生体力学シミュレーション研究プロジェクト

研究員: 世良俊博

高分解能in vivo-CTの開発と細気管支内流体解析

　我々は、気管支の中でもガス交換を行っている肺胞に近い細気管支に注目している。このような部位ではレイノルズ数が小さいため、物質輸送は分子拡散が支配的と考えられてきた。この概念は、気管の形状が呼吸に伴って形状が変形しない剛体であるという仮定で成立するが、、実際の気管支、特に直径の細い細気管支は、呼吸に伴って大変形する。今まで呼吸に伴ってどの程度細気管支が変形するかは今まで明らかになっていない。
　そこで我々は一般のX線管よりはるかに高輝度な光を利用できる大型放射光施設SPring-8 (http://www.spring8.or.jp)においてin vivo-CTの開発を行っており、生きたまま撮影を行うことによって任意のタイミングで撮影可能な４次元CTへ応用を考えている。さらには得られた４次元形状データを用いて細気管支内流体解析を行う。本研究で得られる結果は、呼吸生理学における新しい知見だけでなく、肺におけるドラッグデリバリー技術への応用も可能である。

Poster

・Small airway behavior in healthy and ovalubmin treated mice during quasi-static lung inflation.

発表論文

・Localized morphometric deformations of small airways and alveoli in intact mouse lungs under quasi-static inflation.
Sera T, Uesugi K, Yagi N.
Respiratory Physiology & Neurobiology 147: 51-63, 2005.

・Refraction-enhanced tomography of mouse and rabbit lung.
Sera T, Uesugi K, Yagi N.
Medical Physics, 32(9), 2787-92. 2005

・Localized compliance of small airways in excised rat lungs using microfocal X-ray computed tomography.
Sera T, Fujioka H, Yokota H, Makinouchi A, Himeno R, Schroter RC, Tanishita K.
Journal of Applied Physiology 96(5), 1665-73. 2004

・Respiratory Flow in a Realistic Tracheostenosis Model
Sera T, Satoh S, Horinouchi H, Kobayashi K, Tanishita K
ASME Journal of Biomechanical Engineering 125(4), 461-471. 2003.

受賞
・2003年バイオフィジオロジー学会奨励賞
・2004年日本医用画像工学会奨励賞
・International Conference on Biomedical Engineering 2005 (ICBME 2005), Outstanding Poster Award