動脈硬化の発症進展好発部位の血流とLDL透過の関連の計算流体力学的解析

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06680868
• Research Institution: Kawasaki College of Allied Health Professions
• Principal Investigator: 鍵山 光庸 川崎医療短期大学, 医用電子技術科, 講師 (60204335)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 梶谷 文彦 川崎医療短期大学, 医用電子技術科, 教授 (70029114) ; 望月 精一 川崎医療短期大学, 医用電子技術科, 講師 (60259596) ; 後藤 真己 川崎医療短期大学, 医用電子技術科, 助教授 (50148699) ; 松本 健志 川崎医療短期大学, 医用電子技術科, 講師 (30249560)
• Keywords: 格子気体オートマトン法 / 格子ボルツマン法 / 血流 / 動脈硬化 / 格子気体

Research Abstract

昨年度開発したLGA法(格子気体オートマトン法)に基づく血流シミュレーションプログラムは、プログラム化は容易であるが、LGAの微視的力学過程に含まれる確率的な機構が原因で、モンテカルロ法のように多数回シミュレーションを反復して計算結果を平均する必要があるために、記憶容量と計算時間がかなり必要となる欠点があった。そこで、本年度はLGA法よりも高速な方法として注目されているLBE法(格子ボルツマン法)に基づく血流シミュレーションプログラムの開発に着手した。LBE法は粒子間の相関を無視して格子気体の平均的挙動を記述する格子ボルツマン方程式を数値的に解く計算法であり、平均操作が不要なので高速性が期待される。作成したプログラムを2次元平板間の流れ場でテストし、最近出回っている100MHz以上のパソコンなら実施可能と評価された。一方、計算結果の正当性の検証用の血管流路モデルとして、動脈硬化の好発部位の一つである大動脈・腎動脈分岐部の境界適合型座標系による幾何学的モデルを構成し、市販パッケージソフトウエアの差分法プログラムにより腎動脈血流の数値流体力学的解析を行い比較検討用の基礎的データを取得した。LGA法とLBE法がまだ3次元の複雑な形状の流路を扱えるレベルには達していないので、計算結果の本格的な比較は実施できなかった。また、血管壁を通じての物質移動を取り扱うプログラムの開発までには至らなかったが、格子気体法は粒子モデルに基づいているので血管壁を透過しない流体粒子に血管壁を透過し得る粒子の混在する系としてモデル化することにより血管壁の物質透過を取り扱えると期待される。

Research Products

• [Publications] 鍵山光庸,他: "動脈硬化頻発部位の血流動態の計算流体力学的解析" 医療情報学連合大会論文集. 15. 267-268 (1995)
• [Publications] Matsumoto,T et al: "Evaluation of Spatial Control Unit for Regional Myocardial Blood Flow by a Molecular Flow Tracer" The 2nd World Congress of Biomechanics. Abstract. 1. 34-34 (1994)
• [Publications] Mochizuki,S et al: "Effect of intramyocardial slosh phnomenon on the endothelial cell form of the coronary artery" World congress on medical physics and biomedical engineering.Proceedings. Part 1. 201-201 (1994)
• [Publications] Goto,M et al: "Observation of the Thebesian Vein and its Outflow in the Beating Canine Heart" J.Cardiovascular Diagnosis and Procedures. 12. 117-117 (1994)