基于实时短波红外成像的肌肉骨骼疾病动态多组成功能诊断技术

《Nature Communications》：Next-generation functional diagnostic paradigm for musculoskeletal diseases based on live SWIR imaging

　　

摘要

对肌肉骨骼疾病进行准确诊断的追求推动了成像技术的显著进步。然而，要全面理解这些疾病的复杂性，就需要监测多个功能组件，尤其是在运动过程中。在这里，我们提出了一种实时短波红外（SWIR）成像技术，用于捕捉雄性小鼠模型中肌肉骨骼疾病的功能变化，并将其进一步应用于雄性兔模型和人类膝关节。该技术能够直接可视化正常运动状态下滑液的运动学特征，识别出流体流动的明显峰值。在损伤评估中，该技术揭示了单独肌腱损伤与肌腱和肌肉共同损伤之间髌骨运动轨迹的显著差异，为了解它们的长期后果提供了力学依据。该技术的多功能性还体现在能够同时观察骨骼愈合过程中的骨骼和血管运动学变化，从而能够监测骨骼中的大动脉，并发现骨骼再生初期的异常情况。总体而言，这种先进的实时SWIR成像方法能够实现动态、抗运动干扰且多组分的损伤功能变化评估，使其成为一种下一代肌肉骨骼疾病的功能诊断工具。