ウシ軟骨におけるコラーゲン繊維アライメントの異方性：偏光顕微鏡と空間的に分解された拡散テンソル測定の比較

目的：ウシの関節軟骨における偏光顕微鏡（PLM）および拡散テンソルイメージング（DTI）から得られたコラーゲン繊維アライメント角を比較する。 方法：磁気共鳴画像法とPLM技術を使用して、5つの異なる動物からのウシの関節軟骨の5つのサンプルを研究しました。T（2）重量、拡散テンソル（DT）、およびPLM画像は、PLMおよびDTI角の各サンプルと平均深度プロファイル、およびT（2）の重み付き磁気共鳴で観察されたバンディングパターンについて取得しました（2）MR）画像が比較されました。DTIおよびPLM角の分布の統計的特性を調べました。 結果：サンプルは、さまざまなアライメント形態を示しました。「従来の」3ゾーンアライメントパターンを備えたサンプルでは、​​PLMとDTIアライメントゾーンとT（2）強調MR画像のバンディングとの相関が観察されました。PLMおよびDTIアライメント角の深さプロファイルの形状は、各サンプルで定性的に類似していた。3つのサンプルは、DTとPLMアライメント角の間に良好な定量的相関を示しました。拡散角とPLMアライメント角の間の相関は、繊維アライメントの程度が低い領域で最適でした。 結論：この研究は、軟骨のDTIとより確立されたPLM技術との最初の定量的比較を提供します。PLMデータから導出されたアライメント角とDTIデータの相関は、広範囲のアライメント形態にわたって明らかでした。この結果は、コラーゲン繊維アライメントの定量的測定のためのDTIの使用をサポートしています。繊維アライメント角の顕微鏡スケール（〜10マイクローム）分散は、PLMとDTIの結果の間の定量的相関の程度を理解するための重要な要因であると思われます。

OBJECTIVE: To compare collagen fibre alignment angles obtained from polarised light microscopy (PLM) and diffusion-tensor imaging (DTI) in bovine articular cartilage. METHODS: Five samples of bovine articular cartilage from five different animals were studied using magnetic resonance imaging and PLM techniques. T(2)-weighted, diffusion-tensor (DT), and PLM images were acquired for each sample and average depth profiles of the PLM and DTI angles, as well as the banding patterns observed in T(2)-weighted magnetic resonance (MR) images, were compared. Statistical properties of the distributions of the DTI and PLM angles were examined. RESULTS: The samples exhibited a range of alignment morphologies. In the samples with the "conventional" three-zone alignment pattern, a correlation between the PLM and DTI alignment zones and the banding in T(2)-weighted MR images was observed. The shapes of the depth profiles of the PLM and DTI alignment angles were qualitatively similar for each sample. Three samples showed good quantitative correlation between the DT and PLM alignment angles. The correlation between the diffusion and PLM alignment angles was best in the regions of low degree of disorder of fibre alignment. CONCLUSIONS: This study provides the first quantitative comparison of DTI of cartilage with the more established PLM techniques. The correlation between alignment angles derived from PLM and DTI data was evident across a wide range of alignment morphologies. The results support the use of DTI for the quantitative measurement of collagen fibre alignment. The microscopic-scale (~10 microm) dispersion of fibre alignment angles appears to be an important factor for understanding the extent of quantitative correlation between PLM and DTI results.