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骨細胞のマルチスケール力学解析に基づく力学刺激感知機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 25820011
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関京都大学 (2015-2016)
大阪府立大学 (2013-2014)

研究代表者

亀尾 佳貴  京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 助教 (60611431)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2014年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2013年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード骨 / 骨細胞 / リモデリング / マルチスケール解析 / バイオメカニクス
研究成果の概要

本研究では、骨リモデリング過程における骨細胞の力学刺激感知機構を明らかにするため、微視的な高分子構造から巨視的な骨基質の材料特性までを考慮したマルチスケール力学解析を行った。まず、骨細管内に存在する細胞周囲マトリックスを考慮した流体―構造連成解析を通じ、間質液流れによる骨細胞突起の変形を調べた。また、層板構造を有する骨組織を多層多孔質弾性体としてモデル化し、骨小腔―骨細管系内の骨細胞に負荷される流れ刺激を定量的に評価した。さらに、骨小腔―骨細管構造の異なる骨梁に対してリモデリングシミュレーションを行い、微細な流路構造の相違が骨梁の適応的な形態変化を及ぼす影響を明らかにした。

報告書

(5件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Theoretical investigation of the effect of bending loads on the interstitial fluid flow in a poroelastic lamellar trabecula2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Kameo, Yoshihiro Ootao, Masayuki Ishihara
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      巻: 11 号: 2 ページ: 15-00663-15-00663

    • DOI

      10.1299/jbse.15-00663

    • NAID

      130005158996

    • ISSN
      1880-9863
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Poroelastic Analysis of Interstitial Fluid Flow in a Single Lamellar Trabecula Subjected to Cyclic Loading2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Kameo, Yoshihiro Ootao, Masayuki Ishihara
    • 雑誌名

      Biomechanics and Modeling in Mechanobiology

      巻: 15 号: 2 ページ: 361-370

    • DOI

      10.1007/s10237-015-0693-x

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Bone Cell Biology Assessed by Microscopic Approach. A Mathematical Approach to Understand Bone Remodeling2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Kameo, Taiji Adachi
    • 雑誌名

      Clinical Calcium

      巻: 25 ページ: 1475-1481

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Interstitial fluid flow in canaliculi as a mechanical stimulus for cancellous bone remodeling: in silico validation2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Kameo, Taiji Adachi
    • 雑誌名

      Biomechanics and Modeling in Mechanobiology

      巻: - 号: 4 ページ: 851-860

    • DOI

      10.1007/s10237-013-0539-3

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modeling trabecular bone adaptation to local bending load regulated by mechanosensing osteocytes2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Kameo, Taiji Adachi
    • 雑誌名

      Acta Mechanica

      巻: -

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Poroelastic Analysis of Interstitial Fluid Flow in a Lamellar Osteon Subjected to Cyclic Loading2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Kameo, Yoshihiro Ootao, Masayuki Ishihara
    • 学会等名
      The 12th World Congress on Computational Mechanics (WCCM XII) & The 6th Asia-Pacific Congress on Computational Mechanics (APCOM VI)
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2016-07-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 繰返し荷重を受ける層板状骨単位内部における間質液流れの多孔質弾性解析2016

    • 著者名/発表者名
      亀尾佳貴,大多尾義弘,石原正行
    • 学会等名
      日本機械学会第28回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-01-09
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Theoretical Investigation of the Effects of Bone Lamellar Structure on the Interstitial Fluid Flow in Poroelastic Trabeculae2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Kameo, Yoshihiro Ootao, Masayuki Ishihara
    • 学会等名
      The 8th Asian-Pacific Conference on Biomechanics (AP Biomech 2015)
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Mathematical Approach to Analyze Cancellous Bone Remodeling Regulated by Coupling Cellular Activities2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Kameo, Taiji Adachi
    • 学会等名
      The 26th CDB Meeting Mechanistic Perspectives of Multicellular Organization
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 年月日
      2015-09-08
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Theoretical Analysis of Fluid Pressure Response to Cyclic Loading in Cylindrical Trabecular Bone Modeled as Poroelastic Material2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Kameo, Yoshihiro Ootao, Masayuki Ishihara
    • 学会等名
      VI International Conference on Computational Methods for Coupled Problems in Science and Engineering (Coupled Problems 2015)
    • 発表場所
      Venice, Italy
    • 年月日
      2015-05-18
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 繰返し荷重を受ける円柱状骨梁内部における間質液流れの多孔質弾性解析2015

    • 著者名/発表者名
      亀尾佳貴,大多尾義弘,石原正行
    • 学会等名
      日本機械学会第27回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ:新潟コンベンションセンター(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2015-01-09 – 2015-01-10
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Poroelastic Analysis of Interstitial Fluid Flow in Trabecular Bone with Lamellar Structure under Cyclic Loading2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Kameo, Yoshihiro Ootao, Masayuki Ishihara
    • 学会等名
      Asian Conference on Mechanics of Functional Materials and Structures (ACMFMS2014)
    • 発表場所
      奈良県新公会堂(奈良県奈良市)
    • 年月日
      2014-10-10 – 2014-10-13
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Poroelastic Finite Element Analysis of Interstitial Fluid Flow in Trabecular Bone with Inhomogeneous Distribution of Permeability2014

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Mitsunaga, Yoshitaka Kameo, Yoshihiro Ootao, Masayuki Ishihara
    • 学会等名
      Asian Conference on Mechanics of Functional Materials and Structures (ACMFMS2014)
    • 発表場所
      奈良県新公会堂(奈良県奈良市)
    • 年月日
      2014-10-10 – 2014-10-13
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Modeling and Simulation of Trabecular Bone Remodeling Considering Intercellular Signaling between Bone Cells2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Kameo, Yoshihiro Ootao, Masayuki Ishihara
    • 学会等名
      11th World Congress on Computational Mechanics (WCCM XI)
    • 発表場所
      Barcelona (Spain)
    • 年月日
      2014-07-20 – 2014-07-25
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Deformation Simulation of Osteocyte Process in Canaliculus Using Three-Dimensional Image-Based Model2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Kameo, Yoshihiro Ootao, Masayuki Ishihara, Hiroshi Kamioka, Taiji Adachi
    • 学会等名
      International Symposium on Mechanobiology 2014 (ISMB2014)
    • 発表場所
      岡山大学(岡山県岡山市)
    • 年月日
      2014-05-20 – 2014-05-23
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Computational Validation of Interstitial Fluid Flow as a Candidate for Mechanical Stimulus in Cancellous Bone Remodeling2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Kameo, Taiji Adachi
    • 学会等名
      1st International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems (COMPSAFE2014)
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2014-04-13 – 2014-04-16
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 層板構造を有する単体骨梁内部における間質液流れの多孔質弾性解析2014

    • 著者名/発表者名
      亀尾佳貴,大多尾義弘,石原正行
    • 学会等名
      日本機械学会第26回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 骨細管のイメージベースモデルを用いた骨細胞突起変形シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      山本隆太,亀尾佳貴,大多尾義弘,石原正行,上岡寛,安達泰治
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第89期定時総会講演会
    • 発表場所
      大阪
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 骨系細胞の分化を考慮した骨梁リモデリング数理モデルの構築2013

    • 著者名/発表者名
      亀尾佳貴,玉崎清良,大多尾義弘,石原正行
    • 学会等名
      第18回計算工学講演会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 骨の構造・機能適応ダイナミクスの数理バイオメカニクス:骨系細胞間の相互作用2013

    • 著者名/発表者名
      安達泰治,竹中健太郎,亀尾佳貴,井上康博
    • 学会等名
      第33回日本骨形態計測学会
    • 発表場所
      浜松
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Modeling Flow-induced Deformation of Osteocyte Process in Canaliculus2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Kameo, Ryuta Yamamoto, Yoshihiro Ootao, Masayuki Ishihara, Hiroshi Kamioka, Taiji Adachi
    • 学会等名
      5th International Conference on Computational Bioengineering (ICCB2013)
    • 発表場所
      Leuven, Belgium
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 細管内の微細構造を考慮した骨細胞突起変形シミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      山本隆太,亀尾佳貴,大多尾義弘,石原正行,上岡寛,安達泰治
    • 学会等名
      日本機械学会第24回バイオフロンティア講演会
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [図書] バイオマテリアル研究の最前線(第9章7節:骨小腔-骨細管形態を考慮した骨梁透水係数の推定―骨梁の多孔質弾性解析に向けた材料定数の定量評価―)2014

    • 著者名/発表者名
      亀尾佳貴,安達泰治
    • 総ページ数
      250
    • 出版者
      公益社団法人 日本金属学会
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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