Development of Zr-based alloys to suppress MRI artifacts for biomedical applications

• Project/Area Number: 22360287
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Structural/Functional materials
• Research Institution: Tohoku University (2012-2013); Tokyo Medical and Dental University (2010-2011)
• Principal Investigator: NOMURA Naoyuki 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90332519)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): HANAWA Takao 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (90142736) ; HISASHI Doi 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (30251549) ; TSUTSUMI Yusuke 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 准教授 (60447498) ; OHNO Kikuo 東京医科歯科大学, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (50014238) ; SU Yalatu 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (80611532)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥18,980,000 (Direct Cost: ¥14,600,000、Indirect Cost: ¥4,380,000); Fiscal Year 2013: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2012: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2011: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2010: ¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000)
• Keywords: MRI対応合金 / 低磁性 / バイオマテリアル / 構造・機能材料 / 医療・福祉 / アーチファクト防止

Research Abstract

Zr-based alloys and composites were developed to suppress the MRI artifacts in this study. Magnetic susceptibility of Zr alloys containing Nb or Mo varied depending on the phase constitution and the volume fraction. Also, the magnetic susceptibility was controlled by the integration of Ag which was negative magnetic susceptibility. We showed that artifact volume decreased with decreasing magnetic susceptibility quantitatively. Therefore the developed Zr-based alloy and composites can decrease MRI artifacts.

Research Products

• [Journal Article] Three-dimensional quantification of susceptibility artifacts from various metals in magnetic resonance images (2013)
  • Author(s): H. Imai, Y. Tanaka, N. Nomura, Y. Tsutsumi, H. Doi, Z. Kanno, K. Ohno, T. Ono, T. Hanawa
  • Journal Title: Acta Biomaterialia Volume: 9 Issue: 9 Pages: 8433-8439
  • DOI: 10.1016/j.actbio.2013.05.017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of cold rolling on the magnetic susceptibility of the Zr-14Nb alloy (2013)
  • Author(s): R. Kondo, R. Shimizu, N. Nomura, H. Doi, Sulayatu, Y. Tsutsumi, K. Mitsuishi, M. Shimojo, K. Noda, T. Hanawa
  • Journal Title: Acta Biomaterialia Volume: 9 Issue: 3 Pages: 5795-5801
  • DOI: 10.1016/j.actbio.2012.10.046
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] レーザー積層造形による医療用金属の成形 (2013)
  • Author(s): 野村直之
  • Journal Title: バイオマテリアル－生体材料 Volume: 31 Pages: 220-227
• [Journal Article] 医療用低磁性合金の開発 (2012)
  • Author(s): 野村直之
  • Journal Title: 日本磁気歯科学会雑誌 Volume: 21 Pages: 10-15
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] MRIアーチファクトを防止する生体用Zr基合金の開発 (2012)
  • Author(s): 野村直之
  • Journal Title: 化学工業 Volume: 63 Pages: 45-48
• [Journal Article] Microstructure and mechanical properties of as-cast Zr-Nb alloys (2011)
  • Author(s): R. Kondo, N. Nomura, Suyalatu, Y. Tsutsumi, H. Doi, T. Hanawa
  • Journal Title: Acta Biomaterialia Volume: 7 Issue: 12 Pages: 4278-4284
  • DOI: 10.1016/j.actbio.2011.07.020
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of phase constitution on magnetic susceptibility and mechanical properties of Zr-rich Zr-Mo alloys (2011)
  • Author(s): Suyalatu, R. Kondo, Y. Tsutsumi, H. Doi, N. Nomura, T. Hanawa
  • Journal Title: Acta Biomaterialia Volume: 7 Issue: 12 Pages: 4259-4266
  • DOI: 10.1016/j.actbio.2011.07.005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Microstructure and mechanical properties of Pt-added and Pd-added Zr-20Nb alloys and their metal release in 1 mass% lactic acid solution (2011)
  • Author(s): Kondo R
  • Journal Title: Materials Science and Engineering C Volume: VOL.31 Issue: 5 Pages: 900-905
  • DOI: 10.1016/j.msec.2011.02.008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] MRIアーチファクト防止低磁性合金 (2011)
  • Author(s): 野村直之
  • Journal Title: 金属 Volume: 81 Pages: 399-402
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ＭＲＩアーチファクトを防止する低磁性Zr焼結体の作製 (2014)
  • Author(s): 山崎敬太，菊池圭子，野村直之，川崎 亮
  • Organizer: 第12回日本金属学会東北支部研究発表大会
  • Place of Presentation: 仙台高専
• [Presentation] 生体用β型Zr-Nb合金における電気抵抗の負の温度依存性と非熱的ω生成 (2014)
  • Author(s): 當代 光陽, 福永 圭佑, 中野 貴由, 野村 直之, 塙 隆夫
  • Organizer: 第154回日本金属学会
  • Place of Presentation: 東京工業大学
• [Presentation] Effect of cold rolling on the magnetic susceptibility of Zr-14Nb alloy (2013)
  • Author(s): N. Nomura
  • Organizer: International Conference on PROCESSING & MANUFACTURING OF ADVANCED MATERIALS (THERMEC'2013)
  • Place of Presentation: Rio Hotel, Las Vegas, USA
  • Invited
• [Presentation] Effect of cold rolling on the magnetic susceptibility of Zr-14Nb alloy (2013)
  • Author(s): Naoyuki Nomura
  • Organizer: International Conference on PROCESSING & MANUFACTURING OF ADVANCED MATERIALS (THERMEC’2013)
  • Place of Presentation: Rio Hotel, Las Vegas, USA
  • Invited
• [Presentation] 低磁性Zr-Ta合金の硬さに及ぼすTa濃度の影響 (2013)
  • Author(s): 高久 茜，田中勇太，高橋 聰，野村直之，塙 隆夫
  • Organizer: 第153回日本金属学会
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス
• [Presentation] 低磁性Zr-Ta合金の相境界領域と弾性率の関係 (2013)
  • Author(s): 田中勇太，高久 茜，高橋 聰，野村直之，塙 隆夫
  • Organizer: 第153回日本金属学会
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス
• [Presentation] Zrの機械的性質に及ぼすCrおよびN添加の影響 (2013)
  • Author(s): 蘇亜 拉図, 新家 光雄, 成田 健吾, 謝 国強, 野村 直之, 塙 隆夫
  • Organizer: 第153回日本金属学会
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス
• [Presentation] 生体用β型Zr基合金における相変態と塑性変形挙動 (2013)
  • Author(s): 福永 圭佑, 當代 光陽, 中野 貴由, 野村 直之, 塙 隆夫
  • Organizer: 第153回日本金属学会
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス
• [Presentation] MRI アーチファクトを防止する生体用 Zr 基合金および複合材料の開発 (2012)
  • Author(s): 野村直之
  • Organizer: 日本バイオマテリアル学会大会シンポジウム2012
  • Place of Presentation: 仙台国際センター
  • Year and Date: 2012-11-27
  • Invited
• [Presentation] Effects of Sn addition on the Magnetic Susceptibility and Mechanical Properties of Zr-Nb Alloys Preventing Artifacts in MRI (2012)
  • Author(s): N. Nomura
  • Organizer: ISAEM-2012 / AMDI-3
  • Place of Presentation: Hotel Nikko Toyohashi
  • Year and Date: 2012-11-06
  • Invited
• [Presentation] Zr基金属ガラスの磁化率の組成および冷却速度依存性 (2012)
  • Author(s): 関一郎, 他
  • Organizer: 日本金属学会2012年春期講演大会
  • Place of Presentation: 神奈川 横浜国立大学
  • Year and Date: 2012-03-30
• [Presentation] 低磁性を示すZr-Sn合金の組織と磁化率 (2012)
  • Author(s): 近藤亮太, 他
  • Organizer: 日本金属学会2012年春期講演大会
  • Place of Presentation: 神奈川 横浜国立大学
  • Year and Date: 2012-03-30
• [Presentation] MRI対応低磁性Zr/Ag複合線材の作製 (2012)
  • Author(s): 堺貴啓, 他
  • Organizer: 日本金属学会2012年春期講演大会
  • Place of Presentation: 神奈川 横浜国立大学
  • Year and Date: 2012-03-30
• [Presentation] Zr-Nb合金におけるω相変態とβ相が有する格子変調 (2012)
  • Author(s): 當代光陽, 他
  • Organizer: 日本金属学会2012年春期講演大会
  • Place of Presentation: 神奈川 横浜国立大学
  • Year and Date: 2012-03-29
• [Presentation] MRIアーチファクトを防止する生体用Zr基合金および複合材料の開発 (2012)
  • Author(s): 野村直之
  • Organizer: 日本バイオマテリアル学会大会シンポジウム2012
  • Place of Presentation: 宮城 仙台国際センター
  • Invited
• [Presentation] Sn添加Zr-Nb合金の磁化率に及ぼす加工の影響 (2012)
  • Author(s): 清水良太
  • Organizer: 日本バイオマテリアル学会大会シンポジウム2012
  • Place of Presentation: 宮城 仙台国際センター
• [Presentation] MRIアーチファクト防止型医療用Zr/Ag複合線材の機械的性質 (2012)
  • Author(s): 堺 貴啓
  • Organizer: 日本バイオマテリアル学会大会シンポジウム2012
  • Place of Presentation: 宮城 仙台国際センター
• [Presentation] MRIアーチファクト防止型医療用Zr/Ag複合線材の機械的性質 (2012)
  • Author(s): 堺 貴啓
  • Organizer: 第60回日本歯科理工学会学術講演会
  • Place of Presentation: 福岡 九州大学医学部百年講堂
• [Presentation] 生体用Zr-Nb 合金におけるω 相変態とその力学特性への影響 (2012)
  • Author(s): 福永 圭佑
  • Organizer: 日本金属学会2012年秋期講演大会
  • Place of Presentation: 愛媛 愛媛大学
• [Presentation] Sn 添加Zr-Nb合金の磁化率に及ぼす加工の影響 (2012)
  • Author(s): 清水良太
  • Organizer: 日本金属学会2012年秋期講演大会
  • Place of Presentation: 愛媛 愛媛大学
• [Presentation] 低磁性Zr/Ag 複合線材の機械的性質 (2012)
  • Author(s): 堺 貴啓
  • Organizer: 日本金属学会2012年秋期講演大会
  • Place of Presentation: 愛媛 愛媛大学
• [Presentation] MRIアーチファクト防止型歯科用Zr/Ag複合材料の作製 (2012)
  • Author(s): 堺 貴啓
  • Organizer: 第59回日本歯科理工学会学術講演会
  • Place of Presentation: 徳島 あわぎんホール
• [Presentation] MRIアーチファクト防止型歯科用Zr-Sn合金の組織と磁化率 (2012)
  • Author(s): 近藤亮太
  • Organizer: 第59回日本歯科理工学会学術講演会
  • Place of Presentation: 徳島 あわぎんホール
• [Presentation] Effect of Heat Treatment on the Mechanical Properties of Zr-14Nb Preventing Artifact in MRI (2012)
  • Author(s): Ryota Kondo
  • Organizer: ISAEM-2012 / AMDI-3
  • Place of Presentation: Hotel Nikko Toyohashi
• [Presentation] Effect of Cold-Rolling on the Magnetic Susceptibility of Zr-9Nb-3Sn Alloy (2012)
  • Author(s): Ryota Shimizu
  • Organizer: ISAEM-2012 / AMDI-3
  • Place of Presentation: Hotel Nikko Toyohashi
• [Presentation] Magnetic Susceptibility of Zr/Ag Composites Preventing Artifacts in MRI (2012)
  • Author(s): Takahiro Sakai
  • Organizer: ISAEM-2012 / AMDI-3
  • Place of Presentation: Hotel Nikko Toyohashi
• [Presentation] Effect of Cold-rolling on Magnetic Susceptibility of Zr-14Nb Alloy Preventing Artifact in MRI (2012)
  • Author(s): Ryota Kondo
  • Organizer: 9th World Biomaterials Congress
  • Place of Presentation: New Century International Exhibition and Convention Center, Chengdu, China
• [Presentation] Effect of Sn Addition on the Magnetic Susceptibility of Zr-Nb Alloy Preventing Artifact in MRI (2012)
  • Author(s): Naoyuki Nomura
  • Organizer: 9th World Biomaterials Congress
  • Place of Presentation: New Century International Exhibition and Convention Center, Chengdu, China
• [Presentation] Effects of phase constitution on the magnetic susceptibility and mechanical properties of Zr-Nb alloys preventing artifacts in MRI (2011)
  • Author(s): N. Nomura, et al
  • Organizer: 4th International Conference on Mechanics of Biomaterials and Tissues
  • Place of Presentation: Hawaii, USA
  • Year and Date: 2011-12-11
• [Presentation] MRI対応Zr-Nb合金の磁化率に及ぼす冷間圧延の影響 (2011)
  • Author(s): 清水良太, 他
  • Organizer: 第33回日本バイオマテリアル学会大会
  • Place of Presentation: 京都 京都テルサ
  • Year and Date: 2011-11-22
• [Presentation] 各種金属材料を用いたMRIアーチファクトの3次元的評価 (2011)
  • Author(s): 今井治樹, 他
  • Organizer: 第33回日本バイオマテリアル学会大会
  • Place of Presentation: 京都 京都テルサ
  • Year and Date: 2011-11-22
• [Presentation] MRI対応Zr-14Nb合金の機械的特性に及ぼす熱処理の影響 (2011)
  • Author(s): 近藤亮太, 他
  • Organizer: 第33回日本バイオマテリアル学会大会
  • Place of Presentation: 京都 京都テルサ
  • Year and Date: 2011-11-22
• [Presentation] Evaluation of magnetic susceptibility of a Zr-based bulk glassy alloy to suppress artifacts in magnetic resonance imaging (2011)
  • Author(s): Naoyuki Nomura, et al
  • Organizer: International Symposium on Visuallization in Joining & Welding Science thorough Advanced Measurements and Simulation and Advanced Materials Development and Integration of Novel Structured Metallic and Inorganic Materials (Visual-JW2010)
  • Place of Presentation: Suita, Osaka, Japan
  • Year and Date: 2011-11-11
• [Presentation] 各種金属を用いたMRIアーチファクトの3次元的評価 (2011)
  • Author(s): 野村直之, 他
  • Organizer: 日本金属学会2011年秋期講演大会
  • Place of Presentation: 沖縄 沖縄コンベンションセンター
  • Year and Date: 2011-11-07
• [Presentation] Zr-14Nb合金の磁化率と機械的特性に及ぼす熱処理の影響 (2011)
  • Author(s): 近藤亮太, 他
  • Organizer: 日本金属学会2011年秋期講演大会
  • Place of Presentation: 沖縄 沖縄コンベンションセンター
  • Year and Date: 2011-11-07
• [Presentation] MRI対応Zr-14Nb合金の磁化率に及ぼす冷間圧延の影響 (2011)
  • Author(s): 清水良太, 他
  • Organizer: 日本金属学会2011年秋期講演大会
  • Place of Presentation: 沖縄 沖縄コンベンションセンター
  • Year and Date: 2011-11-07
• [Presentation] Zr-Nb合金の機械的性質に及ぼすSn添加の影響 (2011)
  • Author(s): 中川俊, 他
  • Organizer: 日本金属学会2011年秋期講演大会
  • Place of Presentation: 沖縄 沖縄コンベンションセンター
  • Year and Date: 2011-11-07
• [Presentation] MRI アーチファクトを防止する医療用ジルコニウム合金 (2011)
  • Author(s): 野村直之
  • Organizer: Bio Japan 2011
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2011-10-05
  • Invited
• [Presentation] MRIアーチファクトを防止する医療用ジルコニウム合金 (2011)
  • Author(s): 野村直之
  • Organizer: Bio Japan 2011
  • Place of Presentation: 神奈川 パシフィコ横浜(招待講演)
  • Year and Date: 2011-10-05
• [Presentation] Effects of Phase Constitution on the Magnetic Susceptibilities and Mechanical Properties of Zr-Mo Alloys Preventing Artifacts in MRI (2011)
  • Author(s): Naoyuki Nomura, et al.
  • Organizer: 3rd Asian Biomaterials Congress
  • Place of Presentation: BEXCO Busan, Korea
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] 先端医療を支える高機能金属 (2011)
  • Author(s): 野村直之
  • Organizer: 軽金属学会創立60周年記念関東支部特別行事第一回関東支部若手研究者育成特別研修会
  • Place of Presentation: (株)神戸製鋼所鬼怒川保養所
  • Year and Date: 2011-09-06
  • Invited
• [Presentation] 先端医療を支える高機能金属 (2011)
  • Author(s): 野村直之
  • Organizer: 軽金属学会創立60周年記念関東支部特別行事第一回関東支部若手研究者育成特別研修会
  • Place of Presentation: 栃木 (株)神戸製鋼所鬼怒川保養所(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-06
• [Presentation] Magnetic Susceptibility of A Zr-Based Bulk Glassy Alloy Preventing Artifacts in Magnetic Resonance Imaging (2011)
  • Author(s): N.Nomura, et al
  • Organizer: Joint Conference of 5^<th> International Conference on Science and Technology for Advanced Ceramics(STAC5) and 2^<nd> International Conference on Advanced Materials Development and Integration of Novel Structured Metallic and Inorganic Materials(AMDI4) Conference
  • Place of Presentation: Mielparque-Yokohama
  • Year and Date: 2011-06-23
• [Presentation] Effect of Cold-rolling on Microstructure and Magnetic Susceptibilities of Zr-14Nb Alloy (2011)
  • Author(s): Kondo R, et al
  • Organizer: International Dental Materials congress 2011
  • Place of Presentation: Yonsei Univ, Korea
  • Year and Date: 2011-05-28
• [Presentation] Effect of Heat treatment on Magnetic Susceptibility and Mechanical Properties of Zr-3Mo Alloy That Prevents the MRI Artifacts (2011)
  • Author(s): Suyalatu, et al
  • Organizer: International Dental Materials congress 2011
  • Place of Presentation: Yonsei Univ, Korea
  • Year and Date: 2011-05-28
• [Presentation] MRI対応低磁性合金 (2010)
  • Author(s): 野村直之
  • Organizer: 第32回日本バイオマテリアル学会大会
  • Place of Presentation: グランドプリンスホテル広島
  • Year and Date: 2010-11-30
  • Invited
• [Presentation] MRIアーチファクト防止型Zr-Mo合金の磁化率と機械的特性に及ぼす熱処理の影響 (2010)
  • Author(s): 蘇亜拉図, 他
  • Organizer: 第32回日本バイオマテリアル学会大会
  • Place of Presentation: 広島グランドプリンスホテル広島
  • Year and Date: 2010-11-30
• [Presentation] MRIアーチファクト防止型生体用Zr-Nb合金の機械的性質 (2010)
  • Author(s): 近藤亮太, 他
  • Organizer: 第32回日本バイオマテリアル学会大会
  • Place of Presentation: 広島グランドプリンスホテ
  • Year and Date: 2010-11-30
• [Presentation] MRI対応低磁性合金 (2010)
  • Author(s): 野村直之
  • Organizer: 第32回日本バイオマテリアル学会大会
  • Place of Presentation: 広島グランドプリンスホテル広島
  • Year and Date: 2010-11-30
• [Presentation] アーチファクト防止型Zr-Mo合金の磁化率と機械的特性に及ぼす熱処理の影響 (2010)
  • Author(s): 蘇亜拉図, 他
  • Organizer: 日本金属学会2010年秋期(第147回)大会
  • Place of Presentation: 北海道北海道大学
  • Year and Date: 2010-09-27
• [Presentation] Zr-Nb合金の磁化率に及ぼすSn添加の影響 (2010)
  • Author(s): 中川俊, 他
  • Organizer: 日本金属学会2010年秋期(第147回)大会
  • Place of Presentation: 北海道北海道大学
  • Year and Date: 2010-09-27
• [Presentation] Effects of Phase Constitution of Zr-based Alloys on Their Magnetic Susceptibility to Prevent Artifacts in MRI (2010)
  • Author(s): N.Nomura, et al
  • Organizer: 23rd European Conference on Biomaterials (ESB2010)
  • Place of Presentation: Tampere University of Technology, Finland
  • Year and Date: 2010-09-14
• [Presentation] Effect of phase constitution on the magnetic susceptibility of Zr-based alloy for the suppression of MRI artifacts (2010)
  • Author(s): N. Nomura
  • Organizer: Development of inorganic biomaterials with novel functions, Finnish-Japanese seminar on biomaterials and implants
  • Place of Presentation: Materials Science and Engineering, Aalto University, Finland
  • Year and Date: 2010-09-10
  • Invited
• [Presentation] Effects of Phase Constitution of Zr-Mo Alloys on Their Magnetic Susceptibilities to Prevent Artifacts in MRI (2010)
  • Author(s): Naoyuki Nomura, et al
  • Organizer: The 7th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (PRICM7)
  • Place of Presentation: Cairns Convention Centre, Australia
  • Year and Date: 2010-08-05
• [Presentation] MRIアーチファクト防止型歯科用Zr-Nb合金の機械的性質 (2010)
  • Author(s): 近藤亮太, 他
  • Organizer: 平成22年度春期(東京)第55回日本歯科理工学会学術講演会
  • Place of Presentation: 東京タワーホール船堀
  • Year and Date: 2010-04-18
• [Remarks]
  • URL: http://aqua.tmd.ac.jp/ResDB/DispRsch/dsp_resdata.php?id=1447&la=ja
• [Remarks]
  • URL: http://aqua.tmd.ac.jp/ResDB/DispRsch/dsp_resdata.php?id=1447&la=ja
• [Patent(Industrial Property Rights)] ジルコニウム合金, 骨固定具, およびジルコニウム合金の製造方法 (2013)
  • Inventor(s): 野村直之, 塙 隆夫
  • Industrial Property Rights Holder: 東京医科歯科大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2013-08-23
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] ジルコニウム合金、骨固定具、及びジルコニウム合金の製造方法 (2013)
  • Inventor(s): 野村 直之、塙 隆夫
  • Industrial Property Rights Holder: 野村 直之、塙 隆夫
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2013-08-23
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] ジルコニウム合金、骨固定具、およびジルコニウム合金の製造方法 (2012)
  • Inventor(s): 野村直之、塙 隆夫
  • Industrial Property Rights Holder: 東京医科歯科大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2012-187593
  • Filing Date: 2012-08-28