人工大動脈弁により影響されたバルサルバ洞内流れ場と冠循環流れの挙動解析

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17591491
• Research Institution: Kanto Gakuin University
• Principal Investigator: 阿久津 敏乃介 関東学院大学, 工学部, 教授 (90231852)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 梅津 光生 早稲田大学, 理工学部, 教授 (90132927) ; 新浪 博 順天堂大学, 医学部, 助教授 (30241079) ; 岩崎 清隆 早稲田大学, 生命医療工学研究所, 講師 (20339691)
• Keywords: 外科 / 循環器 / 生体工学 / 流体工学

Research Abstract

本研究の目的は、「異なる弁葉形状により大動脈弁位に装着された場合のバルサルバ洞内の流動現象への影響の把握とこの流れ場が冠循環量へ与える影響への関連を明らかにること」であり、バルサルバ洞付きの大動脈部を模擬したIn-Vitroモデルの製作(梅津、岩崎)と過去のシュミレータ製作の経験の蓄積を生かし、大動脈部の特性を再現できるモデルの製作および冠動脈循環なしのIn-Vitroモデルで弁形状の相違によるバルサルバ洞内流れ場の解析(阿久津、梅津、岩崎、新浪)をDynamic PIV装置を用い、弁形状が流れ場に与える影響および冠動脈循環に与える影響を解析することである。
研究の初年度は、In-Vitroモデルの試作と予備実験、平行してDynamic PIV装置を用いた解析方法の確立を第一に目指し、開始された。In-Vitroモデルの試作を用いた予備実験は、MIRA弁およびSJM弁を用いて行われ、形成された流れ場に大きな相違のあることが確認された。
Dynamic PIVの解析方法の確立については、試験弁をデータの蓄積のある僧帽弁位に装着し、そのデザインや、装着方向が与える影響について、実験的研究がなされ、結果は、多くの所見が得られ、幾つかの内外の学会において口頭発表がなされた。
本年度は、シリコンを素材としてバルサルバ洞付き大動脈モデルを製作、既存の模擬心臓装置を装着し、大動脈弁位における実験を実施した。その結果、大動脈弁位に装着された機械的二葉弁によって影響された流れ場の詳細を得ることが出来、バルサルバ洞内の流動現象への影響を把握することができた。また、この流れ場の時系列的解析により、流れ場が冠循環量に与える影響への関連を明らかに出来た。今後、内外の学会などを通じ成果を報告したい。

Research Products

• [Journal Article] Dynamic particle image velocimetry flow analysis of the flow field (2006)
  • Author(s): Toshinosuke Akutsu, Jun Saito
  • Journal Title: J. Art. Organs Vol.9 Pages: 165-178
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] INFLUENCE OF THE PULSE WAVEFORM AND WORKING FLUID ON THE IN VITRO FLOW FIELD STUDY OF THE MECHANICAL BI-LEAFLET MITRAL PROSTHESES (2006)
  • Author(s): T.Akutsu, T.Suzuki, J.Saito, K.Mori
  • Journal Title: Proceedings of the XVth International onference on Mechanics in Medicine and Biology CD Pages: 84-85
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] Time Resolved PIV and LDA Study of the Turbulent Flow Field of Bi-leaflet Mechanical Mitral Prostheses (2006)
  • Author(s): T.AKUTSU, T.FUKUDA, S.SAKURAI, J.SAITO
  • Journal Title: Biocybernetics and Biomedical Engineering, PWN - Polish Science Publishers, 26,1 Pages: 53-59
• [Journal Article] 機械的人工心臓僧帽二葉弁装着時の心室内流れ場の解析-DynamicPIVを用いての三次元流れ場の検討 (2006)
  • Author(s): 福田孝将, 齋藤淳, 今井亮太, 鈴木知行, 阿久津敏乃介
  • Journal Title: 可視化情報全国講演会(神戸2006)講演論文集 Vol.26 Suppl.No.2 Pages: 173-174
• [Journal Article] Dynamic PIV Flow Field Study of the Bi-leaflet Mitral Prostheses (2006)
  • Author(s): Toshinosuke Akutsu, Jun Saito, K. Mori, T. Suzuki, K. Miura
  • Journal Title: Abstract of the 5^<th> World Congress of Biomechanics. Munich, Germany, July 29 - Aug. 4, 2006 CD Pages: 29
• [Journal Article] Dynamic PIV Flow Field and Sound Study of the Bi-leaflet Mitral Prostheses (2006)
  • Author(s): T.Akutsu, J.Saito, K.Mori, R.Imai, T.Suzuki, K.Yuyama, K.Miura
  • Journal Title: World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, Seoul, Korea, Aug.27-Sep.1, 2006 CD Pages: 3030-3033