リアクティブ心臓モデリングによる心不全メカニクスの徹底解明

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心室形成術や、補助循環施行時に経験的には説明のしづらい心不全病態生理の変化が起こる。これらに対して、本研究は、微細形状記憶合金線維を利用して人工心筋開発技術を基盤として、3次元のリアクティブ挙動が可能な心臓モデルを開発し、科学的データを提示することを目的とする。本研究で開発に挑戦する装置は、超小型のマイクロマシン化した機械式アクチュエータを集積し、心臓の病態を3次元検査データに基づいて精密に再現し、さらに拍動を伴って心不全のメカニクスを動的に提示するものである。このシステムは、生体心臓のMRIデータに基づいて迅速にローコストで術前の形態を機械的に再構築し、心筋の解剖学的構造を模擬した駆動メカニズムを組み込むことで、循環生理学的知見に基づくロボット工学を応用した制御を行い、外部からの形成による変形にリアクティブに対応する。本年度は、とくに病態モデルのメカニクス解析とそのその結果を昨年度までに構築した機械的モデルへの融合を試み、リアクティブ心臓モデルの基本構造設計および作成法の検討を進めた。結果として、(a)動物実験による心臓解剖学的構造及び心筋走向の数値的再構築、(b)人工心筋の基盤技術を応用した可観測の収縮アクチュエータの開発、(c)外科治療の直前術前評価を可能とする解析情報融合化タンジブルモデルを具現化した。臨床ニーズと対照させ、患者個々の心不全病態に対して客観的かつ定量的な心筋メカニクス解析結果を重畳したシステムの利用が可能となった。