Characterizing human subchondral bone properties using near-infrared (NIR) spectroscopy.
Characterizing human subchondral bone properties using near-infrared (NIR) spectroscopy.
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使用近红外（NIR）光谱法表征人的软骨下骨特性。
DOI：
10.1038/s41598-018-27786-3
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发表时间：
2018-06-27
影响因子：
4.6
通讯作者：
Töyräs J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Afara IO;Florea C;Olumegbon IA;Eneh CT;Malo MKH;Korhonen RK;Töyräs J
退行性关节疾病通常以关节软骨和软骨下骨特性的变化为特征。这些变化通常与软骨下板厚度和松质骨形态有关。因此，评估软骨下骨的完整性可以为关节病变的诊断提供重要的见解。本研究探讨了潜在的光学光谱表征人类软骨下骨的属性。从人尸体膝关节（n = 13）的四个解剖位置提取骨软骨样本（n = 50），并进行NIR光谱分析。然后使用微计算机断层扫描对样本进行成像，以确定软骨下骨形态测量特性，包括：板厚度（Sb.Th）、骨小梁厚度（Tb.Th）、体积分数（BV/TV）和结构模型指数（SMI）。采用偏最小二乘（PLS）多元回归技术，研究了第1（650-950 nm）、第2（1100-1350 nm）和第3（1600-1870 nm）光学窗口的光谱数据与软骨下骨特性的关系。显著相关（p < 0.0001），第一光学窗口的光谱数据与Sb之间的预测误差相对较低。（R2 = 92.3%，误差= 7.1%）、Tb.Th（R2 = 88.4%，误差= 6.7%）、BV/TV（R2 = 83%，误差= 9.8%）和SMI（R2 = 79.7%，误差= 10.8%）。因此，第一组织光学窗口中的NIR光谱能够表征和估计软骨下骨特性，并且可以在关节镜检查期间进行调整。
Degenerative joint conditions are often characterized by changes in articular cartilage and subchondral bone properties. These changes are often associated with subchondral plate thickness and trabecular bone morphology. Thus, evaluating subchondral bone integrity could provide essential insights for diagnosis of joint pathologies. This study investigates the potential of optical spectroscopy for characterizing human subchondral bone properties. Osteochondral samples (n = 50) were extracted from human cadaver knees (n = 13) at four anatomical locations and subjected to NIR spectroscopy. The samples were then imaged using micro-computed tomography to determine subchondral bone morphometric properties, including: plate thickness (Sb.Th), trabecular thickness (Tb.Th), volume fraction (BV/TV), and structure model index (SMI). The relationship between the subchondral bone properties and spectral data in the 1st (650–950 nm), 2nd (1100–1350 nm) and 3rd (1600–1870 nm) optical windows were investigated using partial least squares (PLS) regression multivariate technique. Significant correlations (p < 0.0001) and relatively low prediction errors were obtained between spectral data in the 1st optical window and Sb.Th (R2 = 92.3%, error = 7.1%), Tb.Th (R2 = 88.4%, error = 6.7%), BV/TV (R2 = 83%, error = 9.8%) and SMI (R2 = 79.7%, error = 10.8%). Thus, NIR spectroscopy in the 1st tissue optical window is capable of characterizing and estimating subchondral bone properties, and can potentially be adapted during arthroscopy.
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DOI：
10.1080/00016470310017758
发表时间：
2003-08-01
期刊：
ACTA ORTHOPAEDICA SCANDINAVICA
影响因子：
--
作者：
Fahlgren, A;Messner, K;Aspenberg, P
通讯作者：
Aspenberg, P
DOI：
10.1016/j.jmbbm.2012.11.022
发表时间：
2013-04-01
影响因子：
3.9
作者：
Afara, I. O.;Singh, S.;Oloyede, A.
通讯作者：
Oloyede, A.
影响因子：
4.1
作者：
Malo, M. K. H.;Rohrbach, D.;Raum, K.
通讯作者：
Raum, K.
影响因子：
--
作者：
Garnero, P;Ayral, X;Delmas, PD
通讯作者：
Delmas, PD
DOI：
10.1088/0143-0815/12/4/005
发表时间：
1991-11-01
期刊：
CLINICAL PHYSICS AND PHYSIOLOGICAL MEASUREMENT
影响因子：
--
作者：
FARIS, F;THORNILEY, M;SPENCER, A
通讯作者：
SPENCER, A