자동. 뼈 바깥 경계는 검색 배경으로 큰 대조와 긴 뼈의 피 질 metaphyseal 포탄 선택한 영역을 분석 긴 뼈의 바깥쪽 경계 윤곽에 따라 세분화 방법에 몇 가지 변화를 표시 안정적으로 그리고 정확 하 게 대뇌 피 질의 껍질에서 배수 뼈를 분리 합니다. 이러한 분할 방법의 장점은 세분화 배경 및 뼈의 바깥 경계의 차이에 배수 및 외피 뼈6,12,의 차이점에 기반 13, 따라서 그것은 일반적으로 쉽게 다른 그룹 사이의 배수 변화의 더 신뢰할 수 있는 분석을 용이 하 게 뼈 샘플의 그룹에 대 한 만족 스러운 세분화 매개 변수 조합을 찾을 수.
각 조각에서 수준, 지역, 둘레, 및 2 차원 (2D) 두께 보고 2D 분석, 볼륨, 표면, 및 3 차원 (3D) 두께 3D quantifications에 보고 하는 동안. 이러한 정보는 일반적으로 현재 이미지 분석 도구, 보고 절차 정보 원하는 일반 이미지에 적용할 수 있습니다 나타내는 보고 되지.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:595px;" width="595">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">ImageJ</td>
			<td style="width:93px;">NIH</td>
			<td style="width:119px;">imagej</td>
			<td style="width:167px;">Any version with a java 1.8 run time</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">trabecular analysis plugin</td>
			<td style="width:93px;">Bomomics</td>
			<td style="width:119px;">bomomics</td>
			<td>free or commercial version</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Micro CT scanner</td>
			<td style="width:93px;">Scanco</td>
			<td style="width:119px;">&#956;-50</td>
			<td>micro CT from any vendor</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Computer System</td>
			<td style="width:93px;">Lenovo</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>any brand</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Windows Operating System</td>
			<td style="width:93px;">Microsoft</td>
			<td style="width:119px;">Windows 7 x64</td>
			<td>any 64-bit Windows operating system&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Office Software</td>
			<td style="width:93px;">Microsoft</td>
			<td style="width:119px;">Office 2010</td>
			<td>any speadsheet software that has xy chart function</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

outer-boundary assisted segmentation and quantification of trabecular bones by an imagej plugin

마이크로 계산 된 단층 촬영 (마이크로 CT) 정기적으로 뼈 수량 및 다른 뼈 손실 조건 하에서 작은 동물에서 배수 microstructural 속성을 평가 하는 데 사용 됩니다. 그러나, 마이크로-CT 이미지의 배수 분석을 위한 표준 접근은 슬라이스 하 여 슬라이스 자동 손 컨투어링, 노동 집약 및 오류가 발생 하기 쉬우며. 뼈의 외부 경계, 배수 뼈를 식별 하 고 자동으로 적은 연산자 바이어스 때 적절 한 정확도 가진 세그먼트 수 어디에 따라 배수 뼈의 자동 세그먼트에 대 한 효율적인 방법은 여기에 설명 된 세그먼트화 매개 변수가 설정 됩니다. 만족 스러운 세분화 매개 변수 프로 파일링, 세분화 결과의 이미지 스택 표시 됩니다, 모든 가능한 조합의 분할 매개 변수는 순서 대로 하나씩 변경된 및 세분화 결과 관련된 매개 변수를 수 있습니다. 시각적으로 확인 쉽게. 플러그인의 품질 제어 기능으로 시뮬레이션된 표준 개체 측정된 수량 이론 값과 비교 하는 수 있는 정량입니다. 배수 속성 및 배수 두께의 레이어, 레이어 정량화 같은 플러그인에 의해 보고 되 고 선택된 영역 내에서 이러한 속성의 배포판 쉽게 프로 파일링 할 수 있습니다. 이러한 조치는 현재 상용 소프트웨어의 출력에서 사용할 수 있는 곳에 단일 계층으로 레이어 정량화 배수 뼈에 대 한 더 많은 정보를 유지 하 고 더 구조 변경의 통계 분석을 용이 하 게, 비록 각 매개 변수에 대 한 정량된 값은 각 샘플에 대 한 보고. 따라서, 설명한 워크플로 정확도와 효율성 배수 뼈를 분석 하기 위한 더 나은 접근.

배수 분석 플러그인은 자동으로 세그먼트 하 고 정확도 가진 배수 뼈를 계량 설계 되었습니다. 처음에, 뼈 바깥 경계를 탐지 하 고 delineated 뒤 구멍 채우기 작업 뼈 바깥쪽 대뇌 피 질의 껍질 내에서 어떤 구멍 든 지 가득 차 있습니다. 다음 외부 외피 뼈를 제외 하 고 세그먼트 배수 뼈를 침식 연산이 수행 됩니다. 마지막으로, 세그먼트 지역에서 배수 뼈의 조치는 정량.
마이크로-CT 이미지는 본질적으로 시끄러운 세그먼트 종종 임의의 미리 정의 된 매개 변수를 사용 하 여 뼈의 외부 경계를 정확 하 게 식별 하지. 그것은 만족 스러운 분할 매개 변수를 선택 하기 위한 매개 변수 조합의 많은 시도를 지루하고 노동 집약입니다. 또한 뼈의 그룹에 대 한 매개 변수의 공통 집합 선택 용이 하 게 만족 스러운 매개 변수 조합을 선택에 도움을 자동으로 설정된 범위에서 하나에 의해 매개 변수를 변경에 대 한 플러그인을 프로 파일링 하는 매개 변수는 제공 하는 따라서, 샘플입니다. 그림 1 A 좋은 분할 매개 변수를 프로 파일링에 사용 하는 설정을 보여 줍니다. 하면 외피 뼈 임계값 (Cort 뼈), 수 임계값의 범위에 대 한 매개 변수 프로 파일링 (범위), 그리고 각 단계에서 (단계) 임계값에 대 한 증가 금액 지정, 프로 파일을 작성 하는 임계값의 시리즈 생성 됩니다. 그 후, 일련의 잡음과 구멍 값 마찬가지로 해당 매개 변수를 설정 하 여 생성 됩니다. 마지막으로, 배수 뼈는 모든 가능한 매개 변수 조합에 대 한 한 번에 하나의 매개 변수를 변경 하 여 세그먼트는. 그림 1 B 는 서로 다른 매개 변수 조합에 대 한 대표적인 세분화 결과 보여줍니다. 물론, 일부 매개 변수 조합을 뼈의 외부 경계 묘사에서 다른 사람 보다 더 있으며 하나 이상의 매개 변수 조합 만족 세분화 결과 보여줍니다. 시각적으로 확인 후 세분화 결과, 만족 스러운 세그먼트에 대 한 매개 변수 값은 프로 파일링 결과 표 (표 1)에서 검색할 수 있습니다.
배수 뼈의 측정 척도를 배수 세분화 및 분석 수행 됩니다. 그림 2 A 조각으로 슬라이스 배수 세분화, 어디 선택한 지역에서 배수 뼈는 세그먼트 (그림 2B) 추출, 및 제공된 된 매개 변수를 사용 하 여 분할 결과 확인할 수 있습니다에 대 한 설정 대화 상자를 표시 시각적으로. 그 후, 배수 뼈 만족 매개 변수 (그림 3A)으로 분석 된다. 보고 옵션, 뼈 볼륨 (BV)의 원시 quantifications의 선택 상태에 따라 총 볼륨 (TV), 회색 값 (강도)의 합과 두께 측정 중 2 차원 또는 3 차원 (표 2) 보고 됩니다. 마지막으로, 교정 정보 스캔된 마이크로 CT 데이터 집합에서 추출 됩니다 BV, TV, BMC, BV/TV, 측정값을 보정 하 고 골밀도 선택한 분석 지역 레이어-의해-계층에는 계층에 대 한 그들의 배포판을 프로 파일링 하 여 다음 계산 위치 (그림 4)입니다.
플러그인의 품질 제어 기능으로 가상된 개체의 정량화는 지원 됩니다. 알려진 크기 시뮬레이션된 표준 개체는 이론적인 값 또는 마이크로 CT 기계 또는 BoneJ14무료 오픈 소스 플러그인을 함께 제공 하는 상용 소프트웨어와 같은 다른 소프트웨어에서 측정값 비교에 대 한 플러그인으로 정량 대 한 뼈 이미지 분석. 모의 개체를 분석 하기 위한 시뮬레이션된 이미지는 어떤 잡음 없이 높은 품질의 이미지를 간주 소음 설정은 0으로 설정 됩니다. 다양 한 두께와 개체 시뮬레이션 했다 하 고 결과 (그림 3, 표 3) 표시 됩니다. 원, 사각형 및 사각형 같은 시뮬레이션 표준 2D 개체 (TV 또는 BV) 영역 값 및 두께 보고 됩니다 (표 3). 그러나 3D 개체에 대 한 큐브, 분야, 및 겹쳐집니다 정확한 두께 측정 보고는,, 실린더 두께 정확 하지 않은 실린더의 양쪽 끝, 근처 복에 대 한 실린더의 중간 조각에 복 두께 정확 하 게 예측 했다. 이 기본 두께 측정 알고리즘, 어떤 점에서 각 개체에 대 한 복의 두께 큰 구면의 지름 또는이 복을 포함 하 고 완전히 안쪽은 큰 입방체의 측면 길이 의해 결정 됩니다의 기능에 개체입니다. 따라서, 개체의 두께 다른 분야의 만들고 큐브 실린더만 중간 슬라이스의 반경-거리 양쪽에에서 정확 하 게 측정할 수 있다 하는 동안 정확 하 게 측정 될 수 있다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57178/57178fig1.jpg"> 그림 1 : 매개 변수 프로 파일링 분석의 대표적인 결과. (A) 매개 변수 설정 페이지. (B) 대표 결과 분석 프로 파일링 하는 매개 변수입니다. 일부 매개 변수 조합을 뼈의 외부 경계를 검색에 대 한 다른 사람 보다 더 있습니다. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57178/57178fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57178/57178fig2.jpg"> 그림 2 : 배수 세분화 분석의 대표적인 결과. (A) 매개 변수 설정 페이지. (B) 다른 계층에서 배수 뼈의 대표적인 세분화 결과. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57178/57178fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57178/57178fig3.jpg"> 그림 3 : 배수 분석. (A) 매개 변수 설정 페이지. (B) 시뮬레이션된 2D 객체의 대표적인 결과. (C) 3D 볼륨 뷰어에서 시각 시뮬레이션 된 3D 객체의 대표적인 결과. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57178/57178fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57178/57178fig4.jpg"> 그림 4 : 선택한 분석 지역 배수 뼈의 배포판. 수평 축 분석 지역에서 시작 조각 레이어에 상대 거리를 나타냅니다. Y 축에서 값 보정된 배수 대책 분석 영역에 있습니다. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57178/57178fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<table fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td>슬라이스</td>
			<td>개요 경계</td>
			<td>소음 감소 경</td>
			<td>구멍 채우기 경</td>
		</tr>
<tr>
<td>4</td>
			<td>5200</td>
			<td>0</td>
			<td>10</td>
		</tr>
<tr>
<td>147</td>
			<td>5200</td>
			<td>2</td>
			<td>20</td>
		</tr>
<tr>
<td>361</td>
			<td>7200</td>
			<td>6</td>
			<td>16</td>
		</tr>
<tr>
<td>539</td>
			<td>8000</td>
			<td>10</td>
			<td>20</td>
		</tr>
</tbody></table>표 1: 매개 변수 프로 파일링 분석의 대표적인 결과.
<img alt="Table 2" src="/files/ftp_upload/57178/57178table2.jpg"> 표 2: 배수 분석의 대표적인 결과입니다.
<table fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td>개체</td>
			<td>차원</td>
			<td>볼륨b</td>
			<td>표면c</td>
			<td>두께</td>
		</tr>
<tr>
<td>광장</td>
			<td>200 X 200</td>
			<td>40000</td>
			<td>796</td>
			<td>200</td>
		</tr>
<tr>
<td>사각형</td>
			<td>200 X 100</td>
			<td>20000</td>
			<td>596</td>
			<td>100</td>
		</tr>
<tr>
<td>동그라미</td>
			<td>디 아: 200</td>
			<td>31428</td>
			<td>796</td>
			<td>200</td>
		</tr>
<tr>
<td>큐브</td>
			<td>30 X 30 X 30</td>
			<td>27000</td>
			<td>5048</td>
			<td>30</td>
		</tr>
<tr>
<td>투자 골</td>
			<td>80 X 40 X 30</td>
			<td>96000</td>
			<td>13008</td>
			<td>30</td>
		</tr>
<tr>
<td>영역</td>
			<td>디 아: 30</td>
			<td>14328</td>
			<td>3944</td>
			<td>30</td>
		</tr>
<tr>
<td>실린더d
</td>
			<td>Dia:30; H: 100</td>
			<td>71600</td>
			<td>12800</td>
			<td>27.84</td>
		</tr>
<tr>
<td>실린더e
</td>
			<td>Dia:30; H: 100</td>
			<td>51552</td>
			<td>9552</td>
			<td>30</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="5">a: 결과 원시 복에 있습니다. 직경: 직경; H: 높이입니다.</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="5">b: 볼륨 (3D) 또는 지역 (2D).</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="5">c: 표면 (3 차원) 또는 경계 (2D).</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="5">d: 슬라이스로 100 조각 1에서에서 Measurs 분석에 사용 됩니다.</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="5">e: 슬라이스로 85 슬라이스 15에서에서 Measurs 분석에 사용 됩니다.</td>
		</tr>
</tbody></table>표 3: 모의 개체에 대 한 결과 정량화입니다.
<img alt="Supplementary File 1" src="/files/ftp_upload/57178/57178supfig1.jpg"> 보조 파일 1입니다. 뼈 샘플. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57178/SampleBone.tif.crdownload" target="_blank">이 파일을 다운로드 하려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

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Outer-Boundary Assisted Segmentation and Quantification of Trabecular Bones by an Imagej Plugin

우리는 세그먼트와 배수 뼈 ImageJ 플러그인을 사용 하 여 뼈의 바깥 경계에 따라 2D 및 3D 이미지에 대 한 측정에 대 한 워크플로 제시. 이 방법은 보다 효율적이 고 정확한 현재 수동 손 윤곽을 그리는 접근 보다 이며 레이어, 레이어 quantifications, 현재 상용 소프트웨어에서 사용할 수 있습니다 제공 합니다.

외부-경계 지원 세분화 및 정량화 Imagej 플러그인에 의해 배수 뼈의

Micro-computed tomography (micro-CT) is routinely used to assess bone quantity and trabecular microstructural properties in small animals under different ...

outer-boundary-assisted-segmentation-quantification-trabecular-bones

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Bioengineering

9.2K 조회수.  Wuhan University. 우리는 세그먼트와 배수 뼈 ImageJ 플러그인을 사용 하 여 뼈의 바깥 경계에 따라 2D 및 3D 이미지에 대 한 측정에 대 한 워크플로 제시. 이 방법은 보다 효율적이 고 정확한 현재 수동 손 윤곽을 그리는 접근 보다 이며 레이어, 레이어 quantifications, 현재 상용 소프트웨어에서 사용할 수 있습니다 제공 합니다.

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Biomembrane Fabrication by the Solvent-assisted Lipid Bilayer (SALB) Method

In order to mimic cell membranes, the supported lipid bilayer (SLB) is an attractive platform which enables in vitro investigation of membrane-related processes while conferring biocompatibility and biofunctionality to solid substrates. The spontaneous adsorption and rupture of phospholipid vesicles is the most commonly used method to form SLBs. However, under physiological conditions, vesicle fusion (VF) is limited to only a subset of lipid compositions and solid supports. Here, we describe a one-step general procedure called the solvent-assisted lipid bilayer (SALB) formation method in order to form SLBs which does not require vesicles. The SALB method involves the deposition of lipid molecules onto a solid surface in the presence of water-miscible organic solvents (e.g., isopropanol) and subsequent solvent-exchange with aqueous buffer solution in order to trigger SLB formation. The continuous solvent exchange step enables application of the method in a flow-through configuration suitable for monitoring bilayer formation and subsequent alterations using a wide range of surface-sensitive biosensors. The SALB method can be used to fabricate SLBs on a wide range of hydrophilic solid surfaces, including those which are intractable to vesicle fusion. In addition, it enables fabrication of SLBs composed of lipid compositions which cannot be prepared using the vesicle fusion method. Herein, we compare results obtained with the SALB and conventional vesicle fusion methods on two illustrative hydrophilic surfaces, silicon dioxide and gold. To optimize the experimental conditions for preparation of high quality bilayers prepared via the SALB method, the effect of various parameters, including the type of organic solvent in the deposition step, the rate of solvent exchange, and the lipid concentration is discussed along with troubleshooting tips. Formation of supported membranes containing high fractions of cholesterol is also demonstrated with the SALB method, highlighting the technical capabilities of the SALB technique for a wide range of membrane configurations.

Biomembrane Fabrication by the Solvent-assisted Lipid Bilayer SALB Method

We present an experimental protocol to form a supported lipid bilayer on solid substrates without using lipid vesicles. We demonstrate a one-step method to form a lipid bilayer on silicon dioxide and gold as well as supported membranes with cholesterol-enriched domain for various biological applications.

용매를 이용한 지질 이중층 (SALB) 방법에 의해 생체막 제작

In order to mimic cell membranes, the supported lipid bilayer (SLB) is an attractive platform which enables in vitro investigation of membrane-related ...

연구

생체공학

Whole-body Mass Spectrometry Imaging by Infrared Matrix-assisted Laser Desorption Electrospray Ionization (IR-MALDESI)

Ambient ionization sources for mass spectrometry (MS) have been the subject of much interest in the past decade. Matrix-assisted laser desorption electrospray ionization (MALDESI) is an example of such methods, where features of matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) (e.g., pulsed nature of desorption) and electrospray ionization (ESI) (e.g., soft-ionization) are combined. One of the major advantages of MALDESI is its inherent versatility. In MALDESI experiments, an ultraviolet (UV) or infrared (IR) laser can be used to resonantly excite an endogenous or exogenous matrix. The choice of matrix is not analyte dependent, and depends solely on the laser wavelength used for excitation. In IR-MALDESI experiments, a thin layer of ice is deposited on the sample surface as an energy-absorbing matrix. The IR-MALDESI source geometry has been optimized using statistical design of experiments (DOE) for analysis of liquid samples as well as biological tissue specimens. Furthermore, a robust IR-MALDESI imaging source has been developed, where a tunable mid-IR laser is synchronized with a computer controlled XY translational stage and a high resolving power mass spectrometer. A custom graphical user interface (GUI) allows user selection of the repetition rate of the laser, number of shots per voxel, step-size of the sample stage, and the delay between the desorption and scan events for the source. IR-MALDESI has been used in variety of applications such as forensic analysis of fibers and dyes and MSI of biological tissue sections. Distribution of different analytes ranging from endogenous metabolites to exogenous xenobiotics within tissue sections can be measured and quantified using this technique. The protocol presented in this manuscript describes major steps necessary for IR-MALDESI MSI of whole-body tissue sections.

Whole-body Mass Spectrometry Imaging by Infrared Matrix-assisted Laser Desorption Electrospray Ionization IR-MALDESI

A mass spectrometry imaging (MSI) source operated at atmospheric pressure was developed by coupling mid-infrared laser desorption and electrospray post-ionization. Exogenous ice matrix was used as the energy-absorbing matrix to facilitate resonant desorption of tissue-related material. This manuscript provides a step-by-step protocol for performing IR-MALDESI MSI of whole-body neonatal mouse.

적외선 매트릭스 보조 레이저 탈착 전자 분무 이온화에 의한 전신 질량 분석 이미징 (IR-MALDESI)

Ambient ionization sources for mass spectrometry (MS) have been the subject of much interest in the past decade. Matrix-assisted laser desorption ...

A Novel Surgical Technique As a Foundation for In Vivo Partial Liver Engineering in Rat

Organ engineering is a novel strategy to generate liver organ substitutes that can potentially be used in transplantation. Recently, in vivo liver engineering, including in vivo organ decellularization followed by repopulation, has emerged as a promising approach over ex vivo liver engineering. However, postoperative survival was not achieved. The aim of this study is to develop a novel surgical technique of in vivo selective liver lobe perfusion in rats as a prerequisite for in vivo liver engineering. We generate a circuit bypass only through the left lateral lobe. Then, the left lateral lobe is perfused with heparinized saline. The experiment is performed with 4 groups (n = 3 rats per group) based on different perfusion times of 20 min, 2 h, 3 h, and 4 h. Survival, as well as the macroscopically visible change of color and the histologically determined absence of blood cells in the portal triad and the sinusoids, is taken as an indicator for a successful model establishment. After selective perfusion of the left lateral lobe, we observe that the left lateral lobe, indeed, turned from red to faint yellow. In a histological assessment, no blood cells are visible in the branch of the portal vein, the central vein, and the sinusoids. The left lateral lobe turns red after reopening the blocked vessels. 12/12 rats survived the procedure for more than one week. We are the first to report a surgical model for in vivo single liver lobe perfusion with a long survival period of more than one week. In contrast to the previously published report, the most important advantage of the technique presented here is that perfusion of 70% of the liver is maintained throughout the whole procedure. The establishment of this technique provides a foundation for in vivo partial liver engineering in rats, including decellularization and recellularization.

A Novel Surgical Technique As a Foundation for In Vivo Partial Liver Engineering in Rat

We establish a novel surgical technique for an in vivo single liver lobe perfusion model in rat as a prerequisite for further studying in vivo partial liver engineering in the future.

Vivo에서 부분 간 엔지니어링을에서 위한 쥐를 기초로 새로운 수술 기법

Organ engineering is a novel strategy to generate liver organ substitutes that can potentially be used in transplantation. Recently, in vivo liver ...

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) Assays

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause inflammation, fever, hypo- or hypertension, and, in extreme cases, can lead to tissue and organ damage that may become fatal. The amounts of endotoxin in pharmaceutical products, therefore, are strictly regulated. Among the methods available for endotoxin detection and quantification, the Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) assay is commonly used worldwide. While any pharmaceutical product can interfere with the LAL assay, nano-formulations represent a particular challenge due to their complexity. The purpose of this paper is to provide a practical guide to researchers inexperienced in estimating endotoxins in engineered nanomaterials and nanoparticle-formulated drugs. Herein, practical recommendations for performing three LAL formats including turbidity, chromogenic and gel-clot assays are discussed. These assays can be used to determine endotoxin contamination in nanotechnology-based drug products, vaccines, and adjuvants.

Detection of Endotoxin in Nano-formulations Using Limulus Amoebocyte Lysate LAL Assays

Detection of endotoxins in engineered nanomaterials represents one of the grand challenges in the field of nanomedicine. Here, we present a case study that describes the framework composed of three different LAL formats to estimate potential endotoxin contamination in nanoparticles.

나노 제형에도 Limulus Amoebocyte Lysate (LAL) 분석 실험을 사용 하 여

When present in pharmaceutical products, a Gram-negative bacterial cell wall component endotoxin (often also called lipopolysaccharide) can cause ...

Screening and Identification of Small Peptides Targeting Fibroblast Growth Factor Receptor2 using a Phage Display Peptide Library

The human Fibroblast Growth Factor Receptor (FGFR) family comprises four members, namely, FGFR1, FGFR2, FGFR3, and FGFR4, that are involved in various biological activities including cell proliferation, survival, migration and differentiation. Several aberrations in the FGFR signaling pathway, owing to mutations or gene amplification events, have been identified in various types of cancers. Hence, recent research has focused on developing strategies involving therapeutic targeting of FGFRs. Current FGFR inhibitors at various stages of pre-clinical and clinical development include either small molecule inhibitors of tyrosine kinases or monoclonal antibodies, with only a few peptide- based inhibitors in the pipeline. Here, we provide a protocol using phage display technology to screen small peptides as antagonists of FGFR2. Briefly, a library of phage-displayed peptides was incubated in a plate coated with FGFR2. Subsequently, unbound phage was washed off by TBST (TBS + 0.1% [v/v] Tween-20), and bound phage was eluted with 0.2 M glycine-HCl buffer (pH 2.2). The eluted phage was further amplified and used as input for the next round of biopanning. Following three rounds of biopanning, the peptide sequences of individual phage clones were identified by DNA sequencing. Finally, the screened peptides were synthesized and analyzed for affinity and biological activity.

Herein, we present a detailed protocol for screening small peptides that bind to FGFR2 using a phage display peptide library. We further analyze the affinity of the selected peptides toward FGFR2 in vitro and its ability to suppress cell proliferation.

파지 디스플레이 펩타이드 라이브러리를 사용하여 섬유아세포 성장 인자 수용체2를 표적으로 하는 소형 펩타이드의 스크리닝 및 식별

The human Fibroblast Growth Factor Receptor (FGFR) family comprises four members, namely, FGFR1, FGFR2, FGFR3, and FGFR4, that are involved in various ...

Simultaneous Quantification of Selected Kynurenines Analyzed by Liquid Chromatography-Mass Spectrometry in Medium Collected from Cancer Cell Cultures

The kynurenine pathway and the tryptophan catabolites called kynurenines have received increased attention for their involvement in immune regulation and cancer biology. An in vitro cell culture assay is often used to learn about the contribution of different tryptophan catabolites in a disease mechanism and for testing therapeutic strategies. Cell culture medium that is rich in secreted metabolites and signaling molecules reflects the status of tryptophan metabolism and other cellular events. New protocols for the reliable quantification of multiple kynurenines in the complex cell culture medium are desired to allow for a reliable and quick analysis of multiple samples. This can be accomplished with liquid chromatography coupled with mass spectrometry. This powerful technique is employed in many clinical and research laboratories for the quantification of metabolites and can be used for measuring kynurenines.
Presented here is the use of liquid chromatography coupled with single quadrupole mass spectrometry (LC-SQ) for the simultaneous determination of four kynurenines, i.e., kynurenine, 3-hydroxykynurenine, 3-hydroxyanthranilic, and xanthurenic acid in the medium collected from in vitro cultured cancer cells. SQ detector is simple to use and less expensive compared to other mass spectrometers. In the SQ-MS analysis, multiple ions from the sample are generated and separated according to their specific mass-to-charge ratio (m/z), followed by the detection using a Single Ion Monitoring (SIM) mode.
This paper draws the attention on the advantages of the reported method and indicates some weak points. It is focused on critical elements of LC-SQ analysis including sample preparation along with chromatography and mass spectrometry analysis. The quality control, method calibration conditions and matrix effect issues are also discussed. We described a simple application of 3-nitrotyrosine as one analog standard for all target analytes. As confirmed by experiments with human ovary and breast cancer cells, the proposed LC-SQ method&#160;generates reliable results and can be further applied to other in vitro cellular models.

Described here is a protocol for the determination of four different tryptophan metabolites generated in the kynurenine pathway (kynurenine, 3-hydroxykynurenine, xanthurenic acid, 3-hydroxyanthranilic acid) in the medium collected from cancer cell cultures analyzed by liquid chromatography coupled with a single quadrupole mass spectrometry.

암 세포 배양에서 수집된 매체에서 액체 크로마토그래피 질량 분광법에 의해 분석된 선택된 Kynurenines의 동시 정량화

The kynurenine pathway and the tryptophan catabolites called kynurenines have received increased attention for their involvement in immune regulation and ...

The Quantification of Injectability by Mechanical Testing

Injectable biomaterials are becoming increasingly popular for the minimally invasive delivery of drugs and cells. These materials are typically more viscous than traditional aqueous injections and may be semi-solid, therefore, their injectability cannot be assumed. This protocol describes a method to objectively assess the injectability of these materials using a standard mechanical tester. The syringe plunger is compressed by the crosshead at a set rate, and the force is measured. The maximum or plateau force value can then be used for comparison between samples, or to an absolute force limit. This protocol can be used with any material, and any syringe and needle size or geometry. The results obtained may be used to make decisions about formulations, syringe and needle sizes early in the translational process. Further, the effects of altering formulations on injectability may be quantified, and the optimum time to inject temporally changing materials determined. This method is also suitable as a reproducible way to examine the effects of injection on a material, to study phenomena such as self-healing and filter pressing or study the effects of injection on cells. This protocol is faster and more directly applicable to injectability than rotational rheology, and requires minimal post processing to obtain key values for direct comparisons.

Presented here is a protocol for quantitatively evaluating the injectability of a material through a syringe-needle system using a standard mechanical testing rig.

기계적 테스트를 통해 주사용 의 정량화

Injectable biomaterials are becoming increasingly popular for the minimally invasive delivery of drugs and cells. These materials are typically more ...

Control of Cell Geometry through Infrared Laser Assisted Micropatterning

Micropatterning is an established technique in the cell biology community used to study connections between the morphology and function of cellular compartments while circumventing complications arising from natural cell-to-cell variations. To standardize cell shape, cells are either confined in 3D molds or controlled for adhesive geometry through adhesive islands. However, traditional micropatterning techniques based on photolithography and deep UV etching heavily depend on clean rooms or specialized equipment. Here we present an infrared laser assisted micropatterning technique (microphotopatterning) modified from Doyle et al. that can be conveniently set up with commercially available imaging systems. In this protocol, we use a Nikon A1R MP+ imaging system to generate micropatterns with micron precision through an infrared (IR) laser that ablates preset regions on poly-vinyl alcohol coated coverslips. We employ a custom script to enable automated pattern fabrication with high efficiency and accuracy in systems not equipped with a hardware autofocus. We show that this IR laser assisted micropatterning (microphotopatterning) protocol results in defined patterns to which cells attach exclusively and take on the desired shape. Furthermore, data from a large number of cells can be averaged due to the standardization of cell shape. Patterns generated with this protocol, combined with high resolution imaging and quantitative analysis, can be used for relatively high throughput screens to identify molecular players mediating the link between form and function.

The protocol presented here enables automated fabrication of micropatterns that standardizes cell shape to study cytoskeletal structures within mammalian cells. This user-friendly technique can be set up with commercially available imaging systems and does not require specialized equipment inaccessible to standard cell biology laboratories.

적외선 레이저 보조 마이크로패터닝을 통한 세포 지오메트리 제어

Micropatterning is an established technique in the cell biology community used to study connections between the morphology and function of cellular ...

Quantification of Mouse Heart Left Ventricular Function, Myocardial Strain, and Hemodynamic Forces by Cardiovascular Magnetic Resonance Imaging

Mouse models have contributed significantly to understanding genetic and physiological factors involved in healthy cardiac function, how perturbations result in pathology, and how myocardial diseases may be treated. Cardiovascular magnetic resonance imaging (CMR) has become an indispensable tool for a comprehensive in vivo assessment of cardiac anatomy and function. This protocol shows detailed measurements of mouse heart left ventricular function, myocardial strain, and hemodynamic forces using 7-Tesla CMR. First, animal preparation and positioning in the scanner are demonstrated. Survey scans are performed for planning imaging slices in various short- and long-axis views. A series of prospective ECG-triggered short-axis (SA) movies (or CINE images) are acquired covering the heart from apex to base, capturing end-systolic and end-diastolic phases. Subsequently, single-slice, retrospectively gated CINE images are acquired in a midventricular SA view, and in 2-, 3-, and 4-chamber views, to be reconstructed into high-temporal resolution CINE images using custom-built and open-source software. CINE images are subsequently analyzed using dedicated CMR image analysis software.
Delineating endomyocardial and epicardial borders in SA end-systolic and end-diastolic CINE images allows for the calculation of end-systolic and end-diastolic volumes, ejection fraction, and cardiac output. The midventricular SA CINE images are delineated for all cardiac time frames to extract a detailed volume-time curve. Its time derivative allows for the calculation of the diastolic function as the ratio of the early filling and atrial contraction waves. Finally, left ventricular endocardial walls in the 2-, 3-, and 4-chamber views are delineated using feature-tracking, from which longitudinal myocardial strain parameters and left ventricular hemodynamic forces are calculated. In conclusion, this protocol provides detailed in vivo quantification of the mouse cardiac parameters, which can be used to study temporal alterations in cardiac function in various mouse models of heart disease.

This study describes a comprehensive cardiovascular magnetic resonance imaging (CMR) protocol to quantify the left ventricular functional parameters of the mouse heart. The protocol describes the acquisition, post-processing, and analysis of the CMR images as well as assessment of different cardiac functional parameters.

심혈관 자기 공명 영상에 의한 마우스 심장 좌심실 기능, 심근 균주 및 혈역학력의 정량화

Mouse models have contributed significantly to understanding genetic and physiological factors involved in healthy cardiac function, how perturbations ...

Affordable Oxygen Microscopy-Assisted Biofabrication of Multicellular Spheroids

Multicellular spheroids are important tools for studying tissue and cancer physiology in 3D and are frequently used in tissue engineering as tissue assembling units for biofabrication. While the main power of the spheroid model is in mimicking physical-chemical gradients at the tissue microscale, the real physiological environment (including dynamics of metabolic activity, oxygenation, cell death, and proliferation) inside the spheroids is generally ignored. At the same time, the effects of the growth medium composition and the formation method on the resulting spheroid phenotype are well documented. Thus, characterization and standardization of spheroid phenotype are required to ensure the reproducibility and transparency of the research results. The analysis of average spheroid oxygenation and the value of O2 gradients in three dimensions (3D) can be a simple and universal way for spheroid phenotype characterization, pointing at their metabolic activity, overall viability, and potential to recapitulate in vivo tissue microenvironment. The visualization of 3D oxygenation can be easily combined with multiparametric analysis of additional physiological parameters (such as cell death, proliferation, and cell composition) and applied for continuous oxygenation monitoring and/or end-point measurements. The loading of the O2 probe is performed during the stage of spheroid formation and is compatible with various protocols of spheroid generation. The protocol includes a high-throughput method of spheroid generation with introduced red and near-infrared emitting ratiometric fluorescent O2 nanosensors and the description of multi-parameter assessment of spheroid oxygenation and cell death before and after bioprinting. The experimental examples show comparative O2 gradients analysis in homo- and hetero-cellular spheroids as well as spheroid-based bioprinted constructs. The protocol is compatible with a conventional fluorescence microscope having multiple fluorescence filters and a light-emitting diode as a light source.

The protocol describes high-throughput spheroid generation for bioprinting using the multi-parametric analysis of their oxygenation and cell death on a standard fluorescence microscope. This approach can be applied to control the spheroids viability and perform standardization, which is important in modeling 3D tissue, tumor microenvironment, and successful (micro)tissue biofabrication.

다세포 구상체의 저렴한 산소 현미경 보조 생물 제조

Multicellular spheroids are important tools for studying tissue and cancer physiology in 3D and are frequently used in tissue engineering as tissue ...