运用渗透性膨胀和超声显微成像弹性技术研究关节软骨的力学特性

王青，郑永平

1.香港理工大学 医疗科技及资讯学系，香港；2. 南方医科大学 生物医学工程学院，广东 广州 510515

运用渗透性膨胀和超声显微成像弹性技术研究关节软骨的力学特性

王青1，2，郑永平1

1.香港理工大学 医疗科技及资讯学系，香港；2. 南方医科大学 生物医学工程学院，广东 广州 510515

关节软骨是覆盖在关节骨表面的重要承重组织，其结构与成分的变化均会造成软骨的退化，从而最终导致骨关节炎等疾病的发生，因此研究关节软骨的力学性质具有重要意义。该研究通过改变关节软骨外溶液的离子浓度引起软骨的渗透性膨胀行为，结合超声显微弹性成像技术，依据超声回波计算得到软骨不同深度的位移变化量，绘制软骨内部组织弹性成像并预测了随深度变化的软骨轴向模量。该研究表明利用超声显微弹性成像技术可以有效观测软骨内部由渗透压力引起的膨胀行为, 并可以描述关节软骨的力学性质，为研究关节软骨早期病变提供一个有效可行的方法。

关节软骨；渗透性膨胀；弹性成像；超声显微弹性成像

1 概论

关节软骨是一种十分特殊的结缔组织，覆盖在活动关节骨组织上，其表面光滑，可减小关节运动时的摩擦力，分散压力负荷。关节软骨的基质主要由水、胶原与蛋白多糖组成[1-3]。胶原呈网架排列，决定软骨的形状和张力剪力特性；蛋白多糖多呈大分子聚合体状态；蛋白多糖和水使得软骨富有弹性。研究发现蛋白多糖携带负电荷，吸引阳性离子来保持其电中性[1-3]。……