计算机断层扫描技术用于测量聚合物生物医学植入物的关键结构特征,从长椅到床边

科学领域:

• 生物材料科学 生物材料科学
• 医疗成像医学成像
• 组织工程是组织工程.

背景情况:

• 植入的聚合物设备用于组织再生需要控制的多孔性.
• 描述这种多孔性至关重要,但具有挑战性,特别是在水合状态下.
• 计算机断层扫描 (CT) 提供非破坏性的3D结构分析,但系统功能各不相同.

研究的目的:

• 评估在生理条件下使用临床前和微CT (μCT) 系统来表征多孔聚合物器件的可行性.
• 为了克服聚合物在水合环境中的低对比度,使用放射性不透明的纳米粒子对比剂.
• 为了在临床转换过程中无监控设备结构特征.

主要方法:

• 在多孔聚合物器件中将无线不透明纳米颗粒纳入.
• 使用微型CT (μCT) 和其他CT系统扫描水合器件.
• 分析不同voxel大小 (分辨率) 对孔隙度测量的影响.
• 量化结构变化,例如毛孔壁厚度,补水后.

主要成果:

• 使用纳米颗粒的CT使得水合多孔设备的结构量化成为可能,即使在高分辨率下也是如此.
• 较低的CT分辨率 (较大的口腔尺寸) 导致毛孔大小的高估和毛孔度的低估.
• 生物聚合物在水合后表现出显著的结构变化,包括平均孔壁厚度增加了130%.
• 同质的纳米粒子分布允许精确监测结构变化.

结论:

• CT,特别是含纳米颗粒的μCT,是鉴定水合多孔聚合物设备的可行方法.
• 解析度对于准确的孔径评估至关重要;较低的分辨率会导致显著的测量错误.
• 设备中集成的成像功能可促进从设计到临床应用的监测.