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実験計算融合解析による血管壁近傍血流場が内皮細胞損傷に与える流体力学的影響の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15H03914
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関東北大学

研究代表者

早瀬 敏幸  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30135313)

研究分担者 西條 芳文  東北大学, 医工学研究科, 教授 (00292277)
下山 幸治  東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (80447185)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2017年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2016年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2015年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
キーワードバイオ流体力学 / 計測融合シミュレーション
研究成果の概要

血管表面の内皮細胞の損傷は、動脈硬化や動脈瘤などの血管病変の発症の引き金になることが指摘されているが、その機序は未だ十分に理解されていない。本研究は、超音波計測と数値計算の融合解析手法を用いて、内皮細胞を培養した実験流路内に血管疾患の好発部位である頸動脈の血管壁近傍流れ場と圧力場を再現し、内皮細胞の損傷実験と超音波計測融合血流解析を行って、これまで未知であった生体内の血流場が内皮細胞損傷に与える影響を解明するための研究を行って、多くの知見を得た。本研究で得られた成果は、血管疾患の発症に対する内皮細胞近傍場の流体力学的寄与の正確な理解に基づく診断法の確立に貢献するものである。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 7件)

  • [雑誌論文] Photoplethysmography and ultrasonic-measurement-integrated simulation to clarify the relation between two-dimensional unsteady blood flow field and forward and backward waves in a carotid artery2016

    • 著者名/発表者名
      Shusaku Sone, Toshiyuki Hayase, Kenichi Funamoto, Atsushi Shirai
    • 雑誌名

      Medical & Biological Engineering & Computing

      巻: - 号: 5 ページ: 719-731

    • DOI

      10.1007/s11517-016-1543-4

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Study of Estimation Method for Unsteady Inflow Velocity in Two-Dimensional Ultrasonic-Measurement-Integrated Blood Flow Simulation2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Kadowaki, Toshiyuki Hayase, Kenichi Funamoto, and Nobuyuki Taniguchi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Biomedical Engineering

      巻: 63 号: 2 ページ: 403-414

    • DOI

      10.1109/tbme.2015.2461559

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Blood flow analysis in carotid artery bifurcation by two-dimensional ultrasonic-measurement-integrated simulation2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Kadowaki, Toshiyuki Hayase, Kenichi Funamoto, Shusaku Sone, Tadashi Shimazaki, Takao Jibiki, Koji Miyama
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      巻: 10 号: 1 ページ: 14-00266-14-00266

    • DOI

      10.1299/jbse.14-00266

    • NAID

      130004691140

    • ISSN
      1880-9863
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 血管壁近傍血流場が内皮細胞損傷に与える流体力学的影響の解明(流れ負荷実験における作動流体中の赤血球が内皮細胞の損傷に及ぼす影響)2017

    • 著者名/発表者名
      井上浩介, 早瀬敏幸, 宮内優, 鈴木美利亞
    • 学会等名
      日本機械学会第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      ウイングあいち(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2017-01-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 2次元超音波計測融合血流解析における高精度エイリアシング検出と補正2017

    • 著者名/発表者名
      原田大輔,早瀬敏幸,宮内優,井上浩介
    • 学会等名
      日本機械学会第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      ウイングあいち(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2017-01-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 血管壁近傍血流場が内皮細胞損傷に与える流体力学的影響の解明(流れ負荷実験における作動流体中の赤血球が内皮細胞のはく離に及ぼす影響)2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木美利亜、早瀬敏幸、宮内優、井上浩介
    • 学会等名
      日本機械学会第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      ウイングあいち(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2017-01-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Detection and Correction of Aliasing and Reverse Flow in Two-Dimensional Ultrasonic-Measurement-Integrated Blood Flow Analysis2017

    • 著者名/発表者名
      15.Daisuke Harada, Toshiyuki Hayase, Suguru Miyauchi, Kosuke Inoue
    • 学会等名
      14th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 2次元超音波計測融合血流解析における計測誤差の検出と補正2017

    • 著者名/発表者名
      原田大輔,早瀬敏幸,宮内優,井上浩介
    • 学会等名
      東北大学・統計数理研究所合同ワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 2次元超音波計測融合血流解析におけるエイリアシングと逆流の判別と補正2017

    • 著者名/発表者名
      原田大輔,早瀬敏幸,宮内優,井上浩介
    • 学会等名
      日本超音波医学会第90回学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 2次元超音波計測融合血流解析により再現された血流場の可視化に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      原田大輔, 早瀬敏幸, 宮内優, 井上浩介
    • 学会等名
      日本機械学会第30回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 血管壁近傍血流場が内皮細胞損傷に与える流体力学的影響の解明(斜流負荷実験における作動流体中の赤血球が内皮細胞のはく離に及ぼす影響)2017

    • 著者名/発表者名
      井上浩介,早瀬敏幸,宮内優
    • 学会等名
      日本機械学会第30回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Determination of Fluid Mechanical Effects Caused by Near Wall Blood Flow Field on Endothelial Cell Damage: Effect of Red Blood Cells in Working Fluid2016

    • 著者名/発表者名
      Miria Suzuki, Toshiyuki Hayase, Suguru Miyauchi, Kosuke Inoue
    • 学会等名
      16th International Conference on Biomedical Engineering
    • 発表場所
      Singapore(Singapore)
    • 年月日
      2016-12-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Two-Dimensional Ultrasonic-Measurement-Integrated Simulation of Blood Flow in a Carotid Artery Considering Deformation of the Blood Vessel2016

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Harada, Toshiyuki Hayase, Suguru Miyauchi, Kosuke Inoue
    • 学会等名
      16th International Conference on Biomedical Engineering
    • 発表場所
      Singapore(Singapore)
    • 年月日
      2016-12-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 血管の変形を考慮した頸動脈血流の2次元超音波計測融合シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      原田大輔,早瀬敏幸,宮内優,井上浩介
    • 学会等名
      日本機械学会第27回バイオフロンティア講演会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-10-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Two-Dimensional Ultrasonic-Measurement-Integrated Blood Flow Analysis Considering Deformation of Blood Vessel by Pulsation: Extraction of Unsteady Vessel Shape from B-mode Images2016

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Harada, Toshiyuki Hayase, Suguru Miyauchi, Kosuke Inoue, Hiroko Kadowaki, Tadashi Shimazaki, Takao Jibiki, Koji Miyama
    • 学会等名
      13th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2016)
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2016-10-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Determination of Fluid Mechanical Effects Caused by Near Wall Blood Flow Field on Endothelial Cell Damage: Effect of Shear Stress on Cell Peeling of Cultured Endothelial Cells2016

    • 著者名/発表者名
      Miria Suzuki, Toshiyuki Hayase, Suguru Miyauchi, Kosuke Inoue
    • 学会等名
      13th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2016)
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2016-10-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 拍動に伴う血管の変形を考慮した2次元超音波計測融合血流解析システム2016

    • 著者名/発表者名
      原田大輔,早瀬敏幸,宮内優,井上浩介,門脇弘子,船本健一,島崎正,地挽隆夫,見山広二
    • 学会等名
      日本超音波医学会第89回学術集会
    • 発表場所
      国立京都国際会館、グランドプリンスホテル京都(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-05-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 拍動に伴う血管形状の変形を考慮した2次元超音波計測融合血流解析(Bモード画像による非定常血管形状抽出)2016

    • 著者名/発表者名
      原田大輔,早瀬敏幸,宮内優,井上浩介,門脇弘子,島崎正,地挽隆夫,見山広二
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部第51期総会・講演会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2016-03-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 2次元超音波計測融合血流解析における速度ベクトルの解析精度の検証2016

    • 著者名/発表者名
      門脇弘子,早瀬敏幸,宮内優,井上浩介,島崎正,地挽隆夫
    • 学会等名
      日本機械学会第28回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都・目黒区)
    • 年月日
      2016-01-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Determination of optimum feedback gain of two-dimensional ultrasonic-measurement-integrated blood flow analysis system2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Kadowaki, Toshiyuki Hayase, Kenichi Funamoto, Suguru Miyauchi, Kosuke Inoue, Tadashi Shimazaki, Takao Jibiki, Koji Miyama
    • 学会等名
      12th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2015)
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2015-10-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 2次元超音波計測融合血流解析における上流端流速推定手法の実血管形状による検証2015

    • 著者名/発表者名
      門脇弘子,早瀬敏幸,船本健一,宮内優,谷口信行
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2015
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都・目黒区)
    • 年月日
      2015-09-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Effect of speckle noise in ultrasonic measurement on two-dimensional ultrasonic-measurement-integrated blood flow analysis2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Kadowaki, Toshiyuki Hayase, Kenichi Funamoto, Suguru Miyauchi, Kosuke Inoue, Tadashi Shimazaki, Takao Jibiki, Koji Miyama
    • 学会等名
      World Congress on Electrical Engineering and Computer Systems and Science
    • 発表場所
      Barcelona (Spain)
    • 年月日
      2015-07-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 2次元超音波計測融合血流解析システムにおける最適フィードバックゲインの決定2015

    • 著者名/発表者名
      門脇弘子,早瀬敏幸,船本健一,井上浩介,島崎正,地挽隆夫,見山広二
    • 学会等名
      日本超音波医学会第88回学術集会
    • 発表場所
      グランドプリンスホテル高輪(東京都・品川区)
    • 年月日
      2015-05-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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