摘要:
文題釋義:
顯微CT(Micro-CT):是一種非破壞性的3D 成像技術,可以在不破壞樣本的情況下,對各處骨骼、巖樣、牙齒、活體小動物及各種材料等進行高解析度X射線成像。其可從二維截面及三維重建的多角度直觀地對樣品進行觀察,並對樣品密度、孔隙率等進行定量分析,目前已廣泛應用於骨組織工程研究中。
骨髓炎:是一種細菌性骨的感染與破壞,常由血源性感染或開放性骨折、手術感染等因素造成。脛骨是開放性骨折最常見的部位,也是最易發生骨感染的部位之一。骨髓炎模型的建立有助於研究者充分理解其病理機制並進行治療研究,對骨組織工程而言意義重大。
背景:顯微CT(Micro-CT)是一種非破壞性的3D成像技術,可以在不破壞樣本的情況下清楚地瞭解樣本的內部顯微結構,其解析度極高,空間解析度達到1-10 μm,部分先進機型甚至達0.25 μm,無論是資料分析還是影象處理,Micro-CT目前都已在骨組織工程研究中被廣泛應用。
目的:在兔脛骨骨髓炎建模過程中,以Micro-CT 作為輔助觀察工具,分析兔脛骨因炎症產生的結構變化以驗證骨髓炎模型是否建立成功。
方法:取紐西蘭大白兔20只,其中5只作為對照組,其餘15只建立右側脛骨骨髓炎模型,分別在2,4,6周進行影像學表徵(n=5)。術後觀察兔的進食、作息及傷口癒合情況;採用X射線活體成像檢測兔脛骨骨髓炎模型形成過程中的骨組織變化;使用Micro-CT對建模後患肢進行逐層掃描,獲得相應斷層影象並對其進行三維重建,計算各組樣本的骨體積、骨密度等引數。
結果與結論:①大體觀察:第4周起可見造模處周圍有膿性液體及組織,並出現炎性反應;第6周可見大面積骨質增生;②X射線片觀察:隨時間推移可見模型組的腫脹程度和骨膜反應愈發嚴重,死骨形成變多;③Micro-CT分析:斷層影象可見,前4周骨質逐漸出現疏鬆和增生現象;6周後建模成功的兔骨皮質明顯被破壞且嚴重增生,炎症蔓延至骨髓腔;三維重建後可見6周骨髓炎建模兔骨窗周圍有大量死骨形成且骨膜反應劇烈,整體明顯腫脹,骨質增生嚴重;內部松質骨結構嚴重破壞變形,骨小梁大面積破損缺失,且炎症已蔓延至整根脛骨,骨內膜及骨關節面有顯著損傷,皮質骨增生且出現空隙;對炎症與正常骨引數進行計算發現,炎症後骨體積均有所上升,皮質骨密度下降,松質骨密度上升;④結果表明,Micro-CT可行斷面成像、三維重建及骨引數定量分析,其優勢明顯彌補了X射線片與大體觀察的不足,為骨髓炎相關骨組織工程研究提供了實驗依據及新思路。
https://orcid.org/0000-0001-8316-100X (李雨帆)
中國組織工程研究雜誌出版內容重點:人工關節;骨植入物;脊柱;骨折;內固定;數字化骨科;組織工程
關鍵詞: 顯微CT, 脛骨骨髓炎, 骨微觀結構, 三維重建, 定量分析, 兔
引用本文: 李雨帆, 林明玥, 王晨鑫, 張 瑞, 李玉寶, 陳 立, 鄒 琴. 顯微CT在兔脛骨骨髓炎建模過程中的應用[J]. 中國組織工程研究, 2022, 26(18): 2874-2880.
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