在螺旋式纤维微结构的机械诱导变化的评估使用扩散张力图像利用扩散张力图像
Roberto Alonso Pineda Guzman1, Noel Naughton2, Shreyan Majumdar2
1Department of Mechanical Science & Engineering, University of Illinois Urbana-Champaign, Urbana, IL, USA.
Annals of biomedical engineering
|December 27, 2023
概括
扩散张力成像 (DTI) 可以检测到原组织中微妙的微观结构变化,将健康区域与受损区域区分开来. 这种非侵入性方法揭示了通过散装测量无法看到的机械负载效应.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 医疗成像医学成像
- 组织力学 组织力学
背景情况:
- 在体内评估基于原的纤维组织微观结构的非侵入性方法有限.
- 扩散张力成像 (DTI) 是一种定量成像技术,主要用于神经成像,具有肌肉骨应用的潜力.
- 了解DTI与纤维微结构在带和肌等异质组织中的关系仍然具有挑战性.
研究的目的:
- 评估扩散张力成像 (DTI) 在检测机械负荷引起的微观结构变化的能力.
- 为了研究DTI的灵敏度,以区分静态和疲劳负荷对组织微观结构的影响.
- 评估DTI作为评估基于原的纤维组织的非侵入性工具的潜力.
主要方法:
- 使用了模仿组织的螺旋纤维结构,具有已知的微观结构.
- 对结构施加静态和疲劳机械负荷.
- 采用高分辨率光学成像,微计算机断层扫描和扩散张力成像 (DTI) 来进行分析.
主要成果:
- 静态和疲劳负荷都减少了样本直径,并重新调整了宏观纤维扭曲.
- DTI揭示了明显的微观结构变化:静态负载增加了扩散异构性和减少了辐射扩散性 (纤维紧缩).
- 疲劳负荷增加了扩散性和改变了主要扩散方向,表明纤维紧缩和建筑破坏.
结论:
- 扩散张力成像 (DTI) 可以检测在原组织中机械诱导的微观结构变化,这些变化在批量水平上是看不见的.
- 作为一种非侵入性技术,DTI显示出有前途,用于评估螺旋排列的原组织 (如带和肌) 中的微观结构.
- 在纤维组织中,DTI可以区分静态与疲劳负荷的微结构效应.
