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動物モデル観察と数値解析による大動脈壁ラメラ層破断の力学機構解明

通过动物模型观察和数值分析阐明主动脉壁板层破裂的力学机制

基本信息

批准号：
22K19939
负责人：
伊井仁志
金额：
$ 3.99万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

ラメラ層破断の計算力学モデルの構築に向け，エラスチンラメラ層とラメラ間線維を陽に考慮した連続体力学モデルを改良し，先行研究で示されている血管壁の内圧試験結果を再現する正常血管の計算力学モデルの構築を行った．具体的には，エラスチンシートを膜モデル，ラメラ間の密なエラスチン線維群と平滑筋細胞およびコラーゲン線維群による力学挙動を配向を考慮した異方性超弾性体として扱い，エラスチンが線維状となったStrutをラメラ間を架橋する陽的な弾性要素として区別してモデル化した．これにより，血管壁内で主要な力学要素を個別に取り扱うことができ，個々の力学性状の違いを反映した解析が可能となった．先行研究の内圧・血管半径の試験データについて，シミュレーション結果が一致するよう，各種個別要素のモデルパラメータを同定することで，再現度が高い血管力学モデルの構築を達成できた．さらに，モデルパラメータ変更による個々要素の脆弱化を仮定し解析したところ，エラスチンシートの剛性低下が壁内の応力分布の上昇に最も影響することが分かった．これは，血管壁内の弾性線維脆弱化では，エラスチンシートの弾性が低下するような構造変化が生じる可能性を示唆している．また，ラメラ層内の流動解析を行うための粒子ベース手法の数値流体計算手法に関する基礎検討を行った．弾性線維など血管内壁の複雑な構造を考慮可能な解析メッシュを必要としない移動最小二乗法による計算手法を提案した．単純流れモデルに対する検討で従来手法に匹敵する計算精度が得られることを確認した．動物モデル実験の予備検討より，実験条件の選定を行った．この条件のもと病的モデルの取得を開始し，day0,3,7,14における数十例のサンプル取得を終えた．また，二光子顕微鏡のサンプル画像に対し，画像処理手法の検討と画像処理ソフトウェアによる構造抽出の習得を行った．

Computational mechanics of vessel wall fracture is studied to reconstruct the computational mechanics of normal vessels. Specifically, it is necessary to take into account the anisotropy of the hypercube and the dynamic alignment of the linear dimensional structure, such as the density of the linear dimensional structure, the smooth tendon cell and the linear dimensional structure. The main mechanical elements in the blood vessel wall are individually selected, and the mechanical properties of each individual are reflected in the analysis. The results of the preliminary study of the internal pressure and vessel radius test are consistent, and the reproducibility of various individual factors is high. In this paper, the analysis of the vulnerability of each element in the wall is carried out, and the rigidity of the element is reduced, and the force distribution in the wall is increased. Therefore, it is suggested that the structural variation of the vascular wall may be caused by the weakening of the linear dimension of the vascular wall. The analysis of the flow in the layer of particles and the calculation of numerical values of fluids are discussed in detail. A new method of calculation is proposed for the analysis of the complex structure of the inner wall of the blood vessel. The calculation accuracy of the pure flow is confirmed by the calculation method. The selection of the conditions for the preparation of the animal is carried out. The condition of the disease is obtained on days 0,3,7, and 14. For example, two-photon micromirrors are used for image processing, image processing techniques are used for image processing, and structure extraction is used for image processing.