2021 Fiscal Year Annual Research Report
Design analysis for paediatric pulmonary heart valve in low Raynolds number hemodynamics with high speed imaging
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19K12748
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
白石 泰之 東北大学, 加齢医学研究所, 准教授 (00329137)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山岸 正明 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (40182422)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 循環器病学 / 先天性心疾患 / 心臓代用弁 / 血行動態シミュレーション / 安全性評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
先天性心疾患治療に対応する右心系血液循環シミュレータの評価試験系と新たな弁葉応答リアルタイム動解析システムによるePTFE弁葉形状と流入時の低レイノルズ数域における定量応答を、弁葉挙動拍動試験装置と高速度水中digital image correlation (DIC)法による弁葉曲面解析を実施することを目的として研究を行った。本法の医工学－医用物理学解析による小児用心臓弁の最適化は、臨床使用10年を経て明らかとなった長期成績の臨床知見からの喫緊の解決すべきものとして国際的臨床ニーズに応えるものである。
小児の重症心不全治療に対しては、現在のところ心臓移植のほかに長期循環補助を実現する代替手段はない。本研究では、基盤研究(B)および国際共同研究加速基金により創生された小児先天性心疾患治療プラットフォームの展開として新しいBulging sinus付ePTFE製肺動脈弁の国際標準の安全性有効性評価を、国際連携による平成28年竣工の東北大学加齢医学研究所非臨床試験推進センター機能の非臨床試験によって行った。研究実績として、ePTFE製弁の実時間高速度応答解析を高度に肺循環を模擬した血液循環シミュレーターを新たに開発し、高速度撮影と医用物理学による流体―弁葉応答解析により臨床データのエンティティ解析用プラットフォームを構築した。右心系血液循環を模擬した拍動流試験を実時間で行い、約1ミリ秒時間分解能と約0.1mmの立体空間分解能をもつ高精度可視化システムを開発した。本プラットフォームを活用し実臨床の人工弁機能や開発中の設計評価について前臨床・非臨床試験による生物学的安全性評価が具現化される。さらに右心循環における低レイノルズ負荷時の心臓弁の流体相互作用解析法も発展させる。
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