2010 Fiscal Year Annual Research Report
階層的複合構造特性に基づいた生体内骨組織応力検出法
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19200035
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
但野 茂 北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (50175444)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 直樹 北海道大学, 大学院・理学研究院, 教授 (40142202)
白土 博樹 北海道大学, 大学院・医学研究科, 教授 (20187537)
古坂 道弘 北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (60156966)
東藤 正浩 北海道大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (10314402)
藤崎 和弘 北海道大学, 大学院・工学研究院, 助教 (90435678)
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| Keywords | バイオメカニクス / 生体骨組織 / 応力検出 / X線回折 / 皮質骨 / 結晶配向性 / 中性子散乱 / 平面応力 |
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| Research Abstract |
本研究は、HApとColの階層的複合構造である生体皮質骨に生じた応力を非侵襲に測定する原理および手法の提案を目的とする。4年計画の最終年度である今年度は、以下の事項を実施した。
1)骨組織ひずみ-HApひずみ関係式:X線回折で測定されたHAp結晶格子ひずみと骨組織ひずみの関係式を引き続き検討した。これには骨軸方向、結晶方位、負荷方向を考慮した。また結晶性との関連も調べた。ミクロスケールとして皮質骨のOsteon-Woven Bone構造との関連も調査した。
2)骨組織応力測定用回折X線システム:回折X線装置の計測システムおよびデータ処理を整備し、骨組織残留応力システムを検討した。残留応力測定のためのX線照射条件の精度向上を図った。
3)変形中の骨組織成分挙動と結晶化度依存異方性構成式:引張負荷中における骨組織HAp-Col複合体のマクロ変形とHAp結晶のミクロひずみを同時に測定した。これは、皮質骨と海綿骨骨梁についてもX線照射中に微小引張試験を行った。この装置は試作し、マクロ変形はひずみゲージで、ミクロひずみはX線で測定した。
4)表層面応力成分算出法:IPで測定されたひずみ成分から皮質骨表層面の二軸応力成分を高精度に算出する方法を整理した。
5)中性子散乱による骨組織ひずみ:中性子散乱実験により、外的負荷を与えた場合の骨組織ひずみとHAp、Colの両ひずみの関係を求めた。
6)生体骨の残留応力測定:in vivo(生体内)骨組織内の応力測定手法を検討した。その精度と各条件を求める。実験には家兎を用いる。
7)応力診断装置の提案:本研究の成果をまとめ、臨床使用可能な骨組織応力診断装置の原理を検討し、解決すべき問題点等を整理した。
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