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

许瑶; 秦宇伯; 陈连香; 马志豪; 董腾昊; 王奕婷; 王威

doi:10.11659/jjssx.12E025040

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

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

骨科微创技术与围术期安全 | 更新时间：2026-07-24

- 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
- Comparative study on the cavitary structure at the base of the axis in multiple species using micro-computed tomography
- 局解手术学杂志 2026年35卷第7期页码：563-568
- 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：
  
  王威，E-mail：185416759@qq.com
- 基金信息：
  
  内蒙古自治区人民医院博士科研启动基金项目(2024BS02);内蒙古医科大学联合项目(YKD2021LH048)
- DOI：10.11659/jjssx.12E025040
  中图分类号： R681.1
- 收稿：2025-12-06，
  
  网络首发：2026-07-24，
  
  纸质出版：2026-07-25
- 稿件说明：
移动端阅览
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

Eseonu K ， Oduoza U ， Fakouri B ， et al . Fractures of the odontoid peg of the cervical spine ［J］. Injury ， 2020 ， 51 （ 11 ）： 2429 - 2436 . doi： 10.1016/j.injury.2020.07.052 http://dx.doi.org/10.1016/j.injury.2020.07.052 .

中国医师协会急诊医师分会，解放军急救医学专业委员会，中国急诊专科医联体，等 . 成人颈椎损伤急诊诊治专家共识［J］. 中国急救医学， 2022 ， 42 （ 3 ）： 189 - 196 . doi： 10.3969/j.issn.1002-1949.2022.03.002 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1002-1949.2022.03.002 .

Gonschorek O ， Vordemvenne T ， Blattert T ， et al . Treatment of odontoid fractures：recommendations of the spine section of the German Society for Orthopaedics and Trauma （DGOU）［J］. Global Spine J ， 2018 ， 8 （ 2_suppl ）： 12S - 17S . doi： 10.1177/21925682231157316 http://dx.doi.org/10.1177/21925682231157316 .

Ogden JA . Radiology of postnatal skeletal development：Ⅺ. The first cervical vertebra ［J］. Skeletal Radiol ， 1984 ， 12 （ 1 ）： 12 - 20 . doi： 10.1007/BF00373169 http://dx.doi.org/10.1007/BF00373169 .

Akobo S ， Rizk E ， Loukas M ， et al . The odontoid process：a comprehensive review of its anatomy，embryology，and variations ［J］. Childs Nerv Syst ， 2015 ， 31 （ 11 ）： 2025 - 2034 . doi： 10.1007/s00381-015-2866-4 http://dx.doi.org/10.1007/s00381-015-2866-4 .

王威 . 人体寰枢椎复合体显微CT的数字化研究及其中医发育学意义的初探［D］. 北京：北京中医药大学， 2018 . doi： 10.26973/d.cnki.gbjzu.2018.000123 http://dx.doi.org/10.26973/d.cnki.gbjzu.2018.000123 .

袁文 . 齿状突骨折及其生物力学研究进展［J］. 中国脊柱脊髓杂志， 1998 ， 8 （ 1 ）： 51 - 53 . doi： 10.3969/j.issn.1004-406X.1998. 01.018 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1004-406X.1998.01.018 .

Dong J ， Liang B ， Sun Y ， et al . Biomechanics of a novel artificial cervical vertebra from an in vivo caprine cervical spine non-fusion model ［J］. J Orthop Translat ， 2022 ， 37 ： 61 - 68 . doi： 10.1016/j.jot.2022.07.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.jot.2022.07.005 .

Smit TH . The use of a quadruped as an in vivo model for the study of the spine-biomechanical considerations ［J］. Eur Spine J ， 2002 ， 11 （ 2 ）： 137 - 144 . doi： 10.1007/s005860100346 http://dx.doi.org/10.1007/s005860100346 .

Johnsson M ， Jonsson KB ， Andersson L ， et al . Genetic regulation of bone metabolism in the chicken：similarities and differences to mammalian systems ［J］. PLoS Genet ， 2015 ， 11 （ 5 ）： e1005250 . doi： 10.1371/journal.pgen.1005250 http://dx.doi.org/10.1371/journal.pgen.1005250 .

Kerschnitzki M ， Zander T ， Zaslansky P ， et al . Rapid alterations of avian medullary bone material during the daily egg-laying cycle ［J］. Bone ， 2014 ， 69 ： 109 - 117 . doi： 10.1016/j.bone.2014.08.019 http://dx.doi.org/10.1016/j.bone.2014.08.019 .

Rubin CJ ， Brändström H ， Wright D ， et al . Quantitative trait loci for BMD and bone strength in an intercross between domestic and wildtype chickens ［J］. J Bone Miner Res ， 2007 ， 22 （ 3 ）： 375 - 384 . doi： 10.1359/jbmr.061203 http://dx.doi.org/10.1359/jbmr.061203 .

Lyu Z ， Yuan G ， Zhang Y ， et al . Anaerostipes caccae CML199 enhances bone development and counteracts aging-induced bone loss through the butyrate-driven gut-bone axis：the chicken model ［J］. Microbiome ， 2024 ， 12 （ 1 ）： 215 . doi： 10.1186/s40168-024-01920-y http://dx.doi.org/10.1186/s40168-024-01920-y .

Bouxsein ML ， Boyd SK ， Christiansen BA ， et al . Guidelines for assessment of bone microstructure in rodents using micro-computed tomography ［J］. J Bone Miner Res ， 2010 ， 25 （ 7 ）： 1468 - 1486 . doi： 10.1002/jbmr.141 http://dx.doi.org/10.1002/jbmr.141 .

Fu L ， Li L ， Bian Q ， et al . Cartilage-like protein hydrogels engineered via entanglement ［J］. Nature ， 2023 ， 618 （ 7966 ）： 740 - 747 . doi： 10.1038/s41586-023-06037-0 http://dx.doi.org/10.1038/s41586-023-06037-0 .

张凤珍，孙瑞芬，李梓瑜，等 . Micro-CT分析跟骨内骨小梁分布及结构特征［J］. 中国组织工程研究， 2024 ， 28 （ 24 ）： 3885 - 3889 . doi： 10.12307/2024.617 http://dx.doi.org/10.12307/2024.617 .

朱晓龙，黄婧潇，邹殿俊，等 . 上颈椎损伤诊断及治疗中应用多层螺旋CT结合人工智能模式的效果分析［J］. 中国临床医生杂志， 2022 ， 50 （ 3 ）： 348 - 350 . doi： 10.3969/j.issn.2095-8552.2022.03.028 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.2095-8552.2022.03.028 .

Grauer JN ， Shafi B ， Hilibrand AS ， et al . Proposal of a modified，treatment-oriented classification of odontoid fractures ［J］. Spine J ， 2005 ， 5 （ 2 ）： 123 - 129 . doi： 10.1016/j.spinee.2004.09.014 http://dx.doi.org/10.1016/j.spinee.2004.09.014 .

Hsu WK ， Anderson PA . Odontoid fractures：update on management ［J］. J Am Acad Orthop Surg ， 2010 ， 18 （ 7 ）： 383 - 394 . doi： 10.5435/00124635-201007000-00001 http://dx.doi.org/10.5435/00124635-201007000-00001 .

沈晓龙，徐辰，钟华建，等 . 颈椎后路单侧显露椎管扩大椎板成形术治疗颈椎后路单开门椎管扩大椎板成形术后的骨化进展［J］. 脊柱外科杂志， 2024 ， 22 （ 5 ）： 289 - 294 . doi： 10.3969/j.issn. 1672-2957.2024.05.001 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1672-2957.2024.05.001 .

寇程新，杨波，刘会毅，等 . 齿状突骨折治疗的研究进展［J］. 中国当代医药， 2023 ， 30 （ 12 ）： 38 - 43 . doi： 10.3969/j.issn.1674-4721.2023.12.010 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1674-4721.2023.12.010 .

李琨，张少杰，史君，等 . 下颈椎椎弓根的显微形态学特征［J］. 中国组织工程研究， 2024 ， 28 （ 12 ）： 1890 - 1894 . doi： 10.12307/2024.032 http://dx.doi.org/10.12307/2024.032 .

谢文博，宋红梅，林菲菲，等 . 基于Micro-CT评价温阳补肾方对兔激素性股骨头坏死模型股骨头微结构的影响［J］. 中医康复， 2024 ， 1 （ 3 ）： 1 - 4 . doi： 10.19787/j.issn.2097-3128.2024.03.001 http://dx.doi.org/10.19787/j.issn.2097-3128.2024.03.001 .

内蒙古自治区人民医院（内蒙古自治区肿瘤研究所） . 基于普通CT和Micro-CT图像分析量化评估骨组织的方法： 202211046530.0 ［P］. 2022-12-06 .

Hosalkar HS ， Sankar WN ， Wills BPD ， et al . Congenital osseous anomalies of the upper cervical spine ［J］. J Bone Joint Surg Am ， 2008 ， 90 （ 2 ）： 337 - 348 . doi： 10.2106/JBJS.G.00014 http://dx.doi.org/10.2106/JBJS.G.00014 .

郭永飞，陈德玉，刘岩，等 . 可调控式颈椎融合固定器实验山羊模型的建立［J］. 第二军医大学学报， 2008 ， 29 （ 3 ）： 290 - 293 . doi： 10.3321/j.issn：0258-879X.2008.03.013 http://dx.doi.org/10.3321/j.issn：0258-879X.2008.03.013 .

Peterson JM ， Chlebek C ， Clough AM ， et al . Stiffness matters：part Ⅱ— the effects of plate stiffness on load-sharing and the progression of fusion following anterior cervical discectomy and fusion：in vivo ［J］. Spine （Phila Pa 1976）， 2018 ， 43 （ 18 ）： E1069 - E1076 . doi： 10.1097/BRS.0000000000002644 http://dx.doi.org/10.1097/BRS.0000000000002644 .

Anderson AE ， Peters CL ， Tuttle BD ， et al . Subject-specific finite element model of the pelvis：development，validation and sensitivity studies ［J］. J Biomech Eng ， 2005 ， 127 （ 3 ）： 364 - 373 . doi： 10.1115/1.1894148 http://dx.doi.org/10.1115/1.1894148

Zafarparandeh I ， Erbulut DU ， Lazoglu I ， et al . Development of a finite element model of the human cervical spine ［J］. Turk Neurosurg ， 2014 ， 24 （ 3 ）： 312 - 318 . doi： 10.5137/1019-5149.JTN.8486-13.0 http://dx.doi.org/10.5137/1019-5149.JTN.8486-13.0 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

终丝牵拉脊髓拴系综合征动物模型的建立及评估

磁压榨技术建立兔直肠阴道瘘模型

小鼠同种异体造血干细胞移植后急性移植物抗宿主病模型的构建

幼兔重度肺冲击伤动物模型的建立

Ad-shRNA-NgR转染EAE大鼠脑组织安全性评估