显微CT在兔胫骨骨髓炎建模过程中的应用

• 作者: 李雨帆 林明玥 王晨鑫 张瑞 李玉宝 陈立 邹琴
• 来源期刊: 中国组织工程研究
• 学科: 医学
• 关键词: 显微CT 胫骨骨髓炎 骨微观结构 三维重建 定量分析 兔
• 年，卷（期）: 2022,（18）
• 所属期刊栏目: 骨与关节图像与影像|Bone and joint imaging
• 页码范围: 2874-2880
• 页数: 7页
• 分类号: R459.9|R445|R318
• 语种: 中文

摘要

背景:显微CT(Micro-CT)是一种非破坏性的3D成像技术,可以在不破坏样本的情况下清楚地了解样本的内部显微结构,其分辨率极高,空间分辨率达到1-10μm,部分先进机型甚至达0.25μm,无论是数据分析还是图像处理,Micro-CT目前都已在骨组织工程研究中被广泛应用.目的:在兔胫骨骨髓炎建模过程中,以Micro-CT作为辅助观察工具,分析兔胫骨因炎症产生的结构变化以验证骨髓炎模型是否建立成功.方法:取新西兰大白兔20只,其中5只作为对照组,其余15只建立右侧胫骨骨髓炎模型,分别在2,4,6周进行影像学表征(n=5).术后观察兔的进食、作息及伤口愈合情况;采用X射线活体成像检测兔胫骨骨髓炎模型形成过程中的骨组织变化;使用Micro-CT对建模后患肢进行逐层扫描,获得相应断层图像并对其进行三维重建,计算各组样本的骨体积、骨密度等参数.结果 与结论:①大体观察:第4周起可见造模处周围有脓性液体及组织,并出现炎性反应;第6周可见大面积骨质增生;②X射线片观察:随时间推移可见模型组的肿胀程度和骨膜反应愈发严重,死骨形成变多;③Micro-CT分析:断层图像可见,前4周骨质逐渐出现疏松和增生现象;6周后建模成功的兔骨皮质明显被破坏且严重增生,炎症蔓延至骨髓腔;三维重建后可见6周骨髓炎建模兔骨窗周围有大量死骨形成且骨膜反应剧烈,整体明显肿胀,骨质增生严重;内部松质骨结构严重破坏变形,骨小梁大面积破损缺失,且炎症已蔓延至整根胫骨,骨内膜及骨关节面有显著损伤,皮质骨增生且出现空隙;对炎症与正常骨参数进行计算发现,炎症后骨体积均有所上升,皮质骨密度下降,松质骨密度上升;④结果表明,Micro-CT可行断面成像、三维重建及骨参数定量分析,其优势明显弥补了X射线片与大体观察的不足,为骨髓炎相关骨组织工程研究提供了实验依据及新思路.