3D-характеристика морфологических изменений в межпозвонковом диске и концевой пластине

Разработчик

Йонг Сао, Шенгху Ляо, Чунью Дуань, Цзяньчжонг Ху и др.

Описание технологии

Лучшее понимание функциональных изменений в межпозвонковом диске и взаимодействий с концевой пластинкой необходимо для выяснения патогенеза дегенеративного заболевания межпозвоночных дисков. На сегодняшний день одновременное изображение трехмерных микроархитектурных изменений концевой пластинки в процессе старения и взаимодействий с межпозвоночным диском остается нерешенной технической задачей.

Цель данной технологии − охарактеризовать трехмерные изменения морфологии концевой пластинки и межпозвоночного диска в процессе старения с использованием синхротронной микротомографии в фазовом контрасте (PPCST). Межпозвоночные диски поясничного отдела позвоночника на уровне 4/5 позвонков, взятые у мышей 15-дневного, 4- и 24-месячного возраста, были первоначально оценены с помощью PPCST с последующим анализом гистологических срезов для подтверждения эффективности визуализации. Количественные оценки возрастных тенденций вследствие старения, включая средний диаметр, объемную долю и связность каналов, а также пористость и толщину концевых пластин, достигали пика в 4-месячном возрасте и значительно уменьшались в 24-месячном возрасте. Объем межпозвоночного диска неизменно показывал ту же тенденцию изменений вследствие старения, что и концевая пластинка. В этом исследовании метод PPCST позволял одновременно получить исчерпывающие данные о трехмерных морфологических изменениях межпозвоночного диска и сети каналов в концевой пластине и о взаимодействиях в процессе старения.

Практическое применение

Данная технология, использующая синхротронную микротомографию в фазовом контрасте (PPCST), является перспективным инструментом визуализации с большими функциональными возможностями для предоставления полных сведений о трехмерных морфологических изменениях в межпозвоночном диске и концевой пластине в процессе старения. Полученные результаты свидетельствуют о том, что метод PPCST потенциально применим для создания новой платформы в целях более глубокого понимания патогенеза дегенеративного заболевания межпозвоночных дисков, обнаруживая потенциальные терапевтические мишени.

Технология может применяться как в экспериментальных исследованиях процессов старения опорно-двигательного аппарата, так и в качестве метода диагностики в клинической практике.

Лаборатории

• Department of Spine Surgery, Xiangya Hospital, Central South University, Changsha (China)
• School of Information Science and Engineering, Central South University, Changsha, Changsha (China)
• Pediatrics-Endocrinology. Johns Hopkins University, Baltimore (USA)

Ссылки

Публикации

• Cao, Y. et al. «3D characterization of morphological changes in the intervertebral disc and endplate during aging: A propagation phase contrast synchrotron micro-tomography study." 7 Scientific Reports (2017): 43094.
• Cao, Y. et al. «3D visualization of the lumbar facet joint after degeneration using propagation phase contrast micro-tomography." 6 Sci Rep (2016): 21838.