骨关节炎(OA)影响超过2700万成年人在今天的美国,和普遍预计将增加到6700万年的2030 ( 1]。骨关节炎的发病机制可能是多因素的,涉及机械、生物、生化、遗传因素( 1- - - - - - 4]。这些因素都可能导致进步的关节软骨的退化和损失。在软骨损伤的早期阶段和变性,细胞外基质的蛋白水解分解,主要由胶原蛋白ⅱ型和粘多糖,发生( 2- - - - - - 4]。此外,也有实际或关节软骨细胞的功能丧失。剩下的健康的软骨细胞试图平衡矩阵的形成和破坏分子。然而,合成代谢和分解代谢的过程之间的平衡最终超过了软骨细胞的修复功能矩阵破坏,导致软骨损失,最终,骨关节炎( 3, 4]。

目前临床骨科手术方法用来评估软骨健康包括摄影、MRI和关节镜检查。不幸的是,这些评价方法不能可靠地诊断早期软骨损伤和变性关节软骨表面完整性损失之前,之后的不可逆转的病理变化( 4]。实验证据表明,软骨细胞代谢缺陷发生故障之前的关节面可能是可逆的 5]。因此,临床上有用的方法来探测地下软骨损伤和退化是重要chondroprotective和chondrorestorative疗法的开发和测试。光学相干断层扫描(OCT)是一种新型无损成像技术能够近实时的横断面图像的关节软骨在高分辨率与低功率组织学( 6- - - - - - 11]。下面描述了10月的出现为关节软骨关节镜成像和潜在使用10月作为一种新的临床工具增强早期软骨损伤的临床诊断和分期和退化。

微创关节镜成像的关节软骨被认为是早期软骨损伤的临床检测标准和退化。在关节镜,软骨是分级从0到4使用外大桥评分系统(0 =公司软骨,1 =软化,2 =裂隙的<软骨厚度的50%,3 =裂隙>软骨厚度的50%,4 =暴露的骨头)( 12]。关节镜主要是表面成像技术结合主观触觉探索。因此,关节镜检查的组织病理学实验室评估标准的不足,代谢研究和生物力学测试。实验、活组织检查和组织学检测矩阵退化和结构性破坏软骨,展品没有总表面异常当关节镜观察到( 7]。然而,这不是一个实际的方法为常规临床检测早期关节炎由于组织学需要清除和破坏组织的检查。从历史上看,射线照片被用来诊断骨关节炎。然而只有晚期骨变化是可靠地检测通过影像学检查不充分显示软组织或关节软骨直接形象。核磁共振成像,而作为一个非侵入性的横断面成像技术,患有低分辨率和标准MRI无法分辨矩阵的变化导致软骨“软化”[ 13]。因此,关节镜检查仍是目前临床诊断和分期标准的早期关节软骨损伤和退化。

光学相干断层扫描(OCT)是一种新型的成像方式,允许无损,横断面的光学切片组织( 10, 14]。和描述的技术一直是目前临床上使用眼科角膜和视网膜图像,利用实验图像冠状动脉和恶性肿瘤( 6, 15- - - - - - 17]。在一个非常基本的层面上,光学相干断层扫描可以被认为是类似于超声波除了10月使用红外线代替声波( 6, 10]。后向散射的光反射的组织检测和过滤等,只有相干波是由10月处理系统产生一个超分辨率(4 μ米)电脑屏幕上的数字图像(图 1)[ 5, 6, 10, 18- - - - - - 20.]。早在10月系统,飞行时间的测量二维图像的光信号允许生产和检测相邻结构之间的空间关系 10]。10月10月技术被称为时域因为图像生产和决议是基于距离的函数随时间的红外线信号。相比之下,spectral-domain 10月检测不同的组织成分基于背散射光的频率变化允许更有效的数据采集和更快的扫描速度生产近实时图像( 16, 21, 22]。此外,polarization-sensitive 10月10月(PS-OCT)是另一个技术,又包含不同的能力检测背散射光的偏振状态的变化允许量化组织的双折射。

关节软骨展品自然双折射所检测的光学显微镜,由于组织的胶原原纤维( 21]。赫曼等人表明,正常软骨对入射光的偏振状态很敏感的10月,使用可以评估软骨双折射偏振敏感10月( 9]。在骨关节炎的发展早期,关节软骨的胶原原纤维变得紊乱。德雷克斯勒等人研究了偏振敏感性之间的关系的软骨被10月和变化在胶原蛋白组织视为由扫描电镜的人类骨软骨移植组织( 23]。他们决定在关节炎关节软骨胶原无序发现由扫描电镜检测被PS-OCT范式双折射的损失( 23]。

使用偏振光纤OCT系统、楚等人评估健康和退化严重正常人类关节软骨和软骨显示高intraobserver interobserver再现性探测是否存在明显的条带模式描述为软骨形成双折射(10月 5]。熊等人表明,10月的程度形成双折射与扫描电镜( 24]。此外,代谢研究的新鲜人类软骨移植组织10月有或没有形成双折射表明损失10月形式的双折射早期软骨变性可能是一个标志。关节软骨移植组织孵化的igf - 1,是测定蛋白合成。外植体表面无异常和缺乏形成双折射表现出对igf - 1的合成代谢影响的不敏感而保留形式双折射显示增加proteogy可以合成针对igf - 1 ( P < 。 05年 )。软骨细胞对生长因子的不敏感和显微结构的胶原组织的损失是软骨退行性变的早期阶段,因此支持10月作为无损成像早期诊断软骨病理学形态( 5, 7]。

汉等人试图评估10月通过直接的效用和局限性,高分辨率关节修复组织的微观结构分析后同种异体软骨细胞植入没有切割或切片标本在哺乳动物动物模型。软骨缺损后形成和软骨细胞移植的滑车格罗夫兔子膝盖,随后分析了修复组织关节镜表面成像,10月和组织学 25]。作者发现10月使关节修复组织的显微结构评估和检测表面纤维性颤动,组织肥大,和软骨整合类似于低功率显微镜而不会破坏修复。最重要的是,10月能够探测地下差距修复软骨组织和本地检测不到的关节镜评估( 25]。这些结果表明,10月能够提供一种光学切片的关节软骨修复没有损害标本,并表明,如果纳入一个关节内窥镜,它可能被用来评估关节软骨修复 体内。

这些令人鼓舞的结果后,锅等人利用光纤技术,描述了使用手持10月调查能力提供一种光学切片的关节软骨完全浸在盐水时关节镜检查(图 2)[ 26]。作者然后评价关节镜的能力10月探头无损检测显微结构的人类尸体的膝盖软骨与组织学变化( 7]。人类尸体膝关节的软骨是分级arthroscopically使用10月然后组织学上使用修改后的Mankin结构切除活组织检查后得分。使用加权Kappa统计,调查人员发现好的协议( κ = 0.80 )10月和组织学之间的整体,但发现实质性的协议( κ = 0.87 )标本分配一个修改Mankin得分0 - 3表明提高诊断能力在软骨退行性变的早期阶段。

MRI是另一个无损成像形态与序列等 T 2 映射,胶原蛋白是敏感方向和生物力学完整性和假设是依赖于胶原蛋白定位和组织水合作用[ 27]。实验10月被发现与核磁共振 T 2 地图和进步的软骨变性由扫描电镜( 24]。在一级临床诊断的一项研究中,楚等人10月关节镜相比,和高分辨率3特斯拉核磁共振 T 2 映射与关节镜的临床标准30人类受试者接受半月板退行性关节镜的眼泪(图 3)[ 8]。关节镜相比,定量10月发现强烈与关节镜评分( R = 0.85 , P = 。 0002年 ),而核磁共振 T 2 地图上没有。这种相关性很重要,因为10月提高传统关节镜的高分辨率成像的地下以及表面异常和贡献的量化数据。核磁共振是一个低分辨率横断面影像形态,无法准确地诊断微妙的关节镜表面异常发现。然而,表面的磁共振成像之间的相关性被发现 T 2 地图和定量10月可能因为两个指标是基于横截面成像数据。这一发现是非常重要的在支持一个诊断核磁共振的潜力 T 2 地图和其他定量核磁共振技术的,因此可以更广泛地进行关节镜或10月目前,MRI的临床诊断的潜力 T 2 地图和其他核磁共振技术对软骨异常是有争议的部分由于前面提到的关节镜检查为临床标准的局限性。10月提供可量化的高分辨率剖面数据来改善传统的关节镜的一些不足之处,并能够支持核磁共振成像 T 2 地图的发现。10月因此证明是一个重要的转化临床研究工具,协助验证非侵入性,但分辨率较低的横断面MRI与常规关节镜技术不佳。

类似于关节镜检查,10月提供了近乎实时的诊断信息。急性关节软骨损伤后关节损伤,如前交叉韧带撕裂,关节内骨折可能导致创伤后骨关节炎的发展。经常没有可辨认的表面异常感激在外科手术。joint-injured病人代表一个高危人群早期骨关节炎禁用谁将受益于软骨损伤和变性的诊断和治疗前的发展不可逆转的变化( 3, 28]。我们和其他人目前正在研究潜在chondroprotective代理受伤后可以改善软骨生存的影响。在10月的一项研究评估和检测急性软骨的能力变化影响损伤后,熊等人显示组织学之间的显著相关性,软骨细胞死亡,10月评分影响受伤后甚至在能量不足以骨折关节面( R 2 = 0.48 , P < 。 001年 )[ 28]。10月ACL-injured试点研究的主题,发现探测地下损伤微观预测的磁共振成像 T 2 地图修改ACL重建后6 - 12个月(未公开的数据)。这些数据进一步显示出潜力10月无损检测显微结构的地下受伤关节软骨察觉的传统表面检查。

的潜在临床意义急性软骨损伤的早期诊断和分期包括支持从查看作为一个无法治疗退行性骨关节炎临床范式转换条件的可能修改的慢性疾病过程。为此,实验室研究表明软骨健康10月可以提供微观结构的信息,可以用来提高早期软骨损伤的诊断和分期和退化 7, 24, 28]。转化临床研究支持10月arthroscopically用于这些目的的使用( 5, 8]。最近的技术发展包括减少10月探测到它的大小可以通过18计针插入,可能使10月评价软骨的办公室程序( 29日]。另外最近的研究显示10月是一个强大的转化研究工具在评估新的核磁共振技术的临床效用的无创性早期检测软骨损伤和退化。10月的进一步研究和相关新技术的评估关节软骨将协助临床诊断能力的发展需要实施和评估潜在的新的治疗策略推迟或预防骨关节炎的发病。