| 研究課題/領域番号 |
25420136
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 岐阜工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
山本 高久 岐阜工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (10345960)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 数値流体力学解析 / 閉塞型睡眠時無呼吸症候群 / 生体模型 |
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| 研究概要 |
本研究では，閉塞型睡眠時無呼吸症候群(OSAS)の成因メカニズム解明のために，流体-構造連成解析ならびに生体模型を用いた流れの可視化実験を行なうことを目的としている。
本年度は，口蓋垂軟口蓋形成術(UPPP)を行なった３症例のOSAS患者について，術前後のCTデータを基に鼻咽頭領域の三次元モデルの構築し，数値流体力学解析による術前後の流動形態の変化を検討した。また，流れの可視化実験用の生体模型の製作に取組んだ。
まず，UPPPを行なった３症例の術前後の３次元モデル構築においては，UPPPによりOSASの責任部位にあたる鼻咽頭の形態がどの程度変化するのかを定量的に評価した。その結果，既往の臨床報告では最狭窄部断面積のみを注目していたが，実際には術前後で同領域全体の形態が変化していることが明らかになった。特筆すべきことに，手術によって逆に狭くなる領域もあることが明らかになった。このことから，UPPPの効果を予測・評価するうえでは，最狭窄部にのみ着目するのではなく，鼻咽頭全体の形態変化を把握する必要があることが明らかになった。
上述の３症例症例のうち，UPPPによりOSASが大幅に改善した１症例に着目し，数値流体力学解析を実施した。その上で，最狭窄部断面積とOSASの重症度を表す指標AHI（Apnea Hyponea Index，５～１５で軽度，１５～３０で中等度，３０以上で重度と診断される)との相関を調べた。その結果，最狭窄部断面積とAHIとはそれほど強い相関が現れないこと，むしろ，鼻咽頭領域での圧力損失の方が強い相関を示すことが明らかになった。本結果は前述のUPPP前後の形態変化の結果と合致するものと考えられる。
流れの可視化実験用の鼻咽頭領域生体模型の製作では，水・マイクロバブルを用いた実験を計画し，現在，可視化実験装置の製作作業を進めている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度は，UPPPを行なった３症例の三次元モデルの構築ならびに数値流体力学解析によるUPPPとOSASの評価を行なった。この二つの項目では当初の計画通りの進捗度合いで研究を進めることができた。他方，鼻咽頭領域の流れの可視化実験用模型の製作においては，今回は３次元プリンターによる型枠の作成，シリコン樹脂による注型を行なったが，模型サイズの大型化による品質（透明度）や精度の低下が著しいことが明らかになった。製作方法，特に注型方法の見直しを行なう必要がある。
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| 今後の研究の推進方策 |
現時点において，UPPPを受けたOSAS３症例のうちの１症例の解析が完了しているのみである。今後は残りの症例についても，鼻咽頭領域の術前後の形態変化を定量的に評価するとともに，数値流体力学解析を行い，AHI，最狭窄部断面積，鼻咽頭領域の圧力損失との相関を明らかにする。また，鼻咽頭領域の流れの可視化実験においては，可視化実験用生体模型作製のために，水溶性樹脂をもちいた３次元プリンター立体造形による模型製作等，新たな製作方法を試みる。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
鼻咽頭領域の流れの可視化実験用模型製作において，当初計画の作製方法（３次元プリンターによる型の造形とシリコン樹脂の注型）のみでは，可視化実験に耐えうるだけの生体模型を得られないことが明らかになった。そこで，新たに作製方法の再検討（現在は，水溶性樹脂と３次元プリンターの組み合せによる造形を予定）を行なうことになったため，次年度での研究費（模型製作費分）の支出が必要となった。
当初の計画通り流体構造連成解析の実施環境の整備ならびに可視化実験の実施に加え，前述の可視化実験用模型の試作（三次元プリンターによる注型）に研究費を充当する予定である。
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