Micro-CT扫描正常成人枢椎椎弓板的显微形态学研究

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目的:通过Micro-CT扫描正常成人枢椎椎板并进行三维重建,分析枢椎椎板各部骨小梁的显微结构特点,并提供其骨小梁的各项参数,为枢椎椎板的研究提供显微解剖学依据;测量其部分解剖学相关参数,为枢椎椎板螺钉固定术提供形态学理论依据并丰富相关数据库。  材料与方法:内蒙古医科大学人体解剖学教研室及数字医学中心提供成人干燥枢椎标本10例(椎板左、右共20例),标本完整、无破损、骨折及发育畸形。并在内蒙古医科大学附属医院核医学科行Micro-CT薄层扫描(层厚:16.75μm),将原始数据以“CAT”格式导入Inveon Research Workplace软件进行相关骨小梁参数及解剖参数测量并统计分析。  结果:  1.Micro-CT扫描图像能够清晰显示出正常成人枢椎椎板的显微形态学结构,椎板起始端(峡部)骨小梁粗短稀疏,与峡部切线方向垂直,以非应力方向骨小梁分布为主。峡部后方椎板下关节突关节处板层状骨小梁与关节面平行,排列整齐紧密,组成椎板下关节突关节皮质部分;关节突关节皮质下骨松质,从关节头端至尾端的骨小梁一致垂直于关节面,近关节面处骨小梁排列缜密;随后骨小梁相互汇合成条索状并相互间距也逐渐变大,投射到椎板上缘皮质,总体垂直于下关节突关节,以应力方向骨小梁构成为主,峡部与下关节突关节间骨小梁构成一处移行带。椎板中部,骨小梁数量及密度明显减少,椎板中部较为空虚。椎板的后部,短棒状骨小梁逐渐增多并往棘突方向行进,“棒状”骨小梁向“条索状”骨小梁转化,骨小梁间相互平行,与应力方向一致,交织成网状结构,临近棘突末端,板层状骨小梁出现并增多;  2.左右两侧椎板各解剖参数测量结果同位相比无统计学差异(P>0.05),椎板腔上部平均厚度(ULCT)为3.11±0.11mm,小于3.5mm;中部(MLCT)及下部平均厚度(LLCT)分别为4.42±0.35mm和5.18±0.36mm,两者均远大于3.5mm;椎板腔平均高度(LCH)为9.76±0.23mm;  3.关于滋养孔数目,左右两侧椎板内侧(ICNFN)及外侧皮质滋养孔均数(ECNFN)同位相比无统计学差异(P>0.05),ICNFN及ECNFN分别为1.6±0.88个和4.7±0.92个,ECNFN明显多于ICNFN,两者均数对比有统计学意义(P<0.05);  4.左右两侧枢椎椎板前部中央(FC)、中部中央(MC)、尾部中央(RC)骨小梁各结构参数同位相比无统计学差异(P>0.05),FC、MC、RC三者间进行两两对比,除FC区Tb.Sp、Tb.pf、BS、DA与RC区无明显的统计差异外(P>0.05),其他均有统计学差异(P<0.05)。与骨组织强度呈正相关关系的参数BV、BV/TV、Tb.Th、Tb.N数值FC>RC>MC,且MC处明显小于FC和RC;而与骨组织强度呈负相关关系的BS/BV、Tb.Sp、Tb.pf数值MC明显大于FC和RC。  结论:  1.枢椎椎板起始端(峡部)骨小梁数量较少且分布稀疏,为非主要承力方向骨小梁,在显微结构中,峡部为生理应力薄弱点,从显微解剖形态学角度对峡部结构的分析以及hangman骨折的机制进行补充和完善;  2.为提高植钉的安全性及减少相应的并发症,对枢椎椎板螺钉内固定术的可行性衡量应以椎板髓腔的高度及植钉部位相应的椎板髓腔厚度作为标准;  3.椎板外侧皮质较多的滋养孔可能提示为滋养动脉行进为椎板供养的主要部位;  4.枢椎椎板抗应力骨强度在前部最大,尾部次之,而中部最小且远小于前、尾两部;这可能与前、中、尾三部在生理活动上各自承受应力分布的大小密切相关,生理活动中的生物应力对相应受力部位骨组织内部骨小梁的数量及走向分布等有着重要的塑造作用;同时,相应的骨小梁对生物应力又有着重要的支持作用,两者相互作用,相辅相成,共同支持应力部位的生理活动。
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