| 研究課題/領域番号 |
16300143
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
但野 茂 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50175444)
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| 研究分担者 |
佐々木 直樹 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (40142202)
白土 博樹 北海道大学, 大学院・医学研究科, 助教授 (20187537)
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| キーワード | バイオメカニクス / 骨構造 / 回折X線 / 応力測定 / X線イメージングプレート / 回折波形形態法 / HAp結晶ひずみ / 骨組織応力 |
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| 研究概要 |
支持骨格系の骨組織は、日常的に力学的環境に曝され、常に内部応力が生じている。それには、運動等の外部負荷による繰返し応力や動的応力、重力下による静的応力、さらには骨組織リモデリングのための残留応力等が考えられる。これらの応力を非侵襲に測定できれば、骨組織応力応答の生理学的機能解明につながり、骨折等の骨疾患の診断や治療に対する貴重な情報となる。本研究は、生体骨組織内ハイドロキシアパタイト(HAp)が結晶構造を呈することから、HApのX線回折波形特性を利用して、生体内骨組織応力を非侵襲に測定する原理および手法の提案を目的とする。
3年計画のうち、初年度に当たる今年度は、骨構造解試験と結晶ひずみ測定プロセスとして、以下の項目を実施した。
1)HAp結晶構造解析:牛大腿骨試験片を用いて、骨組織HApのX線極点図を測定し、結晶配向性を評価した。そして、HAp結晶方位とX線回折原理の関係から、変形状態の回折面と測定結晶格子ひずみの関係を求めた。
2)X回折線二次検出器の組込み(IP:イメージングプレート):短時間で高精度な測定法の開発のため、低角度領域の強度検出が可能なイメージングプレート検出器(IP)を購入し、現有X線装置に組み込んだ。
3)HAp結晶測定回折角の検討:IPによる回折X線強度プロファイルから高精度に回折角を測定する手法を検討し、複数回折面情報の同時測定が可能となった。
4)X線回折プロファイル形態法によるひずみ測定:骨組織内HApは結晶性が低いため、回折強度が低く、回折波形がなだらかな形状となる。そのためピーク位置の特定は困難である。そこで、回折波形の全体形状からひずみを計算する手法を検討した。これによって測定精度の大幅な向上が見込まれた。
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