生体内で形成された大動脈弁移植用組織体の計算流体力学的手法による形状最適化

使用计算流体动力学方法优化体内形成的主动脉瓣植入组织的形状

基本信息

批准号：
20K20174
负责人：
寺澤武
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Asahikawa Medical College
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

当該年度では、以下の成果を得た。1) 流体構造計算を実現するための生体内形成組織の材料特性モデル化：昨年度実施した引張試験に加え、当該年度では圧縮試験方法の検討および試験を進めた。得られた応力-ひずみ曲線から構造計算を行うための至適なエネルギー密度関数について検討した。2) 弁形状のコンピュータ上での構築および組織形成用鋳型の開発:形状最適化を行うベースとなる鋳型の設計を進めた。生体内で移植用心臓弁を閉鎖状態で形成する鋳型を試作、組織形成実験として動物の皮下で3か月間鋳型を埋入した。肉眼的には心臓弁様組織体を形成されたが、弁尖部位の膜厚計測では、鋳型設計で意図した膜厚が得られず、模擬循環回路によるin vitro試験を通して強度上の課題を認めた。本知見を設計思想にフィードバックし、血行動態と強度を兼ね備える鋳型形状を考案した。3)・4) 移植強度と弁機能を兼ね備える移植体弁尖形状の最適化：心臓弁グラフトの構造解析を進めた。in vitro試験ではOpen弁では逆流特性も課題となるが、その改良を行う上で構造計算により弁の運動をコンピュータ上での再現を進めた。現行のOpen弁の弁部に血圧に相当する圧力を加え、弁の運動を観察したところ、弁閉鎖時に特に交連部付近にて3葉の弁が十分に接合しない領域があり逆流特性が悪い一因であると想定された。この接合領域を増やすため交連部付近の弁形状の改良を進め、現在シミュレーション評価を進めている。

在这个财政年度，实现了以下结果：1）对体内形成的组织的材料特性进行建模以实现流体结构计算：除了去年进行的拉伸测试外，还研究了压缩测试方法并在这一年进行了测试。从获得的应力 - 应变曲线研究了进行结构计算的最佳能量密度函数。 2）在计算机上构造阀形状，并开发用于组织形成的模具：设计了基础模具以优化形状。准备一个模板以在活体中形成一个封闭状态的可植入心脏瓣膜，作为组织形成实验，将模板植入动物的皮肤下三个月。尽管宏观形成了心脏瓣膜样组织，但传单位点的膜厚度测量并未提供模具设计中预期的膜厚度，并且通过使用模拟循环电路进行体外测试观察到强度问题。这一发现可以追溯到设计思想，并设计了结合血液动力学和力量的霉菌形状。 3）和4）优化结合植入物强度和瓣膜功能的移植小叶形状：进行心脏瓣膜移植的结构分析。在体外测试中，开放阀的反流特性也是一个挑战，但是为了改善这一点，使用结构计算在计算机上复制了阀门运动。当将相当于血压的压力施加到当前开放阀的阀部分，并且观察到阀的运动，假定三叶阀没有足够的连接，尤其是在关闭阀门时尤其是在与合并后附近，这是较差的倒流特征的原因之一。为了增加关节区域的数量，正在改善合并附近的阀形状，目前正在进行模拟评估。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

自己組織心臓弁グラフト形成用鋳型の開発と臨床応用の可能性検証

自体心脏瓣膜移植形成模板的开发及其临床应用潜力的验证

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
山名智尋;寺澤武;堀江風花;佐藤康史;井上雄介;武輪能明
通讯作者：
武輪能明

生体内組織形成術によるCLOSED型心臓弁グラフト形成用鋳型の開発

利用体内组织发生开发闭合型心脏瓣膜移植物形成模具

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
寺澤武;佐藤康史;井上雄介;山名智尋;堀江風花;中山泰秀;武輪能明
通讯作者：
武輪能明

Aortic valve neocuspidization with in-body tissue-engineered autologous membranes: preliminary results in a long-term goat model

DOI：
10.1093/icvts/ivab015
发表时间：
2021-02-05
期刊：
INTERACTIVE CARDIOVASCULAR AND THORACIC SURGERY
影响因子：
0
作者：
Kawashima, Takayuki;Umeno, Tadashi;Miyamoto, Shinji
通讯作者：
Miyamoto, Shinji

自己組織心臓弁グラフト（バイオバルブ）の至適心臓弁形状探索のための鋳型設計法開発

开发一种模具设计方法，用于寻找自组织心脏瓣膜移植物（生物瓣膜）的最佳心脏瓣膜形状

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
寺澤武;佐藤康史;井上雄介;中山泰秀;武輪能明
通讯作者：
武輪能明

ステントグラフト形成基材

覆膜支架成型基材

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
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通讯作者：

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通讯作者：
孟憲巍

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发表时间：
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期刊：
影响因子：
0
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通讯作者：
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发表时间：
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期刊：
影响因子：
0
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通讯作者：
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影响因子：
0
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通讯作者：
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通讯作者：
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