毛細血管・筋線維の形成する微細組織が心臓壁の力学的挙動に果たす役割に関する研究

• Project/Area Number: 07750105
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Materials/Mechanics of materials
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 山田 宏 名古屋大学, 工学部, 講師 (00220400)
• Project Period (FY): 1995
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1995)
• Budget Amount: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 1995: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 心臓 / 心筋 / 血管 / 力学的挙動 / 伸展性

Research Abstract

心臓壁を構成する多数の筋線維と毛細血管は微視的レベルで平行に並んだ構造を呈している。毛細血管から見れば、血管の周辺に筋線維が併走しているようにみえる。一方、巨視的なレベルにおいては、冠動脈の一部は局所的に平行な血管要素で、その周りに心筋組織が分布していると言える。本研究ではまず、微細組織の構造特性と類似性のみられる血管とその周辺組織の力学的関係、特に周辺組織から血管壁への影響について検討した。
本研究で解析に用いたモデルでは、冠動脈である血管壁の周辺を材料特性としての伸展性が大きな層、すなわち脂肪層が取り囲んでいる。そして、この周りをさらに心筋組織が取り囲んでいる。血管壁の伸展性と心筋組織の伸展性は同程度である。かん流圧の違いを模擬するため、血管内圧を30mmHgから80mmHgの範囲に選んだ。そして心筋組織の変形が血管の流動抵抗に与える影響について検討した。その結果、血管軸方向の組織の伸展が流動抵抗の変化に大きな影響を与える一方、横方向の組織の伸展ではほとんど流動抵抗に変化が見られなかった。なお、この影響は血管内圧が小さいほど大きい。また伸展性のおおきな脂肪層の存在が流動抵抗の増加を緩和させる働きが見られた。
微視的レベルでの毛細血管と筋線維は上述のモデルのような中実の媒体によって結びつけられているのではなく、線維網によって結びつけられている。また間隙はゲル状の物質で満たされている。したがって線維網を介する張力の伝達は上述のシミュレーション結果よりも暖やかな形で行われるものと予想される。逆に収縮力については非圧縮性がある程度維持され、形状変化が生じやすいものと考えられる。