現(xiàn)在的研究中經(jīng)常需要動物實驗提供數(shù)據(jù)支持，這些研究包括對骨病的研究、藥物管理評價和代謝中的脂肪測量等。實驗對象的動物有大、小鼠和兔子等。

X射線CT系統(tǒng)通常用于觀察和分析小動物的骨骼，人類或小動物的牙齒。對小動物的觀察包括活體動物的CT成像，猝死動物整體或切除部位的體外CT成像。

本案例介紹了利用inspeXio SMX-100CT Plus采集的小鼠股骨CT圖像(體外)數(shù)據(jù)以及其三維解析結(jié)果。

圖1. 島津微焦點X射線CT inspeXio SMX-100CT Plus

 對小鼠股骨的觀察

使用inspeXio SMX-100CT Plus微焦點X射線CT系統(tǒng)(圖1)進行數(shù)據(jù)采集。該設(shè)備采用密封式微焦點X射線發(fā)生源，最大輸出電壓為100 kV，圖像亮度高，可對樹脂、藥物、骨骼等軟材料在高放大倍數(shù)下進行三維觀察。圖2為小鼠股骨。紅色矩形框部分是股骨，紅色矩形框右側(cè)的是脛骨。圖3顯示了小鼠股骨的原理圖。股骨由近端、股骨本身和遠端三部分組成。近端肢體與臀部骨共同構(gòu)成髖關(guān)節(jié)。遠端肢體與脛骨共同構(gòu)成膝關(guān)節(jié)。本標(biāo)本觀察是股骨遠端離體成像的一例。

圖2.小鼠股骨照片

圖3 小鼠股骨的原理圖

圖4為骨骺的橫斷面圖像，圖5為骺端和干骺端橫斷面圖像，圖6為干骺端的橫斷面圖像。在干骺端橫斷面上，圓形骨區(qū)為皮質(zhì)骨，內(nèi)部網(wǎng)狀區(qū)為骨小梁。使用inspeXioSMX-100CT進行錐束掃描，一次即可獲得區(qū)域內(nèi)所有的橫斷面圖像，還可以連續(xù)進行圖像觀察。

圖4骨骺的CT圖像

圖5骺端和干骺端的CT圖像

圖6 干骺端CT圖像

圖7為MPR(多平面重構(gòu))圖像，MPR顯示的是在虛擬空間中堆疊的多個CT圖像。

圖7 小鼠股骨MPR圖像

圖8 小鼠股骨的三維圖像

 小鼠股骨分析

使用X射線CT獲取圖像，不僅可以進行橫斷面和三維觀察，而且可以單獨提取感興趣區(qū)域進行觀察，并測量骨的厚度。

圖9 小鼠股骨三維圖像

圖10~14顯示小鼠股骨皮質(zhì)骨、骨小梁及皮質(zhì)骨內(nèi)血管的掃描結(jié)果，圖像處理為某軟件公司的TRI/3D-Bon骨結(jié)構(gòu)分析軟件。

圖10  白色：皮質(zhì)骨和骨小梁

紅色：皮質(zhì)骨中的血管

綠色：生長板軟骨

圖11  白色：骨小梁

紅色：皮質(zhì)骨中的血管

綠色：生長板軟骨

圖10、11中白色為皮質(zhì)骨和骨小梁、紅色部分為皮質(zhì)骨中的血管、綠色部分為生長板軟骨，圖10中皮質(zhì)骨在外觀上是半透明的。

圖12 骨小梁和生長板軟骨

圖13 提取的生長板軟骨

圖14 皮質(zhì)骨和骨小梁厚度的測量

圖13是提取的成長板軟骨。圖14是對提取的皮質(zhì)骨和骨小梁測量出的厚度結(jié)果，從外觀上使用不同顏色標(biāo)示出各不相同的薄、厚部分。

 結(jié)論

使用inspeXio SMX-100CT Plus不僅可以對小鼠股骨結(jié)構(gòu)進行三維觀察，而且可以通過其它分析軟件提取感興趣區(qū)域，并測量、評價皮質(zhì)骨和骨小梁的厚度。

另外，針對專用軟件（例如TRI/3 DBON），可利用BMD模型(骨礦定量) 將影像數(shù)據(jù)的亮度值轉(zhuǎn)換為CT值，分離出皮質(zhì)骨和骨小梁，獲得皮質(zhì)骨和骨小梁各自的BMD值。因此，在骨成像后，用BMD模型代替骨成像來建立分析曲線是可行的。（此應(yīng)用只可針對特定第三方軟件進行。）