2022 Fiscal Year Annual Research Report
バイオメカニクスモデリングに基づく腎機能と慢性腎不全機序の理解
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20K04281
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
坪田 健一 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (10344045)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅原 路子 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30323041)
中田 敏是 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80793190)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | バイオメカニクス / レオロジー / 微小循環 / 腎臓 / 計算機シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，力学量の時空間的な分布に着目し，連続体力学と流体力学を駆使したバイオメカニクスモデリングを通じて，腎臓の生理的な機能と病変機構の一端を明らかにすることを目的としている．本年度は，以下の点について研究を進めた．
(1) 赤血球運動シミュレーションの並列計算コードの開発 MPIライブラリを用いて独自開発してきた血球運動計算の２次元粒子法コードを並列計算用に拡張した．同コードを理化学研究所所有のスーパーコンピューター「富岳」を含むいくつかの計算資源においてテストし，微小血管網内血流の計算に対する有用性を確認した．
(2) 複数の血管分岐が赤血球分布に与える影響 小葉間動脈から輸入細動脈への血管分岐を対象とした赤血球運動シミュレーションを行った．その結果，血管内部の血球分布および血球分配比が血管分岐の非対称性および世代に応じて不均一になることが分かった．
(3) 赤血球が微小血管壁面の力学量に与える影響 微小血管網内の血球運動シミュレーションを行い，管壁面が受ける力学量を計算した．その結果，赤血球の運動に応じて圧力およびせん断速度の値が変化し，それが血管壁面上に特徴的な力学量の時空間分布を形作ることが分かった．
(4) 単一ネフロン内流れのモデリング 微小血管網，間質および尿管網から成る流路網の電気回路モデルを作成し，流れ計算を行った．その結果，本モデルによって，流動抵抗分布および流量と圧力の境界条件に応じた流れが表現出来ることを確認した．
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