Infrared fiber optic imaging of degenerative cartilage

退行性软骨的红外光纤成像

基本信息

  • 批准号:
    7934494
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 36.92万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2002-09-15 至 2012-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Osteoarthritis is a highly prevalent, progressively disabling musculoskeletal disease characterized by degeneration of articular cartilage. A significant barrier to the development of therapy for this disorder is the difficulty in assessing therapeutic interventions designed to induce the production of cartilage repair tissue. We propose the use of Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopic analysis towards this goal. To date, our laboratory has demonstrated a significant correlation between spectra obtained from the cartilage surface using a mid-infrared fiber optic probe (mid-IFOP), and histological signs of early cartilage degradation which occur prior to macroscopic damage. We propose to build on this by extending our methodology to the setting of cartilage repair, where we envision use of the mid-IFOP as an arthroscopic diagnostic tool to evaluate repair tissue. This will be accomplished by optimization of spectral acquisition and application of chemometric methods (statistically based pattern-recognition methods used to identify or classify materials based on their spectral characteristics) to correlate spectral data with molecular characteristics of the tissue. This will provide data which is clinically useful in assessing cartilage repair while adding minimal time to arthroscopic procedures. Our methodology will first be developed in a longitudinal study of the repair process in the rabbit, and then applied to classification of repair tissue obtained by biopsy from patients. A key point in the latter analysis will be to establish the correlation between infrared spectroscopy-derived repair tissue classification and clinical outcomes. These data will lay the foundation for subsequent in vivo investigation of ongoing cartilage repair in humans. In summary, we note that there are currently no non-destructive methods available for detection and classification of subtle molecular changes in cartilage repair tissue, and for relating such changes to histologic grade and clinical outcome; therefore, the analyses we propose may represent an important advance in the emergent field of OA therapeutics. PUBLIC HEALTH RELEVANCE Articular cartilage exhibits limited capacity for self-repair, and chondral defects typically progress to widespread degradation without intervention. The development of the mid infrared fiber optic probe application could offer the ability to monitor cartilage repair tissue molecular characteristics in situ, and thus permit appropriate interventions to be undertaken on an ongoing basis. Therefore, the development of this technique may play a truly central role in the exceedingly important field of tissue regeneration by offering this capability.
描述(由申请人提供):骨关节炎是一种高度普遍的,逐渐致残的肌肉骨骼疾病,其特征是关节软骨变性。该疾病治疗发展的重要障碍是难以评估旨在诱导软骨修复组织产生的治疗干预措施。我们建议将傅立叶变换红外(FTIR)光谱分析用于该目标。迄今为止,我们的实验室已经证明了使用中红外光纤探针(中间)从软骨表面获得的光谱之间存在显着相关性,以及在宏观损伤之前发生的早期软骨降解的组织学迹象。我们建议通过将方法扩展到软骨修复的设置来建立在此基础上,我们设想将MID-FOP用作关节镜诊断工具评估修复组织。这将通过优化光谱采集和化学计量方法的应用(基于统计的基于模式识别方法,用于根据其光谱特征识别或分类材料)来将光谱数据与组织的分子特征相关联。这将提供数据,这些数据在评估软骨修复的同时在关节镜手术中增加时间很少。我们的方法将首先在兔子修复过程的纵向研究中开发,然后应用于通过活检从患者获得的修复组织的分类。后一个分析的关键点是建立红外光谱衍生的修复组织分类和临床结果之间的相关性。这些数据将为后来对人类正在进行的软骨修复的体内研究奠定基础。总而言之,我们注意到,目前尚无可用于检测和分类软骨修复组织中细微分子变化的方法,以及将这种变化与组织学成绩和临床结果相关的。因此,我们提出的分析可能代表了OA治疗剂新兴领域的重要进步。 公共卫生相关性关节软骨表现出有限的自我修复能力,而软骨缺陷通常会在不干预的情况下发展为广泛退化。中红外光纤探针的开发可以提供监测软骨修复组织分子特征的能力,因此可以持续进行适当的干预措施。因此,该技术的发展通过提供该能力来在组织再生的极其重要的领域中起真正的核心作用。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Modification of osteoarthritis in the guinea pig with pulsed low-intensity ultrasound treatment.
  • DOI:
    10.1016/j.joca.2010.01.006
  • 发表时间:
    2010-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Gurkan, I.;Ranganathan, A.;Yang, X.;Horton, W. E., Jr.;Todman, M.;Huckle, J.;Pleshko, N.;Spencer, R. G.
  • 通讯作者:
    Spencer, R. G.
Differences in infrared spectroscopic data of connective tissues in transflectance and transmittance modes.
  • DOI:
    10.1016/j.aca.2013.03.053
  • 发表时间:
    2013-05-24
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Hanifi A;McGoverin C;Ou YT;Safadi F;Spencer RG;Pleshko N
  • 通讯作者:
    Pleshko N
Near infrared spectroscopic evaluation of water in hyaline cartilage.
  • DOI:
    10.1007/s10439-013-0844-0
  • 发表时间:
    2013-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Padalkar, M. V.;Spencer, R. G.;Pleshko, N.
  • 通讯作者:
    Pleshko, N.
Monitoring the Progression of Spontaneous Articular Cartilage Healing with Infrared Spectroscopy.
通过红外光谱监测自发关节软骨愈合的进展。
  • DOI:
    10.1177/1947603515572874
  • 发表时间:
    2015-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    O'Brien MP;Penmatsa M;Palukuru U;West P;Yang X;Bostrom MP;Freeman T;Pleshko N
  • 通讯作者:
    Pleshko N
Wavelength-dependent penetration depth of near infrared radiation into cartilage.
  • DOI:
    10.1039/c4an01987c
  • 发表时间:
    2015-04-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Padalkar MV;Pleshko N
  • 通讯作者:
    Pleshko N
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