メカノバイオロジー機構に基づくインプラント周囲骨リモデリング賦活化プロトコル

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K11795
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 高橋 健太 東北大学, 歯学研究科, 大学院非常勤講師 (30792642)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小川 徹 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (50372321) ; 内藤 英樹 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50361142) ; 末永 華子 東北大学, 歯学研究科, 助教 (00508939) ; 佐々木 啓一 東北大学, 歯学研究科, 教授 (30178644)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 歯学 / オッセオインテグレーション / インプラント / μCT / メカノバイオロジー / 高周波振動刺激

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，メカノバイオロジー機構の理解に基づいたミクロスケールからマクロスケールの力刺激の最適化を行い，個体・部位レベルでの力刺激による骨リモデリングシミュレーションシステムの構築，インプラント周囲骨リモデリングを賦活化する力刺激プロトコルを提案することを目的とする．メカノバイオロジー機構の解明には，高解像度Na18F-PETの分子イメージングとFEAを用いたインプラント周囲骨骨代謝動態とFEMを用いた骨内応力分布との対応により，メカニカルストレス依存性の骨リモデリング動態の把握を行う．ミクロスケールからマクロスケールの力刺激の最適化に関しては，日常的な低周波機械刺激，低強度・高周波振動刺激（LMHF loading）および低出力超音波パルス刺激（LIPUS）を用い，それぞれのインプラント周囲骨への影響や組み合わせた際の効果を評価する．
今年度は，ラット脛骨インプラント埋入モデルを用いて，LMHF loadingとLIPUS刺激およびそれらを組み合わせた際のインプラント周囲骨への影響についての検討を行った．埋入後 1週および 4週にて屠殺し，片側脛骨は除去トルク試験（インプラントオッセオインテグレーションの物理的強度の評価）に，対側はμCT画像解析および組織形態学的評価（インプラント-骨接触率やインプラント周囲骨密度）に供した．μCT画像解析では，インプラント周囲皮質骨及び海綿骨内に設定したROIの相対グレイ値（水=0，インプラント=100）により石灰化度を評価した．現在，実験データの解析を行っているが，μCT画像解析ではLMHF loadingとLIPUSの併用群において，海綿骨領域において骨密度が高値を示す傾向が認められた．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

今年度は，高解像度PET装置の冷却器の不具合により，PETを用いた実験・評価が行えなかった．それ以外の動物実験については，ほぼ計画どおり進行している．冷却器の修理が完了し次第，実験スケジュールをたて，早期にPETを用いた実験を開始する．

Strategy for Future Research Activity

H30年度は，μCT画像解析の詳細や組織形態学的評価(骨-インプラント接触率(BIC)，インプラント周囲骨全体・皮質骨・海綿骨の骨密度)などの実験データ解析を早期に完了し，その結果をもとに同動物実験モデルにて，低周波振動刺激ついてもその効果およびLMHF loadingやLIPUSとの併用効果について検討を加える．また，同動物実験モデルにて高解像度PETを用いた評価についても早期に再開する。

Causes of Carryover

次年度使用額は，当初計画していた高解像度PETを用いた実験・評価が行えなかったため発生した未使用額である．
平成３０年度はPET装置の修理が完了し，PETを用いた実験を遂行する予定であり，それに関わる経費として使用する予定である．またその他の使用予定としては，追加の動物実験，データ解析および論文制作にかかわる経費，また研究打ち合わせおよび研究成果発表旅費として使用予定である．