研究課題
骨の健康の維持増進に有効な刺激因子の中で力学的刺激は筋収縮力によっても生じ、普遍的な介入手段であり、電気刺激で骨格筋収縮を誘発した筋力程度でも、不動による骨量低下を軽減する。この効果をより有効に引き出す手段としてプレコンディショニングとしての磁場刺激について、骨微細構造や骨強度の観点から検討した。また電気刺激誘発性の筋収縮様式の違いによる骨へのメカニカルストレスの違いについてラットの前脛骨筋（TA）と脛骨を対象に検討し、より有効な介入条件を検索した。まず下肢不動としたことによる脛骨骨量の低下は、TAへの電気刺激誘発性筋収縮により軽減された。骨微細構造（骨梁幅、骨梁数、骨梁間距離、骨梁連結密度）についても同様であった。この不動による骨量低下は磁場刺激（なし、低、中、高の4種類）のみでは軽減効果は見られなかったが、約160ｍT（中程度）以上の磁場刺激をプレコンディショニングとして与えた場合では骨量低下を軽減する効果が見られた。次に電気刺激で誘発された筋収縮様式の違いによる骨メカニカルストレス（ひずみ）について調べたところ、TA収縮による脛骨の骨ひずみの大きさ(peak strain)やひずみの速さ（strain rate）は静的、動的、伸張性収縮の順に大きいレベルにあった。より大きな骨ひずみを生じさせる伸張性筋収縮では、骨格筋自体の損傷が多く、80収縮/日の処方で48時間後に筋張力も半減した。しかしながら4週間の反復処方で筋線維の損傷程度や筋力低下率は軽減され、繰り返し効果が観察された。以上のことから、プレコンディショニング磁場刺激の不動性骨量低下軽減効果は磁場強度依存の可能性が示唆された。また骨にひずみをより大きく、素早く生じさせる伸張性収縮では、筋組織の損傷程度は大きくなることが示唆された。しかしながらこれらの処方を繰り返すことで損傷や機能低下は軽減されることが理解された。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Journal of Biomedical Science and Engineering
巻: 13 ページ: 106270
10.4236/jbise.2020.1312025
