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1.目的:骨や歯を構成する硬組織は結晶構造を持つハイドロキシアパタイトを含み、アパタイト結晶のナノレベルの異方性構造が組織強度に影響を与える。本研究では歯牙組織内アパタイトの結晶構造に注目し、X線回折など非破壊・非接触的な構造解析技術を利用した歯牙強度評価法を検討する。
2.実施内容:歯牙組織内アパタイトの結晶特性とマクロな組織強度の関係を定量化するためには、結晶構造特性の指針である結晶化度、結晶の生成方向(結晶配向)、その割合と、マクロな組織の弾性率、硬さ、ひずみ(変形)特性、耐摩耗性、耐食性といった強度特性との関係を明らかにする必要がある。本年度は歯牙組織の力学特性の調査として、ヒト歯試験片を利用した(1)破壊強度の測定、(2)耐摩耗性評価試験、(3)耐食性評価試験を実施した。また、微視構造特性として、歯牙組織断面および表面におけるアパタイト結晶の結晶配向分布と結晶化度を測定した。この歯牙試験片を圧縮負荷した際に歯牙表面に存在するアパタイトの結晶ひずみを計測し、(4)結晶構造特性と力学特性の関係について調査した。本計測手法を口内の歯牙エナメル質表面に適用するため、非接触センサからなる高精度なX線測定系を提案し、結晶構造特性の(5)in vivo測定法の可能性を示した。
3.結果の意義:X線回折法により、歯牙表面のアパタイト結晶構造やひずみの分布を、非破壊・非接触に1mm程度の高空間分解能で測定することが可能となった。エナメル質内のアパタイトは強い結晶配向を有しており、この配向の度合い(結晶配向度)と結晶性が歯牙組織の力学特性に関わる。そして、負荷時に作用するアパタイト結晶のひずみ分布は、噛み合い不良やインプラント不適合時に働く不均一な荷重伝達を可視化するものである。この測定技術は歯牙組織の欠損予測やインプラント適合性評価といった歯科診断への適用が期待される。
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