| 研究課題/領域番号 |
18K09052
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分56020:整形外科学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
森 優 東北大学, 大学病院, 助教 (70634541)
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| 研究分担者 |
花田 修治 東北大学, 金属材料研究所, 名誉教授 (10005960)
正橋 直哉 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20312639)
森 菜緒子 東北大学, 大学病院, 助教 (90535064)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 低弾性率チタン合金 / 応力遮蔽 / 骨癒合促進 / 人工関節 / 骨折治療プレート / TiNbSn合金 / 応力遮蔽抑制 / 整形外科インプラント / 人工股関節置換術 / 骨折治癒 / 低弾性チタン合金 |
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| 研究成果の概要 |
低弾性率チタン合金TiNbSnを用いた人工股関節実験モデルで応力遮蔽の抑制効果を検討した。有限要素解析による荷重応力不均衡の改善を確認し、イヌ低弾性率チタン合金人工股関節モデルで骨萎縮の抑制効果を明らかにした。また低弾性チタン合金TiNbSnの骨癒合促進効果について金属プレートを作成し、ウサギ脛骨骨切りモデルにおいて、実際の骨組織のCT画像、硬組織標本、癒合後の骨強度の検討した。TiNbSn合金を用いてX線学的、組織学的、物理的な骨癒合促進効果を検討し、Ti6Al4V合金と比較して、早期の骨癒合と癒合後の骨強度の改善効果を確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来のTi6Al4V合金は高強度、高耐久性、毒性・アレルギー性の排除を満たした優れた整形外科インプラントの金属材料ではあるが、弾性率が110GPaと骨皮質（10～30GPa）に比べて高弾性率であり、皮質骨との弾性率の乖離が問題となる。その結果引き起こされる応力遮蔽による骨癒合の遷延や、手術後の大腿部痛、骨萎縮は深刻な臨床的問題である。我々が開発したTiNbSn合金は45GPaの低弾性チタン合金であり、加熱処理により強度を加工できる優れた新規材料である。本研究の成果から低弾性率チタン合金TiNbSn人工関節と骨折治療プレートの応力遮蔽の解消効果と骨折部の骨癒合促進効果の可能性が示された。
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