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2010 年度 実績報告書

びまん性軸索損傷(DAI)メカニズム解明のための神経細胞の耐衝撃特性の解析

研究課題

研究課題/領域番号 21360119
研究機関首都大学東京

研究代表者

青村 茂  首都大学東京, システムデザイン研究科, 教授 (20281248)

研究分担者 藤原 敏  横浜市立大学, 生体防御医学研究所, 教授 (20173487)
角田 陽  東京工業高等専門学校, 准教授 (60224359)
吉田 真  首都大学東京, 理工学研究科, 助教 (60336518)
中楯 浩康  首都大学東京, システムデザイン研究科, 助教 (10514987)
キーワードびまん性軸索損傷 / 衝撃 / ひずみ / ひずみ速度 / 神経細胞 / 微細加工
研究概要

近年,交通事故やスポーツ事故時の頭部外傷を原因とする高次脳機能障害が大きな社会問題となっている.外傷性脳損傷の一つであるびまん性軸索損傷(DAI)の生成機序を外部衝撃と神経損傷の関係から解明するため,外部衝撃による脳内応力分布を有限要素解析より計算し,ひずみによる神経損傷を耐性実験より観察した,具体的には,(1)DAIの力学的発症条件を特定するため,頭部有限要素モデルに後頭部および頚部に打撃を与え,頭部重心に発生する平均加速度およびその持続時間と頭蓋内のミーゼス応力の関係を調べた.打撃の入力には打撃物の重さ(1kg~500kg)と速度(1m/s~20m/s)の組合せたものを用い,計42例の解析を行った.その結果,DAIを引き起こすとされるミーゼス応力が得られたのは14例となり,その力学的発症条件は頭部重心に発生した加速度の持続時間が2~6msで加速度が700G以上もしくは加速度持続時間が7ms以上で加速度が100G以上であった.(2)ひずみ負荷装置を用いて培養神経細胞に10%および20%のひずみを与え,それぞれの実験条件に対して実験前,実験5分後,1,3,24,48時間後に位相差顕微鏡を用いて形態観察を行い,神経突起の長さと神経損傷の指標である神経突起に生じる瘤の数を計測した.その結果,神経突起の長さに関しては,Controlに比しひずみ負荷1時間後までは有意に減少し,ひずみ負荷3時間以降は増加傾向にあった.一方,瘤の数に関しては,Controlに比しひずみ負荷1時間後までは有意に増加し,ひずみ負荷3時間以降は減少傾向にあった.また10%のひずみ負荷に比し,20%のひずみ負荷の方が有意に瘤の数が増加した.以上の結果を踏まえ,平成23年度はより詳細な耐性実験から損傷閾値を決定し,有限要素解析から計算された応力-ひずみ分布上に神経損傷部位と程度をマッピングしていく

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] 局在性脳損傷とびまん性軸索損傷の併発の可能性について2010

    • 著者名/発表者名
      張月琳, 青村茂, 中楯浩康, 藤原敏
    • 雑誌名

      日本保健科学学会

      巻: Vol.13, No.3 ページ: 112-121

    • 査読あり
  • [学会発表] 症例解析による脳損傷生成メカニズムに関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      張月琳, 青村茂, 中楯浩康, 藤原敏
    • 学会等名
      第23回バイオエンジニアリング
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2011-01-08
  • [学会発表] Study on The Mechanism of Brain Injury2010

    • 著者名/発表者名
      Y.ZHANG, S.AOMURA, et al.
    • 学会等名
      Biofrontier Symposium
    • 発表場所
      ITビジネスプラザ武蔵
    • 年月日
      2010-11-12
  • [学会発表] Shaken Baby Syndrome発症時の頭部の運動解析-有限要素シミュレーション-2010

    • 著者名/発表者名
      西村繁, 藤原敏, 張月琳, 青村茂
    • 学会等名
      第27回日本法医学会学術中四国地方集会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 年月日
      2010-10-16
  • [学会発表] 様々な衝撃加速度によるびまん性軸索総称の生成に関する研究2010

    • 著者名/発表者名
      齊藤誠, 青村茂, 中楯浩康, 藤原敏
    • 学会等名
      日本機械学会年次大会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2010-09-08
  • [学会発表] Study on Mechanism of Cerebral Contusion Based on Judicial Autopsy Report2010

    • 著者名/発表者名
      Y.ZHANG, S.AOMURA, et al.
    • 学会等名
      6th World Congress on Biomechanics
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2010-08-04
  • [学会発表] Shaken Baby Syndromeの脳損傷発生メカニズムの解明-有限要素シミュレーション-2010

    • 著者名/発表者名
      西村繁, 藤原敏, 張月琳, 青村茂
    • 学会等名
      第94次日本法医学会学術全国大会
    • 発表場所
      東京タワーホール船堀
    • 年月日
      2010-06-24

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公開日: 2012-07-19   更新日: 2014-03-17  

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