Nature子刊：拒绝侵入性组织取样！治骨关节炎可先做3D成像

作者 | 周亦川

来源 | 搜狐健康

3D技术的应用，或许只有你想不到，没有它做不到。X射线的发现让我们可以清晰地看到人体的骨骼，而利用3D成像技术让我们可以更清晰地观察评估关节炎的损害情况。

据《自然》子刊《科学报告（Scientific Reports）》6月18日报道，来自于剑桥大学的一个工程师、医师和放射学家组成的研究组开发了一种监测关节炎患者病情的评估算法，可以更好地理解骨关节炎如何发展，以及可以更准确地评估新疗法的有效性，而不需要侵入性组织取样。

骨关节炎、炎性关节炎和痛风等关节疾病估计影响到25 %的美国人，当覆盖骨末端的关节软骨磨损，骨骼在关节处相互摩擦时，它就会发展恶化，从而导致关节疼痛，不能活动，使关节丧失功能，导致生活质量低下。目前尚无公认的治疗方法，唯一确定的治疗方法是人工关节置换手术。随着人口数以及年龄的增长，这些疾病将成为日益重要的临床挑战。

影像学检查在关节炎患者临床检查中起到关键作用，它可以观察关节受累，也可以在一定限度内重复和安全地使用，这对这些慢性疾病的后续治疗很重要。X射线是最普遍的，磁共振（MRI）评估软骨情况，如关节炎导致的软骨变薄，超声可用于评估关节炎症（如类风湿性关节炎）。面对骨关节炎，我们通常在X线成像上通过关节骨之间由于软骨丧失而变窄的空间来识别，然而，x射线没有足够的灵敏度来检测关节随时间的细微变化。

“除了缺乏敏感性之外，二维的X射线还依赖人类来解释它们，”来自剑桥工程系的第一作者汤姆·图尔梅泽博士说，“我们检测结构变化以早期识别疾病、监测进展和预测治疗反应的能力由此受到限制。"

图尔梅泽和同事们开发的这项技术使用了标准电脑断层扫描( CT )的图像，这种扫描方式通常不用于监测关节，而是产生三维的详细图像。这种半自动技术被称为关节空间映射( JSM )，通过分析CT图像来识别关节骨骼之间的空间变化，即公认的骨关节炎标记。

他们在对捐赠的人体髋关节进行测试后，发现该算法在灵敏度方面超过了目前X射线关节成像的“黄金标准”，表明它在检测微小结构变化方面的能力至少是原来的两倍。使用JSM算法生成的彩色编码图像可显示关节中骨骼间距较宽或较窄的部分。

诺福克和诺维奇大学医院放射科顾问特马札伊说:“利用这项技术，我们能够及早发现骨关节炎，并在它进一步恶化之前，研究可能的治疗方法。它可用于筛查高危人群，如已知关节炎、之前有过关节损伤的人群，或因关节持续承受压力而面临关节炎风险的运动员。"

虽然临床上经常使用CT来诊断和监测一系列健康状况，但关节CT尚未被批准用于研究试验。研究人员认为，JSM算法证明了3D成像技术比2D成像更有潜力。此外，CT现在可以在非常低的辐射剂量下使用，这意味着它可以更安全地经常用于持续监测的目的。图尔梅泽认为，这项技术可能是临床和研究环境中分析关节炎很有价值的一种工具，结合3D统计分析，还可以用来加快新疗法的开发。

扩展阅读：

正如篇首所提到的，3D技术遍布各个“黑科技”领域，医学中的不少3D打印已经投入应用，比如通过3D打印心脏模型，我们可以很方便地选出最适合的支架或者心脏瓣膜；用3D打印的骨骼可以取代病变部位的骨骼，让脊柱肿瘤患者重新站起来……连最细微的眼科也加入了3D的行列：

5月29日的《实验眼研究》（Experimental Eye Research）杂志报道，英国纽卡斯尔大学组织工程教授切·科农团队通过3D技术创造了人类角膜。在实验过程中，研究人员通过扫描人类眼部，利用3D打印机做出角膜模型，在印刷的角膜上干细胞生长繁殖，就制造出符合患者独特规格的角膜。再过几年，也许就可以投入实际应用。

4月份发表于《先进材料》(Advanced Materials)的一份研究中，来自于美国明尼苏达大学研究人员首次低成本的 3D 打印技术，在手臂上印制电子产品，这项技术可以应用于野外工作的职业人群，他们借由打印的感应器来检测身体所含化学物质或生物分子。研究人员指出，未来我们在野外，可以从背包中取出3D打印机，直接在皮肤上打印所需要的化学传感器或其他电子设备。它就像一把未来的“瑞士军刀”，提供了所需的一切。

资料来源：

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-06/uoc-n3i061518.php

https://www.nature.com/articles/s41598-018-27486-y

https://www.upi.com/Health_News/2018/05/30/British-scientists-create-human-corneas-using-3D-printer/4931527709610/?utm_source=sec&utm_campaign=sl&utm_medium=1

https://www.upi.com/Health_News/2018/04/25/3D-printer-creates-sensors-on-hand-to-detect-chemicals-charge-devices/5761524682496/?st_rec=4931527709610