骨小梁Micro-CT图像形态计量学参数计算方法综述

Ａ Ｍ ｅｔｈｏｄｏｌｏｇｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｎ Ｍ ｏｒｐｈｏｍ ｅｔｒｉｃ Ｐａｒａｍ ｅｔｅｒｓ ｏｆ Ｍ ｉｃｒｏ—ＣＴ Ｔｒａｂｅｃｕｌａｒ Ｂｏｎｅ Ｉｍ ａｇｅｓ
Ｌｉｕ Ｒｏｎｇ Ｇｕｏ Ｘｉｎｌｕ Ｚｈａｎｇ Ｙａｋｕｎ Ｗ ａｎｇ Ｙｏｎｇｘｕａｎ。 （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ １ １６０２４，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ）
（Ａｆｆ ｉｌｉａｔｅｄ Ｚｈｏｎｇｓｈａｎ Ｈｏｓｐｉｔａｌ ｏ ｆ Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ １１６００１，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏຫໍສະໝຸດ ｔｅｏｐｏｒｏｓｉｓ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｔｓｐｏｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｏｒｔｈｏｐｅｄｉｃ ｆｉｅｌｄ． Ｓｏｍｅ ｓｔｕｄｉｅｓ ｈａｖｅ ｒｅｖｅａｌｅｄ ｔｈａｔ ｎｏｔ ｏｎｌｙ
３７ 卷 ２ 期 ２０１８年 ４月
中 国 生 物 医 学 工 程 学 报 Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏ１． ３７ Ｎｏ． ２ Ａｐｒｉｌ ２０１８
骨小 梁 Ｍｉｃｒｏ－ＣＴ图像 形 态计 量 学 参 数计 算 方 法综 述
ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｂｏｎｅ ｍｉｎｅｒａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ （ｂｏｎｅ ｍａｓｓ）ｂｕｔ ａｌｓｏ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｔｒａｂｅｃｕｔａｒ ｂｏｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｒｅ ｐａｔｈｏｇｅｎｉｃ
ｆａｃｔｏｒｓ．Ｔｈｅ ｔｒａｂｅｃｕｌａｒ ｂｏｎｅ ｍｏｒｐｈｏｍｅｔｒｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｓ ｏｎｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｒａｂｅｃｕｌａｒ ｂｏｎｅ ｓｔｒｕ ｃｔｕｒｅ ｃｈａｎｇｅ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｓｏｍｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｔｒａｂｅｃｕｌａｒ ｂｏｎｅ ｍｏｒｐｈｏｍｅｔｒｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍｉｃｒｏ－ＣＴ ｉｍａｇｅｓ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ， ｓｕｃｈ ａｓ ｔｒａｂｅｃｕｌａｒ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ， ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ， ｓｔｒ ｕ ｃｔｕｒｅ ｍｏｄｅｌ ｉｎｄｅｘ， ｔｅｘｔｕｒｅ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｔｒａｂｅｃｕｌａｒ ｂｏｎｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ． Ｍ ｅａｎｗｈｉｌｅ， ｓｏｍｅ ｅｘａｍｐｌｅｓ ｗｅｒｅ ｇｉｖｅｎ ｔｏ ｓｕｍｍａｒｉｚｅ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ，ｐｒｏｓ ａｎｄ ｃｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｂｅｃｕｌａｒ ｂｏｎｅ ｍｏｒｐｈｏｍｅｔｒｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｅｖｉｄｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｓｔｅｏｐｏｒｏｓｉｓ ａｎｄ ｄｒｕ ｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｓｔｅｏｐｏｒｏｓｉｓ；ｔｒａｂｅｃｕｌａｒ ｂｏｎｅ；ｍｏｒｐｈｏｍｅｔｒｉｃ；ｉｍａｇｅ ａｎａｌｙｓｉｓ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５８·８０２１．２０１８．０２．０１４ 收稿 日期 ：２０１７－０５－２０，录 用 １３期 ：２０１７－１０·１９ 基 金 项 目：国家 自然科 学 基金 （６１５７３０７９）；大 连 大 学 博 士 启 动 项 目 （２０１５１ＱＬ０６）；中 央 高校 基 本 科 研 业 务 费 专 项 资 金 （ＤＵＴ１５ＱＹ５８）
刘 蓉 郭新路 张亚坤 王永轩
（大 连 理 工 大 学 电 子 信 息 与 电 气 工 程 学 部 生 物 医 学 工 程 系 ，辽 宁 大 连 １１６０２４） （大 连 大 学 附 属 中 山 医 院 ，辽 宁 大 连 １１６００１）
摘 要 ：骨 质 疏 松 症 是 骨 科 领 域 的研 究 热 点 之 一 ，研 究 发 现 ，除 骨 密 度 （骨 量 ）改 变 的 因 素 外 ，骨 小 梁 的 结 构 变 化 也 是 患 病 的重 要 影 响 因 素 。 骨 小 梁 形 态 计 量 学 分 析 是 研 究 骨 小 梁 结 构 形 态 变 化 的 一 种 重 要 方 法 。 基 于 骨 小 梁 的 Ｍｉｃｒｏ．ＣＴ图 像 介 绍 部 分 骨 小 梁 形 态学 参 数 的 计 算 方 法 ，主 要 包 括 骨 小 梁 各 向异 性 、连 通 性 、结 构 模 型 指 数 以 及 纹 理 等 不 同 特 征 ，同 时 列 举 部 分 相 关 研 究 实 例 ，总 结 上 述 形 态 学 参 数 的适 用 性 以 及 优 缺 点 ，为 更 加 有 效 地 评 价 骨 质 疏 松 状 态 以及 药 物 治 疗 效 果 提供 依 据 。 关 键 词 ：骨 质 疏 松 症 ；骨 小 梁 ；形 态 计 量 学 ；图 像 分 析 中 圈 分 类 号 ：Ｒ３１８ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：０２５８—８０２１（２０１８）０２－０２３７．１０
引 言
骨质疏 松 症 是 一 种 以 骨 量 流 失 和微 结 构 破 坏 为特 征 的 代 谢 性 骨 病 ，极 易 导 致 骨 折 的 发 生 。 随着 人 口老 龄 化 加 剧 ，骨 质 疏 松 症 患 者 数 急 剧 增 加 ，全 球 患者 约 ２亿 人 ，中国患 者 约８ ４００万 人 ，约 占 人 口的 ６．９７％ ，其 发 病 率 已跃 居各 种 常见 病 的第 ７
位 。在 骨质 疏松 症 明显 发 病 后 ，由于 无 法 从 根 本 上 改 变 骨 质 疏 松 状 态 ，所 以 治 疗 效 果 都 不 甚 理 想 。在 骨质 疏 松 症 未 明显 发 病 时 ，如 果 能 根 据 骨 量流 失情 况 、骨 小 梁 结 构 、形 态计 量 学 参 数 及 其 变 化等 了解 骨组 织 的状 态 变化 ，预测 骨质 疏 松 的 状 态 ，采 取适 当 手 段 提 早 进 行 疾 病 预 防 ，就 可 以极 大 地 减少 骨质 疏松 症 的 发 生 ，帮 助 患者 保 持 最 佳 的 身