Comparative study on the cavitary structure at the base of the axis in multiple species using micro-computed tomography

XU Yao; QIN Yu-bo; CHEN Lian-xiang; MA Zhi-hao; DONG Teng-hao; WANG Yi-ting; WANG Wei

doi:10.11659/jjssx.12E025040

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Comparative study on the cavitary structure at the base of the axis in multiple species using micro-computed tomography

Minimally Invasive Orthopedic Techniques and Perioperative Safety | 更新时间：2026-07-24

- Comparative study on the cavitary structure at the base of the axis in multiple species using micro-computed tomography
- JOURNAL OF REGIONAL ANATOMY AND OPERATIVE SURGERY Vol. 35, Issue 7, Pages: 563-568(2026)
- 作者机构：
  
  1.内蒙古科技大学包头医学院，内蒙古包头 014040
  2.内蒙古自治区人民医院胃肠外科，内蒙古呼和浩特 010017
  3.内蒙古医科大学附属医院医学模拟中心，内蒙古呼和浩特 010059
  4.内蒙古自治区人民医院急诊外科，内蒙古呼和浩特 010017
  5.内蒙古医科大学内蒙古临床医学院，内蒙古呼和浩特 010030
  6.内蒙古自治区人民医院院外门诊部，内蒙古呼和浩特 010017
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.11659/jjssx.12E025040
  CLC： R681.1
- Received：06 December 2025，
  
  Online First：24 July 2026，
  
  Published：25 July 2026
- 稿件说明：
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许瑶,秦宇伯,陈连香等.基于显微CT技术对枢椎基底部空腔区结构的多物种比较研究[J].局解手术学杂志,2026,35(07):563-568.

XU Yao,QIN Yu-bo,CHEN Lian-xiang,et al.Comparative study on the cavitary structure at the base of the axis in multiple species using micro-computed tomography[J].JOURNAL OF REGIONAL ANATOMY AND OPERATIVE SURGERY,2026,35(07):563-568.
许瑶,秦宇伯,陈连香等.基于显微CT技术对枢椎基底部空腔区结构的多物种比较研究[J].局解手术学杂志,2026,35(07):563-568. DOI： 10.11659/jjssx.12E025040.

XU Yao,QIN Yu-bo,CHEN Lian-xiang,et al.Comparative study on the cavitary structure at the base of the axis in multiple species using micro-computed tomography[J].JOURNAL OF REGIONAL ANATOMY AND OPERATIVE SURGERY,2026,35(07):563-568. DOI： 10.11659/jjssx.12E025040.

摘要

目的

通过显微计算机断层扫描（MicroCT）技术定量比较不同物种枢椎齿状突基底部的空腔区与正常区骨微结构，探讨空腔区的跨物种存在性及其作为力学薄弱区的潜在意义。

方法

采用MicroCT扫描15份人类、35份白羽肉鸡及27份槐山羊枢椎标本的空腔区及同椎体正常区，观察其影像学特征，并测量骨微结构参数。采用

Spearman

相关性分析探讨空腔区骨微结构参数与正常区的内在联系。

结果

MicroCT图像显示，不同物种中齿状突基底部均存在骨小梁显著稀疏、紊乱的低密度区域；三维重建显示，不同物种标本中枢椎基底部均存在肉眼可见的低密度空腔区。在不同物种中空腔区的骨体积分数（BV/TV）、骨矿物密度（BMD）、骨小梁厚度（Tb.Th）和骨小梁数量（Tb.N）均显著低/少于正常区（

0.05），而Tb.Sp则显著大于正常区（

0.05）。结构模型指数（SMI）在白羽肉

鸡的空腔区中显著高于正常区（

0.001），在人类和槐山羊空腔区和正常区中未见统计学差异（

0.05）。连通性密度（Conn.Dn）在人类和白羽肉鸡空腔区中显著低于正常区（

0.05），但在槐山羊空腔区与正常区中无显著差异（

0.05）。各物种间空腔区BV/TV、Tb.Sp、SMI、Tb.N的相对减少率存在显著差异（

0.05）。槐山羊空腔区Tb.Sp的相对减少率的绝对值显著高于白羽肉鸡和人类（

0.05）。槐山羊空腔区Tb.N的相对减少率的绝对值显著高于人类及白羽肉鸡（

0.05）。相关性分析显示，空腔区骨微结构参数间的内在关联模式发生紊乱。

结论

齿状突基底部空腔区普遍存在于人类、槐山羊和白羽肉鸡中，表现为骨量流失、结构紊乱的先天性力学薄弱区域，易发生骨折和结构失稳。槐山羊模型在模拟人类退行性骨结构改变方面展现出巨大潜力，是研究齿状突生物力学及骨重塑机制的理想动物模型。

Abstract

Objective

To quantitatively compare the bone microstructure between the cavitary region and the normal region at the base of the odontoid process of the axis across different species using micro-computed tomography（MicroCT），and to explore the cross-species presence of the cavitary region and its potential significance as a mechanically weak region.

Methods

MicroCT was used to scan the cavitary region and the adjacent normal region of the same axis vertebra in specimens from 15 humans，35 white-feathered broilers，and 27 Huai goat axis. The imaging characteristics were observed，and bone microstructural parameters were measured.

Spearman

correlation analysis was used to explore the intrinsic relationships between bone microstructural parameters in the cavitary region and normal region.

Results

MicroCT images revealed a low-density area with significantly sparse and disorganized trabecular bone at the base of the odontoid process in all three species， and three-dimensional reconstruction showed the presence of a grossly visible low-density cavitary region at the base of the axis in all three species. The cavitary region of all three species showed significantly lower bone volume fraction （BV/TV），bone mineral density （BMD） and trabecular thickness （Tb.Th），fewer trabecular number （Tb.N

）， and greater trabecular separation （Tb.Sp） than those in the normal region（

0.05）. The structure model index （SMI） in the cavitary region of white-feathered broilers was significantly greater than that in the normal region （

0.001），while no significant difference was found in SMI between the cavitary region and normal region of humans or Huai goats （

0.05）. Connectivity density （Conn.Dn） in the cavitary region of humans and white-feathered broilers was significantly lower than that in the normal region （

0.05），while no significant difference was observed in Conn.Dn between the cavitary region and normal region of Huai goats （

0.05）. The relative reduction ratios of BV/TV，Tb.Sp，SMI，and Tb.N in the cavitary region showed significant differences among three species （

0.05）. The absolute value of the relative reduction ratio of Tb.Sp in the cavitary region of Huai goats was significantly higher than that in white-feathered broilers and humans （

0.05）. The absolute value of the relative reduction ratio of Tb.N in the cavitary region of Huai goats was significantly higher than that in humans and white-feathered broilers （

0.05）. Correlation analysis showed that the intrinsic correlation patterns among bone microstructural parameters were disrupted in the cavitary region.

Conclusion

The cavitary region at the base of the odontoid process is commonly observed in humans， Huai goats， and white-feathered broilers， and manifests as an congenitally weak mechanics region characterized by bone loss， structural disorganization， making it prone to fracture and structural instability. The Huai goat model shows great potential for simulating human degenerative bone structural changes， and appears to be an ideal animal model for studying the biomechanics and bone remodeling mechanisms of the odontoid process.

关键词

Keywords

references

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