417 / 2021-06-16 16:18:55

组织液中人工关节磨屑形态的快速提取与分类方法

人工关节在体内经过摩擦会产生大量的磨屑，这些磨屑长时间停留在人体内会发生一系列的生物反应，进而影响患者的舒适度和关节的使用寿命。因此，研究磨屑的类型和产生机制对提升人工关节置换术的长期疗效具有重要意义。为了获得磨屑的数量、形态等信息，传统的做法需要向组织液中加入分解酶、强酸或强碱等试剂，使血清蛋白分解或沉降，然后再经过稀释、离心等一系列化学和物理操作分离出磨屑，这一做法不仅提取周期长、过程繁琐，而且分解用的化学物质可能会对人体造成伤害。为了提升科研效率，保障研究人员的健康安全，本文提出了一种新的人工关节磨屑分析方法，探索在不分解组织液的前提下实现磨屑形态信息的快速提取与分类。首先设计了一种微流道结构，实现组织液在流动状态下人工关节磨屑的视频采集；然后，研究运动目标检测、识别及跟踪算法判别视频中的目标磨屑，并提取目标磨屑的图像帧序列；最后，融合多视图处理和智能识别算法，实现人工关节磨屑的数量统计和形态分类。相较于传统人工关节磨屑分析方法，本文方法实现了从组织液中直接、快速获取磨屑的数量和类型信息，不仅可以显著降低人力物力成本，提高分析效率，而且为人工关节摩擦副磨损状态的在线监测奠定了重要基础。