velikost textu

Preklinické využití a kritické zhodnocení mikro-CT z pohledu orální a maxilofaciální chirurgie.

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Preklinické využití a kritické zhodnocení mikro-CT z pohledu orální a maxilofaciální chirurgie.
Název v angličtině:
Preclinical use and critical evaluation of micro-CT from the perspective of oral and maxillofacial surgery.
Typ:
Disertační práce
Autor:
MUDr. MDDr. Martin Bartoš, Ph.D.
Školitel:
doc. MUDr. René Foltán, Ph.D.
Oponenti:
doc. MUDr. Ondřej Naňka, Ph.D.
doc. MUDr. Oliver Bulík, Ph.D.
Konzultant:
Ing. Tomáš Suchý, Ph.D.
Id práce:
173918
Fakulta:
1. lékařská fakulta (1.LF)
Pracoviště:
Stomatologická klinika 1. LF UK a VFN (11-00770)
Program studia:
Experimentální chirurgie (P5105)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
24. 6. 2020
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Klíčová slova:
Mikro-CT, kostní regenerace, biomateriály, tkáňové nosiče, orální chirurgie, maxilofaciální chirurgie
Klíčová slova v angličtině:
Micro-CT, bone regeneration, biomaterial, tissue engineering scaffold, oral surgery, maxillofacial surgery
Abstrakt:
ABSTRAKT Preklinická zobrazovací metoda mikro-CT (mikrotomografie) umožňuje vizualizovat a kvantifikovat strukturu zkoumaných vzorků, a to s rozlišením v řádu jednotek mikrometrů. Její užití, rozšíření a význam celosvětově narůstá. Kromě řady výhod (nedestruktivita, možnost přímé 3D analýzy, časová efektivita aj.) má mikro-CT i některé limitace (problematická validace výsledků, vliv obrazových modifikací aj.). Tato práce se zabývá využitím a kritickým zhodnocením mikro-CT v oblasti výzkumu a vývoje kovových i nekovových materiálů perspektivně využitelných v klinické praxi k podpoře kostního hojení. První část se věnuje vybraným limitacím mikro-CT. Porovnali jsme mikro-CT a skenovací elektronovou mikroskopii (SEM) při hodnocení velikosti pórů, což je zásadní strukturní parametr tkáňových nosičů. Práce uvádí problematičnost tohoto hodnocení a popisuje významně vyšší hodnoty dosažené pomocí SEM (přibližně trojnásobně), což umožňuje komparaci studií využívajících pouze jednu z metod. V rámci řešení otázky validace mikro-CT analýzy byl vyvinut software umožňující generování fantomových datasetů 3D objektů o definovaných strukturních parametrech, který testování analýzy umožňuje a jenž byl využit v našich projektech k optimalizaci zpracování dat. Dále jsme porovnávali hodnocení struktury kostní tkáně pomocí mikro-CT a dvou histologických metod (výbrusy a dekalcifikované parafinové řezy). Mezi mikro-CT a histologickými metodami nebyly signifikantní rozdíly, což dokládá, že mikro-CT může v tomto případě zastoupit konvenční postup, navíc s výhodou nedestruktivity, časové efektivity a možnosti vyhodnocení celého vzorku. V druhé části jsou shrnuty provedené studie zaměřené na charakterizaci tkáňových nosičů, zejména parametrů porozity, s cílem optimalizace jejich přípravy a lepší predikce chování po implantaci. Zaměřili jsme se též na změny struktury tkáňových nosičů v důsledku hydratace, ke které po implantaci dochází. Pozorovali jsme významné změny mechanických vlastností při nevýznamných změnách struktury vzorků. V rámci in-vivo experimentu byla hodnocena degradace kovového resorbovatelného osteosyntetického materiálu (hořčíková slitina WE43) stanovením změny objemu a povrchu implantátů v čase. Degradace akcelerovala po 12 týdnech hojení, objem se zmenšoval a povrch přechodně narůstal v důsledku fragmentace implantátu. Provedené studie potvrzují významný přínos zobrazovací metody mikro-CT s předpokladem jejího rozšíření a standardizace v řadě dalších výzkumných oblastí. Klíčová slova: Mikro-CT, kostní regenerace, biomateriály, tkáňové nosiče, orální chirurgie, maxilofaciální chirurgie
Abstract v angličtině:
ABSTRACT The preclinical imaging method micro-CT (microtomography) allows the visualization and quantification of the structure of samples at a resolution of micrometers. Its’ importance is increasing globally. In addition to several advantages (non-destructive, the possibility of direct 3D analysis, time efficiency, etc.), micro-CT also has some significant limitations (problematic validation of results, image artifacts, significant influence of image modifications, etc.). This thesis focuses on the application of micro-CT in the field of research and development of metallic and non-metallic materials promoting bone healing with their possible clinical applications. The first part addresses the limitations of micro-CT through several studies. A comparison of pore sizes in biomaterials utilizing scanning electron microscopy (SEM) and micro-CT was performed, and the complications of pore size evaluation were presented. SEM image analysis leads to significantly higher values than micro-CT (approximately three times), which allows for comparison of the studies using only one of these methods. Validation of micro-CT 3D analysis results based on calibration phantoms with complex structure, to date, is not possible. We therefore developed software generating phantom datasets of 3D objects with well-defined structural parameters. This enabled testing of micro-CT analysis accuracy, along with quantification of bias introduced by many factors (e.g. image processing or image noise). Furthermore, we compared the evaluation of bone structure using micro-CT and two histological methods (ground and decalcified paraffin sections). There were no significant differences between micro-CT and the histological methods, which proves that in this case micro-CT can replace the conventional approach with the advantages of no destruction of samples, time efficiency and whole specimen evaluation. The second part summarizes the studies carried out on the characterization of the structures of tissue engineering scaffolds, in particular their porosity, in order to optimize their fabrication and prediction of their behaviour. Tissue engineering scaffolds are usually evaluated in a dry state, so we focused on changes caused by hydration, as this always occurs after material implantation. Significant alterations of mechanical properties were observed with minimal structural changes. As part of the in-vivo experiment, the degradation of metal resorbable osteosynthetic material (WE43 magnesium alloy) was evaluated by determining the changes in volume and surface of the implants over time. Implant degradation accelerated after 12 weeks of healing with decrease of volume and temporary increase of surface - due to implant fragmentation. The studies carried out confirm a significant benefit of micro-CT imaging with the postulation of the future increase of its importance. Keywords: Micro-CT, bone regeneration, biomaterial, tissue engineering scaffold, oral surgery, maxillofacial surgery
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce MUDr. MDDr. Martin Bartoš, Ph.D. 5.19 MB
Stáhnout Příloha k práci MUDr. MDDr. Martin Bartoš, Ph.D. 26.47 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce MUDr. MDDr. Martin Bartoš, Ph.D. 210 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky MUDr. MDDr. Martin Bartoš, Ph.D. 279 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce MUDr. MDDr. Martin Bartoš, Ph.D. 781 kB
Stáhnout Posudek vedoucího doc. MUDr. René Foltán, Ph.D. 2.13 MB
Stáhnout Posudek oponenta doc. MUDr. Ondřej Naňka, Ph.D. 2.1 MB
Stáhnout Posudek oponenta doc. MUDr. Oliver Bulík, Ph.D. 1.56 MB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby prof. MUDr. Zdeněk Krška, DrSc. 777 kB