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2018 年度 実績報告書

骨ひずみ速度を活用した新たな骨刺激法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K13021
研究機関新潟医療福祉大学

研究代表者

田巻 弘之  新潟医療福祉大学, リハビリテーション学部, 教授 (40253926)

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  広島大学, 医歯薬保健学研究科(保), 教授 (40406260)
大西 秀明  新潟医療福祉大学, リハビリテーション学部, 教授 (90339953)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード骨組織 / ひずみ / 刺激
研究実績の概要

骨組織への力学的刺激は骨にひずみを与え、このひずみにより生じる諸因子を骨組織の細胞が感受して骨形成や骨吸収に影響を及ぼす可能性が考えられている。本研究課題では、生体下肢骨に種々の条件で機械的刺激を与えたときの骨ひずみやひずみ速度等の特徴を明らかにし、骨組織への機械的ひずみ刺激処方による骨量維持等の有効性を検証した。その結果、まずラット脛骨に一定時間で機械的荷重刺激を与えたとき(1~10N)、最大骨ひずみおよびそのひずみ速度(strain rate)とは正の相関関係にあった。また荷重をリリースしたときのひずみ速度とは負の相関関係にあった。この内、骨ひずみ速度が約5200με/s以上、リリース時ひずみ速度が約-5000με/s以下の条件で機械的刺激を処方した場合では、若齢ラット脛骨の海綿骨骨量、骨梁幅、骨梁数等の増大が認められ、骨量および骨梁構造において有効性が確認された。さらに、高齢ラットにおいて骨ひずみ速度が約7000με/s以上、リリース時ひずみ速度が約-5300με/s以下の条件で、脛骨の海綿骨骨量、骨梁幅、骨梁数において有効性が確認された。また、皮質骨の機械的破断試験の結果、Stiffnessの機能的特性においても有効性が確認された。加えて前脛骨筋の電気刺激誘発性筋収縮力による脛骨の骨ひずみの特徴を確認し、単収縮張力では最大骨ひずみは比較的低くても骨ひずみ速度が約700~12000με/s、弛緩時ひずみ速度が-900~-8000με/sの範囲にあった。
これらの結果から、年齢による骨組織の量的質的差異によって骨ひずみの特性が異なり、骨量の維持増加に有効な骨ひずみ速度も異なることが示唆されたが、電気刺激誘発性筋収縮による骨への機械的刺激では、単収縮力による刺激であっても若齢、高齢いずれの骨においても有効なひずみ速度に達していることが示唆された。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Low-frequency electrical stimulation of denervated skeletal muscle retards muscle and trabecular bone loss in aged rats.2019

    • 著者名/発表者名
      Tamaki H, Yotani K, Ogita F, Hayao K, Kirimoto H, Onishi H, Kasuga N, Yamamoto N,
    • 雑誌名

      International Journal of Medical Sciences

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.7150/ijms.32590

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Magnetic field strength properties of bone tissue during static magnetic stimulation under different stimulation intensity and distance conditions.2018

    • 著者名/発表者名
      Tamaki H, Yotani K, Ogita F, Hayao K, Kirimoto H, Onishi H, Yamamoto N, Kasuga N,
    • 学会等名
      Journal of Physical Fitness and Sports Medicine
  • [図書] 運動生理学の基礎と発展・3訂版2018

    • 著者名/発表者名
      春日規克
    • 総ページ数
      277
    • 出版者
      フリースペース
    • ISBN
      978-4-434-25023-1

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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