顯微CT通過高分辨率三維成像在解密骨骼微結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

​探索顯微計算機(jī)斷層掃描（Micro-CT）技術(shù)如何通過高分辨率三維成像，為骨科研究和臨床應(yīng)用帶來突破。了解Micro-CT在無損分析骨組織結(jié)構(gòu)、骨密度測量、骨折和骨愈合研究中的應(yīng)用，以及如何通過Neoscan臺式顯微CT技術(shù)，實現(xiàn)對微小物體的高分辨率三維成像和分析。獲取Neoscan N60、N70、N80系列產(chǎn)品的詳細(xì)信息，以及它們在骨質(zhì)疏松癥研究、骨修復(fù)與再生研究中的專業(yè)應(yīng)用案例。

PART 1 顯微 CT 技術(shù)概述
顯微 CT 技術(shù)利用 X 射線照射樣品，通過探測器記錄透射的 X 射線強(qiáng)度分布，再利用計算機(jī)算法重構(gòu)出樣品的三維內(nèi)部結(jié)構(gòu)。其獨特之處在于能夠在非破壞的情況下，提供高分辨率和全方位的三維圖像。
 

顯微 CT 結(jié)構(gòu)示意圖：射線源和探測器不動，樣品臺旋轉(zhuǎn)

在骨科研究中，顯微 CT 技術(shù)可以無損地提供詳細(xì)的材料內(nèi)部信息，包括：
結(jié)構(gòu)信息：骨小梁的三維結(jié)構(gòu)、厚度、分離度、數(shù)量和連接性；骨皮質(zhì)的厚度和孔隙結(jié)構(gòu)；骨體積、骨表面積等
密度信息：骨密度（BMD)分析、骨組織成分分析
三維模型：創(chuàng)建骨結(jié)構(gòu)三維模型；骨植入物和假體評估；

PART 2 顯微 CT 技術(shù)在骨科研究中的應(yīng)用
目前顯微 CT 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于骨科學(xué)研究中，與傳統(tǒng)的二維組織切片比較，無論是數(shù)據(jù)還是圖像處理，顯微 CT 擁有許多不可替代的優(yōu)勢。

01  骨組織結(jié)構(gòu)分析
顯微 CT 技術(shù)可以清晰地展示骨的微觀結(jié)構(gòu)，包括皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨的骨小梁、骨密度等。這對于研究骨的生長、發(fā)育、疾病以及老化過程具有重要意義，常用于骨質(zhì)疏松癥研究和藥物治療效果評估。
 

1 骨小梁結(jié)構(gòu)
顯微 CT 技術(shù)可以清晰地展示骨小梁的形態(tài)、分布和結(jié)構(gòu)特征以及厚度、間距、數(shù)量等指標(biāo)。
 

Neoscan 臺式顯微CT 掃描骨骼，揭示內(nèi)部骨小梁結(jié)構(gòu)
 

假手術(shù)組(左)與去勢 4 個月組(中) 及去勢 12 個月 組(右) 腰椎松質(zhì)骨的三維重建圖像。圖片顯示，去勢 12 個月組的骨小梁較其他兩組明顯稀疏,孔隙率增加,水平方向骨小梁減少,局部有較大的骨小梁空隙形成。圖片源于文獻(xiàn)【1】。
 

假手術(shù)組(左)與去勢 4 個月組(中)及去勢 12 個月 組(右)股骨頸處松質(zhì)骨的三維重建圖像。圖片顯示,去勢 12 個月后,股骨頸處松質(zhì)骨有空腔形成,骨小梁明顯變細(xì),皮質(zhì)骨壁變薄。圖片源于文獻(xiàn)【1】。

2骨密度測量
與傳統(tǒng)的雙能 X 線吸收檢測法（DXA）相比，顯微 CT 能夠提供更精確的體積骨密度測量，判斷骨質(zhì)疏松的程度。
 

股骨頭負(fù)重區(qū) STB 和 DTB 的 micro-CT 圖像。（A）STB 橫切面 2D 圖像。（B）STB 3D 圖像。（C）DTB 橫切面 2D 圖像。（D）DTB 3D 圖像。彩色代表了松質(zhì)骨中的礦物質(zhì)密度分布情況：紅色、綠色及藍(lán)色分別代表了低、中及高礦物質(zhì)密度。圖片源于文獻(xiàn)【2】。

02  骨修復(fù)與再生
顯微 CT 技術(shù)在骨修復(fù)和再生研究中有著重要作用。通過對植入物和修復(fù)材料進(jìn)行三維成像，可以評估其在骨組織中的整合和效果。
 

使用 NEOSCAN 臺式顯微 CT 以 20 微米尺寸掃描鈦合金髖關(guān)節(jié)植入物，植入物長達(dá) 18.7 cm。可獲得無偽影的高質(zhì)量圖像，清晰展示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和尺寸大小。

03  骨折和骨愈合研究
顯微 CT 能夠精確檢測骨折的形態(tài)和位置，提供清晰的三維圖像，有助于骨折的分類和診斷。除此之外，還可以動態(tài)監(jiān)測骨折愈合過程中的骨組織重建和礦化情況。這對于開發(fā)新的治療策略和評估治療效果具有重要意義。
 

小鼠骨折后1、２、３、４Ｗ 股 骨 骨 痂 Ｍicro-CT 橫 斷 位 三維重建圖(A)及二維圖(B)。圖片源于文獻(xiàn)【3】。