ヒト以外の哺乳類における鼻腔の生理学的機能に関するシミュレーションモデルの開発

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K19428
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 西村 剛 京都大学, 霊長類研究所, 准教授 (80452308)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 太志 岩手医科大学, 医歯薬総合研究所, ポスト・ドクター (20633556)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2020-03-31
• Keywords: 生物・生体工学 / 加温 / 鼻腔 / 数値流体力学 / シミュレーション

Outline of Annual Research Achievements

本研究計画では、ヒト以外の霊長類をモデル動物として、鼻腔の気流と温度・湿度調整能力を比較検討するための数値流体力学的シミュレーションの計算モデルを作成する手法を開発する。まず、サル類の画像データをもとに、鼻腔の三次元形態のデジタルデータの作成について検討した。マイクロCTの利用を検討した。画像としての空間解像度やデータ収集時間には優れている。ヨウ素溶液による染色により、CTであっても軟組織の可視化が可能である。そのプロトコルを検討し、良好な組織間コントラスを有する画像データを得ることに成功した。よって、今後、マイクロCTで組織形態の情報を収集し、デジタル形態データを作成することにした。一方、生体サル類での鼻腔内温度計測については、ニホンザルとヒヒを対象に、実測実験を実施した。X線テレビを用いて温度計測地点を確認しながら、サーミスタ温度計測装置により、鼻腔内の複数地点での空気温度を実測した。個体間の変異はあるものの、サル類でも、ヒト同様に鼻前庭で、全体の半分以上の加温が起きていることを確認した。しかし、ヒトでは咽頭鼻腔でも加温が終了しないのに対して、サル類では鼻腔中程で完全に加温が終わるのことを示した。サル類では、ヒトに比べて加温機能に優れていることを実測によって示した。これらの画像データと実測データは、ヒト以外の哺乳類で適用できる鼻腔の加温シミュレーションモデルの作成の基礎データとして使用する。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初予定したいた高解像度MRIではなく、より空間解像度の高い画像データを得られるマイクロCTの利用を検討したため、進捗がやや遅れた。

Strategy for Future Research Activity

手法の改善に時間を要したが、基礎データは順調に収集できた。年度前半にシミュレーションモデルの開発に目処をつけ、所期の目的を達成する。

Causes of Carryover

画像データの収集方法の検討で作業が遅れ、シミュレーションモデル作成にかかる経費の一部が未使用となった。2019年度には、モデル作成を終えるので、全て使用する。