2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Tomographic Micro Mechanical Diagnosis Technology for Early Osteoarthritic Cartilage using Optical Coherence Tomography
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17K11023
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
池渕 充彦 大阪市立大学, 大学院医学研究科, 講師 (70453131)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
折田 久美 大阪市立大学, 大学院医学研究科, 博士研究員 (40748597)
佐伯 壮一 名城大学, 理工学部, 教授 (50335767)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 応力緩和OCT（SR-OCT） / 光コヒーレンス断層画像(OCT) / 変形性膝関節症 / 軟骨力学的特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では光干渉断層画像 (OCT)を応用し開発された組織力学特性の断層画像可が可能である応力緩和OCT (SR-OCSA)を用いて変性軟骨の力学特性を評価することを目的とした。
研究期間の前半は、SR-OCSAを用いての変性軟骨の力学特性の評価手法の確立を行った。SR-OCSAは、OCTによる断層画像という静止画像に組織変形の空間分布と時間分布という２つの評価軸(時空間)を加え、動的・力学的な評価を行う。我々は得られた評価結果から緩和時間、及びひずみ速度緩和減衰係数を算出し、これらを変性軟骨の力学特性と力学分布の指標とする手法と、OAモデルを用いた力学測定実験の条件設定を確立させた。
研究期間の後半は、ウサギ変形性膝関節症モデル（OAモデル）に対する実験を行った。New Zealand White Rabbitの前十字靭帯を切断しOAモデルを作成、術後2、4、8週に犠牲死させ異なる変性度の OAモデルを作成した。変形膝関節症の重症度別に変性軟骨の力学特性を押し込み力学試験機、SR-OCSAを用いての変性軟骨の力学特性と力学分布の検出を試みた。
このOAモデルでは、組織学的評価では、術後4週から変形膝関節症の重症度の有意な増悪を認め、週数を経るにつれ重症度の増悪を認めた。力学特性は、押し込み力学試験機から測定した緩和時間は術後2週より有意に減少を認め、変性が進むにつれ減少を認めた。また、ひずみ速度緩和減衰係数は術後2週より有意に上昇を認め、変性が進むにつれさらなる上昇を認めた。このことにより、変形性関節軟骨の力学特性は組織 学的に変性を認める前に低下していることが示唆され たと判断できた。
以上の成果により、SR-OCSAを用いた変性軟骨の力学特性の評価手法の基本を確立できたものと考える。
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