2014 Fiscal Year Annual Research Report
オステオン構造の組成観察に基づいた骨折リスク低減法
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24500503
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
藤崎 和弘 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (90435678)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横田 秀夫 独立行政法人理化学研究所, 画像情報処理研究チーム, チームリーダー (00261206)
東藤 正浩 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10314402)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 生物・生体工学 / 機械材料・材料力学 / 生体材料 / 物性実験 / 医療・福祉 / 骨折予防 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
[1]破壊試験
複数の条件下で脱灰（アパタイト除去）処理を施した牛皮質骨試験片に対し、小型シャルピー衝撃負荷装置を用いた破壊実験を行い、未処理状態より破壊エネルギが増加する処理条件を見出した。そこで、骨組織が物理的欠陥を有した状態を想定し、微小な切欠きを付与した骨試験片を作製した。切欠き試験片は衝撃破壊強度が著しく低下するが、切欠き部周辺を部分的に脱灰することで衝撃破壊強度の改善がみられた。また、この脱灰処理をより効果的に実施する方法について検討し、臨床に近い温度条件で脱灰処理時間の短縮に成功した。以上の結果から、脱灰が骨の破壊強度改善に有効な手段となりうることを確認した。
[2]マルチスケール力学解析
皮質骨表面を顕微鏡観察した際のオステオン形態を３次元ＣＡＤ上でモデル化し、オステオン、非オステオン部に弾性率の異質性を仮定した有限要素モデルを構築した。このモデルについて有限要素法による静力学解析を行い、骨組織内の構造欠陥部に応力集中が生じることを確認した。また、骨格構造の有限要素解析からマクロな形状に基づく応力集中部を特定した。このような力学解析を行うことで、脱灰処理が有効な部位を特定することができる。
[3]結果のまとめと開示
これまでの実験・解析結果から得られた知見をまとめ、国内外の学会発表等を通じて成果を公開した。また、関係機関の医学研究者に情報提供を行い、今後の臨床応用に向けた研究計画と各種実験を実行するための協力体制を樹立した。
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