2018 Fiscal Year Research-status Report
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18K19921
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
越山 顕一朗 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (80467513)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊井 仁志 首都大学東京, システムデザイン研究科, 准教授 (50513016)
和田 成生 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (70240546)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 肺バイオメカニクス / 数理モデリング / 最適化 / 有限要素法 / 肺胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，実験的手法では解明が難しい小児肺細葉の形態学的特徴の変化およびそこで生じる様々な力学現象を，「計算幾何学と最適化を用いた数理形状モデル」・「マルチスケール計算力学解析手法」を土台とした理論・解析によって明らかにするものである．さらに構築する研究プラットホームから，小児肺疾患の診断支援・治療法開発支援への展開を目指す学問領域“小児肺細葉バイオメカニクス”を創成するものである．本年度は，小児肺細葉解析のベースとなる，計算幾何学と最適化手法を組み合わせた肺微小構造の数理形状モデルのコード開発の効率化を進め，放射光マイクロCTにより撮影されたマウス肺細葉画像から再構築した実形状モデルを基に，肺細葉の均質構造モデル，不均質構造モデルを構築した．これらのモデルを用いて，表面張力効果を考慮した肺細葉膨張シミュレーションを行い，膨張に伴う肺組織の非等方変形を解析した．これより，実形状モデルで得られる力学場の再現には，不均質構造モデルが有効であることを確認した．また，肺細葉変形に関する表面張力効果を検討し，肺胞表面における非等方変形が促進されることを見出した．この結果を含めた肺細葉解析結果を小児の臨床医を含む医学系研究者の前で発表し，情報交換を行った．本研究の実行にあたり，小児肺細葉構造構築および力学解析を行うための計算機環境，および力学解析に用いるための肺組織の力学特性を得るための引張試験装置を構築した．さらに，小児内科の臨床医と意見交換をし，小児肺細葉モデリングにおいて重要なヒト肺発生に関わる資料，および小児肺疾患に関する知見を収集した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
数理モデリング解析コードの可読化を進め，コード開発効率がよくなっているため，おおむね当初の計画通り進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
数理モデリング解析コードの効率化をさらに進めると共に，小児内科医とのミーティングを重ねることで診断支援や治療法開発へと繋がるようにポイントを押さえてモデルの構築，解析を進める．
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| Causes of Carryover |
本年度計画した研究に必要なスペックを満たした計算機器類が当初の見積もりより若干安く購入できたため．本年度実施した予備計算により，解析するためのデータ量が増えることが予想されるため，本年度本助成金は翌年度分助成金と合わせて，翌年度の研究執行に必要な物品購入に充てる計画である．また，計算用サーバが3月に納品となり，支払いが完了していないため次年度使用額が生じたが，4月に支払いが完了する予定である．
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