血管組織内微視的力学場の定量による瘤発生機構解明と力学環境操作による病理応答制御

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脳動脈瘤とは，脳血管の局所的なコブである．脳動脈瘤の発生仮説として，本研究では「血管組織内力学場の異常変化が脳動脈瘤の真因である」という新仮説『構造説』を立てた．本研究では，計算科学と生物科学を一体化させた新たな方法論をもとに『構造説』の実証を目指す．2022年度は、ラット前大脳動脈/嗅覚動脈（ACA/OA 分岐部）を対象として、ここに誘導される動脈瘤が発症しても拡大しない理由を明らかにした。具体的には、異常血管ひずみの対して生体組織が脆弱化するという病理反応を導入した計算力学モデルを構築した。計算の結果、ACA/OA分岐部において，病態が進行してもACAの軸方向ひずみが大きい領域が下流側遠方には拡大しないために内弾性板が脆弱化する領域が限局されることがわかった．このことが本動脈瘤が分岐部遠方に拡大・成長しない理由であることを示すとともに、血管組織力学場の異常が動脈瘤の成長に関与することを明らかにした。．超音波顕微鏡により血管組織の音響インピーダンスマップおよび音速マップの取得を行った。結果として、血管組織のおける中膜や内弾性版と対応するであろう微視的音響場の取得はできたが、計測結果の妥当性検証や再現性の検証に追加実験が必要であることが示された。また、コラーゲンゲルに対して同様の計測を行ったところ、コラーゲン濃度が上昇するととももに、一定濃度までは音響インピーダンスが増加する傾向があることが認められ、生体材料においても材料物性値と音響インピーダンスおよび音速には関係がありそうであることが示された。