| 研究概要 |
粥状動脈硬化症や内膜肥厚が循環系に限局的に発症する流体力学的メカニズムを解明するために,血管の実形状を計測するシステムを開発し,実際に肥厚が生じた血管の実形状に基づく血流および肥厚性血管病の誘因物質である低密度リポ蛋白(LDL)の輸送解析を行った.本研究で得られた成果は以下のとおりである.
1.1次元変位センサを取付けた3軸の並進ステージと試料を載せた回転ステージの位置をコンピュータで制御することにより,測定に適した試料との距離を保ちながら変位センサを上下・左右方向に走査させ,血管内腔を型取りした樹脂の3次元表面形状を高精度に計測するシステムを開発した.
2.分岐を含む血管の内腔形状から効率的にCFD用のメッシュモデルを構築する方法を確立し,それを狭窄を施した家兎総頸動脈や,分岐部と合流部を含むバイパス手術を施したイヌ総頸動脈,剖検により採取したヒト冠動脈の分岐部の血管に適用し,病理組織標本から得た動脈硬化の病変部位と直接的に対応が可能な実形状モデルを構築した.
3.人為的に狭窄を施した家兎総頸動脈やバイパス手術を施したイヌ総頚動脈について,低壁せん断応力域に好発すると言われている内膜肥厚の発症部位と流れおよびLDLの壁面濃度との関係について調べた.その結果,病変が生じていた部位において,単純化された形状モデルを用いた数値流体解析では示すことができない壁近傍の複雑な流れ場の構造を明らかにすることができた.また,こうした壁近傍の流れはLDLの壁面濃度に大きく影響を及ぼすことがわかり,流れが乱されて壁近傍の流れが合流する低壁せん断応力域でLDLの壁面濃度が局所的に高くなり,そのような部位で内膜肥厚が生じていることがわかった.このように,肥厚性血管病の局在化と血流との関係において,血行力学的因子を血管構成細胞への力学的刺激源と捉える従来の考え方とは異なる物質輸送面からの新しい観点を示すことができた.
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