皮質骨の力学的リモデリングのin vivo実験モデル開発と生体力学的評価

皮质骨机械重塑的体内实验模型开发和生物力学评价

• 批准号: 14655043
• 负责人: 田中 英一
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655043/
• 关键词: 骨リモデリング; 皮質骨; in vivo試験; 創外固定; in vivo実験; 生体力学

本研究では,構造要素として重要な役割を果たしている皮質骨のリモデリングを定量的に評価するin vivo実験モデルの開発を目指し,実験技術開発を行った.そのために,負荷履歴が明らかな新生骨組織を生体内で誘導できるような実験システムの開発を行った.具体的には,フレーム型デバイス埋殖試験,骨延長術を応用した新生骨誘導実験を行った.まず,骨組織形成速度を観察するため,ラット右脛骨の一部に欠損を作り,その治癒過程を観察した.その結果,4週間後には外観上,欠損が塞がったが8週経過後でもその厚さは欠損部以外の領域や,未処置の左脛骨の対応する部位との比較においても薄かった,またwoven boneの痕跡と思われる空孔構造が残存した.次に基礎実験として実験領域を規定するための以下の3種類のフレームをラット右脛骨に埋入し,フレーム内に骨組織を誘導する実験を行った.手術後,ケージ内で特に運動の制限を与えずに飼育した.しかし,フレームの脱落や欠損部周辺での骨折のため,どのモデルによっても新生骨誘導ができなかった.さらにラット用創外固定器を開発し,それを用いた骨延長術を試みた.創外固定器を装着したラット大腿骨をマイクロサージカルソーにより切断し,ケージ内で抗生物質を適宜投与しながら飼育した.ケージ内での運動,食事に特に制限を与えず6日間経過した後,0.5mm/日の骨延長を4日間施した.さらに延長をせずに4日間飼育したのちに屠殺し,マイクロX線CTにより新生組織を観察した.その結果,断面像には骨折治癒過程初期に形成されるwoven boneに特徴的な編目構造が観察できたことから,新生骨組織形成が順調であることが示唆された.本実験により,骨延長術の応用により骨リモデリング実験のための新生骨誘導が可能であることが示された.

This study aims at quantitative evaluation of the development of cortical bone in vivo and technical development. The development of new bone tissue in vivo is induced by the load of new bone tissue. Specifically, bone lengthening techniques are used to induce new bone formation. The rate of bone tissue formation and healing process were observed. The results showed that after 4 weeks, there was a defect in the outer tibia, and after 8 weeks, there was a defect in the outer tibia, and after 8 weeks, there was a defect in the outer tibia, and there was a defect in the outer tibia. The following three types of bone tissue are embedded in the right tibia and induced in the internal bone tissue. After the surgery, the movement of the inner part of the body was restricted and the inner part of the body was raised. The fracture of the peripheral part of the damaged part is induced by new bone formation. In addition, the external fixator was used to open the wound, and the bone lengthening technique was used to try it. The external fixator is installed on the thigh bone, and the antibiotic substance is suitable for feeding. During the day, the food is limited to 6 days, 0.5mm/day, and the bone is extended to 4 days. In the evening, the 4-day feeding period was extended to 4 days, and the new tissue was observed by X-ray CT. As a result, the sectional images show that the classification structure of the characteristics of the woven bone formed in the early stage of fracture healing process is observed, and the formation of new bone tissue is in order. This article describes the application of bone lengthening techniques in bone regeneration.

项目成果

山本創太ら: "皮質骨リモデリングin vivo実験モデルの基礎的検討"日本機械学会講演論文集. No.033-2. 116-117 (2003)

Sota Yamamoto 等人：“皮质骨重塑体内实验模型的基础研究”日本机械工程师学会会议录第 033-117 号（2003 年）。

J.Piekarski, E.Tanaka: "A model for simultaneous internal remodeling and shape remodeling of bone"Proceedings of 13th Conference of the European Society of Biomechanics. 742-743 (2002)

J.Piekarski、E.Tanaka：“同时进行骨内部重塑和形状重塑的模型”欧洲生物力学学会第 13 届会议论文集。

田中英一他2名: "有限要素解析を用いたリモデリングによる骨密度分布変化シミュレーション"日本機械学会講演論文集. 023-2. 191-192 (2002)

Eiichi Tanaka 等 2 人：“利用有限元分析模拟骨密度分布变化”日本机械工程师学会会议记录 023-192（2002 年）。

J.Piekarski, 田中英一: "Constitutive modeling of remodeling of anisotropic bone based on the hypothesis of optimal response of bone"日本機械学会講演論文集. 02-35. 397-398 (2003)

J.Piekarski、Eiichi Tanaka：“基于骨最佳响应假设的各向异性骨重塑的本构模型”日本机械工程师学会会议记录 02-35 (2003)。

伊藤文彦他2名: "骨の最適応答の仮説に基づく異方的骨再構築モデルの定式化"日本機械学会講演論文集. 033-1. 159-160 (2003)

Fumihiko Ito 等人 2：“基于最佳骨反应假设的各向异性骨重建模型”日本机械工程师学会会议记录 033-160 (2003)。