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リアルタイムMRIによる健常軟骨及び変性軟骨の物理的特性の解明

Research Project

Project/Area Number 18700414
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Biomedical engineering/Biological material science
Research InstitutionKyushu Institute of Technology

Principal Investigator

宮田 昌悟  Kyushu Institute of Technology, 大学院・生命体工学研究科, 助教 (70376515)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Keywords関節軟骨 / 力学特性 / 再生医療 / 粘弾性 / MRI / リアルタイムイメージング / 変性 / 電荷密度 / 自己拡散係数
Research Abstract

1.圧縮変形下における生体軟試料MRI測定系の開発 4.9テスラMRI装置の測定ボア内で生体軟試料に圧縮変形を負荷するため,アクリル部材を用いて治具を作製した.圧子をネジ式で押し込む様式とし,ネジ回転角を調整することで変位制御を可能とした.対象試料は生体軟組織を模擬したハイドロゲルとした.開発した装置を用いて試料に10%の圧縮ひずみを負荷し,応力緩和過程の挙動を2次元イメージングによる形状測定で観察した.作製した圧縮装置を用いることで,ゲルの応力緩和過程でMRI装置内部で試料に定常的に圧縮変形を与えられることがわかった.
2.圧縮変形下での試料内部の水分布リアルタイムMRIシークエンスの開発 開発したMRI用圧縮装置を用いて,応力緩和過程での試料内の水成分の流動をリアルタイムに観察するために,1-dimentional proton density imaging sequenceを開発した.本シークエンスは試料のproton励起の際に励起面を圧縮変形に平行な面と垂直な面の二つで行うことで,面が交差する線部分の水分子の信号強度分布を計測した.これにより試料内の任意の直線上の水の濃度分布をリアルタイムに測定することが可能となる.本シークエンスと1において開発したMRI用圧縮装置を用いて応力緩和過程でのハイドロゲル内の水分子の信号強度を測定した.その結果,応力緩和過程において水分子の信号強度の低下が見られ,応力緩和においてゲル内部では外部への水の流出が生じていることが明らかになった.これにより高含水性の生体組織では粘弾性挙動に内部の水分子の流動が関わっていることが実験的に初めて示唆された.
3.再生軟骨内部の陰性固定電化密度の観察 陰イオン性造影剤を用いた陰性電化密度分布MRイメージングを再生軟骨に対して行い,固定電化密度の変化を観察した.軟骨組織の再生に伴い電化密度の上昇が確認された.

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2008 2007 2006 Other

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (5 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Influence of Cartilaginous Matrix Composition on the Viscoelastic Response of Chondrocyte/Agarose Constructs Under Dynamic Compressive and Shear Loading2008

    • Author(s)
      Shogo Miyata, et. al.
    • Journal Title

      Journal of Biomechanical Engineering (印刷中)

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evaluation of Biophysical Properties of Tissue-Engineered Cartilage by Quantitative-MRI2007

    • Author(s)
      Shogo Miyata, et. al.
    • Journal Title

      Proceedings of 1st Asian Biomaterials Congress

      Pages: 110-110

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Assessment of permeability and hydration of tissue-engineered cartilage using diffusion-MRI2007

    • Author(s)
      Shogo Miyata, et. al.
    • Journal Title

      Proceedings of 3rd Asian Pacific Conference on Biomechanics

      Pages: 182-182

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evaluation of Permiability and Water Content of Tissue-Engineered Cartilage Using Quantitative-MRI2007

    • Author(s)
      Shogo Miyata, et. al.
    • Journal Title

      Proceedings of 6th Combined Meeting of the Orthopaedic Research Societies

      Pages: 390-390

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantitative-MRIによる再生軟骨の組織成熟度評価2007

    • Author(s)
      宮田昌悟, 他.
    • Journal Title

      日本臨床バイオメカニクス学会誌 28

      Pages: 41-46

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Feasibility of Noninvasive Evaluation of Biophysical Properties of Tissue-Engineered Cartilage by Using Quantitative MRI2007

    • Author(s)
      Shogo Miyata, et al.
    • Journal Title

      Journal of Biomechanics (掲載決定)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] MRIを応用した再生軟骨の固定電荷密度評価2007

    • Author(s)
      宮田昌悟, 他5名
    • Journal Title

      第19回バイオエンジニアリング講演会講演論文集 No.06-65

      Pages: 210-211

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] NMR spectroscopyによる分子構造レベルでの再生軟骨の組織評価法2007

    • Author(s)
      宮田昌悟, 他4名
    • Journal Title

      第6回日本再生医療学会総会講演論文集 Vol. 6(2)

      Pages: 294-294

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 軟骨組織の動的粘弾性と組織構造-再生軟骨組織の機能評価を目指して-2006

    • Author(s)
      牛田多加志, 他3名
    • Journal Title

      第33回日本臨床バイオメカニクス学会講演論文集 33

      Pages: 183-183

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 定量的MRIによる軟骨細胞-アガロース培養体の組織特性評価2006

    • Author(s)
      宮田昌悟, 他5名
    • Journal Title

      第33回日本臨床バイオメカニクス学会講演論文集 33

      Pages: 57-57

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] 圧縮変形下における高含水組織の内部流体のMRIによるリアルタイム測定2008

    • Author(s)
      宮田昌悟, 他.
    • Organizer
      第20回日本機械学会バイオエンジニアリング講演会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2008-01-26
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 酵素処理による選択的な組織変性が関節軟骨の動的粘弾性に与える影響2008

    • Author(s)
      宮田昌悟, 他.
    • Organizer
      第20回日本機械学会バイオエンジニアリング講演会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2008-01-26
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 再生軟骨の組織構造と力学特性のMRIによる非侵襲評価法2007

    • Author(s)
      宮田昌悟, 他.
    • Organizer
      第34回日本臨床バイオメカニクス学会年次大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2007-12-08
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 酵素処理による選択的な組織変性が関節軟骨の動的粘弾性に与える影響2007

    • Author(s)
      宮田昌悟, 他.
    • Organizer
      第5回生活支援工学系学会連合大会
    • Place of Presentation
      つくば
    • Year and Date
      2007-10-03
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Diffusion-MRIを用いた再生軟骨の組織透過性の評価2007

    • Author(s)
      宮田昌悟, 他.
    • Organizer
      第30回日本バイオレオロジー学会年会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2007-06-14
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.life.kyutech.ac.jp/~miyata/publication.html

    • Related Report
      2007 Annual Research Report

URL: 

Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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