一种关节软骨损伤磨损评价方法

摘要

本发明公开的一种关节软骨损伤磨损评价方法，首先从牛膝关节提取新鲜的牛关节软骨，切成厚度为20mm、弧度为100°的扇形，利用骨水泥将扇形牛关节软骨固定在试样夹具上，在摆动试验机上模拟股骨头生理运动进行摩擦磨损实验；然后将扇形牛关节软骨磨损后的区域分割成10-50个切片在核磁共振系统中扫描，采用的扫描模式为256×256矩阵，扫描视野为20×20mm，切片厚度均为1mm；再利用Analyze8.1软件对每个切片的原始关节面和突出磨损区域进行曲线拟合，精确计算出磨损的面积，再将每个切片的磨损面积进行积分，得到牛关节软骨的磨损体积，从而评价牛关节软骨的损伤。可精确测量关节软骨的磨损量，为研究关节软骨的摩擦磨损特性提供理论依据。

说明书

技术领域

本发明涉及一种评价的方法，尤其是一种能准确测量各种关节软骨磨损体积的关节软骨 损伤磨损评价方法。

背景技术

关节软骨在关节活动中起重要作用。然而，人到一定年龄，人的关节纤维变性、弹性减 弱，关节软骨的延伸能力逐渐弱化，恢复原状的能力减弱；关节软骨就容易受到损伤、磨损， 而引发退行性关节炎，所以对关节软骨损伤的评价很重要。

在实验条件下，目前世界上有很多针对关节和生物医用材料间的摩擦磨损行为的研究， 涉及到了关节软骨的摩擦系数测量和表面损伤的评价。目前，对关节软骨损伤和磨损的检测 主要方法是采用表面粗糙度法，通过比较软骨损伤前后的表面粗糙度来定性评价软骨损伤的 程度。关于软骨磨损的测量往往是通过磨损深度来换算成磨损体积，具体做法是将股骨头截 成圆柱状，通过检测被磨损的厚度来计算磨损体积。但是，表面粗糙度和损伤磨损之间没有 必然的联系，随着损伤程度的不同，软骨表面将可能变得更光滑，也可能变得更粗糙，因此 表面损伤和磨损将会带来误判。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供一种方便快捷、能准确测量关 节软骨磨损体积的关节软骨损伤磨损评价方法。

技术方案：本发明的关节软骨损伤评价的方法，包括如下步骤：

a、从牛膝关节提取新鲜的牛关节软骨，切成扇形，利用骨水泥将扇形牛关节软骨固定在 试样夹具上，然后放在摆动试验机上，模拟股骨头生理运动特点进行摩擦磨损实验；

b、根据扇形牛关节软骨磨损区域的大小不同，将牛关节软骨磨损后的区域分割成每个厚 度均为1mm的切片10～50个，然后将每个切片放在核磁共振系统中进行扫描，扫描模式为 256×256矩阵，扫描视野为20×20mm；

c、利用Analyze8.1软件对每个切片的原始关节面和突出磨损区域进行曲线拟合，计算 出磨损的面积，再将每个切片的磨损面积进行积分，得到牛关节软骨的磨损体积，根据牛关 节软骨的磨损体积大小评价关节软骨的损伤度。

所述切成扇形牛关节软骨的厚度为20mm、弧度为100°的扇形。

有益效果：本发明利用核磁共振对磨损区域进行扫描，结合软件分析，模拟股骨头生理 运动特点，能够获得软骨的表面三维磨损形貌，可精确测量软骨的磨损量，为进一步研究各 种关节软骨的摩擦磨损特性提供理论依据，利用Analyze8.1对磨损区域的扫描图进行分析， 能准确获得关节软骨磨损的体积。其方法简便，精确度高，为医学提供有效帮助。与现有技 术相比，主要优点有：

1、能更精确地测量关节软骨的磨损体积；

2、方法更方便快捷，能快速的测量关节软骨的磨损体积。

附图说明

图1为利用骨水泥固定后的股骨髁骨和夹具示意图；

图2为轻微磨损后的牛关节软骨示意图；

图3为在核磁共振系统中扫描的轻微磨损后的一个牛关节软骨切片图；

图4为Analyze8.1对轻微磨损后的牛关节软骨磨损区域分析图，深色部分为其中一个牛 关节软骨切片中被磨损的区域；

图5为严重磨损后的牛关节软骨示意图；

图6为在核磁共振系统中扫描的严重磨损后的一个牛关节软骨切片示意图；

图7为Analyze8.1对严重磨损后的牛关节软骨磨损区域分析示意图，深色部分为其中一 个牛关节软骨切片中被磨损的区域。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：

本发明的关节软骨损伤磨损评价方法，具体步骤：

a、从牛膝关节提取新鲜的牛关节软骨，切成厚度为20mm、弧度为100°的扇形，利用骨 水泥将扇形牛关节软骨固定在试样夹具上，然后放在摆动试验机上，模拟股骨头生理运动特 点进行摩擦磨损实验；

b、根据扇形牛关节软骨磨损区域的大小不同，将牛关节软骨磨损后的区域分割成每个厚 度均为1mm的切片10～50个，然后将每个切片放在核磁共振系统中进行扫描，在扫描过程 中，扫描模式为256×256矩阵，扫描视野为20×20mm；

c、利用Analyze8.1软件对每个切片的原始关节面和突出磨损区域进行曲线拟合，计算 出磨损的面积，再将每个切片的磨损面积进行求和，得到牛关节软骨的磨损体积，根据牛关 节软骨的磨损体积大小评价其关节软骨的损伤程度，为进一步研究各种关节软骨的摩擦磨损 特性提供理论依据。

实施例1、

针对表面磨损较轻的牛关节软骨。将表面有牛关节软骨的股骨髁骨切成厚度为20mm、 弧度为100°的扇形，利用骨水泥将扇形牛关节软骨固定在试样夹具上；在摆动试验机上模拟 股骨头生理运动，以聚乙烯平板试样作为对磨副，在25％的小牛血清的润滑作用下，载荷为 150N，摆动频率为1Hz，摆动周次为3600转，得到磨损后的牛关节软骨如图2所示；将扇形 牛关节软骨磨损后的区域分割成13个切片在核磁共振系统中扫描，在扫描过程中，模式是 256×256矩阵，视野是20×20mm，因此每1个像素点对应的面积为6084μm²，而切片厚度 均为1mm。利用Analyze8.1软件对每个切片的原始关节面和突出磨损区域进行曲线拟合，如 图3和图4所示；再将13个切片的磨损面积进行累加，得到累加后的磨损像素共计4623， 从而计算得到该牛关节软骨的磨损体积为28.13mm³。

实施例2、

针对表面磨损较严重的牛关节软骨。将表面有牛关节软骨的股骨髁骨切成厚度为20mm、 弧度为100°的扇形，利用骨水泥将扇形牛关节软骨固定在试样夹具上；在摆动试验机上模拟 股骨头生理运动，以聚氨酯平板试样作为对磨副，在25％的小牛血清的润滑作用下，载荷为 350N，摆动频率为1Hz，摆动周次为3600转，得到严重磨损后的牛关节软骨如图5所示；将 扇形牛关节软骨磨损后的区域分割成23个切片在核磁共振系统中扫描，在扫描过程中，模式 是256×256矩阵，视野是20×20mm，因此每1个像素点对应的面积为6084μm²，切片厚度 均为1mm。利用Analyze8.1软件对每个切片的原始关节面和突出磨损区域进行曲线拟合，如 图6和图7所示；再将13个切片的磨损面积进行累加，得到累加后的磨损像素共计13128， 从而计算得到该牛关节软骨的磨损体积为79.87mm³。