顯微CT在骨成像及定量分析方面的應(yīng)用

 骨質(zhì)疏松研究
 

顯微CT成像對(duì)骨質(zhì)疏松癥的研究尤為重要，特別是疾病進(jìn)展和治療效果，因?yàn)樗�是少�?shù)能夠提供骨礦物質(zhì)含量和密度信息的成像技術(shù)之一。通過高分辨率的顯微CT測(cè)量這些變化，有助于開發(fā)治療劑并理解控制這些過程的分子機(jī)制。
 
在骨質(zhì)疏松的動(dòng)物研究中，雌性鼠雙側(cè)卵巢摘除是一個(gè)較成熟的模型，可以成功建立模擬雌激素缺乏而導(dǎo)致的骨質(zhì)疏松癥狀。
 
例：有A-F編號(hào)的6個(gè)實(shí)驗(yàn)大鼠離體股骨樣本，其中A是正常對(duì)照組，B到F為骨質(zhì)疏松組（去卵巢造模）使用不同抗骨質(zhì)疏松藥物干預(yù)。分割處理如圖1所示；感興趣區(qū)骨小梁的展示如圖2；ROI骨小梁和ROI皮質(zhì)骨的相關(guān)骨參數(shù)計(jì)算如表1.
 

 

圖1：三視圖及3D對(duì)感興趣區(qū)的位置選取展示
 

 

圖2：3D透視展示；對(duì)感興趣區(qū)的骨小梁和皮質(zhì)骨的分割提取

 

 

圖3：A-F組中，正常組與不同藥物干預(yù)下的骨小梁表現(xiàn)的差異性展示

 

 

 

骨再生材料研究
 

有關(guān)材料植入物的骨骼研究中，通常的目標(biāo)是檢查骨整合，即植入物周圍的骨骼狀態(tài)。顯微CT可以提供植入物和周圍骨骼的3D圖像數(shù)據(jù)，并提供相關(guān)分析。
 

 

圖4：對(duì)同一只大鼠的兩側(cè)顱骨開孔進(jìn)行不同處理下的修復(fù)效果。開孔后，一側(cè)加骨生成材料（圖上側(cè)），對(duì)側(cè)作為對(duì)照側(cè)不加任何材料（圖下側(cè)）；經(jīng)一段時(shí)間的飼養(yǎng)和顱骨的生長(zhǎng)修復(fù)后，用顯微CT對(duì)大鼠的顱骨掃描成像，觀察兩側(cè)的顱骨修復(fù)情況，可觀察到加了骨生成材料側(cè)的顱骨恢復(fù)情況好于對(duì)照側(cè)。
 

 

 
 
 

 

圖5：通過Avatar軟件對(duì)骨生成材料和新生骨進(jìn)行分割處理

 

表2：材料側(cè)和對(duì)照側(cè)的新生骨分析

 

 

骨關(guān)節(jié)炎研究
 

建立骨關(guān)節(jié)炎（OA）動(dòng)物模型是尋找關(guān)節(jié)炎疾病有效治療措施的重要途徑。因顯微CT可探測(cè)骨髓和骨皮質(zhì)的微小結(jié)構(gòu)改變，與其他影像學(xué)方法相比，在評(píng)估小關(guān)節(jié)中有很大的優(yōu)勢(shì)。利用顯微CT可以評(píng)估骨性關(guān)節(jié)炎進(jìn)展中軟骨骨質(zhì)的微小變化，評(píng)估骨密度以及軟骨骨化情況來研究骨性關(guān)節(jié)炎的病理生理，以及軟骨中的鈣質(zhì)沉積變化。
 
骨關(guān)節(jié)炎是以關(guān)節(jié)軟骨下骨硬化或囊性變，關(guān)節(jié)邊緣骨質(zhì)增生，滑膜增生，關(guān)節(jié)間隙變窄為主要特征。
 

 

圖6：同一只大鼠的兩側(cè)膝關(guān)節(jié)對(duì)比。上側(cè)為骨關(guān)節(jié)炎造模，下側(cè)是正常對(duì)照側(cè)。通過一定藥物干預(yù)后，采用了顯微CT來研究關(guān)節(jié)軟骨修復(fù)和關(guān)節(jié)炎進(jìn)展，著重關(guān)注關(guān)節(jié)面及半月板平整程度及關(guān)節(jié)腔的容積變化。
 

 

圖7：如本例，由于關(guān)節(jié)邊緣骨質(zhì)增生，膝關(guān)節(jié)腔體體積變大。由Avatar軟件分割并計(jì)算，可得圖（左）（紅色，關(guān)節(jié)炎），腔體體積為42.7mm^3； （右）（綠色，正常對(duì)照組）腔體體積為:23.3 mm^3。
 
實(shí)驗(yàn)設(shè)備：VENUS® Micro-CT 
            中文名：桌面型高分辨顯微CT
            型號(hào)：VNC-100
 

 

影像軟件：Avatar 1.3 （平生醫(yī)療科技）