マルチスケール複合材料としての骨組織の力学的挙動解析と構成モデルに関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14655045
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 田中 正夫 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (40163571)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 東藤 正浩 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (10314402)
• Keywords: バイオメカニクス / 骨 / 階層構造 / 骨梁

Research Abstract

本年度は,組織構造が特徴的である海綿骨について,以下の項目について研究した.
1.海綿骨のマクロスケール力学特性(構造特性)試験:牛大腿骨骨頭部より海綿骨立方体試験試料を採取し,体幹軸,内外側軸,前後方向軸についての圧縮試験により弾性特性と,マイクロx線CT観察に基づく構造形態解析(平均切片長解析とファブリック楕円解析)とで,海綿骨としてのマクロスケール特性の異方性を解析した.
2.海綿骨骨梁の3点曲げ試験:前項1.で使用した海綿骨立方体試験試料から,体幹軸,内外側軸,前後軸方向に配向した骨梁を採取し,単一骨梁の曲げ試験を行う微小3点曲げ試験機を作成して,利力学特性を解析した.この結果,個々の骨梁の弾性特性は,その骨梁の配向方向により異なる可能性が示唆された.
3.海綿骨骨梁の微小硬さ試験:前項1.で使用した海綿骨骨梁試験試料から採取した体幹軸,内外側軸,前後軸方向に配向した骨梁をプラスターベッドに固定し,骨梁の長軸を含む面について微小ビッカース硬さ試験を行った.この結果,個々の骨梁の硬さ特性は,その骨梁の配向方向に異なる可能性が示され,その方向依存性は前項2.で観察された弾性特性に関するものと同様であった.

Research Products

• [Publications] Masao Tanaka: "Single trabecula bending test for relationship between mechanical property and orientation of trabeculae of cancellous bone"CD-ROM Proceedings of International Congress on Biological and Medical Engineering. (CD-ROM). 118.pdf (2002)
• [Publications] 松本武志: "骨梁の弾性特性と配向性からみた海面骨の力学特性"日本機械学会論文集. 02-1(IV). 33-34 (2002)