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2014 年度 実績報告書

バイオメカニクスに基づく単心室患者の血栓症の進展予測と投薬計画

研究課題

研究課題/領域番号 25630046
研究機関千葉大学

研究代表者

坪田 健一  千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10344045)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード血流 / 血栓 / 単心室 / 予測モデル / 薬効評価
研究実績の概要

単心室症では,異常に形成された血栓が心房,心室や肺動脈で観察されることが多い.その理由は,血流の流体力学的な挙動が正常な心機能のそれと大きく異なるためと考えられるが,血栓形成と血流挙動との関係は明らかでない.本研究では,単身室症における血流の流体力学的挙動とその影響下における血栓形成現象を,計算力学シミュレーションを通じて明らかにし,さらに,血栓形成予測,薬効評価,および投薬の最適化を行う方法論の確立を目指す.今年度は,血栓形成シミュレーションの高度化と薬効モデリングを以下のように行った.
1.心臓大血管に対する医用画像ベースト三次元形状モデルの試作し,粒子法による三次元血流シミュレーションを実施可能であることを確認した.
2.高せん断速度域における活性化を考慮した動脈血栓モデルを定式化し,同モデルがin vitro実験における血栓形成挙動を首尾良く再現することを示した.
3.制御された流れ下における血栓形成挙動を詳細に観察するために,微小流路観察システムを試作し,流路内部における疑似血液の凝固過程を調べた.局所的な流れの違いが血栓形成に影響を与えることを確認された.
4.抗血栓薬として,抗凝固薬および血栓溶解薬の2種類を考えて,それぞれについて,数理モデル化を行い,計算機シミュレーションを用いてモデルの基本的な特性を明らかにした.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Applications of Computational Models to Better Understand Microvascular Remodeling: A Focus on Biomechanical Integration across Scales2015

    • 著者名/発表者名
      Murfee, W. L., Sweat, R. S., Tsubota, K., Mac Gabhann, F., Khismatullin, D., and Peirce, S. M.
    • 雑誌名

      Interface Focus

      巻: 5 ページ: 20140077

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1098/rsfs.2014.0077

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Elastic behavior of a red blood cell with the membrane's nonuniform natural state: Equilibrium shape, motion transition under shear flow, and elongation during tank-treading motion2014

    • 著者名/発表者名
      Tsubota, K., Wada, S. and Liu, H.
    • 雑誌名

      Biomechanics and Modeling in Mechanobiology

      巻: 13 ページ: 735-746

    • DOI

      doi:10.1007/s10237-013-0530-z

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Short note on the bending models for a membrane in capsule mechanics: Comparison between continuum and discrete models2014

    • 著者名/発表者名
      Tsubota, K.
    • 雑誌名

      Journal of Computational Physics

      巻: 277 ページ: 320-328

    • DOI

      doi:10.1016/j.jcp.2014.08.007

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] せん断速度に応じた動脈血栓の粒子法シミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      小須田雅貴,坪田健一,劉浩
    • 学会等名
      日本機械学会第27回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      新潟市
    • 年月日
      2015-01-09 – 2015-01-10
  • [学会発表] せん断流れ場における運動と変形に基づく赤血球膜の面粘弾性特性の推定2015

    • 著者名/発表者名
      坪田健一
    • 学会等名
      日本機械学会第27回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      新潟市
    • 年月日
      2015-01-09 – 2015-01-10
  • [学会発表] 微小流路における血栓形成過程2014

    • 著者名/発表者名
      小池一輝,坪田健一,劉浩
    • 学会等名
      日本機械学会第25回バイオフロンティア講演会
    • 発表場所
      鳥取市
    • 年月日
      2014-10-03 – 2014-10-04
  • [学会発表] 薬効を考慮した血栓形成・溶解の粒子法シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      遠藤豊,坪田健一,杉本晃一,劉浩
    • 学会等名
      日本機械学会第25回バイオフロンティア講演会
    • 発表場所
      鳥取市
    • 年月日
      2014-10-03 – 2014-10-04
  • [学会発表] せん断速度に応じた血栓形成の粒子法シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      小須田雅貴,坪田健一,劉浩
    • 学会等名
      日本機械学会2014年度年次大会
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
  • [学会発表] Computer Simulation of Thrombus Formation in Single Ventricle Using Particle Method2014

    • 著者名/発表者名
      Tsubota, K.
    • 学会等名
      11th World Congress on Computational Mechanics (WCCM XI)
    • 発表場所
      Barcelona, Spain
    • 年月日
      2014-07-20 – 2014-07-25
  • [学会発表] Biomechanics simulation of passive and active motions of blood cells2014

    • 著者名/発表者名
      Tsubota, K.
    • 学会等名
      7th World Congress of Biomechanics (WCB2014)
    • 発表場所
      Boston, MA, USA
    • 年月日
      2014-07-06 – 2014-07-11
    • 招待講演
  • [学会発表] 赤血球の形状記憶の力学シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      坪田健一
    • 学会等名
      第19回計算工学講演会
    • 発表場所
      広島市
    • 年月日
      2014-06-11 – 2014-06-13
  • [学会発表] Computer Simulation of Cellular Shape Based on Mechanical Deformation2014

    • 著者名/発表者名
      Tsubota, K.
    • 学会等名
      Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems (COMPSAFE2014)
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2014-04-13 – 2014-04-16

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公開日: 2016-06-01  

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