2021 Fiscal Year Annual Research Report
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19H00827
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
石本 卓也 富山大学, 学術研究部都市デザイン学系, 教授 (50508835)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中野 貴由 大阪大学, 工学研究科, 教授 (30243182)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | インプラント / オステオサイト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ひずみ遮蔽（正常なひずみが骨に負荷されない状況）による骨劣化を生じない新骨機能化インプラントロジー構築のため、ひずみ感受を担うとされるオステオサイトに着目した研究を推進した。これまでに、長管骨を用いて、オステオサイトが、骨に異方的に生じるひずみ場を効率的に感知するためにその形態（骨小腔と骨細管）をひずみ場に対して異方的に配置すること、異方的なひずみ場が低減した場合には、上記の異方性も低減し、異方性のひずみ場を感受する機能が劣化することを、インプラントを用いないin vivo実験系にて基礎的に明らかにした。この知見をもとに、金属インプラントが埋入された応力遮蔽状況下でのオステオサイトの応答を調査した。金属インプラント埋入された骨においては、インプラント直下において顕著な骨吸収の亢進が生じた。一方で骨形成も同時に生じたものの、新たに形成された骨組織においては、オステオサイトの形態の異方性が既存骨部と比較して低減していた。同時に、骨の力学機能を支配する骨基質配向性も著しく劣化していることが明らかになった。つまり、インプラント埋入による応力遮蔽下における骨力学機能は、骨の量や密度指標から推測されるものよりも顕著に劣化していることを意味し、その大きな要因が、新生骨における基質配向性の低さであることが明らかになった。こうした知見に基づき、ひずみ遮蔽を低減可能な金属インプラントの仕様の策定を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画に沿って課題が進行している。特に、インプラントを受け入れる側である骨の観点と、インプラント素材の両方の立場から研究を進めており、知見を相互に融合させつつ研究が遂行できている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ひずみ遮蔽が生じるインプラントのいくつかの例がこれまでに示されており、今後は、それらの知見も踏まえて、ひずみ遮蔽を抑制するインプラントの仕様策定を進めるとともに、その効果を実証する。一方で、インプラント作製に関しては、同一素材であっても結晶集合組織によって弾性率をはじめとする力学特性を変えることができ、さらに、集合組織形成が3Dプリンタで可能であることが近年明らかになってきたことから、3Dプリンタを駆使したインプラントの創製を計画している。集合組織形成により、実現可能なインプラント素材の物性値の幅を拡大することができると期待いている。
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