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显微计算机断层扫描系统(Micro-CT)1980年代初面世,不久之后被用于骨组织研究。随着技术的发展,现代Micro-CT不仅能够呈现骨骼内部三维微观结构,还可实现骨体积分数,骨小梁厚度等定量数据的测量;凭借其无损检测和高分辨率成像的优势,Micro-CT在骨质疏松研究、植入物评估等方向获得广泛应用。
为了对Micro-CT骨分析中骨小梁的常见指标进行说明,本文尝试用图示辅助理解。
TV: 感兴趣区域体积(Total volume),单位是 mm^3。指标TV虽然较少单独呈现在论文中,但感兴趣区域的位置和大小往往决定了分析结果质量,需根据分析对象和目标考量。
BV:骨体积(Bone volume),感兴趣区域内被划分为骨的部分的体积,单位是 mm^3。
BV/TV: 相对骨体积或骨体积分数(Bone volumn fraction),单位是%。是骨量在区域空间中占比的直观反映。
股骨骨小梁:TV(红色区域体积),BV(蓝色区域体积);BV/TV是蓝色占红色比例的直观反映
BS: 骨表面积(Bone surface),分割为骨骼的表面积,单位是 mm^2。
BS/BV: 骨表面积和骨体积的比值,单位是 1/mm。骨体积接近的两个样本,越多孔蓬松的样本BS/BV越大 。在某些研究中,该指标被认为可以评估骨折风险。
BS/TV: 骨表面积和组织体积的比值,单位是 1/mm。
Tb.Sp: 骨小梁分离度(Trabecular separation):是指骨小梁之间的髓腔平均 宽度,单位是mm。Tb.Sp 增加,提示骨吸收增加,可能发生骨质疏松。
Tb.sp:最大球体拟合算法示意
Tb.Th: 骨小梁厚度(Trabecular Thickness),是指骨小梁的平均厚度,单位是mm。 发生骨质疏松时,Tb.Th 值减小。
Tb.sp:Tb.th:最大球体拟合算法示意
Tb.N: 骨小梁数量(Trabecular Number,Tb.N),是指给定长度内骨组织与非骨组织的交点数量,单位是 1/mm。发生骨质疏松时,Tb.N 的值减小
Tb.sp:Tb.th:TbN:给定长度内骨组织与非骨组织的交点数量
TBPf: 骨小梁模式因子(Trabecular Bone Pattern factor),描述骨小梁连接性的反向指标,单位是 1/mm。连接较多时,TBPf值变小;发生骨质疏松时破损骨小梁较多, TBPf 值增加。
穿孔引起骨连接性变差,骨体积变化不大,Tb.pf增加
SMI: 结构模型指数(Structure Model Index,SMI),衡量骨小梁板状(plate-like)和杆状(rod-like) 的程度。通常认为,伴随老龄化或相关疾病的出现,骨小梁会发生从板状到杆状的转变。理想的板状骨小梁和杆状骨小梁的 SMI 数 值分别为 0 和 3。在实际应用中,随着板状和杆状骨小梁数量占比的变化,SMI值多在0-3之间,但有时为负数。
板状骨小梁(绿色)、杆状骨小梁(红色)、结点(蓝色)
DA: 各向异性的程度(Degree of Anisotropy,DA),是 ROI 平均截距长度椭圆中长径和短径的比值。在骨质疏松初期,承重骨小梁的DA 通常增加,随骨质疏松加剧,DA会减小。
扫描流程:需求沟通-试样-扫描-重建-后处理