میکروتوموگرافی کامپیوتری پرتوی ایکس (میکرو سی‌تی) تکنیکی برای مشخصه‌یابی غیرتهاجمی ریزساختارها به صورت سه‌بعدی با قدرت تفکیکی در مقیاس میکرون است. میکرو سی‌تی یکی از رایج‌ترین فن‌آوری‌های مورد استفاده در پژوهش‌های پیش‌بالینی است. این ابزار اطلاعات دقیقی با وضوح بالا در مورد حجم، بافت و تغییرات غیرعادی ساختارهای داخلی ارائه می‌دهد.
در تحقیقات پیش‌بالینی، توانایی نمایش و آنالیز ساختارهای آناتومیکی و تغییرات فیزیولوژیکی در مدل‌های حیوانی کوچک برای درک مکانیسم‌های بیماری، ارزیابی اثربخشی درمان و پیشبرد اکتشافات علمی بسیار مهم است. در سال‌های اخیر، micro CT به عنوان یک روش تصویربرداری قدرتمند ظاهر شده است که تصویربرداری غیرتهاجمی و سریع با وضوح بالا و همگن از حیوانات کوچک را امکان پذیر می‌کند. بنابراین، μCT اطلاعات آناتومی دقیقی را به ویژه در بافت‌های متراکم مانند استخوان‌ها یا ساختارهای آهکی شده ارائه می‌دهد. کاربرد میکرو سی‌تی در مطالعات پیش‌بالینی طیف وسیعی را شامل می‌شود که در زیر به برخی از آنها می‌پردازیم:
اولین پیشرفت‌ها در تکنیک میکرو سی‌تی، بیشتر ناشی از نیازهای تصویربرداری برای ارزیابی آناتومی و چگالی استخوان بود. چگالی بالای ساختارهای استخوانی امکان ارزیابی دقیق سه‌بعدی شناسی [1]، حجم و ساختار ترابکولار استخوان‌ها بر اساس micro-CT را در وضوح میکرومتر فراهم می‌کند. برای تخمین حجمی چگالی استخوان، میکرو سی‌تی به عنوان روش انتخابی توصیف شده است. علاوه بر این، ویژگی غیرمخرب میکرو توموگرافی کامپیوتری امکان مشاهده‌ی ساختار استخوان را قبل و بعد از قرار گرفتن در معرض استرس مکانیکی در شرایط آزمایشگاهی فراهم می‌کند. علاوه بر این میکرو سی‌تی قادر به تشخیص تاثیر بیماری‌ها و مداخلات درمانی بر تراکم و ساختار استخوان است. شکل زیر حجم استخوان ران یک موش را نشان می‌دهد که از رندرینگ داده‌های به دست آمده توسط میکرو سی‌تی، ایجاد شده است.
بازسازی سه‌بعدی تصاویر دیتاست استخوان فمور موش، تهیه شده به صورت برون‌تنی و با مد اسکن ممتد به مدت 40 ثانیه
علاوه بر ارزیابی تغییرات در ساختارهای ترابکولار، کمّی‌سازی فرآیندهای استئوپاتولوژیک نیز بسیار مهم است. برای این منظور، μCT در پژوهش‌های بنیادی در انکولوژی برای کمّی‌سازی متاستازهای استخوانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه بر تغییرات یا فرآیندهای استئولیتیک، افزایش تراکم استخوان، مانند استئوپتروزیس نیز می‌تواند با استفاده از میکرو سی‌تی ارزیابی شود.
تصویربرداری micro-CT در مطالعه‌ی بیماری‌های قلبی عروقی و ارزیابی عملکرد قلب در مدل‌های حیوانی کوچک بسیار ارزشمند است. با تصویربرداری از قلب و رگ‌های خونی، محققان می‌توانند مورفولوژی قلب را آنالیز کنند، حجم بطن و کسر جهشی را اندازهگیری و بازسازی قلبی عروقی را بررسی کنند. Micro-CT همچنین می‌تواند با مواد کنتراست‌زا ترکیب شود تا پارامترهای عروقی مانند تراکم عروق، پیچ‌خوردگی و بار پلاک را نمایش دهد و کمّی سازی کند. این مطالعات به درک بهتر پاتوفیزیولوژی قلبی عروقی و توسعه‌ی مداخلات درمانی احتمالی کمک می‌کند. علاوه بر این، قدرت تفکیک مکانی و زمانی بالا و زمان‌های اسکن به نسبت کوتاه امکان مطالعات با توان عملیاتی بالا را فراهم می‌کند. تعداد فزاینده‌ای از گروه‌های تحقیقاتی نیز از micro-CT برای مورفولوژی قلب و شاخص‌های جهانی سیستولیک بطن، مانند حجم ضربه، کسر جهشی و برون ده قلبی استفاده کرده‌اند.
تصویر میکرو سی‌تی از عروق تومور پانکراس در یک موش
میکروتوموگرافی کامپیوتری به عنوان یکی از تکنیک‌های نوظهور برای کشف دارو و ارائه‌ی درک بهتر از آسیب‌شناسی درون‌تنی شناخته می‌شود. این تکنیک تصویربرداری به ویژه در مطالعات پیش‌بالینی برای توسعه‌ی دارو مفید است؛ زیرا می‌تواند اطلاعات ارزشمندی را در مورد اثرات یک داروی کاندید بر آناتومی و فیزیولوژی حیوانات کوچک ارائه دهد. میکرو سی‌تی همچنین می‌تواند در فرمولاسیون و مشخصه‌یابی ترکیبات دارویی کمک کند. با نمایش ساختار داخلی و مورفولوژی فرمولاسیون‌های دارویی، مانند قرص‌ها یا کپسول‌ها، پژوهشگران می‌توانند عواملی مانند توزیع دارو، تخلخل، پروفایل‌های انحلال و سینتیک انتشار دارو را ارزیابی کنند. میکرو سی‌تی به درک ویژگی‌های فیزیکی فرمولاسیون دارو و بهینه سازی طراحی آنها برای افزایش دارورسانی و کارایی دارو کمک می‌کند.
نمونه تصویر سه‌بعدی‌سازی شده با نرم‌افزار LOTUS-3D از یک کپسول
میکرو سی‌تی برای کاربردهای مختلفی در دندانپزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد که شامل ارزیابی کاشت‌های دندانی، سنجش ریخت‌شناسی کانال ریشه و آنالیز پوسیدگی دندان است. در دندانپزشکی کاشت، میکرو سی‌تی می‌تواند برای اندازهگیری چگالی استخوان و حجم اطراف محل کاشت که برای اطمینان از موفقیت‌آمیز بودن کاشت در طولانی مدت ضروری است، مورد استفاده قرار گیرد.در دندانپزشکی ریشه، micro-CT می‌تواند برای تشخیص و آنالیز سیستم پیچیده‌ی کانال ریشه که با تکنیک‌های قدیمی پرتوی ایکس به سختی به تصویر کشیده می‌شود، به کار برده شود. این تکنیک به دندانپزشکان اجازه می‌دهد تا به طور دقیق مشکلات مربوط به کانال ریشه مانند عفونت‌ها و شکستگی‌ها را تشخیص داده و درمان کنند و پس از آن درمان را بررسی کنند.علاوه بر کاشت‌های دندانی و کانال‌های ریشه، می‌توان از میکرو سی‌تی برای آنالیز پوسیدگی دندان نیز استفاده کرد.
نمونه تصویر سه‌بعدی از دندان انسان تصویربرداری شده با LOTUS-inVivo در TPCF
میکرو سی‌تی یک تکنیک تصویربرداری است که به دلیل توانایی آن در ایجاد داده‌های آناتومیکی و مورفولوژیکی سه‌بعدی با رزولوشن بالا، تغییرات انقلابی در پژوهش‌های زیست پزشکی ایجاد کرده است. این روش می‌تواند ساختار داخلی نمونه را به تصویر بکشد و اندازه‌گیری‌های قابل اطمینانی از ویژگی‌هایی مانند حجم، چگالی و تخلخل ارائه دهد. ماهیت غیر مخرب میکرو سی‌تی، اسکن نمونه‌های کمیاب و ارزشمند و همچنین نمونه‌هایی را که نیاز به پردازش بیشتر با روش‌های دیگر دارند امکان‌پذیر کرده و امکان تکرار آنالیز را فراهم می‌کند.در نتیجه، میکرو سی‌تی با فراهم آوردن امکان انجام مطالعات بنیادی در مورد مشخصه‌یابی داربست‌ها، ارزیابی ساختارهای استخوانی مبتنی بر سلول مهندسی بافت و توزیع سلولی به پیشرفت‌های چشمگیری در زیست پزشکی کمک کرده است.
نمونه تصویر سه‌بعدی سازی شده توسط نرم افزار LOTUS-3D از داربست استخوانی PCL
به طور کلی، میکرو سی‌تی به ابزاری ضروری در مطالعات پیش بالینی تبدیل شده است که به محققان این امکان را می‌دهد که در حیوانات کوچک ساختارهای آناتومیکی را بررسی، پیشرفت بیماری را نظارت و درمان را ارزیابی کنند. قابلیت‌های تصویربرداری با وضوح بالا، در دسترس بودن و کاربر پسند بودن آن، بینش‌های ارزشمندی را در زمینه‌های تحقیقاتی مختلف ارائه می‌کند. با پیشرفت تکنولوژی، میکرو سی‌تی به تکامل خود ادامه می‌دهد و به پیشرفت‌های بیشتر در تحقیقات پیش‌بالینی کمک کرده و در نهایت نتایج بالینی را بهبود می‌بخشد.در زیر خلاصه‌ای از برخی کاربردهای میکرو سی‌تی در مطالعات پیش‌بالینی آورده شده است:
[1] stereology
