胃内の食物流動の数値シミュレーションによる機能性ディスペプシアのメカニズムの解明

通过胃内食物流动数值模拟阐明功能性消化不良的机制

基本信息

批准号：
15J02376
负责人：
宮川泰明
金额：
$ 1.09万
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-15J02376/
关键词：
胃内容物攪拌蠕動運動計算生体力学

项目摘要

胃の主な機能は食物の貯留・攪拌・排出である．攪拌機能は胃内の消化と密接に関連している．胃内の攪拌は蠕動運動と呼ばれる胃壁の運動によって引き起こされるが，加齢やストレスなどによってこの運動機能が低下すると，機能性消化不良といった疾患が起きることが知られている．しかしながら，機能性ディスペプシアの発生メカニズムは未だ不明である．そこで本研究課題では，数値解析を用いて，胃壁の運動機能が変化した時にどのように胃内の流れ場が変化するのか，流れ場の変化がどのように胃内容物の攪拌に影響するのかを明らかにすることを目的としている．まず，本研究では構築した計算力学モデルを用いて胃壁の運動機能と胃内容物攪拌の関係を調査した．特に，蠕動運動の伝播速度と発生周期，胃内容物の粘度等のパラメータを変化させたときに攪拌がどのように変化するかを調査した．胃壁の運動機能は，レイノルズ数とストローハル数という2つの無次元数で記述でき，それらと，胃内容物攪拌を定量化するために新たに提案したmixing efficiencyという指標との関係を解析した．レイノルズ数が大きく，ストローハル数が小さいほどよく攪拌されることが明らかになった．次に，胃蠕動運動が幽門（胃から十二指腸への出口部）で加速するterminal accelerationと呼ばれる現象が胃内容物攪拌に与える影響を解析し，terminal accelerationによって少ないエネルギーで効率よく胃内容物を攪拌している可能性が示唆された．これらの研究結果は，工学のみならず，生理学，医学分野においても重要なデータであり，今後の臨床応用が期待できる．

胃的主要功能是食物储存，搅拌和排泄物。搅拌功能与胃中的消化密切相关。胃中的搅拌是由胃壁的运动引起的，称为蠕动，但众所周知，当这种运动功能由于衰老或压力而降低时，可能会发生诸如功能消化不良的疾病。然而，功能性消化不良的发生机制仍然未知。因此，该研究主题旨在使用数值分析来阐明当胃壁的运动功能变化以及流场的变化如何影响胃含量的搅动时，胃中的流场如何变化。首先，在这项研究中，我们使用构造的计算力学模型研究了胃壁的运动功能与胃含量的搅动之间的关系。特别是，我们调查了当蠕动的传播速度和发育时期的传播速度以及胃含量的粘度等参数时，搅动是如何变化的。胃壁的运动功能可以描述为二大的数字：雷诺的数量和Strohal的数量，它们与它们之间的关系与新提出的混合效率指数进行了分析以量化胃含量的搅动。据揭示，雷诺数的数量越大，strohal数量越小，搅拌越好。接下来，我们分析了一种称为末端加速的现象的效果，其中胃蠕动在幽门（从胃到十二指肠的出口）加速了胃含量，这表明胃含量搅拌，这表明可以使用末端加速度可以用来有效搅动胃含量，而能量很少。这些研究结果不仅在工程中，而且在生理学和医学领域都是重要的数据，而且预计将来将在未来应用。

项目成果

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专著数量（0）

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会议论文数量（0）

专利数量（0）

胃内容物攪拌の数値計算：胃壁の運動の影響

胃内容物搅动的数值计算：胃壁运动的影响

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
Taimei Miyagawa;Yohsuke Imai;Shunichi Ishida;Takami Yamaguchi;Takuji Ishikawa;宮川泰明，今井陽介，石田駿一，山口隆美，石川拓司
通讯作者：
宮川泰明，今井陽介，石田駿一，山口隆美，石川拓司

胃内部の固体粒子挙動の数値計算

胃内固体颗粒行为的数值计算