| 研究課題/領域番号 |
16K13021
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| 研究機関 | 新潟医療福祉大学 |
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研究代表者 |
田巻 弘之 新潟医療福祉大学, 医療技術学部, 教授 (40253926)
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| 研究分担者 |
與谷 謙吾 鹿屋体育大学, スポーツ生命科学系, 講師 (10581142)
桐本 光 新潟医療福祉大学, 医療技術学部, 教授 (40406260)
大西 秀明 新潟医療福祉大学, 医療技術学部, 教授 (90339953)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 骨組織 / ひずみ / 刺激 |
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| 研究実績の概要 |
骨の健康維持に運動刺激は不可欠であり、走行、 水泳、ジャンプ、筋収縮でも骨形成は促進される。骨へのメカニカルストレスは骨形成促進の主たる因子のひとつである。本課題において脛骨骨幹部にかかる骨ひずみの力学的特徴に焦点を当て、骨への荷重時のひずみ量を検討した。また、骨へのひずみが骨の機械的特性に及ぼす影響を検討した。対象は実験用ラット（若齢、高齢）の脛骨を用いて行い、脛骨骨幹部に小型ストレンゲージを貼付して生体荷重システムを用いて多段階的に荷重し、その時のひずみを測定した。また、骨の機械的特性として、骨破断強度試験機を用いて、骨破断強度、stiffness、maximum load、elastic modulus等を計測した。また三次元マイクロCTで撮影した骨幹中央部の画像から骨量を計測し，また横断画像から断面二次モーメントを算出した。骨への荷重量の増大に伴い脛骨ひずみはいずれも増大し、設定条件範囲内において比例関係にあった。また、骨の機械的特性は若齢よりも高齢の方がMaximal load、Elastic modulusおよびStiffnessは有意に大きい特性を有した。また断面二次モーメントは高齢の方が大きい傾向にあった。これらのことから骨への荷重と骨ひずみ量との相関関係が明らかになり、荷重測定により一定範囲内で骨ひずみを推定することが可能となる。また骨構造や機械的特性との関係を評価することができる。今後は、骨ひずみ量や速度が異なる条件で骨刺激を行い、骨量（BV/TV）、骨微細構造（皮質骨幅、骨梁幅、骨梁連結密度、骨梁間距離等）のCTによる解析等を実施してその効果を検討していく予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成２８年度の進捗状況として、荷重による骨の力学的特性を検討する研究を行い、研究実績概要に記した力学的パラメータを得ることができた。骨組織へのメカニカルストレスは骨形成を促進する重要な因子のひとつであり、また骨ひずみはメカニカルストレスを感受する骨細胞への刺激因子のひとつであり、骨への荷重は骨ひずみと一定範囲内で相関関係にあることが理解され、骨刺激法の基礎的データを得た。またこのうち、骨ひずみが一定ポイントを超えると勾配が変化することから、elastic pointを超えない範囲での実験条件が望ましいものと示唆された。またひずみを開放して元に戻る速度は瞬時非荷重にした場合が最大速度となることから、生理的条件下に類似した実験条件で研究を遂行することになる。
骨ひずみや骨の力学的特性に関するデータを得たことから、翌年度の研究計画に対する基礎的準備もできたと評価される。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後、骨ひずみ量やひずみ速度と骨形成促進との関係を検証していく。骨荷重と骨ひずみとの関係が明らかとなったので、その一定範囲内で骨ひずみ速度条件の違いによる骨ひずみ刺激効果を検証する。下肢不動とした脛骨を対象として、骨量（BV/TV）、骨微細構造（皮質骨幅、骨梁幅、骨梁連結密度、骨梁間距離等）の構造解析、組織染色等による骨関連細胞の観察を実施してその効果を検討していく予定である。また、ひずみを戻す際の速度の骨形成促進に対する影響も検討する予定であるが、ひずみを元に戻す祭のひずみ装置の制御が困難であり、多条件での速度設定が困難なことから、設定可能な条件を検討し、数種類の条件設定で実験を遂行する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究実施計画を一部見直し、本年度は共同研究先との実験実施はサンプルや分析データ等の送付により行い、共同研究先への訪問を次年度以降に実施することとしたため。また、実験条件が減少したため消耗品費の使用が抑えられた。以上のことから、旅費、物品費、謝金において使用額が減少したため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度においては、共同研究先へ訪問して共同実験を実施する計画であり、一部旅費に充てる予定である。また、当初計画していた消耗品費（試薬等）ならびに国際的な成果公表のための論文投稿料や英文校正費に充当する計画である。
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