2017 Fiscal Year Annual Research Report
What is the reason to form the thrombi with different internal structures and mechanical characteristics?
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15K12510
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
和田 成生 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (70240546)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊井 仁志 大阪大学, 基礎工学研究科, 特任准教授(常勤) (50513016) [Withdrawn]
越山 顕一朗 大阪大学, 基礎工学研究科, 講師 (80467513)
新岡 宏彦 大阪大学, データビリティフロンティア機構, 特任准教授(常勤) (70552074)
大谷 智仁 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (40778990)
武石 直樹 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (30787669)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 血栓 / フィブリン線維 / 三次元構造 / 離散力学 / 蛍光画像 / レベルセット / FIB-SEM |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に構築した離散力学に基づくプロトフィブリル運動モデルを用い，直方空間において底面固定条件を課した解析系において，静止場およびせん断流化でのフィブリン凝集塊の形成過程を数値的に再現した．両条件において，解析時間20 msでの線維の配向性を評価した．静止場では，底面を起点とした高さ方向への高い配向性が見られた一方，せん断下では流れ方向への高い配向性が見られた．さらに，線維伸長に関するポテンシャルエネルギが高い値を持つものを評価したところ，高い伸縮エネルギを持つプロトフィブリルは，静止場ではばらばらに存在する一方，せん断流下においてはより近くに集まり結合していることが分かった．これらの結果から，せん断流下では，プロトフィブリルが配向性を持つことで部分的に高い伸縮エネルギを持つ繊維束が形成され，剛性の高いフィブリン凝集塊が形成されることが示唆された．これは，血流速度により剛性の異なる血栓が作られる機序の一要因であると考えられる．
マイクロ流路内に人血液を流すin vitro実験において，血液中の血球成分や血流速度など様々な条件においてフィブリン線維束の蛍光観察を行った．得られた画像に対し，レベルセット関数を用いた画像処理手法を新たに提案し，フィブリン線維束の抽出を行うとともに，その配向性および太さを評価した．その結果，流れ場の有無および赤血球・血小板の濃度にそれらの評価量が依存することを定量的に示した．これに加え，一条件において得られた血栓試料に対し，蛍光画像をもとに位置決めを行った上で，イオンビーム集束型電子顕微鏡(FIB-SEM)により観察を行った．その結果，血栓内部の赤血球とその周囲に存在するフィブリン繊維網の三次元構造をある程度得ることができた．これより，様々な条件における血栓内部のフィブリン線維網および血球らの三次元構造取得の実現可能性を示した．
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