显微CT多阈值分析评价骨折愈合效果

目的研究显微CT多阈值分析对骨折愈合过程中不同类型骨组织表达的可靠性,为采用显微CT影像学方法有效评价骨折愈合奠定实验基础。方法制备大鼠股骨中段闭合性骨折模型,5 w后采用显微CT对骨折部位进行扫描,分别于225～700(代表全骨组织),225～330(代表钙化软骨和骨痂)和331～700(代表成熟骨组织)3个阈值范围内,测量和分析骨折标本的骨体积(bonevolume,BV)、组织体积(tissue volume,TV)和骨体积分数(BV/TV)。然后,对标本进行四点弯曲生物力学测试,分别测量和计算标本的刚度(stiffness,S)和弹性模量(elastic modulus,E)。最后,制作上述标本的不脱钙组织切片,分别行苏木精-伊红(H&E)和Von Kossa(VK)染色,并采用Osteomea-sure软件对切片的骨体积分数(bone volume/tissue volume,BV/TV)进行测量和分析。上述实验均以正常大鼠股骨作为对照。结果显微CT重建:实验组骨折已完全连接,髓腔再通。显微CT测量结果示:在225～700阈值内,实验组BV值与正常对照组无显著差异(P>0.05),其BV/TV也略低于正常对照组(P=0.054);在225～330阈值内,实验组BV和BV/TV均明显高于正常对照组(P<0.05);在331～700阈值内,实验组BV和BV/TV明显低于正常对照组(P<0.05)。生物力学测量示:实验组S和E均明显低于正常对照组(P<0.05)。H&E染色示:实验组骨折已完全被新生组织桥接修复,但修复组织多为软骨样或编织骨组织。VK染色示:实验组骨折部位填充组织钙盐含量较低,部分组织VK染色阴性。采用Osteomeasure软件对VK染色阳性区域进行测量和统计学分析示:实验组BV/TV明显低于正常对照组(P<0.05)。结论①采用显微CT单阈值分析会将部分不成熟的骨组织成分当做正常骨组织进行评价,造成对骨修复效果和骨强度误判。②通过显微CT多阈值分析可以明确表示不同的骨质成分,相关结果与组织学和生物力学检测存在较好的依从性。③采用显微CT多阈值分析技术能够有效评价骨折愈合效果。