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荷重応答に対する関節軟骨内部におけるコラーゲン線維配向の変化の解析

研究課題

研究課題/領域番号 14370470
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 整形外科学
研究機関京都府立医科大学

研究代表者

徳永 大作  京都府立医科大学, 医学研究科, 講師 (90343409)

研究分担者 瀬尾 芳輝  獨協医科大学, 医学部, 教授 (90179317)
日下 義章  朝日大学, 歯学部, 教授 (40205068)
研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
11,200千円 (直接経費: 11,200千円)
2004年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2003年度: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円)
2002年度: 4,700千円 (直接経費: 4,700千円)
キーワード関節軟骨 / コラーゲン線維 / MRI / T1緩和時間 / T2緩和時間 / DQF NMR / 線維配向度 / 線維方向
研究概要

本研究では、荷重負荷時の関節軟骨組織内コラーゲン線維の変形を可視化(画像化)し、解析することを目的として実験を行った。平成16年度は、ウシ大腿骨内顆の関節軟骨を実験材料として使用した。大腿骨内顆後面から前面を5分割し、荷重部、非荷重部に分けた。それぞれの部位から軟骨および海綿骨を一塊として直径8mmの円柱状に摘出し、これを試料とした。平成16年度は荷重時における軟骨組織内の各層における含水量とコラーゲン線維の配向度を測定した。摘出試料を直径10mmのNMR試料管に関節面を長軸に対して垂直方向に固定し、0.15、0.3、0.5、1.0MPaの荷重を順次負荷し、MRI測定を行った。まずinversion recovery法でT_1計算画像を、spine echo法でT_2計算画像を撮像した。ついで二量子フィルター(DQF)核磁気共鳴画像法(MRI)でDQF NMR画像を撮像した。T_1計算画像、T_2計算画像から軟骨組織内の各層の荷重状態におけるT_1緩和時間、T_2緩和時間を算出した。T_1緩和時間は、荷重部、非荷重部ともに荷重の負荷とともに表層では緩和時間が短縮し、深層では緩和時間の短縮が軽度であった。T_1緩和時間は水の含有量に比例することから、荷重部、非荷重部ともに表層では荷重が増加するにしたがい水が流出し、深層では水が保持されていることがわかった。T_2緩和時間は荷重部、非荷重部ともに荷重とともに表層では緩和時間が短縮し、下層では緩和時間が延長することがわかった。DQF NMR画像では、荷重部、非荷重部ともに荷重とともに表層は信号が増強し、下層では信号が低下することがわかった。T_2緩和時間、DQF NMR画像の結果から表層では荷重とともに表層のコラーゲン線維の配向性が増強し、逆に下層ではコラーゲン線維の配向性が低下している事を意味している。関節軟骨の荷重負荷に対する水分保持機能を解明できたと考える。

報告書

(4件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (6件) 文献書誌 (1件)

  • [雑誌論文] Evaluation of the Internal Structure Change of Articular Cartilage with Weight-bearing in terms of 1H-NMR Relaxation Behavior.2003

    • 著者名/発表者名
      Ikoma K, et al.
    • 雑誌名

      Transaction of Orthopaedic Research Society 26

      ページ: 245-245

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Evaluation of collagen fiber maturation and ordering in regenerating tendons employing H-1 double quantum filtered NMR spectroscopy.2003

    • 著者名/発表者名
      Ikoma K, et al.
    • 雑誌名

      Journal of Orthopaedic Research 21

      ページ: 149-156

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Evaluation of the Internal Structure Change of Articular Cartilage with Weight-bearing in terms of 1H-NMR Relaxation Behavior2003

    • 雑誌名

      Transaction of Orthopaedic Research Society 26

      ページ: 245-245

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Evaluation of collagen fiber maturation and ordering in regenerating tendons employing H-1 double quantum filtered NMR spectroscopy2003

    • 雑誌名

      Journal of Orthopaedic Research 21

      ページ: 149-156

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Mapping the fiber orientation in articular cartilage at rest and under Pressure studied by 2H double quantum filtered MRI.2002

    • 著者名/発表者名
      Shinar H, et al.
    • 雑誌名

      Magn.Reson.Med. 48

      ページ: 322-330

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Mapping the fiber orientation in articular cartilage at rest and under pressure studied by 2H double quantum filtered MRI2002

    • 雑誌名

      Magn Reson Med 48

      ページ: 322-330

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ikoma K., Kusaka Y., et al.: "Evaluattion of collagen fiber maturation and ordering in regenerating tendons employing H-1 double quantum filtered NMR spectroscopy"Journal of Orthopaedic Research. 21. 149-156 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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