Development of an experimental method for measuring three-dimensional strain distribution in calcified coronary artery model during balloon expansion

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血管内治療における治療機器と病変血管との力学的相互作用の可視化を目的として、粒子画像流速計測法を応用した実験的ひずみ分布計測に向けた、透明な石灰化病変モデルの製造法の効率化を進めた。2021年度に試作した、蛍光トレーサを含有し冠動脈石灰化の物性を模擬する樹脂製病変モデルの作製の再現性向上と効率的生産のため、温度条件等の再考と流し込み成型用モールドの再設計を行ったことで、均質かつ製造時間の短縮を得ることができた。製造した複数ロットの石灰化モデルにてJIS A 1108:2018規格に準じた圧縮試験を実施し、ヒト石灰化プラークの圧縮強度の文献値である62±27 MPaを達成することができ、病変モデルの高度化に成功した。次に、冠動脈用バルーンでの病変モデルの拡張実験を試行し、その際の石灰化の変形・破壊の様子を4台のScheinpflugカメラを用いた動画撮像系において取得した。粒子移動量分布の三次元画像からひずみを算出する解析手法を提案し、冠動脈石灰化病変モデルに生じた三次元ひずみ分布を描画することができた。局所的な応力集中が予想された石灰化狭窄部に最大ひずみが生じ、狭窄を中心とした血管モデル内膜側により大きなひずみが分布するという結果を得ることができた。今後、有限要素解析等との比較検証を行いつつ、解析アルゴリズムの改良や、設計の異なる病変モデルや機器の組み合わせでの治療効果の可視化を行い、高精度にひずみ分布を取得できる生体外評価技術としての確立を進める予定である。