個体別シミュレーションにする肺呼吸システムの解明と臨床応用

阐明肺呼吸系统的个体模拟和临床应用

• 批准号: 05221237
• 负责人: 和田 成生
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Ryukoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05221237/
• 关键词: 個体別シミュレーション; 肺呼吸; バイオメカニクス

個体別の形態や組織の物性を考慮したシミュレーションにより,肺呼吸システム全体の特性を表現し,その本質的な力学的構造の解明を試みた結果,以下に示す研究成果を得た.1.肺呼吸システムを構成する要因レベルから,個体別シミュレーションの核となる力学モデルを構築した.これまでに報告してきた呼吸運動を表す力学モデルに加え,肺循環系に対して,肺動脈/肺静脈血管系の分岐構造,肺胞毛細血管系のネットワーク構造,および血管弾性の個体別特性を考慮した肺循環血流モデルを示した.2.肺循環モデルと呼吸運動を表す力学モデルとを連成され,種々の呼吸状態を想定したシミュレーションを行い,肺組織や血管の弾性特性などの力学的要因が呼吸機能全体に与える影響を検討した.その結果,肺呼吸によるガス交換機能は,呼吸運動を介した換気機能のみでなく,血流流れの循環器機能にも大きく依存し,呼吸機能を総合的に評価するためには,両者の相互作用を考慮する必要があることを示した.3.モデルパラメタを個体別に同定し,前項のシミュレーション結果の妥当性を検証するために,家兎肺を用いた実験を行った.まず,肺内ガス圧力を負荷したときの肺循環血流量を測定した.つぎに,同一の摘出肺の圧力-体積関係を測定し,さらに,その組織片の弾性特性を2軸引張り試験により測定した.4.得られた実験結果を参考に,肺呼吸-肺循環連成モデルに基づくシミュレーションを行った.その結果,圧力-肺体積関係や肺循環系の血流特性など実システム全体の特性が,シミュレーションにより定性的に再現され得ることを確認した.これにより,シミュレーションを通じて,直接的に測定が困難な肺循環内の血管弾性特性や肺胞表面張力特性を推定することが可能となった.

Individuals don't の や organizational の property を consider し た シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り, lungs シ ス テ ム all の features を し, そ な mechanical structure of the nature of の の interpret を try み た as a result, the following に shown す research を た. 1. Lungs シ ス テ ム を constitute す る by レ ベ ル か ら, individuals don't シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の nuclear と な る mechanics モ デ ル を build し た. こ れ ま で に report し て き た を table す respiration mechanics モ デ ル に え, pulmonary circulation department に し seaborne て, pulmonary artery/pulmonary vein blood vessels is の branching structure, cell lung capillary is の ネ ッ ト ワ ー ク structure, お よ び blood The individual characteristics of the tubular elasticity を considering the た pulmonary circulation blood flow モデ を を indicate the た.2. Pulmonary circulation モ デ ル と を table す respiration mechanics モ デ ル と を connect さ れ, kind of 々 の breathing を scenarios し た シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を い, lung tissue や vascular の 弾 sexual characteristics な ど の mechanics in all に が respiratory function and え る influence を beg し 検 た. そ の as a result, the lungs に よ る ガ ス switches can は, breathing exercises を interface し た の 気 function change み で な く, blood flow れ の circulator function に も big き く dependent し, breathing function を 総 に evaluation of 価 す る た め に は, who struck の を considering interaction between す る necessary が あ る こ と を shown し た. 3. モ デ ル パ ラ メ タ を individuals don't に with し, referred to in the preceding paragraph の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン results の justice を 検 card す る た め に, home, use 兎 lung を い た be 験 を Line っ た. ま ず, lungs ガ ス pressure を load し た と き の determination of pulmonary blood flow を し た. つ ぎ に, same の pick the lung の pressure - volume masato を し, さ ら に, そ の tissue slice の 弾 sexual characteristics を 2 shaft extension and り test に よ り determination し た. 4. Have ら れ た be を reference に 験 results, lung breath - pulmonary circulation connect モ デ ル に base づ く シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line っ た. そ の as a result, the pressure - lung volume masato や pulmonary circulation is の blood flow features な ど be シ ス テ ム all が の properties, シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り qualitative に reappearance さ れ must る こ と を confirm し た. こ れ に よ り, シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を tong じ て, direct determination of に が difficult な の within the pulmonary circulation blood vessel 弾 や lung cell surface tension properties を presumption す る こ と が may と な っ た.

项目成果

田中正夫: "肺呼吸器系の力学モデルと生体定数" バイオメカニズム学会誌. 17-4. 195-202 (1993)

Masao Tanaka：“肺呼吸系统的机械模型和生物常数”，生物力学学会杂志 17-4（1993）。

Shigeo WADA: "Computational Respiratory Mechanics Approach to Optimal Artificial Ventilation" Cornputational Biomedicine(Eds.K.D.Held et al.),Covmputational Mechanics Publications,Southamptor UK.133-140 (1993)

Shigeo WADA：“Computational Respiratory Mechanics Approach to Optimal Artificial Ventilation”Computational Biomedicine（Eds.K.D.Held et al.），Covmputational Mechanics Publications，Southamptor UK.133-140（1993）

和田成生: "人工呼吸における肺循環系の血流特性(摘出肺による実験的検討)" 日本機械学会講演論文集. 940-5. 230-231 (1994)

Shigeo Wada：“人工呼吸期间肺循环系统的血流特征（使用离体肺的实验研究）”日本机械工程师学会会议记录 940-5（1994）。