评价人体软骨拉伸性能的数字散斑相关分析

作     者：戴如春 姚学锋 袁凌青 徐曼琼 廖二元 谭利华 

作者机构：中南大学湘雅第二医院代谢内分泌研究所长沙410011 清华大学工程力学系 中南大学湘雅第二医院放射科长沙410011 

出 版 物：《中华医学杂志》 (National Medical Journal of China)

年 卷 期：2004年第84卷第15期

页      面：1265-1269页

核心收录：

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 1002[医学-临床医学] 08[工学] 0836[工学-生物工程] 

基　　金：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(教2001-057) 卫生部临床学科重点建设资助项目(20012738) 

主　　题：人体 软骨 拉伸性能 数字散斑 DSCM 计算机辅助 信号处理 

摘      要：目的 建立数字散斑相关分析(DSCM)测量人体软骨拉伸性能的新技术和应用方法。方法 选取因股骨颈骨折而行置换术的股骨头软骨(52岁男性,老年对照者),因骨肉瘤行截肢术(16岁女性,年轻对照者)的胫骨平台和晚发性脊柱骨骺发育不良伴进行性关节病(SEDT-PA)患者(19岁女性)行置换术的股骨头软骨。切取10 mm×4 mm大小全层软骨,应用数字散斑相关分析测量软骨拉伸力学性能,分析在U场和V场方向的变化程度。结果 SEDT-PA患者的软骨表面凸凹不平,变形起伏加大;而两种对照软骨标本变形均匀。老年对照、年轻对照和SEDT-PA的软骨标本在3.3 N载荷级差下的平均应变分别为3800με、8800με和9500με,拉伸弹性模量(E)分别为227.23MPa、89.59 MPa和127.25MPa。老年对照和SEDT-PA患者的软骨标本在沿X方向拉伸移动20个像素点的U方向位移场像素点差异有显著意义(0.101±0.022 vs 0.220±0.053,P=0.023);而沿Y方向拉伸20个像素点的V方向位移场像素点,三者之间差异均有显著意义(0.055±0.018,0.196±0.057 vs 0.658±0.144)。结论 数字散斑相关分析能测定相应的软骨标本的拉伸性能变化,能将因年龄和病变所致的拉伸性能改变区别开来。SEDT-PA患者的关节软骨拉伸功能下降是导致软骨病变的主要原因。