非接触式超声测量关节软骨早期病变的力学与声学特性变化的研究

骨关节炎(Osteoarthritis, OA)是以关节软骨（Articular cartilage, AC）退行变性为特征的全关节病，其发病率仅次于心血管疾病。由于AC早期病变在形态学上并不明显，因此OA的早期诊断在临床上仍具有相当的挑战性。.本项目在结合超声弹性成像和传统力学印压技术的基础上，提出一种新型的非接触式超声水柱印压测量方法，可检测AC的早期退变。利用水柱同时作为高频超声的传播介质和向AC施压的压头，本方法可快速测量印压时的压强-变形曲线、AC厚度及其表面和内部的声反射信号。结合有限元仿真对受压的AC进行生物力学建模，可提取AC的弹性模量；对声反射信号进行小波变换等分析，可获取AC的声学参数。本研究将采用仿体实验验证新方法的可靠性和准确性，并用早期OA的小动物模型结合OA的临床分级标准来评估新方法的临床应用可行性。本项目可为检测早期的AC病变诊断提供重要的理论意义和临床价值。

骨关节炎是以关节软骨退行变性为特征的全关节病，其发病率仅次于心血管疾病。关节软骨早期病变在形态学上并不明显，因此骨关节炎的早期诊断在临床上仍具有相当的挑战。.本项目在结合超声弹性成像和传统力学印压技术的基础上，提出了一种新型的非接触式超声水柱印压测量方法，可检测关节软骨的早期退变。利用水柱同时作为高频超声的传播介质和向关节软骨施压的压头，本方法可以快速测量印压时的压强-变形曲线、关节软骨的厚度及其表面和内部的声反射信号。结合有限元仿真对受压的关节软骨进行生物力学建模，可提取关节软骨的弹性模量；对声反射信号进行小波变换等分析，可获取关节软骨的声学参数。本研究自行研制了三种类型的弹性仿体，利用仿体实验与标准力学测试方法测得的仿体杨氏模量和泊松比进行了对比，验证了新方法的可靠性和准确性。并用自行建立的早期骨关节炎的小动物模型评估了新方法的临床应用可行性。.在研究过程中，本项目根据临床使用需求，搭建了一套可用于临床腔内检测活体关节软骨病变状况的高分辨超声水柱印压系统，我们称之为“超声关节弹性内窥镜”。通过生物力学建模，建立了从水柱印压实验数据中估计软组织力学参数的理论模型，首次解决了水柱印压方式下关节软骨弹性模量的数学模型和计算公式，为新方法的推广和临床应用解决了重要难题，为技术的产品化奠定了重要基础。.项目已发表相关学术论文17篇，其中SCI收录期刊论文2篇，SCI收录国际会议论文3篇，EI收录国际会议论文4篇，另有一篇获2011年度中国生物医学工程联合学术年会青年竞赛奖一等奖，培养研究生4名，申请发明专利2项，较好的完成了既定的研究任务。