For Healthcare Professionals医療関係者の皆様へ

ヒトの大血管は局所的にらせん様であるとの報告があります

ヒトの大血管は比較的まっすぐに伸びているところもあれば、場所によってはらせん様の箇所もあると考えられています。1、2(図1参照)

血管がらせん様であることについては幾つかの理由が考えられています。
その一つとして、動脈の血流はらせんを描くことで流速が速くなり、アテローム形成※を抑制するために生理学的にとても重要だと報告されています。2
そしてその他の理由として、ヒトの体の動きに呼応してスムーズに連動するためであると考えられており、特に膝は、可動域の大きい場所の血管はその形状を変えながら伸び縮みすると報告されています。3

ヒトの血管はある箇所は緩やかならせん様になっており、その形状が血流にらせん血流(旋回流;Swirling Flow)を生じさせます。らせん血流が生じることにより、血流はらせんに沿って速くなり、Wall Shear Stress(壁せん断応力)を高めます。比較的高いWall Shear Stress(>1.5Pa)は、血管内皮細胞を増殖しアポトーシスを抑制することで、アテローム性動脈硬化を抑制する表現型にかえるという報告があります。4

※アテロームとは:
粥状で脂肪性の沈着物で、比較的太い動脈にできやすいと言われています。

図1イメージ図

らせん血流とは?

下図はらせん血流をイメージした大動脈弓動画です。(下記動画参照)

大腿膝窩動脈はらせん様であるためらせん血流が生じ、この結果、血管壁を保護するWall Shear StressをもたらすことがDr.Caro※の研究で明らかになっています。2

※Dr.Caro Caro教授(英国:Imperial College London)は1960年代に血管の解剖学的構造と流体力学との関連性について、世界で初めて発表しました。

イメージ動画
Reproduced with permission of Imperial College, London

Wall Shear Stress(壁せん断応力)とは?

内皮細胞を血流の方向に歪ませる力であり、内皮上の接線方向にかかる応力のことを言います。
Wall Shear Stressが高いとは、この一定方向に加わる力が大きいという事となります。
因みに血管壁にはもう一つ垂直方向に働く応力もあり、内皮細胞や平滑筋細胞を引き延ばす力となります。(図2参照)

Wall Shear Stress:血液の粘性と血流の速度勾配に比例する物理力

図2イメージ図

Wall Shear Stressと内膜肥厚

動脈は、1.5Paを超えるWall Shear Stressを受けると血管内皮細胞は活性化せず、動脈硬化を促進するような物質を分泌しないため、内膜肥厚を抑制し、その結果アテローム形成を抑制します。
一方、0.5Pa以下になると内皮細胞は活性化し、動脈硬化を進展させるようないろいろな物質を分泌し始め、アテローム形成状態が促進されます。4(図3参照)

アテローム性動脈硬化が起こりやすい血管分岐点にみられる、局所的低wall shear stress(<4 dyne/c㎡)による血管内皮表現型の変化を示した図で、左はアテロームが起こりにくく、右はアテローム形成性の状態である。アテローム形成性状態は、局所的低wall shear stressによる単球の活性化、血小板の増加、血管収縮促進、内皮細胞や血管平滑筋の増殖亢進、細胞内活性酸素の分解抑制などによって引き起こされる。
NO:一酸化窒素、PGI2:プロスタグランジンI2、tPA:組織型プラスミノゲンアクチベータ

JAMA 1999 Dec 1;282(21):2035-42. doi: 10.1001/jama.282.21.2035.,
Copyright © (1999) American Medical Association. All rights reserved.

Wall Shear Stress
高い(>1.5Pa)内皮細胞活動を抑え、アテロームの形成を保護
低い(<0.5Pa)アテローム性動脈硬化/再狭窄に関与

1Pa=10 dyne/cm2

パスカル(Pa)とは
パスカル(Pascal)とは、圧力・応力の単位を指し、国際単位系(SI)における固有の名称と記号を持つ22個のSI組立単位の一つ。記号はPa

大腿膝窩動脈の形態学的特徴

大腿膝窩動脈は膝の曲げ伸ばしにより、血管の長さが変わります。
膝を曲げたとき、大腿膝窩動脈はそのらせん様の形状に合わせて縮みます。3(図4参照)

イメージ動画

図4イメージ図

膝を伸ばした状態(膝伸展)
血管はまっすぐ完全に伸びた状態にはならず、緩やかならせん様の形状になります。2

膝を曲げた状態(膝屈曲)
らせん様を形成することによって血管が短縮します。2


Reference:

  1. Caro CG et al.Proc R Soc Lond A 1996;452:185-197
  2. Sullivan TM et al, Int J Vasc Med 2018: Article ID 9795174
  3. Wensing PJW et al. J Anat 1995;186:133-139
  4. JAMA 1999 Dec 1;282(21):2035-42. doi: 10.1001/jama.282.21.2035.,
    Copyright © (1999) American Medical Association. All rights reserved.

販売名: BioMimics 3Dステントシステム
一般的名称: 血管用ステント
医療機器承認番号: 30100BZX00257000
特定保険医療材料区分: 133 血管内手術用カテーテル (2) 末梢血管用ステントセット ①一般型