2021 Fiscal Year Annual Research Report
Morphological analysis of cortical bones for the assessment of bone quality with clinical CT images
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19K09629
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
弦本 敏行 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (60304937)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐伯 和信 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 講師 (80195966)
大神 敬子 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 助教 (80812924)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 皮質骨 / 骨粗鬆症 / 多孔化 / 海綿骨化 / 大腿骨 / 有限要素法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）各大腿骨の横断面CT画像を用いて各皮質骨領域内のCT値分布を解析するためのMicrosoft Excel上でマクロ解析シートを作成した。
（２）大腿骨骨格標本のCT画像を取得したのち、複数の骨幹部横断面の全領域を含む非脱灰研磨標本を作製した。それらの円偏光顕微鏡像画像と走査電顕画像を取得し、事前に撮影したCT画像解析結果と照合した。その結果、大腿骨CT横断面画像におけるCT値の低い領域は皮質骨断面内に存在する多孔化領域に一致することが示された。
（３）以上のことから、臨床用CT画像を用いて大腿骨骨幹部の皮質骨内の骨粗鬆症性変化を定量評価する方法として利用できることが示された。そこであらためて研究対象として、当教室保管中の現代人大腿骨標本90体（男性46体、女性44体）のCT画像、大学に搬入されたご遺体のうち、生前に同意を取得できた解剖体32体（男性17体、女性15体）の大腿骨のCT画像をそれぞれ取得した。これらのCT画像に対して今回開発した評価方法を応用した結果、骨粗鬆症の進行した個体においては大腿骨皮質骨の菲薄化が認められること、さらにそのような個体においては骨髄側を中心に多孔化領域が広がっていることが確認された。また、そのパターンには男女間で差があることが示された。
（４）続いて、骨組織解析に特化した有限要素法解析ソフトMechanical Finderを導入し、これまで取得したCT画像情報から対象大腿骨の生体力学的解析を実施した。荷重条件を定めて、生体力学的パラメータ、各種応力、および各種ひずみとひずみエネルギー密度の解析を実施した。その結果、生体力学的解析でも、大腿骨骨幹部の形態学的特性を反映した妥当な解析結果が示された。
以上のことから、本研究の研究実績として、大腿骨皮質内における骨粗鬆症性変化を臨床的に定量評価する方法の開発につながる結果を示すことができた。
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