Development of a new method to estimate the ventricular viscosity using an integrated macro-micro model

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K15451
• Research Institution: National Cardiovascular Center Research Institute
• Principal Investigator: 宍戸 稔聡 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 部長 (60300977)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 清水 秀二 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 上席研究員 (80443498)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 心筋粘弾性 / 有効循環血液量 / 心不全 / 心臓力学

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、昨年度の実験結果をもとに、コンピュータ・シミュレーションモデルを作製し、心筋粘性が心機能・血行動態に及ぼす影響を検討した。昨年度の研究結果から、心筋粘性は、心筋弾性と同様に、収縮末期に最大となる「時変」であることが判明しており、本シミュレーションでは、心房・心室モデルにVoigtの粘弾性モデルに基いた時変粘弾性モデルを採用した。また、血管系には3要素Windkesselモデルに基いたモデルを採用し、全身循環のシミュレータを作製した。心房・心室に時変粘弾性モデルを採用した場合には、時変弾性モデルを用いた場合と比べ、心拍出量や左室ejection fractionは低下し、両心房圧は上昇することが判明した。また、同じ平均血圧を保つために必要な有効循環血液量は増加することも判明した。心房・心室に同じ最大粘性（Vmax）を適応した場合には、心房＞右心室＞左心室の順で、粘性の影響が大きくなることが判明した。このことから、相対的に最大弾性（Emax）が大きい左心室においては、左心機能が正常である場合（Emaxが保たれている場合）には、粘性の影響は比較的に小さくなるものと考えられた。一方で、心筋虚血などにより左心室のEmaxが低下した状態においては、心機能への粘性の影響が相対的に大きくなることが予測された。また、昨年度の研究結果から心筋虚血が心筋局所の粘性を増加させることが分かっており、虚血時の心機能への粘性の影響は、本シミュレーションよりも大きくなることが推察された。さらに、もともとEmaxが左心室に比べて相対的に小さい右心室においては、右心機能が正常な場合においても、粘性の影響は無視できない可能性が示唆された。今後は、心筋虚血などの病態における心筋粘性の変化をシミュレータに組み込むことにより、より詳細に心筋粘性が心機能・血行動態に及ぼす影響を検討していく予定である。