磁場駆動材料を応用したインプラント即時負荷における骨形成機構の解析と臨床応用

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18592110
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 菊地 正嘉 東北大学, 大学院歯学研究科, 教授 (70005065)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐々木 啓一 東北大学, 大学院歯学研究科, 教授 (30178644) ; 細田 秀樹 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教授 (10251620) ; 千葉 美麗 東北大学, 大学院歯学研究科, 講師 (10236820) ; 清水 良央 東北大学, 大学院歯学研究科, 助手 (30302152) ; 金高 弘恭 東北大学, 大学院歯学研究科, 助手 (50292222)
• Keywords: インプラント / 即時負荷 / 振動 / 磁場駆動

Research Abstract

1.動物実験モデルの作製
平成18年度は、動物実験モデルについて検討した。(1)実験部位についての検討:動物はラット、ウサギの後肢骨、大腿骨、脛骨について標本を作製し皮質骨の厚さ、海綿骨骨梁の量、配列について観察を行った。いずれも海綿骨骨梁は、比較的疎で結果としてラット大腿骨の近位端を用いることに決めた。(2)インプラント体の設計:長さ20mm、最大直径1.5mmの円柱状と円錐状のインプラント2種類を作製した。(3)ラット大腿骨埋入と経過観察:負荷をかけない群におけるインプラント周囲の組織反応について検討した。全身麻酔および局所麻酔後、皮膚を切開し、大腿骨を開放した後、バーにて皮質骨を穿孔し、インプラントを埋入した。実験後1,3、7日後、2,4,6週後に堵殺した。標本は、パラフィン包埋後、インプラントを除去し薄切しHE染色標本を作製した。埋入後1週間では、線維性結合組織が大部分取り囲み、2週間以降で、インプラント体表面の一部に骨の接触がみられた。
2.振動に関する検討
(1)振動材料の選択:磁場勾配を利用して駆動する材料である磁性体コバルトフェライト粉を使用するため、脆さの改善を目的としてエポキシ樹脂と混合した。インプラントの生体からの露出部分と下面に着脱可能な状態にするための穴をあけた。(2)振動の調整:材料には材料は交流磁気により振動させるため、コイルを作製し磁場シミュレーションを行った後、磁場の大きさによる振動数、振幅量を調整した。生体外から動きを調整するため、材料の形状を円柱状、円盤状構造にし、3次元的な制御が可能であることを確認した。平成19年度では、振動数、振動時間を変えた状態での骨の形成を確認する。