脳前交通動脈におけるクモ膜下性動脈瘤発生に対する流体力学的影響の解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650180
• Research Institution: Shibaura Institute of Technology
• Principal Investigator: 山口 隆平 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (90103936)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 氏家 弘 東京女子医科大学, 脳神経外科, 助手 (00138869) ; 工藤 奨 芝浦工業大学, 工学部, 講師 (70306926)
• Keywords: 流体工学 / 壁せん断応力 / 分岐管 / 合流管 / 動脈瘤 / 前交通動脈 / クモ膜下出血 / バイオメカニクス

Research Abstract

主要な血管病変である脳細動脈の前交通動脈における(クモ膜下性)動脈瘤発生に対する流体力学および病態生理学的な要因を検討した.対向する2つの前大脳動脈が合流すると同時に,合流する流れに直角な同一方向の2つの流れに分岐する前交通動脈は特異な幾何形状の動脈である.流量の不均衡および動脈瘤発生に伴う血管壁へ接線方向に作用する壁せん断応力および垂直方向に作用する動圧を調査し,病変発生および進展に対応して流体力学および生理学的検討を行った.
(1)脳前交通動脈に動脈瘤を持つX線撮影像やCT画像をもとに,健常な動脈モデルと,一方の合流流れが流れ分割点に衝突し,結果的に初期動脈瘤が発生した2種類の前交通動脈の基本形状を取り上げ,管径,長さおよび合流角度を決定した.
健常および初期動脈瘤の発生に伴う流体力学的要因の影響を検討した.
(2)流れ様相の基本構造を把握するため,流路モデルの対称面にライトシートを照射し,二次元流れ構造を把握した.
(3)管内速度分布を光ファイバー型LDV流速計により計測し,測定した壁近傍の速度分布から,血管壁に直に作用する壁せん断応力の分布およびその勾配を評価した.
(4)健常な流路,さらに初期動脈瘤回りの壁せん断応力の急変により病変の進展が著しく,十分な因果関係の存在することを示した.とくに,合流管の流れ分割点回りの動圧の絶対値,壁せん断応力およびその勾配を評価し,病変例との対応から流体力学および病態生理学的検討を行った.

Research Products

• [Publications] 山 口 隆 平: "腹-腎動脈分岐モデルにおける基本流れ構造"日本バイオレオロジー学会年会抄録集. 58 (2001)
• [Publications] 工 藤 奨: "培養内皮細胞Ca2+応答に及ぼす壁せん断応力負荷の影響"日本バイオレオロジー学会年会抄録集. 76 (2001)
• [Publications] 工 藤 奨: "培養内皮細胞のATP生産能に及ぼすせん断応の影響"日本バイオレオロジー学会誌. 15・2. 38-39 (2001)
• [Publications] 山 口 隆 平: "直角分岐管内流れの壁せん断応力と枝管内流れの周期振動"日本機械学会流体部門講演会講演論文集. 01・3. 38 (2001)
• [Publications] 早 瀬 敏 幸: "直角分岐管内流れの数値解析(不安定振動の空間分布)"日本機械学会流体部門講演会講演論文集. 01・3. 39 (2001)