CN210243434U - 软骨渗透性测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型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。本装置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。

Description

软骨渗透性测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于CT或显微CT的软骨渗透性测量装置，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，属于新型医疗及科研检测仪器技术领域。

背景技术

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。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种软骨渗透性测量装置，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，本实用新型采用的技术方案为：

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。

采用上述软骨渗透性测量装置进行软骨渗透性测量的步骤包括：

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。

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。

所述CT机为医用临床CT或科研显微CT。

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，本实用新型具有如下优点：

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

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合应用实例对本实用新型进行详细说明。

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，实现本实用新型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，将上加压件按照刻度标示旋转一定角度，从而挤压多孔压头，使裸露的软骨面发生压缩变形，保持上加压件不动，从而维持软骨压缩形变。

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。

应用实例三：循环加压渗透

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，将上加压件按照刻度标示旋转一定角度，从而挤压多孔压头，使裸露的软骨面发生压缩变形，保持上加压件不动，从而维持软骨压缩形变。

2.将本装置整体放入CT扫描腔内进行扫描，30分钟后，保持本装置整体摆放位置不变，反向旋转上加压件，使多孔压头与软骨面分离，软骨压缩形变消失，软骨面恢复原有高度，此时再次进行CT扫描；30分钟后，再次旋紧上加压件至一定角度，使软骨面发生压缩变形，此时进行CT扫描；如此反复旋紧、释放6-8次，每次均进行CT扫描

3.每个时间点扫描的图片进行CT值-造影剂含量相关转换，得到特定区域内造影剂含量分布数值，将所有时间点数据汇总得到不同时间、特定深度的造影剂含量，该数据进一步计算可得渗透率和渗透系数等参数。

本方法数据处理简便，由图像CT值根据标准曲线直接转换为造影剂含量值，没有引入多余中间变量，可满足本装置对渗透性实时测量的要求，快速准确地获取渗透数据。在此基础上可根据渗透率及渗透系数计算公式得到二者具体结果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

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，所述上腔室含有一造影剂注入孔。

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