歯槽骨内部の応力・ひずみが方向依存的に形成と吸収を制御するメカニズムの解明

阐明牙槽骨内部应力和应变控制方向依赖性形成和吸收的机制

• 批准号: 22K17131
• 负责人: 大河原 久実
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Tokyo Medical and Dental University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K17131/
• 关键词: メカニカルストレス; 有限要素解析; 骨形態計測; 骨リモデリング; 骨形態学的計測

咀嚼によって生じる咬合力は歯周組織を介して歯根膜周囲の歯槽骨に伝達される。一般に、骨組織の恒常性は骨吸収と骨形成によって維持されるが、この代謝メカニズムには力学的な刺激が重要な影響を及ぼす。一方で、力学的刺激による生体組織や生体材料への影響はその部位に生じた応力の方向と大きさによって表すことができる。昨今の数学モデルを用いた応力解析の技術的な進展により、歯周組織を取り囲む歯槽骨には力学的刺激が負荷されることで、均一ではなく部位によって異なる大きさの引張りと圧縮の応力が発生することが示されている。しかし、この引張りと圧縮の応力が歯根膜周囲の局所の歯槽骨の細胞活性に及ぼす影響は明らかでない。本年度はマウスの上顎左側第一臼歯に対して実験的荷重を付与し、各マウスのin vivo μCTデータを基にマウス上顎骨の3次元有限要素モデルの構築および解析を行った。組織図を顕微鏡画像として得たのち、各マウスの3次元有限要素モデルから個々の組織像に対応する断面を切り出すことにより、組織像に対応するマウス個別の応力分布図を得ることができた。このようにして得た応力分布図と組織像を重ね合わせ、応力と骨組織の形態学的パラメータを比較解析したところ、臼歯歯根周囲の歯槽骨における骨形成パラメータの増減は引張り応力の増減と連動しており、骨形成活性は局所の引張り応力の影響を強く受けることが示された。今後は応力分布と骨吸収パラメータとの関連について解析を進めていく。

The bite force of mastication is mediated by the periapical tissue and the periapical bone. In general, the constancy of bone tissue plays an important role in the maintenance of bone resorption and bone formation, as well as in the stimulation of bone mechanics. The direction of the force generated by the mechanical stimulation of the living tissue and the living material is different. In recent years, the development of force analysis techniques in mathematical applications has been demonstrated by the mechanical stimulation of tooth tissue, tooth groove bone, and uniform parts. The stress of tension and contraction affects the cellular activity of the dental socket bone around the root membrane. This year, the load of the first tooth on the left side of the maxilla was applied, and the three dimensional finite elements of the maxilla were analyzed. The tissue micro-mirror image is obtained by three-dimensional finite element analysis of the tissue image, and the tissue image is obtained by individual force distribution analysis. A comparative analysis of the force distribution in tissue images, the force distribution and the morphological change of bone tissue indicates that bone formation is strongly affected by the increase and decrease of the force distribution in the tooth root and the tooth groove bone. In the future, the force distribution and bone absorption will be analyzed in detail.

项目成果

Effect of tension and compression on dynamic alveolar histomorphometry

张力和压力对动态肺泡组织形态测量的影响

• DOI: 10.1016/j.jmbbm.2023.105666
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials
• 影响因子: 3.9
• 作者: Hitomi Matsuno;Bin Li;Hisami Okawara;Yusuke Toyoshima;Cangyou Xie;Masud Khan;Natsuko Murakami;Kazuhiro Aoki;Noriyuki Wakabayashi
• 通讯作者: Noriyuki Wakabayashi

歯槽骨の組織形態は局所の引張り・圧縮ストレスに制御される

牙槽骨组织形态由局部拉应力和压应力控制

• 发表时间: 2022
• 作者: Hidaka Y;Chiba-Ohkuma R;Karakida T;Onuma K;Yamamoto R;Fujii-Abe K;Saito MM;Yamakoshi Y;Kawahara H;松野 瞳，李 彬，大河原久実，豊嶋悠輔，村上奈津子，若林則幸
• 通讯作者: 松野 瞳，李 彬，大河原久実，豊嶋悠輔，村上奈津子，若林則幸