科学家开发生物物理模型以帮助更好地诊断和治疗骨关节炎

罗切斯特理工学院和康奈尔大学的科学家联手探索软骨组织的独特特性，希望能改善骨关节炎的诊断和治疗。该团队在《科学进展》上发表了一篇新论文，概述了他们的发现。

我们膝关节和肘关节的软骨组织只有几毫米厚，但可以承受高达体重 10 倍的载荷，并能承受几十万次载荷循环，在人的一生中损伤最小。但是一旦人们成年，组织就不会再生，软骨损伤可能是骨关节炎等疾病的前兆。RIT 的生物物理学建模师和康奈尔大学的实验人员检查了软骨组织在微观水平上响应剪切而发生的机械变化，以帮助推动医学成像的进步。

“我们的目标是找到一个机械生物物理学框架，可以对各种疾病途径中软骨力学和功能正在发生什么样的变化做出现实的预测，”该论文的共同高级作者和副教授 Moumita Das 说。 RIT的物理和天文学学院。“这个数学模型是根据实验数据得出的，因此我们可以将其与 MRI 等非侵入性测量相结合。借助健康和受损软骨组织的特性图，医生可以仅从成像中预测何时需要手术干预，而无需做侵入性程序。”

RIT 博士后研究助理 Jonathan Michel 和数学建模博士 Pancy Lwin 是该论文的共同主要作者。来自缅甸的学生，也是合著者。康奈尔大学的贡献是由 Itai Cohen 教授和 Lawrence Bonassar 教授指导的。

该论文建立在RIT-Cornell 团队最近在Soft Matter上发表的另一项研究的基础上，该研究着眼于软骨的特性如何抵抗断裂，以及我们如何调整人造材料以模仿这些特性。

“就人造合成材料而言，迄今为止没有任何人想出的东西可以与软骨相提并论，”达斯说。“如果我们能够了解软骨坚固和弹性特性的起源，它可以帮助我们设计组织来替代软骨或制造其他材料用于软机器人等应用。”

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