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Microvascularization of the human central and peripheral nervous system: A new microcomputed tomography method - 20/06/20

Microvascularisation du système nerveux central et périphérique humain : une nouvelle méthode de microtomographie

Doi : 10.1016/j.morpho.2020.05.004 
F. Bernard a, P. Mercier a, b, , D. Chappard b
a Laboratoire d’anatomie, faculté de santé, université d’Angers, 49933 Angers cedex, France 
b GEROM - Groupe études remodelage osseux et biomatériaux, université d’Angers, IRIS-IBS institut de biologie en santé, CHU d’Angers, 49933 Angers, France 

Corresponding author at: Laboratoire d’anatomie, faculté de santé, 28, rue Roger-Amsler, 49045 Angers cedex, France.Laboratoire d’anatomie, faculté de santé28, rue Roger-AmslerAngers cedex49045France
Sous presse. Épreuves corrigées par l'auteur. Disponible en ligne depuis le Saturday 20 June 2020

Résumé

Graphical abstract




Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

The high density of brain vessels has been known for a long time.
Microvascularization is complex due to the large number of vessels and their deep course.
Injections of contrast material can reveal the microvascularization.
Microcomputed tomography produces interesting anatomical images for a better understanding of cerebral micro-vascular system.

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Summary

Microcomputed X-ray tomography (microCT), developed since the late 1990s, is a miniaturized version of the tomographs used daily in medical imaging. It produces vascular images that are different from those obtained by microradiography, in particular by facilitating the vision in space, thus understanding microvascularisation. The anatomical specimens, once treated with formalin, are injected with a mixture made of gelatin containing a contrast product (barium) and then analyzed by microCT. The acquisition times that can exceed 24hours and metal sheets used for X-ray filtering vary according to the sample. The projection images are reconstructed to produce 2D sections. These are combined for the reconstruction of 3D models using a volume rendering software. Four examples will allow the imaging of microvascularization: the inferior alveolar nerve, the cerebral cortex and pia-mother, brain stem, central gray nuclei (ganglia at the base of the brain). Small capillaries are highlighted using high-end software for reconstruction. Conventional software or freeware cause a considerable loss of information on small vessels that are not visualized. The VGStudio max high-end software allows the production of videos that are particularly useful for 3D exploration and teaching (four videos are provided with this article).

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Résumé

La microtomographie computérisée aux rayons X (microCT), développée depuis la fin des années 1990, est une version miniaturisée des scanners utilisés quotidiennement en imagerie médicale. Elle permet de réaliser des images vasculaires différentes de celles obtenues par microradiographie, notamment en facilitant la vision dans l’espace et donc la compréhension de la microvascularisation. Les pièces anatomiques une fois formolées sont injectées avec un mélange gélatine-produit de contraste (baryum) puis analysées par microCT avec des durées de traitement qui peuvent dépasser 24h et des filtres métalliques variables selon l’objet. Les images de projections sont reconstruites de façon à produire des coupes 2D. Celles-ci sont utilisées pour la reconstruction de modèles 3D à l’aide de logiciels de rendu de volume. Quatre exemples vont permettre de visualiser la microvascularisation : nerf alvéolaire inférieur, cortex cérébral et pie-mère, tronc cérébral, noyaux gris centraux (ganglions de la base du cerveau). De petits capillaires sont mis en évidence en utilisant des logiciels haut de gamme pour la reconstruction. Les logiciels conventionnels ou gratuits entraînent des pertes d’information sur les petits vaisseaux qui ne sont pas visualisés. Les logiciels haut de gamme comme VGStudio max permettent la réalisation de vidéos particulièrement utiles pour l’exploration 3D et l’enseignement (quatre vidéos sont associées à cet article).

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Keywords : Central nervous system, Peripheral nervous system, Microvascularization, Microcomputed tomography


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