2017 Fiscal Year Research-status Report
レーザーパルス形状制御CO2レーザーによる歯・歯槽骨・骨の修復・再生の研究
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16K01352
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
宇野 和行 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (20550768)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河阪 明彦 山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (30710313) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | CO2レーザー / 歯科 / 新生骨 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
骨の治癒過程におけるCO2レーザー照射による新生骨形成への影響において，レーザー照射による光の作用と熱の作用のどちらが効果的か調査するために，平成28年度の実験よりもテールエネルギーの大きな短パルスCO2レーザーを作製し，ウサギの鼻骨に照射する実験を行った．
平成29年度は，まず，1台のレーザー装置において，励起回路や電気素子により，放電を制御し，レーザーパルス波形の制御を実現した．動物舎で使用可能なCO2レーザーの作製・調整を行った．平成29年度の動物実験では，平成28年度の実験よりもテールエネルギーの大きな短パルスCO2レーザーである，尖頭パルス幅360 ns，テール長93 μs，尖頭パルスに対するテールのエネルギー比1:80のテール付き短パルスCO2レーザーを使用した．
動物実験では，レーザービームは，多関節ミラーによる導光パイプを通り，焦点距離4.6 cmの集光レンズにより集光され，骨の表面に照射された．フルエンスは1パルスあたり333 mJ/cm2であり，照射回数（繰り返し周波数50 Hz）により総照射フルエンスが88－662 J/cm2に調整された．総照射フルエンスは，平成28年度の実験と同じである．
動物実験では，日本白色種家兎（雄，12－16週齢，2.5－2.99 kg）を用いた．ウサギの鼻背部の剃毛と鼻骨上粘膜の剥離を行い，骨に直接レーザーを照射した．施術後1，2，3，4週後に屠殺し，現在，標本サンプルを作製している．今後，組織形態学的評価法において，画像解析ソフトを用い，照射部の面積及びその中の骨組織の面積を計算し，後者の占有率を算出する．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成28年度・平成29年度は，申請の通り，山梨大学大学院総合研究部（医学部歯科口腔外科学）の助教，河阪明彦氏とともに実験を行った．河阪氏が平成30年3月31日付で退職（開業医），科研費の応募資格を喪失することとなり，分担者の変更を行った．平成30年度は，河阪氏と同じ講座である山梨大学大学院総合研究部（医学部歯科口腔外科学）の助教，諸井明徳氏とともに実験を行う．平成29年度は，分担者の研究引き継ぎも行い，研究の打ち合わせや実験にも諸井氏に同席して頂いた．分担者の変更は研究の進捗に多少の遅れを生じさせたものの，大きな影響を与えるものではないと考えている．
本研究の目的は，骨の治癒過程におけるCO2レーザー照射による新生骨形成におけるレーザーパルス形状（波形）の影響の調査である．平成28年度は，尖頭パルス幅272 ns，テール長51 μs，尖頭パルスに対するテールのエネルギー比1:36のテール付き短パルスCO2レーザー（熱影響が小さく光の作用が大きいと考えられるレーザーパルス）を動物実験に使用した．平成29年度は，尖頭パルス幅360 ns，テール長93 μs，尖頭パルスに対するテールのエネルギー比1:80のテール付き短パルスCO2レーザー（熱的な影響が大きなレーザーパルス）を動物実験に使用した．平成28年度の結果と平成29年度の結果の比較により，骨の治癒過程におけるCO2レーザー照射による新生骨形成において，光の効果が重要なのか，熱の効果が重要なのか，が明らかになると考えられる．
平成29年度は，上述の分担者の引き継ぎ等により，動物実験を当初よりも遅い時期に行い，施術後1，2，3，4週後屠殺の標本サンプルの作製を行い，検査となったため，平成30年5月の時点においてまだ実験の結果（データ）が得られていない．このため，平成28年度の結果と平成29年度の結果の比較が達成されていない．
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| Strategy for Future Research Activity |
ウサギを用いた動物実験では，まず，平成29年度に実施した動物実験による標本サンプルの検査を行い，尖頭パルス幅360 ns，テール長93 μs，尖頭パルスに対するテールのエネルギー比1:80のテール付き短パルスCO2レーザー（熱的な影響が大きなレーザーパルス）による結果をまとめ，平成28年度に実施した尖頭パルス幅272 ns，テール長51 μs，尖頭パルスに対するテールのエネルギー比1:36のテール付き短パルスCO2レーザー（熱影響が小さく光の作用が大きいと考えられるレーザーパルス）による結果と比較する．その比較を受け，平成30年度に行う動物実験の条件を検討し，骨の治癒過程におけるCO2レーザー照射による新生骨形成におけるレーザーパルス形状（波形）の影響の調査を行う．
CO2レーザーの開発・調整では，平成28年度と平成29年度から引き続き，手術室で扱いやすい装置におけるレーザーパルス波形の制御可能なCO2レーザーの開発を行う．
CO2レーザーによる硬組織切削の実験では，人の歯を用い，レーザーパルス波形やフルエンスに依存する実験を引き続き行う予定である．新生骨の形成では，照射部の骨に切削や炭化を与えない条件における効果的な新生骨の形成が重要である．本実験では，骨に切削や炭化を与えない条件の調査も一つの目的である．
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| Causes of Carryover |
研究の進捗により，当初平成29年度に予定していた実験の一部を，平成30年度に実施することとした計画の変更のために，次年度使用額が生じた．また，消耗品の節約による差額も含まれる．
平成30年度に，分担者と共同で，ウサギを用いた動物実験を，実験毎に議論を行いながら，複数回（1回，20万円から40万円．動物数に依存する）行うために，本差額を使用する．
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