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人体手舟骨显微形态学特征的Micro CT成像技术分析

张德洲, 吕远, 李琨, 陈杰, 杨向荣, 赵海龙, 张少杰, 马渊, 郝韵腾, 杨洋, 高明杰, 王志强, 李志军, 史君, 王星

中国组织工程研究 2026, 30 (21): 5573-5581. DOI: 10.12307/2026.774

摘要（30）

PDF （3153KB）（28）

文题释义：

手舟骨：又称腕舟状骨，古称高骨、龙骨，属于腕骨，是近排腕骨中最长最大的一块，呈长弧形，其状如舟，很不规则，其远端超过远排腕骨，平头状骨的腰部，其腰部相当于两排腕间骨关节面的平面，分为结节、腰部和体部3部分。
Micro CT：又称微型CT，是一种基于X射线的高分辨率三维成像技术，能够以非破坏性方式对微小样本内部结构进行亚微米级精度的可视化分析。

摘要
背景：临床上，由于手舟骨的特殊解剖特点和内部骨小梁分布特征等往往使得骨折的治疗效果普遍不佳，常导致骨折不愈合和缺血性坏死，进而引发腕关节炎和功能丧失。
目的：利用Micro CT技术对手舟骨标本进行扫描，分析其内部显微结构特征，测量各区域骨小梁显微结构参数值，以发现手舟骨骨小梁的区域差异，旨在为手舟骨骨折的预防、治疗及骨折机制研究提供科学依据。
方法：选取5具成人尸体标本的双侧手舟骨(10例)进行Micro CT扫描，通过对手舟骨3个感兴趣区域(结节部、腰部、体部)内骨小梁的勾选与重建，详细观察手舟骨内部的显微形态特征，测量和比较各区域骨小梁显微结构参数值的差异。
结果与结论：①Micro CT图像显示手舟骨表面皮质骨相对较薄，内部充满复杂的骨小梁微观结构；靠近皮质骨的板层状骨小梁相对密集，向内部延伸成杆状骨小梁；从矢状面、冠状面和横断面上观察，腰部内骨小梁分布较为稀疏，而体部和结节部内骨小梁分布则更为致密；②手舟骨结节部的骨体积分数、骨表面积、骨表面积组织体积比、骨小梁分离度、骨小梁数目、骨小梁连通性、骨小梁连接密度、分形维数、骨矿物质密度和骨矿物质含量在左右侧别间比较差异均有显著性意义(P < 0.05)；腰部和体部的各骨小梁显微结构参数值在左右侧别间比较差异均无显著性意义(P > 0.05)；③手舟骨的骨体积、骨体积分数、骨表面积、骨表面积组织体积比、骨表面积骨体积比、骨矿物质密度和骨矿物质含量在体部与结节部、腰部之间比较差异有显著性意义(P < 0.05)；手舟骨的骨小梁厚度在体部与结节部之间比较差异有显著性意义(P < 0.05)；手舟骨的骨小梁分离度、分形维数在体部与结节部、腰部，结节部与腰部之间差异有显著性意义(P < 0.05)；手舟骨的骨小梁数目、骨小梁连通性、骨小梁连接密度在腰部与结节部、体部之间比较差异有显著性意义(P < 0.05)；手舟骨的组织体积、各向异性程度在体部、结节部、腰部之间比较差异均无显著性意义(P > 0.05)；④结果显示，手舟骨的骨小梁显微结构参数值存在区域性差异，其中腰部的骨密度和强度较低，是最容易发生骨折的部位，该发现从骨小梁微观结构角度为理解手舟骨骨折机制提供了理论依据；同时，此次研究揭示的手舟骨不同部位的骨小梁结构特征也为设计针对性的内固定器械提供了理论依据。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

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Mimics三维CT重建辅助颈椎前路椎弓根螺钉置入的形态学测量

胡寅, 邢乐, 韩康恩, 李俊潮, 钱梦然, 顾洪闻, 于海龙, 王洪伟

中国组织工程研究 2026, 30 (21): 5582-5588. DOI: 10.12307/2026.697

摘要（28）

PDF （2164KB）（15）

文题释义：
前路经椎弓根螺钉内固定：该技术经椎体前方入路，置入经过椎体前缘、椎体、椎弓根，到达后侧侧块，具备良好的生物力学稳定性，仅通过一次前路手术便可达到充分减压和一期坚强固定的目的。但该技术固定难度较高、风险较大，需要精准的解剖学参数去辅助置钉。

Mimics：一款专门针对医学影像进行分割、测量、仿真和三维模拟的交互式软件，可以快速高效地将收集的扫描切片数据重建成三维模型，使测量的解剖学数据更为精准。

摘要
背景：前路经椎弓根螺钉内固定系统通过一次前路手术便可达到充分减压和一期坚强固定的目的，但因为特殊的解剖学结构，置钉风险相对较高，既往国内外学者通过进行解剖学测量肯定了该入路的可行性，但存在样本量相对较小、椎弓根轴定位困难、测量方法相对局限等缺点。
目的：在影像学基础上针对成人颈椎进行形态学测量，从而为临床前路椎弓根螺钉置入提供解剖学指导。
方法：将50例成人颈椎的3D CT扫描数据导入Mimics系统进行三维重建，并测量其形态学数据，包括椎弓根中轴线距离、椎弓根宽度、椎弓根高度、椎弓根水平轴位角度、椎弓根矢状位角度、横断面上进钉点距离、矢状面上进钉点距离、轴线上椎体长度及轴线上椎弓根长度。
结果与结论：①进钉点定位：C3、C4位于椎体正中矢状面的对侧，距离正中矢状线约为2.060 mm及2.310 mm；C5既可位于正中矢状线同侧也可位于对侧，平均值约为1.224 mm；C6-C7位于同侧，距离正中1.132 mm及2.538 mm；C3-C7距离椎体上终板的距离逐渐增加，平均值范围为2.362-7.350 mm；②进钉点方向：横断面夹角，C3-4平均值逐渐增大，为46.32°-47.36°；C5-7逐渐减小，由44.03°下降至37.80°；矢状面夹角，C3-C4角度需要向尾端偏移，角度分别为95.75°和100.93°；C5-C7角度需要向头端偏移，分别为104.38°，110.34°和104.86°；③进钉点定位及方向在性别及侧别间差异均无显著性意义(P > 0.05)，对于螺钉的选择，除个别患者颈椎发育异常，绝大部分下颈椎椎弓根螺钉男性选择至少30 mm长、4.0 mm直径的螺钉，女性选择至少28 mm长、3.5 mm直径的螺钉进行颈椎前路经椎弓根螺钉固定是安全可靠的；④通过形态学测量证实，前路经椎弓根螺钉固定下颈椎是可行的，但应遵循个体化原则，制定个性化的固定方案。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

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AI算法分析后交叉韧带胫骨撕脱骨折CT三维图像诊断及精准评估

成永忠, 李锐, 罗想利, 王璠, 陈洋, 闫威

中国组织工程研究 2026, 30 (21): 5589-5596. DOI: 10.12307/2026.732

摘要（23）

PDF （1933KB）（4）

文题释义：

AI算法：用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统，在医学领域常用于医学图像处理、预测治疗反应、辅助诊断。此次研究使用的算法应用场景为医学图像处理中的病灶自动定位与识别。
后交叉韧带胫骨撕脱骨折：指后交叉韧带在胫骨止点处受暴力牵拉导致的骨块分离，常用Meyers分型：Ⅰ型(无移位)、Ⅱ型(部分移位)、Ⅲ型(完全移位)。

摘要
背景：后交叉韧带附着点撕脱骨折的手术决策高度依赖影像学评估，传统方法依赖CT影像进行主观判读，存在三维空间位移参数量化困难、旋转角度评估精度不足等局限，鉴于AI技术的发展，有必要开发基于AI算法的自动化、智能化影像识别软件。
目的：探讨AI算法在CT三维图像中对后交叉韧带胫骨撕脱骨折的智能诊断能力及其对骨折块三维参数的精准评估效能。
方法：回顾性纳入2022-12-01/2024-08-30在中国中医科学院望京医院就诊的24例后交叉韧带胫骨撕脱骨折患者的膝关节CT数据，使用自主研发的AI影像识别软件进行三维重建、骨折点智能识别及模拟复位，获取骨折块在X、Y、Z轴上的平移和旋转参数。与传统放射阅片软件(PACS系统)测量结果进行对比，采用秩和检验、Bland-Altman分析及线性回归模型评估两种方法的一致性，并计算变异系数验证软件稳定性。
结果与结论：①AI软件与传统方法测量的骨折块位移(X/Y/Z轴平移及旋转)差异均无显著性意义(P > 0.05)；②Bland-Altman分析显示两种方法一致性良好，差异均无显著性意义(P > 0.05)；③X、Y、Z轴位移、角度两组拟合情况线性回归模型R²值均> 0.99；④AI软件重复3次骨折点识别的变异系数显示：总骨折识别时21例影像资料的变异系数< 20%，识别关节面骨折点时18例变异系数< 20%；⑤表明AI影像识别软件可精准量化后交叉韧带撕脱骨折块的三维参数，其测量结果与传统方法一致且稳定性良好，可辅助医生判断移位程度，为术前规划提供精准数据支持；该软件在撕脱骨折中有良好的应用前景，未来需扩大样本量并进一步验证其对手术疗效的影响。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

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大鼠异常前屈姿势下L6-S1椎间盘的X射线成像与有限元分析

何苗, 吴刚, 张旭兴

中国组织工程研究 2026, 30 (21): 5556-5564. DOI: 10.12307/2026.359

摘要（22）

PDF （11588KB）（2）

文题释义：

前屈姿势：是指脊柱向前弯曲的一种非中立体位，常见于人类久坐、伏案等生活和工作状态中，被认为是腰椎间盘退变的重要诱因之一。此次研究以课题组前期开发的大鼠异常前屈姿势模型为研究对象，基于已有实验基础，进一步开展X射线成像与定量分析，验证了该体位在宏观结构层面可显著改变椎间盘形态与力学环境。
有限元分析：是一种将复杂结构离散为小单元并求解其力学响应的数值模拟方法，广泛用于生物组织力学研究。此文以Micro-CT扫描重建的大鼠L6-S1三维结构为基础，构建有限元模型，结合X射线测量的椎间盘角变化值设置边界加载条件，计算了终板、纤维环与髓核在异常姿势下的应力分布。以有限元分析作为评估工具，为揭示椎间盘不同组织在异常体位下的力学反应提供理论依据，亦为该模型的可靠性与后续机制研究奠定数据基础。

摘要
背景：作者课题组前期构建了一种新型大鼠腰椎力学模型，该模型通过特定装置将大鼠腰椎长期固定于异常前屈姿势，成功诱导L6-S1节段退变。然而，目前尚缺乏对该模型的生物力学相关评估。
目的：通过X射线片验证和有限元模型分析，评估大鼠异常前屈姿势下L6-S1节段的生物力学特性。
方法：基于课题组前期建立的SD大鼠异常前屈姿势模型，选取3只健康雌性SD大鼠，在未麻醉捆绑和麻醉放松状态下拍摄侧位X射线片，测量L6-S1椎间盘角，分析L6-S1节段在不同姿势下的椎间盘角变化；基于1只健康雌性SD大鼠的Micro-CT扫描数据，利用Mimics、Geomagic Wrap和SolidWorks重建L6-S1节段三维模型，并在ANSYS Workbench中进行网格划分、材料赋值及前屈加载模拟，计算L6-S1椎间盘各组织结构的应力分布。
结果与结论：①L6-S1椎间盘角在放松、捆绑姿势下平均值分别为(12.16±0.57)°，(1.26±0.26)°；②在L6-S1椎间盘前屈10°姿势下，椎间盘上终板、下终板、纤维环、髓核的最大等效应力分别为10.398，19.928，6.819，0.104 MPa，其中，上下终板最大von-Mises应力明显高于纤维环和髓核；③提示在L6-S1椎间盘前屈10°造模姿势下，L6-S1椎间盘角减小，致使L6-S1椎间盘形态及受力负荷发生显著变化；构建的有限元模型模拟了大鼠异常前屈姿势下L6-S1椎间盘的生物力学环境，该姿势下的上下终板承受较大等效应力，可能是此模型中理论上最早出现退行性改变的结构。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

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不同扩散敏感系数弥散加权成像对脊柱结核与布氏杆菌性脊柱炎的诊断价值

孙娜, 王辉, 赵古月, 宇洪浩

中国组织工程研究 2026, 30 (21): 5597-5604. DOI: 10.12307/2026.696

摘要（19）

PDF （1996KB）（18）

文题释义：

磁共振弥散加权成像：基于水分子布朗运动特性，通过施加梯度脉冲检测组织中水分子扩散差异，不仅能够早期发现骨质及周围软组织的信号异常，还能够对病变的侵袭范围、程度及稳定性进行评估。在具有细胞膜等结构的组织中，水分子的运动往往会受到限制。不同扩散敏感系数(b值)下的磁共振弥散加权成像能够反映组织内水分子的弥散特性，从而间接反映组织的微观结构变化。而合适的b值对脊柱结核与布氏杆菌性脊柱炎的诊断具有重要意义。
脊柱感染：是病原体侵袭脊柱组织引发的炎症性疾病，核心病理表现为骨质破坏、椎间盘炎症及椎旁软组织受累。脊柱结核以中心型和边缘型骨质破坏为主，布氏杆菌性脊柱炎则以多灶性骨质破坏为特征。脊柱结核椎旁脓肿的脓液中蛋白质含量高于布氏杆菌性脊柱炎，水分子扩散更为受限。

摘要
背景：脊柱结核与布氏杆菌性脊柱炎的临床表现相似，但治疗方案迥异，传统影像学检查难以精准鉴别；弥散加权成像通过表观扩散系数量化组织水分子扩散差异，或为早期鉴别提供新途径，但不同扩散敏感系数下表观扩散系数与炎症指标的关联性尚不明确。
目的：探究不同扩散敏感系数弥散加权成像对脊柱结核与布氏杆菌性脊柱炎的临床诊断价值，并分析表观扩散系数与炎症指标的关联性。
方法：选择2021年6月至2024年6月于中国医科大学附属盛京医院收治并明确诊断的60例脊柱结核患者与60例布氏杆菌性脊柱炎患者作为研究对象，其中脊柱结核组男35例，女25例，平均(53.36±5.45)岁；布氏杆菌性脊柱炎组男38例，女22例，平均(55.47±6.43)岁。采用曲线下面积评估不同扩散敏感系数下弥散加权成像-表观扩散系数鉴别脊柱结核、布氏杆菌性脊柱炎的诊断价值；Pearson相关性分析检验变量之间的关系；应用配对t检验对操作者A和B之间的表观扩散系数进行比较；采用组内相关系数分析不同操作者及同一操作者测量的一致性。
结果与结论：①两组患者的血沉、C-反应蛋白、白细胞水平、腰椎及胸椎受累部位的分布差异有显著性意义(P < 0.05)，脊柱结核最易累及腰椎与胸椎，布氏杆菌性脊柱炎最易累及腰椎；②不同扩散敏感系数下脊柱结核组患者病变椎体的表观扩散系数均显著高于布氏杆菌性脊柱炎组(P < 0.05)；在不同扩散敏感系数下同一组别中，病变椎体、椎旁脓肿表观扩散系数相比差异有显著性意义(P < 0.05)；③扩散敏感系数为400 s/mm2时表观扩散系数的鉴别诊断效能最大，敏感度为95.00%，特异度为96.67%；④不同操作者脊柱结核患者与布氏杆菌性脊柱炎患者弥散加权成像-表观扩散系数的组内相关系数均大于0.75；⑤Pearson相关性分析显示，不同扩散敏感系数下病变椎体的表观扩散系数(1.03×10-3-1.49×10-3 mm2/s)与血沉、C-反应蛋白、白细胞水平均存在显著相关性(P < 0.001)；⑥说明弥散加权成像是一种操作简便、稳定性较高的脊柱结核与布氏杆菌性脊柱炎的检测方法，扩散敏感系数为400 s/mm2时的弥散加权成像-表观扩散系数鉴别脊柱结核与布氏杆菌性脊柱炎的诊断效能最大，并且不同扩散敏感系数下病变椎体的表观扩散系数与炎症状态关联密切。

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