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Micro CT 中的骨分析参数解读

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骨由骨质、骨膜、骨髓、骨的血管、淋巴管和神经构成。在Micro CT中,可对骨质部分进行深入的形态学分析和研究。骨质分密质和松质:骨密质配布于骨的表面,也称皮质骨;骨松质由骨小梁排列而成,配布于骨的内部,骨小梁的排列与骨所承受的压力和张力的方向一致,因而能承受较大的重量。骨髓腔和松质间隙内充填有骨髓。[1]
借助影像处理软件,可在Micro CT的扫描成像图上选择感兴趣区域(region of interest,ROI)做阈值分割等操作,可以将皮质骨和松质骨进行分割,分别提取到不同组织区域,从而对皮质骨和松质骨(骨小梁)的各种形态学特性进行研究和分析,得到表征骨骼生长和发育水平的参数(见表1)。
 

指标名称 简写 单位 解释及意义
通用参数 骨表面积 BS mm2 通过移动立方体算法对骨组织进行三角测量计算的骨组织表面积
组织体积 TV mm3 指感兴趣区域总体积,该指标主要根据研究者或研究重点观察区域而定
骨体积 BV mm3 指感兴趣区域中被定义为骨组织的体积
骨表面积骨体积比 BS/BV 1/mm 表示单位体积骨组织的面积大小
骨表面积组织体积比 BS/TV 1/mm 又称为骨表面积密度,可以间接反映骨量多少
骨体积分数 BV/TV % 表示骨组织体积与组织体积比值,可直接反应骨量变化情况
骨矿物质含量 BMC mg 表示感兴趣区域骨组织中,所含骨矿物质量的多少
骨矿物质密度 BMD g/cm3 表示感兴趣区域骨组织中,骨矿物密度的多少

表1、 通用骨分析参数表

在通常情况下,当比较对象感兴趣区域骨组织(TV)相同时,BV和骨体积分数BV/TV都能反映骨量多少;骨表面积骨体积比值(BS/BV)和骨表面积组织体积比值(BS/TV),可以间接反映骨量多少;骨体及分数(BV/TV)是皮质骨和松质骨骨量评价常用指标,对于髓腔内松质骨而言,该比值能够反应不同样本骨小梁骨量的多少,该值增高说明骨合成代谢大于分解代谢,骨量增加,反之亦然,从而能够间接反应骨代谢状况。在评价长骨中段皮质骨骨量和骨代谢状况方面具有同样的价值。
进一步的,借助主要成分为羟基磷灰石的体模,可以根据体模在Micro CT中的成像灰度值,来计算和分析皮质骨/松质骨的组织骨密度(TMD,Tissue Mineral Density)或骨矿物质密度(BMD,Bone Mineral Density)。因骨组织总矿物质含量和矿化程度因解剖部位、生长状态、性别及年龄等因素存在较大差异,对于骨骼研究有重要价值,Micro CT不仅可以迅速地获得样本的BMD,而且不会破坏骨组织标本结构,这与传统评价矿化程度的方法(如定量显微成像术、散射电子显微镜及灰份含量)相比,具有显著优越性[2]。

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