2022 Fiscal Year Final Research Report

The development of new biomechanical strategy for the treatment of post-MI ventricular remodeling

Research Project

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Project/Area Number	18K08608
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 55010:General surgery and pediatric surgery-related
Research Institution	Kindai University (2018, 2020-2022) Kobe University (2019)
Principal Investigator	Takaba Kiyoaki 近畿大学, 医学部, 非常勤講師 (00528573)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	松村和明北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (00432328) 中井隆介京都大学, こころの未来研究センター, 特定講師 (10576234) 東高志京都大学, 工学研究科, 特定研究員 (40378899) 瀧川敏算京都大学, 工学研究科, 教授 (50201603) 中村達雄京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 准教授 (70227908) 坂口元一近畿大学, 医学部, 教授 (60603363)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2023-03-31
Keywords	心不全 / 心筋リモデリング / ハイドロジェル / シミュレーション / 大動脈瘤 / バイオメカニクス
Outline of Final Research Achievements	The MRI for animals was discarded as its aging. Then, we had to change our research method from using in-vivo to ex-vivo porcine heart. We injected the nanocomposite gels with various viscosity into the apex of ex-vivo heart, by changing the ratio of PMN to PLL（％). And then we calculated the complexity of myofiber angles from DW images by using the MRI for patients. By analyzing these data, we showed that the best ratio for intra-myocardial gel distribution was 4%. However, the MRI study was severely restricted and became practically impossible, because of COVID-19 pandemic. We had to start the clinical simulation research with the help of Bioinformatics laboratory, Ritsumeikan University. Using the clinical chest CT images, we created configuration models of the aorta and applied blood flow simulations on these models. By using these simulation data, we developed the novel and feasible method to estimate the wall tension from the distribution of the curvature radius of the aorta.
Free Research Field	循環器病学におけるバイオメカニクス応用
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	梗塞後心筋リモデリングに対する治療として心外膜に厚さわずか数ミリのシートを張り付ける手法が注目されているが、壁応力を改善するために十分な心筋の厚さを得る事は困難であることは明白である。一方、ナノコンポジット・ジェルは粘性度を最適化することにより健常心筋の配列を阻害することなく心筋内注入が可能であることが判明し、心不全パンデミックの時代にハイドロジェル心筋内注入がり効果的な治療手法となりうることが示唆される。また、今回我々が開発した血管形状モデルの曲率半径の分布から壁張力を求める方法は大動脈瘤破裂部位の予測および大動脈ステント留置後のリーク発生の予測に応用できることが示唆される。