טכניקות Microindentation עבור Cartilage מכני הערכה

מבוא למיקרו-dentation for Cartilage Assessment

מדידת המאפיינים המכניים של אימוני דחיסה של Articular חיונית להבנת בריאות משותפת ואבחון מחלות כגון אוסטאוארטיסטיס. שיטות מסורתיות כמו בדיקות דחיסה מקרוסקופית לספק תכונות גדולות אך לא מצליח ללכוד את הטרוגניות המרחבית של טיפול, אשר משתנה בנוקשות ובמבנה מאזור השטח השטחי השטח לאזור העמוק.

ארכיון תגיות: Cartilage Mechanical Properties

cartilage Articular הוא רקמת מכווצת, עומס מורכב של chondrocytes משובצים במריצה חוץ סלולרי עשיר בהתנגשות ופרוטוגליקנס.ההתנהגות המכנית שלה היא מולקולסטית ועוצנית מאוד.האזור השטח השטח השטח השטחי, גבוה במיקרוגנציה נוקשה מיקרוגנציה, מתנגד ל-rear וכוחות Tenile, בעוד האזורים העמוקים יותר עמידים בתוך דלקת מפרקים מכניים, ואפקטים אלה הם בעלי השפעה מכנית גבוהה של מחלות מיקרו-מרחבית, ואפקטים מודרניים.

עקרונות של microindentation

מיקרו-dentation חל כוח קטן, מבוקר על פני השטח באמצעות טיפ נכנס (בדרך כלל spherical, שטוח, או פירמידלי) ומקליט את העקירה המתקבלת.הכוח "מקומות ההפחתה של פרמטרים כגון רקמות של בידוד, אפקט מיידי או עוביים מרגיעים.הטכניקה יכולה להתבצע עם קבוע הערכה קבועה של מגע (הפחתה מהירה) או הקלה יותר מאשר לחץ דם מהיר (מטען) עם עומק איטי יחסית).

התקדמות טכנולוגית Microindentation

מערכות חיישן והפעלה

אחד השיפורים המשמעותיים ביותר בחומרה מיקרו-ינדנטציה הוא פיתוח של תאי עומס רגישים אולטרה-רגישים וטראנסי העקירה.חיישנים חדשים אלה יכולים לזהות כוחות בטווח המילימטרים ועקירות בטווח הננומטר, המאפשרים מדידות על דגימות דקות או רכות מאוד כי היו בעבר קשה לבדוק את המנגנונים האלקטרומגנטיים המסורתיים במערכות מסחריות רבות, מתן תגובה מהירה יותר ודינמית יותר, כמו אלה של מוסדות בקרה אלקטרונית, כמו גם כן, כגון:

שילוב עם שינויים מתקדמים

שילוב של מיקרו-אנליזה עם טכניקות הדמיה כמו tomellarography אופטית (OCT), מיקרוסקופיה ממוקדת, ודור הרמוני שני (SHG) הדמיה העשירה מאוד את הפרשנות של נתונים מכניים.OCT מספק תמונות מבניות מפוכחות עמוק של רשת ההתנגשות המקיפה באופן דומה, והוא יכול לדמיין את דלמנטציה או זיוף בזמן אמת.

אוטומציה ובדיקות High- Throughput

מיקרו-dentation ידני הוא כוח-עוצמה ומפעיל עצמאי.ההתפתחויות האחרונות כוללות מערכות זיהוי אוטומטי לחלוטין המבצעים מיפוי מבוסס רשת על פני השטח של טרחוס.מערכות אלה יכולות לרכוש מאות נקודות indentation בתוך כמה שעות, יצירת בקרת קשיחות מפורטת בטכניקות קשיחות למנוע אלגוריתמים של מכונות פותחו כדי לפצח את הנתונים, באופן אוטומטי אזורים (על-על-ידי, בינוני, עמוק), בהשוואה לאזורים פוטנציאליים של בדיקות מיקרו-תרגול של חומרים כגון מיקרו-טיפולים.

שילוב עם מודלים Computational Modeling

הנתונים המכניים של המיקרו-הdentation אינם נותנים ישירות פרמטרים חומריים כגון המודולולים של יאנג או ההיתר; אלה חייבים להיות מופקים באמצעות ניתוח אלמנט סופי הפוכה או מודלים אנליטיים.התפתחויות חישוביים אחרונים הפכו את התהליך הזה חזק יותר. Biphasic ו-fibril-reinforce-reinforce-reinforces עבור שלב נוזל ורשת קולגן, עכשיו מתאימים לאלגוריתמים של שימוש בנתונים של חומרים גאומטריה מסוימת.

יישומים במחקר ובהגדרות קליניות

גילוי מוקדם של Osteoarthritis

(מיקרו-dentation הוכיח רגיש לשינויים בנוקשות של פחמימות גלויות כי precede גלוי ללבוש.במודלים של אוסטאו דלקת פרקים, נוקשות ניתן לזהות מוקדם בשבוע לאחר סטיות משותף.מחקרים אנושיים הראו כי קלוש מתורמים עם osteoarthritis בשלב מוקדם (ציון I'II) תערוכות רכך משמעותי בהשוואה לרקמות ספורטיביות אלה עשוי להופיע עם טיפול דלקת פרקים מיקרוסקופי של דלקת פרקים:

הערכת הנדסת Tissue Engineering and Regenerative Medicine

הנדסת רקמות קרטלציה שואפת לייצר מבנים עם תכונות מכניות התאמת רקמת Native.מיקרו-דטציה היא שיטה סטנדרטית בקרת איכות עבור מבנים אלה, מדידה כיצד נוקשות מתפתחת במהלך התרבות.החידושים האחרונים כוללים אי-מגע באמצעות כוח קרינה אקוסטי או מיקרוספירציה מגנטית, אשר נמנעים מחנק פיזי של הרקמות המונדסות.

רפואה אישית ותכנון טיפול

עם עליית גישות ספציפיות לחולה, נתוני מיקרו-זיהוי יכולים יום אחד לשמש כדי להתאים את התערבויות כירורגיות.לדוגמה, בידיעה נוקשות מפת הירכיים או הברך של המטופל יכול לעזור למנתחים להחליט כמה של דלקת חלקית לאחר מכן לבצע או היכן להציב פרמטרים של אוסטאוכונדרל ריטציה, בעוד ברובם כלי מחקר, מקטין בבדיקות חניכיים משמשות רק כדי להקלידומי דם קטנים.

כיוונים עתידיים

במבט קדימה, כמה תחומים מבטיחים לקדם microindentation עוד.הפיתוח של חיישני בידוד גמישים, ביו-תואמים יכול לאפשר ניטור רציף של מכניקת טרחוס במודלים בעלי חיים או אפילו בחולים אנושיים במהלך שיקום.שיפור פתרון מרחבי, למטה לרמה התאית, יאפשר מדידה של תכונות דלקתיות peri-matrix כי להסדיר את התקני chondrocyte metransoduction .

מסקנה

טכניקות מיקרו-dentation התקדמו משיטת מחקר נישה ועד כלי רב-תחומי, עשירי מידע להערכת מכנית של טיפול.שיפור חיישנים, שילוב הדמיה, אוטומציה, ומודלים חישוביים שיפרו את הדיוק, דרך חישוב, ופירושים. אלה ההתקדמות מאפשרת זיהוי מוקדם יותר של osteoarthritis, הערכה קפדנית יותר של מבנים המופעלים רקמות, וצעדים לקראת תכנון כירורגי בעל ערך.