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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K20174/
• 关键词: 生体内組織形成術; 心臓弁グラフト; 再生医療; 流体-構造連成解析; 心臓弁形状三次元モデリング; 頚動脈血行動態評価; 生体材料

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。

The following results were achieved during the year. 1)The calculation of fluid structure and the material properties of the tissues formed in the body are carried out in the past year. The test method of pressure reduction is carried out in the current year. The calculation of the structure of the curve is carried out to the optimum density of the curve. 2)The development of shape optimization, structure and tissue formation: the design of shape optimization In vivo, transplantation is performed in a closed state, and tissue formation is performed in a subcutaneous state. To the naked eye, the film thickness measurement at the tip of the film is designed to obtain the film thickness, and the simulation loop is designed to pass through the film strength. This knowledge is based on the design idea of " 3)·4) Optimization of graft tip shape for graft strength, function and preparation: structural analysis of heart function. In vitro test, the reverse flow characteristic problem is solved by the structural calculation. The pressure of the Open part is equal to the pressure of the open part, and the movement of the open part is equal to the pressure of the open part. The open part is equal to the movement of the open part. The joint area is divided into two parts: the joint area is divided into three parts: the joint area is divided into two parts: the joint area is divided into two parts: the joint area is divided into three parts: the joint area is divided into two parts: the joint area is divided into three parts: the joint area is divided into two parts: the joint area is divided into two parts: the joint area is divided into three parts: the joint area is divided into two parts; the joint area is divided into three parts: the joint area is divided into two parts; the joint area is divided into three parts: the joint area is divided into two parts; the joint area is divided into three parts: the joint area is divided into two parts; the joint area is divided into three parts; the joint area is divided into two parts; the joint area is divided into three

项目成果

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

• 发表时间: 2022
• 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

• 发表时间: 2022
• 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
• 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

• 发表时间: 2021
• 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

• 发表时间: 2023