心臓と血流の力学に関する医用生体工学的研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04454537
• 研究機関: 東海大学
• 研究代表者: 沖野 遥 東海大学, 開発工学部・医用生体工学科, 教授 (60055689)
• 研究分担者: 山口 隆美 東海大学, 開発工学部・医用生体工学科, 教授 (30101843)
• キーワード: 血流 / 数値流体力学 / 左心室内の流れ / 写実的モデリング

研究概要

心臓病などで、機能不全に陥った心臓、あるいは、狭窄、動脈瘤など形態の異常がある血管における血流の詳細を知ることは診断・治療のために必要であるが、生体内の血流を知ることは、超音波、MRIなど、最新の技術をもっても難しい。とりわけ、動脈硬化症などに関連して、血流が血管壁に与えるずり応力が問題となっているが、複雑な形状の動脈においてこれを実測することは困難である。このような目的に数値流体力学を応用するためには、生体内の複雑な条件を再現するようなモデリングが必要であり、特に流路の3次元形状を再現することが最大の問題である。我々は、このような認識に基づいて、心臓血管系の各部位における実測に基づく写実的なモデリングを試みてきた。
計画第1年度である本年度では、まず、写実的な数値流体力学モデルの作成に必要な各種の基礎研究を行なった。モデル作成の対象としては、この目的のために特に作成した、測定手法開発用心臓、および、分岐血管模型、これまでの実験研究で使用した心臓血管系のモデル、そして、ヒトなどの大動脈分岐部の鋳型を使用した。これを適切な支持装置を開発して、3次元測定機定盤上に固定し、その表面の多数点の座標値を測定記録した。この測定データの収集整理のため、有限体積法数値計算格子の作成のためのシステムを開発した。このモデリング・システムを使用して、イヌの左心室の鋳型から、収縮する心臓(左心室)のモデルを作成し、この内部の流れの計算を行なって興味ある知見を得た。

研究成果

• [文献書誌] 山口 隆美: "レオロジーと動脈硬化" 循環器科. 31. 1-7 (1992)
• [文献書誌] T.Yamaguchi,T.W.Taylor H,Okino,H.Horio,T.Hasegawa: "Computational Fluid Mechanical Study of the Convective Temperature Distribution in an Infant Incubator" Annals of Biomedical Engineering. (1993)
• [文献書誌] T.W.Taylor T.Yamaguchi: "Three-Dimensional Simulation of Blood Flow in an Abdominal Aortic Aneurysm-Steady and Unsteady Flow Cases" Journal of Biomechanical Engineering. (1993)
• [文献書誌] T.W.Taylor H.Okino T.Yamaguchi: "Three-Dimensional Analysis of left Ventricular Ejection Using Computational Fluid Mechanics" Journal of Biomechanical Engineering. (1993)
• [文献書誌] T.W.Taylor,J.Noritake T.Hayasaka,K.Suzuki Y.Suda,N.Yakushiji,T.Yamaghuchi: "Three-Dimensional Graphics and Computational Model Construction of Vascular Chanmbers from Physiological Casts" 東海大学開発工学部紀要. (1992)