心血管デバイスの物理的因子に起因する血球の損傷・破壊現象に関する総合的基礎研究

心血管器械物理因素引起的血细胞损伤破坏现象综合基础研究

• 批准号: 05J03690
• 负责人: 渡邉 宣夫
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Tokyo Medical and Dental University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J03690/
• 关键词: 赤血球変形能; 振動準クエット流れ; 心血管デバイス; 血液ポンプ; 溶血; 血液適合性; 一様せん断応力; 変形能; 粘弾性; 振動Couette流れ; バイオレオロジー; 混相流

【血球変形の理解】従来、血球変形・流動挙動は、一様せん断流れやシンプルなせん断状態のみ明らかで、変動せん断下では、未だ厳密に理解されてない。本研究は、正弦曲線的なせん断変動に対する赤血球の動的な変形流動を直接評価できるシステムを開発した。このシステムを用いたヒト赤血球の流動・変形応答評価実験から、正弦的なせん断応力作用に対して、赤血球は急激な形状進展と粘弾性的な形状回復を示す事を明らかにした。【血液ポンプと変形能】心血管デバイスの血液適合性評価は、結果的に生じる溶血量(血漿中遊離ヘモグロビン量)と抗血栓性が評価される。一方、せん断に起因し、赤血球変形能は低下する事が間接的評価方法により示唆されるが、デバイス使用時の血球変形能は従来全く無視されて来た。変形能低下は抹消循環不全や突発性貧血などを誘発する危険性がある。従って、デバイスの血液適合性評価は、従来の方法に加え変形能も評価する必要性が考えられた。そこで、開発したシステムを用い、臨床血液ポンプを例にとってデバイスに起因し血球変形能低下が生じるか検証した。その結果、ポンプ駆動時間と共に溶血量は増大した一方、8時間のポンプ駆動によらず、血球変形能は優れたまま持続した。この事実から、2つの仮説(変形能は破壊に至る直前まで持続する、あるいは非生理的なせん断負荷により、血球膜を介してヘモグロビンが徐々に溶出する)を提案した。【一様せん断と変形能】高粘度溶液内の赤血球に一様せん断応力23,43,64Paを負荷し、経時的に変形能を評価した結果、43Pa以上の応力に対し変形能は応力と時間と共に低下した一方、23Paに対しては60分後も変化は無かった。本研究は、せん断負荷による変形能低下現象を定量評価出来た。せん断による変形能低下現象と細胞加齢に伴う変形能低下現象との間には類似性があるが細胞加齢現象解明には更なる検討を要する。

[Understanding of blood cell shape] Come, blood cell shape, flow, change, change. This study provides a direct evaluation of the shape and flow of red blood cells in response to the intermittent motion of sinusoidal curves. The flow and shape of the red blood cells are evaluated by the sine wave force, the shape of the red blood cells is accelerated, and the shape of the viscous red blood cells is restored. Blood compatibility evaluation of cardiovascular diseases, hemolysis (free blood in plasma) and antithrombotic evaluation One side, the reason for the interruption, the red blood cell shape energy is low, the indirect evaluation method, the indication, the use of the red blood cell shape energy is completely ignored Low energy levels eliminate circulatory insufficiency and sudden anemia. To assess the suitability of blood for the treatment of cancer, we need to examine the necessity of improving the quality of blood for the treatment of cancer. The cause of this disease is low blood cell function. The results showed that the total hemolysis increased by one square meter, the hemolysis increased by eight square meters, and the hemolysis decreased by one square meter. This is the first time that a person has ever been exposed to a physical condition, such as a non-physiological condition, a blood cell membrane condition, or a dissolution condition. [A change in shape] The red blood cells in the high viscosity solution have a change in shape when the load is 23,43,64Pa. The evaluation results show that the change in shape when the load is 43Pa or more is 60 minutes. In this study, the phenomenon of low energy due to intermittent load was quantitatively evaluated. The phenomenon of low morphological capacity, cellular enhancement, and low morphological capacity is similar to that of cellular enhancement.

项目成果

Quantification of the Secondary Flow in a Radial Coupled Centrifugal Blood Pump Based on Particle Tracking Velocimetry

基于粒子跟踪测速的径向耦合离心血泵中二次流的量化

• 发表时间: 2005
• 期刊: Artif Organs 29-1
• 作者: Nobuo Watanabe;Tetsuo Fujimoto;et al.
• 通讯作者: et al.

Alteration in Human Red Blood Cells' Deformability Exposed to Uniform Shear Stress : Evaluation using a Cyclically Reversing Shear Flow

暴露于均匀剪切应力下的人红细胞变形能力的改变：使用循环反向剪切流进行评估

• 发表时间: 2007
• 期刊: Physiological Measurement 28(Accepted)
• 作者: Watanabe N.;Arakawa Y.;Sou A.;Kataoka H.;Ohuchi K.;Fujimoto T.;Takatani S.
• 通讯作者: Takatani S.

Effects of shear stress and exposure time on RBC deformability as evaluated using an oscillatory Couette flow method.

使用振荡库埃特流法评估剪切应力和暴露时间对红细胞变形性的影响。

• 发表时间: 2005
• 期刊: Biorheology 42(1)
• 作者: 片岡則之;橋本謙;梶谷文彦(分担執筆);Taiga Yamaya;山谷泰賀;小林哲哉;高橋悠;Chih Fung Lam;Tomoaki Tsuda;山谷泰賀;Taiga Yamaya;Chih Fung LAM;山谷泰賀;Hideyuki Hasegawa;Hideyuki Hasegawa;Hideyuki Hasegawa;Hideyuki Hasegawa;Hideyuki Hasegawa;Hideyuki Hasegawa;Hideyuki Hasegawa;Hideyuki Hasegawa;Hideyuki Hasegawa;Hideyuki Hasegawa;長谷川英之;長谷川英之;N.Watanabe at el;池上浩二 他;N.Watanabe et al.
• 通讯作者: N.Watanabe et al.

Dynamic Deformation and Recovery Response of A Red Blood Cell to Cyclically Reversing Shear Flow : Effects of Frequency of Cyclically Reversing Shear Flow and Shear Stress Level

红细胞对循环反向剪切流的动态变形和恢复响应：循环反向剪切流频率和剪切应力水平的影响

• 发表时间: 2006
• 期刊: Biophysical Journal 91(5)
• 作者: Watanabe N.;Kataoka H.;Yasuda T.;Takatani S.
• 通讯作者: Takatani S.

Computational Fluid Dynamics Analysis of the Pediatric Tiny Centrifugal Blood Pump(TinyPump).

儿科微型离心血泵（TinyPump）的计算流体动力学分析。

• 发表时间: 2006
• 期刊: Artificial Organs 30・5
• 作者: Kido K.;Hoshi H.;Watanabe N.;Kataoka H.;Ohuchi K.;Asama J.;Shinshi T.;Yoshikawa M.;Takatani S
• 通讯作者: Takatani S