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欠損を伴う胸郭が呈する、呼吸運動機能の定量的評価

呼吸運動の機能評価 1

肉腫やがんなど、胸部に生じた悪性腫瘍を切除した結果として、胸壁に欠損が出来る場合があります。「あばら」の一部が切除されることになるので、呼吸の機能がどの程度低下するのかが問題になります。

呼吸運動の機能評価 2

呼吸運動の機能評価 - 正常呼吸動画

われわれは胸郭の3次元モデルを用いて呼吸運動をシミュレーションするシステムを開発しました。
このシステムを用いれば、呼吸筋(肋間筋ならびに横隔膜)が収縮・弛緩した際に胸郭の体積がどの程度変化するのかを計算することができます。
左の動画は、正常の呼吸において胸郭がどのような動きをするのかをシミュレーションしています。

呼吸運動の機能評価 3

臨床的に見られることの多い欠損をタイプ分類し、
それぞれのタイプに対応する3次元呼吸運動モデルを作成します。

呼吸運動の機能評価 4

呼吸運動の機能評価 - 欠損胸郭動画

おのおのの欠損タイプに属するモデルにおいて呼吸運動のシミュレーションを行います。
左の動画は、前上部に欠損を持つ胸郭が呼吸において呈する動きを表現しています。

呼吸運動の機能評価 5

吸気時におのおのの欠損タイプの胸郭が呈する体積変化です。
体積変化は呼吸運動機能をそのまま表します。
ゆえに手術を行って胸壁に欠損が生じた場合、
患者さんの肺活量がどの程度変化するのかを予測することができます。
予測に基づいて手術を行うことで、質の高い臨床結果を出すことができます。
本研究の成果は、ドイツ胸部外科学会の公認機関誌 (The Thoracic and Cardiovascular Surgeon)に掲載予定です(2013年夏頃に掲載見込)。

本プロジェクトの成果発表(主要なもののみ抜粋)
平成24-26年度 文部科学省 科学研究費取得 基盤研究(「呼吸運動のシミュレーション評価による、胸郭の欠損パターンに応じた至適再建法の解明」
研究代表者:永竿智久

Nagasao T, Shimizu Y, Kishi K
“Relationship between Locations of Thoracic Defects and Loss of Respiratory Function-A Biomechanical Study” Thoracic and Cardiovascular Surgeon (in press)

永竿智久、清水雄介、畑野麻子、貴志和生 胸郭の各種欠損が胸式呼吸の機能に及ぼす影響と、それを再建する意味についてのバイオメカニクス研究―胸郭再建のプロトコル作成に向けて 日本形成外科学会会誌 第32巻11号 pp803-818, 2012

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慶應義塾大学 形成外科 医学-工学 研究グループ

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