ラット脊椎の関連解剖学的および形態学的測定：ヒト脊椎外傷のげっ歯類モデルの考慮事項

研究デザイン：ヒトとの正規化された比較を伴うラットの子宮頸部および腰椎の解剖学的特徴を測定する基礎科学研究。 目的：この研究の目標は、ラットとヒトの頸椎と腰椎を包括的に比較して、ラットが脊椎生体力学の調査に適したモデルであるかどうかを調査することです。 背景データの概要：動物モデルは、脊椎の構造と機能に対する外傷、変性変化、および機械的負荷の影響を調査するために長い間使用されてきました。比較研究では、脊椎のいくつかの機械的特性および/または解剖学的次元がさまざまな種間で類似していることが報告されています。しかし、これらの研究は主に腰椎に限定されており、ラットとヒトの脊椎の包括的な比較が不足しています。 方法：脊椎を雄のホルツマンラットから採取し（n = 5）、マイクロコンピューター断層撮影を使用してスキャンし、3次元でデジタルレンダリングして脊椎骨の解剖学的構造を定量化しました。脊椎運河、椎骨と椎間板の高さ。ラットの脊椎、椎体、および脊髄管の正規化された測定を計算し、頸部および腰椎領域のヒトの文献からの対応する測定と比較しました。 結果：ラットの脊椎の椎骨の寸法は、人間よりも脊椎レベル間で大きく異なります。ラットの椎骨は人間の椎骨よりも細いですが、特に脊髄管では、頸部と腰部の両方の領域の両方の種で、幅と深い軸方向のアスペクト比が非常に類似しています。 結論：ラットとヒトの間の軸面の同様の脊椎形態は、ヒト脊椎の軸方向とせん断荷重をモデル化するための適切な代理としてラット脊椎を使用してサポートしています。

STUDY DESIGN: Basic science study measuring anatomical features of the cervical and lumbar spine in rat with normalized comparison with the human. OBJECTIVE: The goal of this study is to comprehensively compare the rat and human cervical and lumbar spines to investigate whether the rat is an appropriate model for spine biomechanics investigations. SUMMARY OF BACKGROUND DATA: Animal models have been used for a long time to investigate the effects of trauma, degenerative changes, and mechanical loading on the structure and function of the spine. Comparative studies have reported some mechanical properties and/or anatomical dimensions of the spine to be similar between various species. However, those studies are largely limited to the lumbar spine, and a comprehensive comparison of the rat and human spines is lacking. METHODS: Spines were harvested from male Holtzman rats (n = 5) and were scanned using micro- computed tomography and digitally rendered in 3 dimensions to quantify the spinal bony anatomy, including the lateral width and anteroposterior depth of the vertebra, vertebral body, and spinal canal, as well as the vertebral body and intervertebral disc heights. Normalized measurements of the vertebra, vertebral body, and spinal canal of the rat were computed and compared with corresponding measurements from the literature for the human in the cervical and lumbar spinal regions. RESULTS: The vertebral dimensions of the rat spine vary more between spinal levels than in humans. Rat vertebrae are more slender than human vertebrae, but the width-to-depth axial aspect ratios are very similar in both species in both the cervical and lumbar regions, especially for the spinal canal. CONCLUSION: The similar spinal morphology in the axial plane between rats and humans supports using the rat spine as an appropriate surrogate for modeling axial and shear loading of the human spine.