Biomomentum

案例1：

目前对关节炎和软骨研究的一个不满意的需求是对整个关节软骨表面的体外功能评估，无论是定量的还是非破坏性的。本研究的目的是研究一种新的自动化技术的能力，以表征整个关节表面的机械性能，以便快速区分退化和健康的关节软骨。

1.    方法

1.1  样品
来自8个人类远端股骨的完整关节面是从佛罗里达州的RTI外科获得的。关节面被连接到一个充满PBS的试验室，并配备有摄像头定位系统（1毫米定位分辨率）。位置网格叠加在样本的图像上。使用ICRS系统对关节表面进行视觉分级：
ICRs0（视觉正常）
icrs>0（视觉异常）

1.2  自动法向压痕映射
一种球面压头（半径=3毫米），用于这种新的自动压痕技术。
多轴测力传感器使用fx、fy和fz计算法向力。
三轴机械测试仪（mach-1 v500css）利用三个位移分量同时进行基于测量表面方向的垂直位移。

1.3  自动测厚度
针状探头代替球形压头。
称重传感器使用FZ计算力。
厚度测量采用针入度技术。
整个关节表面软骨垂直距离的映射。
软骨厚度的计算使用先前获得的表面方向。
厚度=垂直距离x余弦（表面方向）
瞬时模量计算 
通过将载荷-位移曲线（对应厚度）拟合到压痕中的弹性模型，得到各位置的瞬时模量。

2.  讨论
    与传统生物力学测试（即单个样本采集、垂直于压缩轴的样本表面视觉定位、可能导致机械误差的样本保存）相比，这种技术不需要干预。因此大大减少了测量误差的来源，并允许整个关节表面的高分辨率映射。这项研究的结果清楚地证明了这种新的自动压痕技术能够快速、客观和无损地绘制全关节表面的生物力学特性图，并识别退化区域。这种自动压痕绘图技术在骨性关节炎进展和软骨修复研究中的磨损模式识别具有重要价值。