研究采用了两个实验分组，分别为接受髓内纯镁植入物和骨折外固定的实验组，与仅接受骨折固定但无髓内植入物的对照组。手术和分组设计如文章图1所示。实验采用雌性Sprague-Dawley大鼠，经腹腔注射诱导全身麻醉后进行手术，在随访期间密切监测一般状态、切口并发症及肢体活动情况。实验动物可在术后第一天恢复四肢负重活动，随访至术后第12周未发现皮下气肿或软组织感染征象。术后第12周取材后，对多个解剖部位的骨组织样本进行了基于micro-CT的定量评估，分析部位如图2所示。

图1 手术设计和分组：(a) 术前完整股骨；(b) 通过截骨制备股骨骨折模型；(c) 实验组接受髓内植入物和骨折外固定； (d) 在对照组中仅进行骨折外固定。

图2 影像学定量分析解剖部位：（a-e）手术侧股骨，（f-j）对侧股骨；（k-m）第3腰椎；（n-r）肱骨。

为对骨折愈合结果进行组间比较，文章进行了骨折区域的三维和二维影像学评估（图3）。在三维评估中，骨折近端和远端通过皮质骨桥接恢复连续性者，定义为稳定愈合（stable union）；当近端和远端仅通过髓内区域建立骨性连接、而未形成有效髓外皮质桥接时，定义为不稳定愈合（unstable union）；如术后12周时骨折端未形成骨性连接，定义为不愈合（Non-union）。二维评估中，根据密度阈值绘制了截骨水平皮质区域颜色映射伪彩图，以模拟和改良RUST评估模式，用于对皮质骨桥接状态进行评分。三维评估表明，术后第12周镁植入物组总体愈合结果优于对照组。在对照组中发现不愈合病例，且不稳定愈合例数高于镁组。二维影像分析表明，镁植入物组的皮质骨桥接情况亦优于对照组。然而，单纯应用基于颜色映射改良的评分系统，无法准确区分较低分数样本的愈合结果。

图3 骨折愈合的影像学分析：（a-i）三维愈合结果评估和二维皮质骨桥接评分示意图；（j-l）骨折愈合和皮质骨桥接评分结果。

文章进一步对不同部位骨组织样本的矿化状态进行了组间比较（图4和图5）。研究中对术后12周骨折稳定愈合动物的双侧股骨进行分析，在手术侧股骨全骨中未发现组间差异，而镁植入物组中非手术侧股骨全骨的骨矿物质密度（TMD）高于对照组。进一步分析表明，在非手术侧的股骨中部骨干和远端皮质骨区域，镁植入物组TMD高于对照组。手术侧股骨的区域性分析表明，快速降解的镁解植入物在长期留置过程中，对骨折部位及其远端矿化状态的潜在影响：在截骨区域，镁组的骨矿物质含量（BMC）低于对照组；在远端，镁组的皮质骨TMD高于对照组，但松质骨区的BMC低于对照组。对腰椎样本分析表明，镁植入组的TMD高于对照组，而在肱骨样本中未检测到组间差异。

图4 股骨样本的骨组织矿化分析（部分节选）

图5 腰椎和肱骨样本的骨组织矿化分析（部分节选）

作者还对骨折愈合和和矿化检测结果进行了基于PCA的机器学习研究（图6）。考虑在临床实际治疗和随访中采集全部类似数据的可能性极低，本文选择在医疗实践中获取可行性高的参数构建简化数据集。结果表明，基于简化数据集和PCA构建的主成分作为潜在影像学标记物，有助于鉴别骨折术后第12周的不同愈合结果，结合t-SNE可进一步呈现稳定愈合和不稳定愈合样本间的聚类趋势。

图6 基于 PCA 的数据分析（部分节选）