2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a bone stimulation method based on bone strain rate
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16K13021
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| Research Institution | Niigata University of Health and Welfare |
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Principal Investigator |
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)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 骨組織 / ひずみ / 刺激 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。
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Research Products
(3 results)
