生体における狭窄する血管の中の流れ

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04305008
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 松崎 雄嗣 名古屋大学, 工学部, 教授 (70175602)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 谷下 一夫 慶応義塾大学, 理工学部, 教授 (10101776) ; 林 叡 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (10021982) ; 清水 優史 東京工業大学, 工学部, 助教授 (10013731) ; 梶谷 文彦 川崎医科大学, 医学部, 教授 (70029114) ; 大場 謙吉 関西大学, 工学部, 教授 (30029186)
• Keywords: 自励振動 / 2次元流路模型 / 大動脈 / 冠動脈 / つぶれやすい管 / スロッシュ現象 / 1次元剥離流れ理論

Research Abstract

当該研究は心臓・動脈血管系と靜脈血管系に分けられる。前者については、1)心臓壁内の(冠)血管に関して、平滑筋の制御により、冠動脈狭窄時における血管径と血流との関係などをパルスドップラ超音波血流計やマイクロスコープを用いて計測し、血圧損失と平滑筋の連成が血流のスロッシュに与える影響を調べ、2)また、腹部大動脈から腎動脈への非対称分岐に着目し、壁面でのせん断応力が小さい対称分岐と異なり、流れ方向へのせん断応力の変化が激しいことなどを電気化学的手法により実験的に示し、3)さらに大動脈弓部に注目し、LDVによる血流分布測定及び培養内皮細胞の酵素などの透過性を調べ、マクロとミクロな観点からの動脈硬化症への検討を進め、4)また、鋳型標本より測定した数値シミュレーション用の左心室モデルに対し、各種の生理学的状態における心室内の血流とその力学的影響について数値的に検討を行なった。5)さらに、血圧測定に関連して、ヒト上腕のカフ下動脈での現象の計測と理論的解析を行い、聴診法の原理は脈波の非線形伝播により生ずる脈波圧の上昇脚の急峻化現象によることを明らかにした。
靜脈血管系に対しては、1)靜脈血管モデル(ゴムチューブ)を用い、圧力・流量やチューブの変形の計測により、流れやチューブよるヒステリシス特性のチューブの静特性や自励振動に与える影響を調べ、2)また、流れの剥離を直接考慮していない二次元分布定数非定常モデルに基づいた数値解析を行い、チューブの自励振動現象に対して実験データと定性的に一致することを明らかにし、3)さらに、流れの剥離を考慮した2次元弾性膜流路の1次元非定常モデルに対して高次振動理論を提案し、また、流体理論の検証のため2次元流路での圧力分布の計測などを行なった。

Research Products

• [Publications] Y.Matsuzaki: "Analysis of Flow in a Two-Dimensional Collapsible Channel Using Universal“Tube"Law." Transactions of the ASME Journal of Biomechanical Engineering(印刷中). (1994)
• [Publications] 松崎雄嗣: "振動する狭窄を持つ二次元流路内の剥離流れ:数値解析と実験" 日本機械学会論文集 B編. 60-571. (1994)
• [Publications] 松崎雄嗣: "一次元非定常声門流れによる音声の生成" 日本機械学会論文集 B編. 60-572. (1994)
• [Publications] K.Ohba: "Development of Fiber Optic Laser Doppler Velocimeter for Measurement of Local Blood Velocity." SPIE Laser Anemometry Advances and Application. 2052. 195-201 (1993)
• [Publications] K.Ohba: "A Theory of the PHase Doppler Velocimetry for Simultaneous Measurement of Size and Velocity of Large Particle." Proc.of 3rd Int.Cong.on Optical Particle Sizing.471-173 (1993)
• [Publications] K.Ohba: "Characteristics and Behavior of the interfacial Wave on the Liquid Film in a Vertically Upward Air-Water Two-Phase Annular Flow." Nuclear Engineerig and Design. 141. 17-25 (1993)
• [Publications] Toyotaka Yada: "In Vivo Observation of Subendocardial Microvessels of the Beating Porcine Heart Using a Needle-Probe Video Microscope With a CCD Camera." Circulation Research. 72. 939-946 (1993)
• [Publications] Fumihiko Kajiya: "Velocity profiles and phasic flow patterns in the non-stenotic humman left anterior descending coronary artery during cardiac surgery." Cardiovascular Research. 27. 845-850 (1993)
• [Publications] 梶谷文彦: "血管分岐部内微細血流構造と動脈硬化発症進展過程" 病態生理. 12. 150-154 (1993)
• [Publications] 太田茂: "心筋内における血流動態のモデル解析" 電子情報通信学会 D-II. 77(印刷中). (1994)
• [Publications] 清水優史: "何が真のコロトコフ音発生機構か" 医用電子と生体工学. 31. 53-60 (1993)
• [Publications] 谷下一夫: "曲がり管内生理的拍動流の数値解析" 日本機械学会論文集 B編. 59. 1079-1086 (1993)
• [Publications] 谷下一夫: "培養内皮細胞における酸素透過抵抗の測定" 日本機械学会論文集 B編. 59. 1761-1765 (1993)
• [Publications] 谷下一夫: "大動脈血管壁内酸素輸送の数値解析" 日本機械学会論文集 B編. 59. 3158-3166 (1993)
• [Publications] 谷下一夫: "Oxygen transport in the physiological flow in an aortic arch." Proc.of Bioeng.Conf.,ASME. 132-135 (1993)
• [Publications] 谷下一夫: "The effect of resting period for the transition to turbulence in the periodical pipe flow." Proc.9th Symp.on Turbulent Shear Flow. 721-726 (1993)
• [Publications] 谷下一夫: "内皮細胞の酸素透過性" 血管と内皮. 4. 64-71 (1994)
• [Publications] T.Yamaguchi: "Do Vascular Endothelial Cells Sense a Uniform Shear Stress?-A Computational Fluid Mechanical Study Using Models of Cultured Endothelial Cells" Microcirculation Annual. 9. 166 (1993)
• [Publications] T.W.Taylor: "Realistic Three-Dimensional Left Ventricular Ejection Determined from Computational Fluid Dynamics." Journal of Biomechanics. (1993)
• [Publications] T.W.Taylor: "Three-Dimensional Analysis of Left Ventricular Ejection Using Computational Fluid Mechanics." Journal of Biomechanical Engineering. (印刷中). (1994)
• [Publications] T.W.Taylor: "The Effects of Supravalvular Aortic Stenosis on Realistic Three-Dimensional Left Ventricular Blood Ejection." Biorheology. (印刷中). (1994)
• [Publications] A.Sakurai: "A Method for Formulating Realistic Mathmatical Models Based on Arterial Casts for the Computational Fluid Mechanical Studies on Arterial Flow and Atherosclerosis." Journal de Physique. 111-3. 1551-1556 (1993)
• [Publications] T.Yamaguchi: "Computational Fluid Mechanical Study of the Coronary Spasm." Journal of Biomechanics. (1993)
• [Publications] T.Yamaguchi: "A Parametrically Defined Computational Fluid Mechanical Model for the Study of the Flow in Arterial Bifurcations." Journal of Biomechanical Engineering. 502-504 (1992)
• [Publications] T.Yamaguchi: "A Computational Fluid Mechanical Study of Blood Flow in a Variety of Asymmetric Arterial Bifurcations." Frontiers of Medical and Biological Engineering. 5. 135-141 (1993)
• [Publications] T.Yamaguchi: "Computational Fluid Mechanical Study of the Blood Flow with Moving Walls in the Cardiovascular System." Theoretical and Applied Mechanics. 42. 331-338 (1993)
• [Publications] 山口隆美: "コンピュータによる血流の解析-血管病変と血流の研究における数値流体力学の応用-" 病理と臨床. 11. 784-795 (1993)
• [Publications] Yamaguchi R.: "Variation of Wall Shear Stress Through Tapered Right Angle Branch Model in Laminar Flow." ASME Advances in Bioengineering. 26. 551-554 (1993)
• [Publications] 山口隆平: "直角分岐流れの壁せん断応力に対する枝管形状および流動形態の影響" 日本機械学会論文集 B編. 60-569. 56-62 (1994)
• [Publications] T.Yamane: "Relationship of Pressure Wave Velocity to Self-Excited Oscillation of Collapsible Tube Flow." JSME International Journal,Series A. 37. 71-78 (1994)
• [Publications] 山根隆志: "コラプシブルチューブ流れのヒステリシスと多価性" 日本機械学会論文集 B編. 60. (1994)
• [Publications] 松崎雄嗣、谷下一夫 他: "バイオメカニクスシリーズ、バイオメカニクス概説" オーム社, 209 (1993)
• [Publications] 谷下一夫 他: "次世代技術と熱" 技報堂出版, 339 (1993)