4月1日杂志俱乐部论坛:软组织应变测量

许多肌肉骨骼软组织，如肌腱、韧带、半月板和软骨是不均匀的。因此，在机械加载过程中，很可能在组织内出现不均匀的应变模式。这些不均匀的应变模式可能有助于成功的载荷传递，并尽量减少生理载荷期间组织的破裂。确定局部材料特性对于组织工程替代物的成功功能和设计可能是重要的。在20世纪80年代后期，单轴拉伸试验是使用摄像机结合表面标记进行的，以记录韧带表面的局部应变分布。光弹性也被用来记录局部应变模式。

随着磁共振成像(MRI)技术在近十年的进步，其在软组织内非侵入性地确定局部应变方面的应用也在不断发展。MRI可能会影响生物力学界的评估能力在活的有机体内，三维组织应变。

其中一种基于核磁共振成像的技术是稠密- fse或位移编码，具有受激回波和快速自旋回波读出。这项工作的目标是在合理的成像时间内获得高空间分辨率的图像。这种方法要求首先加载样本以达到稳定状态，以避免运动伪影。在样品循环加载时收集图像，需要一个可重复的加载周期，以便有足够的时间收集MR图像。因此，对于不能重复的单个快速位移测试，这种方法可能不起作用。降低所需的分辨率将缩短成像时间。

纽，c.p.和j.h.沃尔顿(2008)。测量软骨变形的位移编码。中国医学杂志，2009(1):444 - 444。

Gilchrist等人提出了一种利用一阶位移映射项与MR图像进行纹理相关的算法。这种方法消除了对“标签”或“标记”的需要。然而，该技术严重依赖于图像对比度/纹理，因此对噪声很敏感。

夏家强等(2004)。“利用核磁共振成像和一阶纹理相关技术对软组织变形进行高分辨率测定。”IEEE Trans Med Imaging 23, 546-53。

有限元翘曲也被用来跟踪局部位移在磁共振图像。虽然这种方法消除了对组织中标记物或MR标签的需要，但在确定纤维拉伸时，它确实假设离散模板是超弹性材料。Cine-MRI和可变形图像配准使用参考位置图像和加载位置图像之间的图像强度差异来生成一个体力，该体力使模板的FE表示变形，使其与目标匹配。这需要对材料性能和材料的本构行为进行先验假设，并且仅适用于静态加载。

Phatak, N. S.， Sun Q.等(2007)。变形图像配准的无创韧带应变测定。生物医学工程学报，35(5):575 - 587。

MRI的主要技术进步使上述方法得以发展，用于软组织变形的非侵入性测量。随着MRI技术的不断进步，可以提高分辨率和缩短加载时间，这些方法和其他方法可以实现生理加载软组织的动态三维收集在体内和体外。