尿道の形態変化と排尿流動態の流体力学的相互作用の解析

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排尿時の下部尿路において，尿道のどこがどのように動き，どのような形態変化をするのか，その臓器ダイナミクスを定量的に計測する超音波画像解析手法の構築に取り組んだ．まず，適切な画像解析手法を選定するため，先行研究で構築した男性下部尿路の排尿時エコーデータベースを用いて，複数の組織運動計測法を施行し，その有効性や組織運動の性状を評価した．まず組織ドプラーイメージング法による組織運動の超音波ビーム方向に対する速度成分を計測した．対象データは，男性の前立腺部尿道の矢状断面を経直腸に撮像したものであったが，組織ドプラーイメージングの結果，排尿開始や終了期の前立腺部尿道の運動は，臓器長軸方向への変化も大きく，直交する方向（尿道短軸方向）の速度成分だけでは臓器運動が適切に評価できないことが分かった．そこで，Multi-angle Vector Doppler法を応用し，臓器運動の２次元速度ベクトル場を計測した．その結果，臓器の展開・収縮における変形量やその位置や伝搬を計測・可視化する事ができた．この方法による臓器運動性状の評価法の開発やその精度の定量的評価のため，男性下部尿路の排尿時変形を模擬する可変形尿道モデルと実験系の構築を行った．光造形3Dプリンタやポリビニルアルコール（PVA）ハイドロゲルを用いて管腔臓器モデルを作成した．液体ポンプで管腔内部の圧力を制御する事により，実際の尿道のような収縮と展開が可能であることを確認した．