2019 Fiscal Year Research-status Report
３Ｄチタンプリントによる頭蓋・脊椎インプラントの骨誘導性獲得
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19K09517
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| Research Institution | Akita Cerebrospinal and Cardiovascular Center |
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Principal Investigator |
菅原 卓 秋田県立循環器・脳脊髄センター(研究所), 医工学研究部, 研究部長 (80241660)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | チタン合金 / ３Dプリンター / 骨誘導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
3Dチタンプリンターは熱源により電子ビーム方式とレーザービーム方式に大別される。電子ビーム方式は造形前にチタン合金粉末を予熱するため、造形体の熱膨張・収縮を抑制し、残留ひずみを低減させることが可能である。また、真空中での造形を行うので酸化・窒化が起きにくく、造形速度が速い。レーザービーム方式は使用するチタン粉末が細かく、積層厚さも小さく設定が可能であり、精度が高い。この熱源の違いの他に、造形時にはチタン粉末の大きさ、積層厚の他に走査速度、ビーム電流値といった変更可能なパラメーター数多く存在するが、造形条件と造形物の特性との関係は検討されていなかった。R1年度には電子ビーム造形で各条件を設定して64チタン合金板（10 x 10 x 1mm）を造形、コントロールとして切削64チタン板を作成した。これらのサンプルの表面粗さを測定し、人工体液中に浸漬して結晶の析出を観察、・同定した。疑似体液は血漿無機成分を模擬したKokubo溶液、Hanks溶液をベースに溶液中無機イオン濃度を変化させた溶液を作成、チタン板を溶液中（恒温培養器37℃）で2週間浸漬した。洗浄後に走査電子顕微鏡（SEM）で表面の結晶析出を評価し、結晶の組成をX線回折装置（XRD）とエネルギー分散型X線分光法（EDX）で評価し、析出物がアパタイト（リン酸カルシウム）かどうかを確認した。プリントしたチタン板上には結晶の析出がみられ、リン酸カルシウムであることが確認された。一方、コントロールの切削チタン板では表面結晶の析出はみられなかった。
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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
３Dプリント条件として7項目のうち3項目を終了した。R2-3年度に残り4項目を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
R2年度にはレーザービーム造形で各条件を設定して64チタン合金板（10 x 10 x 1mm）を造形、コントロールとして切削64チタン板を作成する。これらのサンプルの表面粗さを測定し、人工体液中に浸漬して結晶の析出を観察、・同定する。疑似体液は血漿無機成分を模擬したKokubo溶液、Hanks溶液をベースに溶液中無機イオン濃度を変化させた溶液を作成、チタン板を溶液中（恒温培養器37℃）で2週間浸漬する。洗浄後に走査SEMで表面の結晶析出を評価し、結晶の組成をXRD、EDXで評価し、析出物がリン酸カルシウムかどうかを確認する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染拡大の影響を受けて、注文していたiPadProの納品が翌年度に持ち越しになったため。
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[Journal Article] Clinical Application of 3D Printing Technology to the Surgical Treatment of Atlantoaxial Subluxation in Small Breed Dogs2019
Author(s)
Hiroaki Kamishina, Taku Sugawara, Kohei Nakata, Hidetaka Nishida, Naoko Yada, Toru Fujioka, Yoshihiko Nagata, Akio Doi, Naoyuki Konno, Fujio Uchida, Sadatoshi Maeda
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Journal Title
PLos One
Volume: 14
Pages: e0216445
DOI
Peer Reviewed
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