膝軟骨及び半月板の含水量、力学的特性のin vivo非破壊試験装置の開発

近赤外線による軟骨水分量測定近赤外線は、波長が1.46μmおよび1.96μm付近では、水酸基に吸収される性質を有し試料の吸光度より水分量を測定し得る。他方、関節軟骨は、変性に伴い、加圧時の保水力が低下することが知られている。関節軟骨は個相と自由水から構成されると考えられるが、この自由水の水分量の加圧に伴う変化を近赤外線によって測定出来れば、軟骨の変性に伴う物性の変化を非破壊的に捕らえることが可能となる。これまでの予備実験の結果1.個相と自由水の二相からなるbiphasicな標本として、高野豆腐を用いた実験を行なった。近赤外線は、照射面積直径8.5mm×深度1.5mm中の自由水の量の変化を測定している。この容積内での水分量の増加を容量依存的に1次関数的にとらえた。2.ブタ膝蓋骨軟骨中の自由水の水分量の、外部からの加圧に伴う変化を近赤外線によって計測した。関節に対する外部からの荷重に相当する加圧によって、水分量が一端減量し、除圧の後、再び増量するという変化を、近赤外線が捕らえ得ることが分かって来た。

近赤外線による軟骨水分量測定近赤外線は、波長が1.46μmおよび1.96μm付近では、水酸基に吸収される性質を有し試料の吸光度より水分量を測定し得る。他方、関節軟骨は、変性に伴い、加圧時の保水力が低下することが知られている。関節軟骨は個相と自由水から構成されると考えられるが、この自由水の水分量の加圧に伴う変化を近赤外線によって測定出来れば、軟骨の変性に伴う物性の変化を非破壊的に捕らえることが可能となる。これまでの予備実験の結果1.個相と自由水の二相からなるbiphasicな標本として、高野豆腐を用いた実験を行なった。近赤外線は、照射面積直径8.5mm×深度1.5mm中の自由水の量の変化を測定している。この容積内での水分量の増加を容量依存的に1次関数的にとらえた。2.ブタ膝蓋骨軟骨中の自由水の水分量の、外部からの加圧に伴う変化を近赤外線によって計測した。関節に対する外部からの荷重に相当する加圧によって、水分量が一端減量し、除圧の後、再び増量するという変化を、近赤外線が捕らえ得ることが分かって来た。