骨のマイクロ・ナノ構造とマイクロサーキュレーションの統合解析とモデリング

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15086210
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 田中 正夫 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (40163571)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 東藤 正浩 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (10314402) ; 松本 健志 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教授 (30249560)
• Keywords: バイオメカニクス / 骨 / マイクロストラクチャ

Research Abstract

本年度は以下の項目について研究した.
1.皮質骨マイクロストラクチャ解析:マウス脛腓骨骨幹部のSpring8断層撮影像に基づいて,を皮質骨内のハバース管など骨基質以外がつくるマイクロストラクチャをそのままに表現する3次元ボクセルモデリングを行った.また,ハバース管を中心とするオステオン構造をモデルに組み入れることで,皮質骨の階層的なストラクチャとその結果としての力学的異方性へのマイクロストラクチャからのシステム的解析の可能性を探った.
2.海綿骨マイクロストラクチャ解析:牛大腿骨近位部から採取した海綿骨骨梁について,石灰化成分であるハイドロキシアパタイト量のインデックスとして,X線回折強度を観察し,骨梁の配向方向との関係について検討した.また,同骨梁について、微小硬さ試験を行い,両者の相関関係についても検討した.
3.骨サーキュレーションシステムの解析:前項1における断層撮影像から,ハバース管とフォルクマン管がつくるネットワーク構造の解析から,骨膜側から骨髄側に至る血管系の分布ならびにその配向性についての定量的なモデル化の方法について検討した.また,マウスを用いて骨マイクロサーキュレーションを観察するためのプロトコルについて検討した.

Research Products

• [Publications] 田中正夫: "骨梁と海綿骨の力学特性相関"日本材料学会第52期学術講演会講演論文集. 406-407 (2003)
• [Publications] 猪原真澄: "海綿骨の力学的異方性と骨梁かたさ・剛さの関係"日本機械学会講演論文集. 03-19. 129-130 (2003)
• [Publications] Masao TANAKA: "Mechanical Properties of Single Trabecula at Microscale : Elastic Modulus, Hardness and X-ray Diffraction Intensity"Proceedings of the First Asian Pacific Conference on Biomechancis. (In press). (2004)