医工学的方法論による小児用肺動脈弁の設計開発のためのシステム構築

使用生物医学工程方法构建设计和开发儿科肺动脉瓣的系统

• 批准号: 15J00531
• 负责人: 坪子 侑佑
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J00531/
• 关键词: 右室流出路再建; 先天性心疾患; 人工弁; 人工血管; 血液循環シミュレーション; 小児右心循環; bulging sinus付ePTFE弁付導管; 循環シミュレーション

小児の先天性肺動脈狭窄に対する右室流出路再建に用いられるハンドメイドePTFE製3弁付導管においては、バルサルバ洞形状を模した構造（bulging sinus; BS）を弁基部導管壁に持たせることで、弁開放性能の向上、収縮期エネルギー損失の低減が期待できる。しかしながら、より小児肺循環に適応するためのBS形状について、その改良のための有効な設計指針は明らかになっていない。ePTFE製肺動脈弁付導管の形状最適化を目標とし、所有する拍動型小児右心循環シミュレータでの開放性能評価と合わせ、心収縮末期の弁葉閉鎖能に着目した静圧負荷試験による弁性能のトータル評価を実施した。オーバーフロータンクによって弁後流部側から任意の静圧を負荷できる試験装置を構築し、拍動下では観察が困難である導管壁面部の変形を高速度ビデオカメラで詳細に観測し、取得動画に対してOptical flowの手法を用いることで定量的に算出することを試みた。研究成果の概要として、構築した試験系によるePTFE弁の弁葉周辺挙動の定量評価が行いえた。導管への圧負荷増加時には弁葉接合部よりリークが生じるが、大型のBSを持たせた導管においては直管型導管や、臨床使用されるBS付ePTFE弁と比してリーク量が増大した。Optical flow解析から、内圧上昇に伴い導管壁面のBS縫合部の径方向への拡張が観測され、弁尖接合部の間隙が大きくなることでリークが増大することが示された。これまでに実施された模擬循環回路や動物実験結果からはBSの大型化による拍動下での弁葉開放挙動の促進効果が示されているが、今後、閉鎖時の導管変形および閉鎖時リークとのトレードオフを考慮することで、弁葉およびBS形状といった設計指標の相互作用を定量的に示しえる可能性が示された。

在手工制作的EPTFE 3阀中，标有管子，用于重建儿童肺动脉狭窄的正确房间泄漏途径，balsarba -sin形结构（凸起的窦； bs）放在阀基底座上可以期望提高开放性能并减少收缩期能量损失。但是，没有有效的设计指南来改善BS形状以适应小儿肺循环。目的是优化EPTFE进行的肺动脉瓣对话的形状，并结合对脉动小儿右心脏循环模拟器的开放性能评估，并专注于心脏末端的静态压力的瓣膜性能实施了总评估。测试设备是由溢流箱构建的，该设备可以从后流部分侧面加载任何静压的压力，并且在节拍下很难观察到的管道壁的变形，并使用高速视频详细观察相机，这是一个收购视频。作为研究结果的概述，评估了对EPTFE阀门外围行为的构建测试系统的定量评估。在导管压力增加时，与具有较大BS的直管和带有临床BS的EPTFE阀相比，阀门接头有泄漏。光流分析表明，随着内部压力增加的增加，BS缝合线部分在导体壁的直径方向上的扩展，并且通过增加连接处之间的间隙来增加泄漏。到目前为止，实施的模拟循环和动物实验表明，在BS的增加下促进了阀叶的开放行为，但是将来的管变形和关闭泄漏将在未来考虑到与交易的交易，这表明设计指标（例如阀叶和BS形状）的相互作用可以定量。

项目成果

The Effect of Valsalva in the Pulmonary Prosthetic Conduit Valve on Hemodynamic Function in a Mock Circulatory System

人工肺导管瓣膜中的 Valsalva 对模拟循环系统血流动力学功能的影响

• 发表时间: 2015
• 作者: Tsuboko Y;Shiraishi Y;Matsuo S;Yamada A;Saiki Y;Yamagishi M;Yambe T
• 通讯作者: Yambe T

小児用ePTFE製3弁付き導管のbulging sinus形状最適化のための血行力学性能評価

儿科 ePTFE 三瓣导管凸窦形状优化的血流动力学性能评估

• 发表时间: 2016
• 作者: 坪子侑佑;白石泰之;三浦英和;井上雄介;山田昭博;平恭紀;池田純平;山岸正明;山家智之
• 通讯作者: 山家智之

Effect of Valsalva in the Pulmonary Prosthetic Conduit Valve on Hemodynamic Function in a Mock Circulatory System

人工肺导管瓣膜中的 Valsalva 对模拟循环系统血流动力学功能的影响

• DOI: 10.1109/embc.2015.7318354
• 发表时间: 2015
• 期刊: Conference Proceedings IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
• 作者: Tsuboko Y;Shiraishi Y;Matsuo S;Yamada A;Saiki Y;Yamagishi M;Yambe T
• 通讯作者: Yambe T

Recent Progress in the Study of the Cardio-Ankle Vascular Index (CAVI)

心踝血管指数（CAVI）研究最新进展

• DOI: 10.4172/2379-1764.1000145
• 发表时间: 2015
• 期刊: Advanced Techniques in Biology & Medicine
• 作者: Yambe T;Shiraishi Y;Miura H;Inoue Y;Tsuboko Y;Yamada A;Taira Y;Watanabe S;Kovalev YA;Milyagina IA;Maruyama M
• 通讯作者: Maruyama M

新しい肺血管抵抗モデル開発のための基礎検討

建立新型肺血管阻力模型的基础研究

• 发表时间: 2015
• 作者: 坪子 侑佑;渡辺 祥太;白石 泰之;三浦 英和;山田 昭博;佐野 恭介;平 恭紀;山家 智之
• 通讯作者: 山家 智之