生体システムの機能的適応に関するバイオメカニクス的研究

生物系统功能适应的生物力学研究

• 批准号: 04237102
• 负责人: 林 紘三郎
• 金额: $ 52.99万
• 依托单位: Osaka University (1993-1994)Hokkaido University (1992)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 1994
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04237102/
• 关键词: バイオメカニクス; 機能的適応; リモデリング; 力学的性質; 膝蓋腱; 骨; 下顎骨; 歯根膜; 有限要素法; 顎骨; 矯正; 頚骨

本研究では,生体組織の機能的適応,リモデリングの現象の詳細なる把握,並びにそのメカニズムの解明を目的として研究を行い,以下の成果を得た。1.除負荷,成長過程の負荷変動,定量的負荷の繰り返しが,家兎膝蓋腱とその線維束の力学的性質や形態に及ぼす影響を調べた結果,リモデリングは形態と物性の両者に極めて顕著に現れることが明らかになった。2.下顎骨を対象に個体別のシミュレーション手法を開発し、X線CT値と骨密度との間には良好な線形関係が成立し,計算された各部位の応力がこれらと良い相関関係にあることを明らかにした。3.骨のリモデリング機構の理論モデルを提案し,これにより骨修復や骨粗鬆などの計算シミュレーションを行い,理論モデルの有効性を評価した。計算結果は生体実験や臨床例と良い一致を示し,生体の適応機能を説明する上で,本理論が有効であることを確認した。4.ラット脛骨標本を実態顕微鏡・CCDカメラによってデジタル画像としてワークステ-ッションに取り込み,三次元立体成形用データに変換後,樹脂加工型光造形装置にオンラインで転送することによって,骨の3次元立体模型を作成することができた。5.股関節と下顎小臼歯の周囲組織を想定した三次元有限要素モデルを作成し,スッテプ状に急変する衝撃荷重下での動的応力解析を行い,海綿骨部と歯根膜が衝撃緩衝に重要な役割を果たしていることを明らかにした。6.ネコを用いた歯の移動実験において,近赤外光を応用して歯根膜の血液量を計測し,矯正力の大きさによって歯根膜血液量が変化することを明らかにした。

This study で は, born of the functioning of the body tissue の 応, リ モ デ リ ン グ の phenomenon の detailed な る grasp, and び に そ の メ カ ニ ズ ム の interpret を purpose と し を line い て study, the following た を の achievements. Growing の 1. In addition to the load, load variations, quantitative load の Qiao り return し が, home 兎 knee tendon と そ の line mechanics に や patterns, and the properties of d beam の ぼ す influence を adjustable べ た results, リ モ デ リ ン グ は form と property の struck the に extremely め て 顕 the に now れ る こ と が Ming ら か に な っ た. 2. Jaws を like に seaborne individuals don't の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン gimmick を open 発 し, X-ray CT numerical と と bone density between の に は な linear masato is good が し established, calculate さ れ た parts の 応 force が こ れ ら と good い phase masato masato is に あ る こ と を Ming ら か に し た. 3. Bone の リ モ デ リ ン の グ mechanism モ デ ル を proposal し, こ れ に よ り や bone bone repair coarse loose な ど の computing シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を い, theory モ デ ル の have sharper sex を review 価 し た. Calculation results は raw body be 験 や clinical cases of consistent good と い を し, living body の optimum 応 function を illustrate す る で, this theory が have sharper で あ る こ と を confirm し た. 4. ラ ッ ト tibial specimens を state be 顕 micro lens, CCD カ メ ラ に よ っ て デ ジ タ ル portrait と し て ワ ー ク ス テ - ッ シ ョ ン に take り 込 み, using three dimensional solid forming デ ー タ に variations in after, resin processing light plastic device に オ ン ラ イ ン で planning send す る こ と に よ っ て, bone の を three dimensional solid model into す る こ と が で き た. Section 5. Stock masato と jaw small mortar 歯 の weeks 囲 organization を scenarios し た three dimensional finite element モ デ ル を し consummate, ス ッ テ プ shape に urgent - す る blunt shock load under で の moving line analytical を い 応 force, spongy bone と 歯 root membrane が blunt shock buffering に important な "を cut fruit た し て い る こ と を Ming ら か に し た. 6. ネ コ を with い た 歯 の mobile be 験 に お い て, almost red outside light を 応 with し て 歯 root membrane の を blood quantity measuring し, orthodontic force の big き さ に よ っ て 歯 root membrane blood が variations change す る こ と を Ming ら か に し た.

项目成果

真島任史: "Deterioration of Mechanical Properties of Autograft in Controlled Stress-Shielded Augmertation Procedures-An Experimental Studies-" Am.J.Sports Med.22. 821-829 (1994)

Hitoshi Mashima：“受控应力屏蔽增强手术中自体移植物机械性能的恶化 - 实验研究 -”Am.J.Sports Med.22 (1994)。

尾田十八,他: "骨のバイオメカニクス研究の現状と今後の展望" The Bone. 8. 14-30 (1994)

Juhachi Oda 等：“骨生物力学研究的现状和未来展望”The Bone. 8. 14-30 (1994)

林紘三郎,他: "Clinical Biomechanics and Related Research" Springer-Verlag Tokyo, 231-240(10) (1994)

Kozaburo Hayashi 等人：“临床生物力学和相关研究” Springer-Verlag Tokyo，231-240(10) (1994)

堤定美: "Biomechanical Influences of the Cranio-Maxillo-Facial System on its Form and Function" Theoretical and Applied Mechanics. 42. 299-306 (1993)

Sadami Tsutsumi：“颅颌面部系统对其形式和功能的生物力学影响”理论与应用力学。42. 299-306 (1993)

今井 陽介: "家兎の動脈硬化血管内アテロームの力学的性質および血管壁内の応力分布" 日本機械学会第70期全国大学講演論文集. A. 253-255 (1992)

Yosuke Imai：“家兔动脉硬化血管内粥样硬化的机械特性和血管壁内的应力分布”日本机械工程师学会第 70 届国立大学会议论文集 A. 253-255 (1992)。