2008 Fiscal Year Annual Research Report
HApのX線回折現象を用いた骨組織異方性弾性率測定
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20700372
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
藤崎 和弘 Hokkaido University, 大学院・工学研究科, 助教 (90435678)
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| Keywords | バイオメカニクス / 骨組織 / X線回折 / ハイドロキシアパタイト / 異方性 / 応力・ひずみ / 結晶構造 / インプラント |
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| Research Abstract |
【研究目的】
生体骨組織はマルチスケールの異方性構造に由来した異方性力学特性を有することが知られている。これは、オステオンの繊維方向やハバース管の走行方向、さらには、オステオンを構成するコラーゲン繊維、ハイドロキシアパタイト結晶(HAp)の配置・配向に依存する。本研究では骨組織内HApの結晶構造と力学特性に注目し、X線回折を利用した骨組織異方性弾性率測定システムを提案する。また、弾性率分布を骨構造の3次元モデル上に記述し、構造解析用の骨異方性構造モデルを作成する。
【実施内容】
本年度研究計画に基づき、[1]研究室既存のX線回折装置をベースとした測定系の構築、[2]X線装置内で利用可能な小型負荷装置の製作と負荷ひずみ制御システムの開発、[3]高結晶性材料(人工HAp、チタン)のX線応力・ひずみ測定を実施した。21年度計画に向けた課題として、複合構造特性を有する骨格系の構造解析モデル構築のための医用画像処理プログラムを作成し、骨応力解析に有効な3次元内部構造モデリングを行った。また、生体試料へのX線回折法の適応を目指し、湿潤状態の皮膚・皮下組織が持つX線吸収.散乱特性を調査した。
【結果の意義】
現在、X線を利用した骨組織の微視構造解析や、応力やひずみ測定が進められている。本測定手法にて生体骨の異方性構造と力学量との関係を定量的に示せれば、骨再生や骨粗しょう症などの診断において重要な生体機能情報となる。また、本年度の研究にて、皮膚・皮下組織下の結晶性材料においてもX線回折法が適用できることが示された。これは生体骨組織に対する本手法適用の可能性を示す結果である。
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