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

基本信息

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

项目摘要

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。

通过咀嚼产生的咬合力通过牙周组织传播到牙周韧带周围的肺泡骨。通常，通过骨吸收和骨形成来保持骨组织稳态，但机械刺激对这种代谢机制具有显着影响。另一方面，机械刺激对生物组织和生物材料的影响可以通过该部位产生的应力的方向和大小来表达。使用数学模型的应力分析中的最新技术进步表明，机械刺激应用于牙周组织周围的牙槽骨，从而导致不同尺寸的张力和压缩应力，具体取决于现场而不是均匀。然而，这种拉伸和压缩应力对牙周韧带周围局部肺泡骨细胞活性的影响尚不清楚。今年，将实验载荷应用于小鼠上颌上颌上颌骨的左第一磨牙，并基于每只小鼠的体内μCT数据，构建和分析了小鼠上颌骨的3D有限元模型。在将组织图作为显微镜图像中获取后，通过切出与每只小鼠的三维有限元模型的单个组织图像相对应的部分，获得了每只与组织图像的分别对应的每只小鼠的应力分布图。以这种方式获得的应力分布图和组织学图像被叠加，并比较了应力和骨组织的形态学参数。结果表明，周围摩尔牙根周围牙槽骨中骨形成参数的增加或减少与拉伸应力的增加或减少有关，并且成骨活性受到局部拉伸应力的强烈影响。将来，我们将继续分析应力分布和骨吸收参数之间的关系。

项目成果

期刊论文数量（2）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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