In Situ Loading and Time-Resolved Synchrotron-Based Phase Contrast Tomography for the Mechanical Investigation of Connective Knee Tissues: A Proof-of-Concept Study.
結合組織膝組織の力学調査のためのその場負荷と時間分解シンクロトロン位相コントラストトモグラフィー:概念実証研究 (機械翻訳の邦題)
記録の確認項目
- 研究デザイン
- その他の原著論文
- 対象
- 動物
- 出版年
- 2024
- 出典
- doi.org
- 抄録の表示
- 表示あり
- 出版状態
- 有効な記録
- 状態確認日
- 2026/08/17
- 収集日
- 2026/08/04
- 鮮度
- 確認期限内
- 確認段階
- 自動処理
- 記録状態
- 公開
日本語要約(機械生成)
膝関節の軟骨と半月板は荷重を伝達・分散するが、変形性膝関節症の進行によりそれらの組成、微細構造、力学的特性が変化する。本研究では、レオメーターを用いてウシ軟骨(n=16)と半月板(n=4)に非拘束圧縮を加えながら、時間分解シンクロトロン位相コントラストCT(SR-PhC-µCT)により微細構造応答を同時観察する概念実証を行った。連続ひずみまたは15%ひずみの2段階(応力緩和)を負荷し、軟骨の軟骨細胞分布と半月板のコラーゲン線維配向を評価した。その結果、負荷中に軟骨上部40%で軟骨細胞密度が増加し、半月板のコラーゲン線維は圧縮方向に垂直に再配向し、緩和中に部分的に再分散した。放射線損傷や画像品質の評価では影響はほとんど見られず、本手法はヒト膝組織の変性疾患研究への応用が期待される。
この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。
抄録
Articular cartilage and meniscus transfer and distribute mechanical loads in the knee joint. Degeneration of these connective tissues occurs during the progression of knee osteoarthritis, which affects their composition, microstructure, and mechanical properties. A deeper understanding of disease progression can be obtained by studying them simultaneously. Time-resolved synchrotron-based X-ray phase-contrast tomography (SR-PhC-µCT) allows to capture the tissue dynamics. This proof-of-concept study presents a rheometer setup for simultaneous in situ unconfined compression and SR-PhC-µCT of connective knee tissues. The microstructural response of bovine cartilage (n = 16) and meniscus (n = 4) samples under axial continuously increased strain, or two steps of 15% strain (stress-relaxation) is studied. The chondrocyte distribution in cartilage and the collagen fiber orientation in the meniscus are assessed. Variations in chondrocyte density reveal an increase in the top 40% of the sample during loading, compared to the lower half. Meniscus collagen fibers reorient perpendicular to the loading direction during compression and partially redisperse during relaxation. Radiation damage, image repeatability, and image quality assessments show little to no effects on the results. In conclusion, this approach is highly promising for future studies of human knee tissues to understand their microstructure, mechanical response, and progression in degenerative diseases.
MeSH
DOI 10.1002/advs.202308811
PMID 38520713
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