| 研究概要 |
生体骨組織は,日常的に力学的環境に曝され,構造と形状が最適化されるリモデリングと呼ばれる性質を有する.それには応力が重要な役割を担うとされる.骨組織には,血管壁などの生体組織と同様に残留応力が内在し,残留応力が生体内での応力状態を均一にするように作用していると提案されてきた.すなわち,骨組織に存在する残留応力は,骨強度に重要な役割を果たすと考えられる.骨組織内の残留応力を測定することは,骨組織の生理学的機能解明につながり,骨疾患の診断や治療に対する貴重な情報となり得る.本研究は,X線回折法を用いて骨組織に内在する残留応力を測定し,その生体力学的な機能の解明を目的とし,さらに,これをより簡便に測定できる手法の提案を目的とした.3年計画のうち,初年度に当たる今年度は,骨組織内残留応力のメカニズムに着目し,以下の項目を実施した.1)ウシ大腿骨骨幹部皮質骨表層を対象に,皮質骨組織に作用する残留応力を測定した.その結果,骨幹表層に骨軸方向の引張応力が作用していることが確認された.2)ウマの大腿骨骨幹部皮質骨表層においても同様に引張の残留応力が認められた.これより,残留応力が生体内で作用する圧縮負荷を低減するように作用していることが推察された.3)家兎四肢骨幹を対象に,皮質骨組織に作用する残留応力を測定し,その傾向と測定部位における骨の微視構造とを比較した.残留応力の大きさや傾向は四肢の各部位によって異なった.また,残留応力が高く測定された部位において,骨形成・再生の中心となる骨単位オステオンが多く存在することが確認された.以上から,骨組織内の残留応力が,生体での力学的な負荷や骨の形成過程と関係がある可能性が示された.
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