有限要素法・最新画像処理・分子生物学を用いた敗血症性心筋症の体肺循環連関の解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K16019
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 假屋 太郎 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (30756127)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 有限要素法 / Photogrammetry

Outline of Annual Research Achievements

【具体的内容】房室弁の物性を簡便に計測するための、有限要素法で設計した荷重ピンセットのプロトタイプを作成した。このプロトタイプでブタおよびイヌの僧帽弁を実際に取り扱い、今後の測定に向けての設計の実用的な改善するべき点を確定させた。このプロトタイプ荷重ピンセットを用いて、ブタおよびイヌ僧帽弁の部分的な長さ・張力関係を測定し、弁の物性の特性を得た。さらに、多数の写真から3D再構成するphotogrammetryソフトウェアを使用し、まずは静的な心臓模型をphotogrammetryすることで、その3D再構成の操作上の注意点や、距離的誤差を計測し検討し、距離的誤差は十分小さいと判断した。疾患モデル動物はモデル作出（CLPモデル）の安定性を確認した。市販の血行動態再現ソフトウェア(A)を購入して、まずは実在患者の血行動態再現を試みた。また、市販でないソフトウェア(B)もその開発者とともに改良し、実在患者の血行動態再現を試みた。これらによって一般的に利用可能な血行動態再現ソフトウェアの挙動を十分確認できた。さらに、ブタ心臓だけではなく、イヌ心臓の入手経路も確保した。
【意義・重要性】荷重ピンセットのプロトタイプが比較的安定して使用できたことで、設計の方向性がおおむね問題ないことが確認できたと言える。Photogrammetryの3Dモデルの距離的誤差が十分小さいため、今後の検討に当該ソフトウェアを使用できる見込みが立った。疾患モデル動物の作出安定性が確認できたので、早々に検討に移ることができるようになった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究計画の目的にしめしたもののうち、目的1は1年目で完了するよていであったがそこは完了していないという点で「やや遅れている」とした。ただし各要素についてはまんべんなく検討を進めることができている。さらに、目的3については2年目から開始するものではあったが、一部1年目から開始できる。以上より、全体の進捗状況に大きな問題はないと判断している。

Strategy for Future Research Activity

ブタ心臓の入手経路を安定化させる。荷重ピンセットの設計はほぼ確定したので製作する。それらによって房室弁の長さ張力関係を測定する。これによって有限要素法での僧帽弁・三尖弁モデルを作成する。並行して弁の線維方向の同定を試みる。左右心室筋のmRNAプロファイルを正常例で比較する。また、安定して作出できるようになった疾患マウスモデルでも同様に比較する。ヒト僧帽弁・三尖弁の入手を始める。敗血症患者での臨床データを取得する。

Causes of Carryover

新型コロナウイルス感染症の全国的な流行が鎮静化しなかったため、旅費・出張費が見込みより少なくなった。また、物品費については、単価の高い機器の購入を今年度は見送ったため、物品費も見込みより少なくなった。翌年度分請求助成金と合わせて、翌年度はおおむねすべてを使い切る予定でいる。