软骨渗透性测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种软骨渗透性测量装置，由可透X射线材料制成，包括装置主体、多孔压头、上加压件及下加压件；该装置主体的标本室用以盛放软骨标本，其上腔室和标本室由一圆形开孔连通；该多孔压头为与开孔直径一致的圆柱体，侧壁上开有多个穿透于底面的空隙，该多孔压头嵌套于开孔内并可自由移动，其上端深入至上腔室内，下端深入至标本室内；该上加压件位于该装置主体的上腔室内，可向下移动以接触多孔压头上端，并通过挤压该多孔压头同步移动；该下加压件位于该装置主体的下腔室内，通过上下移动来固定标本底端。还提供一种软骨渗透性测量方法。本装置及方法可实现软骨压缩变形并且监测造影剂在软骨内部的分布过程，进而获取软骨渗透性结果。

Cartilage permeability measurement device and method

【技术实现步骤摘要】
软骨渗透性测量装置及测量方法
本专利技术涉及一种基于CT或显微CT的软骨渗透性测量装置及测量方法，尤其涉及一种配合CT使用并且能够循环压缩软骨进行渗透性测量的装置及方法，属于新型医疗及科研检测仪器

技术介绍
骨性关节炎是骨科临床常见的关节疾病之一，它由生物学、力学、遗传基因等多种因素共同影响，主要表现为软骨退变、基质成分减少、关节间隙狭窄以及软骨下骨硬化重塑等。随着社会人口老龄化加剧，骨性关节炎发病率逐年增高，已严重影响人类健康。近年来，人们围绕骨性关节炎的发生机制和病变进程开展了广泛的研究。在骨关节炎中，由于软骨基质的重要成分和胶原排布发生了改变，软骨内部物质的传输会不可避免地受到影响，因此软骨渗透性成为揭示骨关节炎进程的一个重要指标。有研究表明，在早期骨关节炎中，软骨渗透性的改变相较基质的病理性变化更加直观、明显。目前，测量软骨渗透性的方法有很多，主要包括造影剂增强CT扫描法、磁共振延迟增强成像法、荧光示踪法和渗透压浓度测量法等。上述测量方法在实际测量应用中各有优缺点，并且大多集中在“先浸泡后测量”的模式下，并且可变条件单一。在关节生理结构中，软骨承担着均匀传递载荷和缓冲震荡的功能，因此软骨渗透性测量需将力学因素考虑在内，尽可能模拟软骨承受动态载荷的过程，以获取更加全面的软骨渗透性参数。传统力学加载装置由于金属零部件的使用限制了加载模块在CT舱体内的使用，并且在造影剂渗透过程中，无法实现组织样本加载与CT扫描的同步调控。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种软骨渗透性测量装置及方法，可实现软骨压缩变形并且监测造影剂在软骨内部的分布过程，进而获取软骨渗透性结果。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种软骨渗透性测量装置，由可透X射线材料制成，包括装置主体、多孔压头、上加压件及下加压件；该装置主体包括由上而下的上腔室、标本室及下腔室，该标本室用以盛放软骨标本，该上腔室和标本室由一圆形开孔连通；该多孔压头为与开孔直径一致的圆柱体，侧壁上开有多个穿透于底面的空隙，该多孔压头嵌套于开孔内并可自由移动，其上端深入至上腔室内，下端深入至标本室内；该上加压件位于该装置主体的上腔室内，可向下移动以接触多孔压头上端，并通过挤压该多孔压头同步移动；该下加压件位于该装置主体的下腔室内，通过上下移动来固定标本底端。进一步地，所述材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚醚醚酮中的任意一种或多种。进一步地，所述上腔室和下腔室的内侧壁上设有螺纹，所述上加压件和下加压件的侧壁上设有相适配的螺纹，通过螺纹配合将上加压件和下加压件活动连接于上腔室和下腔室中，通过旋转以调节上加压件和下加压件的位置。进一步地，所述装置主体的上端面设有环绕于上腔室端口的刻度线，用于标识上加压件旋转的角度。进一步地，所述上腔室含有一造影剂注入孔。一种软骨渗透性测量方法，采用上述的软骨渗透性测量装置，步骤包括：将软骨标本放置于标本室内，移动上加压件来抵触多孔压头，以使多孔压头下端接触软骨面，同时移动下加压件来固定标本的底部；将造影剂注入到上腔室内，使造影剂充满孔多压头的孔隙并与软骨面接触；调节上加压件向下移动，挤压多孔压头向下移动以压缩软骨面，再次调节上加压件向上移动，以恢复软骨形变，如此往复以实现软骨的循环压缩变形；将所述软骨渗透性测量放入CT机中进行扫描，获得软骨不同形变状态下的造影剂分布图像，根据扫描时间间隔确定压缩形变的维持时间，实现软骨压缩变形与CT扫描同步进行，根据标准曲线对CT图像序列进行灰度-造影剂含量分析，获得软骨渗透性参数。进一步地，所述造影剂为阴离子型造影剂、阳离子型造影剂、中性造影剂中的一种。进一步地，所述CT机为医用临床CT或科研显微CT。进一步地，所述上加压件螺纹连接于装置主体的上腔室内，通过旋转上加压件至一定角度，来使上加压件挤压多孔压头向下压缩软骨面，再次反向旋转上加压件至原位置，以恢复软骨形变。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：本装置与CT相结合，能实时观察软骨形变状态下的造影剂扩散过程，将力学因素考虑在内更符合关节软骨生理状态；可对软骨施加不同程度的动态和静态形变，获取渗透参数更加全面；加压装置可透X射线，能够直接进行临床CT或显微CT扫描；根据图像灰度与造影剂含量相关关系，由软骨CT图像直接计算得到造影剂扩散分布情况，进而得出软骨渗透性参数，包括不同深度的造影剂含量、渗透速率、渗透系数；本装置结构和测量方法简单，加工成本低，可靠性高，能够对各类软组织标本、生物材料及其它可渗性材料进行检测，适用面广。附图说明图1是实施例的软骨渗透性测量装置结构示意图(左图)和造影剂后的X射线图(右图)。图中：1-上加压件，2-装置主体，3-多孔压头，4-造影剂，5-标本室，6-下加压件。图2是实施例的利用软骨渗透性测量装置进行的软骨渗透性测量流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合应用实例对本专利技术进行详细说明。本实施例具体提供一种软骨渗透性测量装置，结构如图1所示，包括装置主体2、多孔压头3、上加压件1及下加压件6；该装置主体2包括由上而下的上腔室、标本室5及下腔室，该标本室5用以盛放软骨标本，该上腔室和标本室5由一圆形开孔连通，该装置主体2的上端面设有环绕于上腔室端口的刻度线，用于标识上加压件1旋转的角度；该多孔压头3为与开孔直径一致的圆柱体，侧壁上开有多个穿透于底面的空隙，该多孔压头3嵌套于开孔内并可自由移动，其上端深入至上腔室内，下端深入至标本室5内；该上加压件1位于该装置主体2的上腔室内，与装置主体2通过螺纹连接，通过旋转可向下移动以接触多孔压头3上端，并通过挤压该多孔压头3同步移动；该下加压件6位于该装置主体2的下腔室内，与装置主体2通过螺纹连接，通过旋转实现上下移动，来固定标本底端。该装置由可透X射线材料制成，该材料可为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚醚醚酮中的任意一种或多种。上腔室上含有一造影剂4注入孔(图未示)，通过该孔注入造影剂4。本装置对软骨施加不同程度的压缩形变，借助CT扫描获取造影剂在软骨内的分布图像，通过图像分析得到软骨渗透性参数。装置可靠，操作简单，可测量不同压缩模式下的软骨渗透性。利用上述软骨渗透性测量装置，实现本专利技术提出的软骨渗透性测量方法，为进一步说明该方法，如下列举三个应用实例，整个过程如图2所示。应用实例一：自然渗透状态下的软骨渗透性1.将骨软骨柱标本固定放置于标本室，旋转下加压件顶住标本下端将其固定，保证软骨面边缘与主体套筒紧密接触，只显露出中心部分软骨面。将多孔压头放入开孔，底面接触标本软骨面，注入造影剂，将上加压件旋转接触多孔压头，不需要施加多余载荷，保证多孔压头与软骨面轻微接触。2.将本装置整体放入CT扫描腔内，以0分钟、30分钟、1小时、2小时、3小时、5小时、7小时的时间间隔进行扫描。3.每个时间点扫描的图片进行灰度-造影剂含量相关转换，得到特定区域内造影剂含量变化数值，计算得到渗透率参数。应用实例二：持续压缩状态下的软骨渗透性1.将骨软骨柱标本固定放置于标本室，旋转下加压件顶住标本下端将其固定，保证软骨面边缘与主体套筒紧密接触，只显露出中心部分软骨面。将多孔压头放入开孔，底面接触标本软骨面，注入造影剂，将上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种软骨渗透性测量装置，其特征在于，由可透X射线材料制成，包括装置主体、多孔压头、上加压件及下加压件；该装置主体包括由上而下的上腔室、标本室及下腔室，该标本室用以盛放软骨标本，该上腔室和标本室由一圆形开孔连通；该多孔压头为与开孔直径一致的圆柱体，侧壁上开有多个穿透于底面的空隙，该多孔压头嵌套于开孔内并可自由移动，其上端深入至上腔室内，下端深入至标本室内；该上加压件位于该装置主体的上腔室内，可向下移动以接触多孔压头上端，并通过挤压该多孔压头同步移动；该下加压件位于该装置主体的下腔室内，通过上下移动来固定标本底端。

【技术特征摘要】
1.一种软骨渗透性测量装置，其特征在于，由可透X射线材料制成，包括装置主体、多孔压头、上加压件及下加压件；该装置主体包括由上而下的上腔室、标本室及下腔室，该标本室用以盛放软骨标本，该上腔室和标本室由一圆形开孔连通；该多孔压头为与开孔直径一致的圆柱体，侧壁上开有多个穿透于底面的空隙，该多孔压头嵌套于开孔内并可自由移动，其上端深入至上腔室内，下端深入至标本室内；该上加压件位于该装置主体的上腔室内，可向下移动以接触多孔压头上端，并通过挤压该多孔压头同步移动；该下加压件位于该装置主体的下腔室内，通过上下移动来固定标本底端。2.如权利要求1所述的一种软骨渗透性测量装置，其特征在于，所述材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚醚醚酮中的任意一种或多种。3.如权利要求1所述的一种软骨渗透性测量装置，其特征在于，所述上腔室和下腔室的内侧壁上设有螺纹，所述上加压件和下加压件的侧壁上设有相适配的螺纹，通过螺纹配合将上加压件和下加压件活动连接于上腔室和下腔室中，通过旋转以调节上加压件和下加压件的位置。4.如权利要求1所述的一种软骨渗透性测量装置，其特征在于，所述装置主体的上端面设有环绕于上腔室端口的刻度线，用于标识上加压件旋转的角度。5.如权利要求1所述的一种软骨渗透性测量装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟昊业，彭江，汪爱媛，郭全义，王玉，刘舒云，许文静，卢世璧，
申请(专利权)人：中国人民解放军总医院，
类型：发明
国别省市：北京,11