探索显微计算机断层扫描（Micro-CT）技术如何通过高分辨率三维成像,为骨科研究和临床应用带来突破。了解Micro-CT在无损分析骨组织结构、骨密度测量、骨折和骨愈合研究中的应用,以及如何通过Neoscan台式显微CT技术,实现对微小物体的高分辨率三维成像和分析。获取Neoscan N60、N70、N80系列产品的详细信息,以及它们在骨质疏松症研究、骨修复与再生研究中的专业应用案例。

PART 1 显微 CT 技术概述

显微 CT 技术利用 X 射线照射样品,通过探测器记录透射的 X 射线强度分布,再利用计算机算法重构出样品的三维内部结构。能够在非破坏的情况下,提供高分辨率和三维图像。

显微 CT 结构示意图：射线源和探测器不动,样品台旋转

在骨科研究中,显微 CT 技术可以无损地提供详细的材料内部信息,包括：

结构信息：骨小梁的三维结构、厚度、分离度、数量和连接性；骨皮质的厚度和孔隙结构；骨体积、骨表面积等

密度信息：骨密度（BMD)分析、骨组织成分分析

三维模型：创建骨结构三维模型；骨植入物和假体评估；

PART 2 显微 CT 技术在骨科研究中的应用

目前显微 CT 已经广泛应用于骨科学研究中,与传统的二维组织切片比较,无论是数据还是图像处理,显微 CT 拥有许多不可替代的优势。

01骨组织结构分析

显微 CT 技术可以清晰地展示骨的微观结构,包括皮质骨和松质骨的骨小梁、骨密度等。这对于研究骨的生长、发育、疾病以及老化过程具有重要意义,常用于骨质疏松症研究和药物治疗效果评估。

1骨小梁结构

显微 CT 技术可以清晰地展示骨小梁的形态、分布和结构特征以及厚度、间距、数量等指标。

Neoscan 台式显微CT 扫描骨骼,揭示内部骨小梁结构

假手术组(左)与去势 4 个月组(中) 及去势 12 个月 组(右) 腰椎松质骨的三维重建图像。图片显示,去势 12 个月组的骨小梁较其他两组明显稀疏,孔隙率增加,水平方向骨小梁减少,局部有较大的骨小梁空隙形成。图片源于文献【1】。

假手术组(左)与去势 4 个月组(中)及去势 12 个月 组(右)股骨颈处松质骨的三维重建图像。图片显示,去势 12 个月后,股骨颈处松质骨有空腔形成,骨小梁明显变细,皮质骨壁变薄。图片源于文献【1】。

2骨密度测量

与传统的双能 X 线吸收检测法（DXA）相比,显微 CT 能够提供更精确的体积骨密度测量,判断骨质疏松的程度。

股骨头负重区 STB 和 DTB 的 micro-CT 图像。（A）STB 横切面 2D 图像。（B）STB 3D 图像。（C）DTB 横切面 2D 图像。（D）DTB 3D 图像。彩色代表了松质骨中的矿物质密度分布情况：红色、绿色及蓝色分别代表了低、中及高矿物质密度。图片源于文献【2】。

02骨修复与再生

显微 CT 技术在骨修复和再生研究中有着重要作用。通过对植入物和修复材料进行三维成像,可以评估其在骨组织中的整合和效果。

使用 NEOSCAN 台式显微 CT 以 20 微米尺寸扫描钛合金髋关节植入物,植入物长达 18.7 cm。可获得无伪影的高质量图像,清晰展示其内部结构和尺寸大小。

03骨折和骨愈合研究

显微 CT 能够精确检测骨折的形态和位置,提供清晰的三维图像,有助于骨折的分类和诊断。除此之外,还可以动态监测骨折愈合过程中的骨组织重建和矿化情况。这对于开发新的治疗策略和评估治疗效果具有重要意义。

小鼠骨折后1、２、３、４Ｗ 股 骨 骨 痂 Ｍicro-CT 横 断 位 三維重建图(A)及二维图(B)。图片源于文献【3】。