腎動脈分岐部の壁せん断応力の変動に誘起される動脈硬化発生の流体力学的研究

血管病変である動脈硬化発生は血流が大きく変化する曲管および分岐部に好発することから,血管の幾何学的形状に起因する流体力学的構造の変化,とくに壁せん断応力の大きさとその勾配に着目し,勾配の大きな部位での血液に直に接する血管細胞の機能変化を調査する.モデル流路としてアテローム性初期動脈硬化の好発部位である腹大動脈からほぼ直角に腎動脈が分岐する流路を対象とする.生体をモデル化した上流コーナに丸みを持つ腎動脈分岐入口で,剥離の発生は抑制されるが壁せん断応力は大きな勾配を持つことを解明し,主管である腹大動脈から枝管である腎動脈への流量配分による壁せん断応力の勾配の特性を検討する.さらに,このような壁せん断応力の勾配の大きな流れ場モデルとして,剥離が発生しやすい二次元後方急拡大流路を用い,勾配が大きくなる再付着点回りの培養血管内皮細胞の形状変化,配向等のメカニズムを検討する.(1)臨床現場で得られた腹大動脈のX線画像,CTおよびMRI画像をもとに,腹大動脈から腎動脈に至る分岐角度,腎動脈入口の曲面壁の曲率,腹大動脈および腎動脈直径などの分岐モデルの基本幾何形状を決定する.(2)流れ様相を把握するためライトシートを照射し,流路対称面を通る二酸化ケイ素の蛍光微粒子の軌跡を可視化し,三次元流れ構造を把握する.(3)分岐管内の軸方向および枝管入口の曲面壁では壁に接線方向の速度分布を,LDV流速計により計測し,壁近傍の速度勾配から壁せん断応力を評価する.

血管病変である動脈硬化発生は血流が大きく変化する曲管および分岐部に好発することから,血管の幾何学的形状に起因する流体力学的構造の変化,とくに壁せん断応力の大きさとその勾配に着目し,勾配の大きな部位での血液に直に接する血管細胞の機能変化を調査する.モデル流路としてアテローム性初期動脈硬化の好発部位である腹大動脈からほぼ直角に腎動脈が分岐する流路を対象とする.生体をモデル化した上流コーナに丸みを持つ腎動脈分岐入口で,剥離の発生は抑制されるが壁せん断応力は大きな勾配を持つことを解明し,主管である腹大動脈から枝管である腎動脈への流量配分による壁せん断応力の勾配の特性を検討する.さらに,このような壁せん断応力の勾配の大きな流れ場モデルとして,剥離が発生しやすい二次元後方急拡大流路を用い,勾配が大きくなる再付着点回りの培養血管内皮細胞の形状変化,配向等のメカニズムを検討する.(1)臨床現場で得られた腹大動脈のX線画像,CTおよびMRI画像をもとに,腹大動脈から腎動脈に至る分岐角度,腎動脈入口の曲面壁の曲率,腹大動脈および腎動脈直径などの分岐モデルの基本幾何形状を決定する.(2)流れ様相を把握するためライトシートを照射し,流路対称面を通る二酸化ケイ素の蛍光微粒子の軌跡を可視化し,三次元流れ構造を把握する.(3)分岐管内の軸方向および枝管入口の曲面壁では壁に接線方向の速度分布を,LDV流速計により計測し,壁近傍の速度勾配から壁せん断応力を評価する.