基于MicroCT的软骨成分与退化程度和力学特性定量关系研究

关节软骨富有弹性，承担着润滑、减震和分配载荷的作用，软骨退变性疾病（如骨性关节炎）的发病率很高。就目前的医疗水平而言，出现临床症状或影像学上表现异常时已经到中晚期，病程已不可逆转，手术治疗只可正畸和缓解症状。大量研究表明，关节软骨的退化与其成分结构的变化密切相关，在早期退化阶段，胺聚糖成分(sGAG)的变化最为明显且早于其他变化，因此sGAG成分和分布的定量检测，以及其与软骨功能关系的研究，对骨性关节炎的早期诊断、干预和治疗具有重要意义。本项目的主要目的就是运用基于造影的μCT成像技术，通过定量测量的方法，结合生化与组织学分析、以及力学实验手段，描述软骨组织sGAG成分和形态变化与退化程度之间的定量关系，探索sGAG成分变化与组织力学特性之间的关系，建立基于μCT的软骨早期退化检测方法和退化程度评判标准，对该方法与标准进行验证与评价。本项目的研究结果对于软骨退变性疾病的理解与诊断有重要意义

关节软骨是覆盖于关节表面的一种特殊形式的结缔组织，具有承重、润滑、压力缓冲和载荷分配功能，在整个关节活动中起重要作用。以前的研究表明，关节软骨的退化与其成分结构的变化密切相关，并且在早期退化阶段，胺聚糖成分（GAG）的变化最为明显，也早于其他成分的变化。因此退化软骨组织中GAG成分与分布的定量测量对于骨性关节炎的早期诊断、干预和治疗具有重要意义。. 本课题在大量实验研究基础上，明确了关节软骨的造影方法与Micro-CT成像质量之间的关系，获得了更有效的基于造影的Micro-CT软骨成像方法；明确了软骨成分变化与软骨退化程度的定量关系，提出基于X射线衰减系数的软骨退化过程中GAG成分的检测方法；结合不同退化阶段的软骨组织学分析方法，建立了软骨退化过程中X射线衰减系数等多个参数与软骨成分之间的定量关系；结合CT图像分析方法，明确了不同年龄段关节软骨形态变化规律；通过大量人关节软骨样本实验研究，明确了不同年龄段关节软骨软骨成分变化规律。此外，还建立了新的软组织力学实验研究平台，并对测试方法进行了改进。. 本课题关于软骨造影、CT成像方法、关节软骨退化规律与成分定量变化的多个研究结果，为骨关节炎的早期诊断提供给了非常有价值的信息，为软骨退化的定量评价提供了依据，对于软骨退变性疾病的理解与诊断有重要意义。此外，课题研究过程中新建的实验平台与研究方法，以及在研究过程中建立的研究梯队，为进一步研究工作的开展，以及最终建立有效的骨关节炎早期诊断方法与标准提供有效支撑。