食道癌や胃食道逆流症（GERD）などの食道障害は、チューブのような臓器の機械的特性と人間の口と胃の間の独自のつながりを適切に理解せずに治療することが困難です。たとえば、Gerdは米国の成人5人に1人が苦しんでおり、慢性胸焼け、睡眠障害、摂食困難を引き起こすことで生活に悪影響を与える可能性があり、不快感と生活の質の低下につながります。
Northwestern EngineeringのHoracio D. EspinosaとNeelesh A. Patankarが率いるチームからの最近の研究は、食道疾患のより良い治療と外科的結果への道を開く可能性のある食道の機械的特性に関する新しい洞察を明らかにします。
で “新鮮な病気のヒト食道の元生ビボのメカノ構造特性、」2月26日にアカデミックジャーナルでオンラインで公開されました Acta Biomaterialia、エスピノサ、パタンカー、およびファインバーグ医学部やウィスコンシン大学マディソン校のメンバーを含む多施設の研究チームは、生きている患者から得られたヒト食道筋肉層の詳細な機械的および構造的特性評価を報告しています。研究者たちは、ヒト食道の円形および縦方向の筋肉層が伸びると異なる動作をどのように振る舞うかを調査しました。
彼らは、材料を一方向に伸ばすテストを使用して、その機械的特性と同時に2つの垂直方向に伸びるものと測定するテストを使用して、平滑筋層の多方向力の下で食道がどのように動作するかを観察するテストを使用して、筋肉繊維パターンを分析しました。また、各テストの前後に組織を顕微鏡レベルで調べるために、組織学的イメージング技術を使用しました。
この研究は、食道の重要な機能をよりよく説明するのに役立ちます。それが食物を下方に動かし、さまざまな圧力に適応する方法などです。さらに、「それは実際の食道機能のコンテキスト内に機械的所見を配置し、高解像度のマノメトリーやフリップ（機能性ルーメンイメージングプローブ）などの診断ツールの改善に役立ちます」と、McCormick School of Engineeringの機械工学の教授であるPatankar氏は述べています。 ジョン・パンドルフィーノ、ハンスポッパー医学部の医学教授、およびこの作品の共著者。
「これらの調査結果は、健康な州と病気の両方の州で食道力学を理解するためのベースラインを確立し、計算モデリング、診断、および外科的計画を支援できる洞察を提供します」と、ジェームズNとナンシーJ.ファーリーエンジニアリングの製造および起業家精神のエスピノサ教授は述べました。
これらの発見は、健康な州と病気の両方の州で食道力学を理解するためのベースラインを確立し、計算モデリング、診断、および外科的計画に役立つ洞察を提供します。 Horacio D. Espinosa
この作業により、研究者は計算モデリングのための機械的パラメーターの既存のデータベースを拡張し、食道の活性機械特性に関する将来の研究の基礎を築くことができました。
今後、この研究は重要な生物医学的アプリケーションを持ち、外科的訓練と再生医療のためのより正確なコンピューターモデルの作成に役立つ可能性があります。食道疾患は一般的であるため、食道組織がどのように振る舞うかをよりよく理解することで、食道癌やアチカラシアを引き起こす神経損傷など、治療の改善や疾患の手術の成功につながる可能性があります。
利点は食道を超えてもなります。
「この研究では、他の軟部組織、皮膚、筋肉、腱、軟骨に適用できる高度なイメージングとテスト技術を組み合わせて、胃腸科を超えてその影響を広げます」とエスピノサは言いました。
前進すると、研究者は平滑筋が積極的に収縮してリラックスする方法に集中します。インフレ拡張実験を含む拡張されたテストは、食道力学のより完全な画像を提供します。さらに、温度の効果を研究することで、食道がさまざまな条件でどのように機能するかについての理解を深めることができます。
この研究は、国立衛生研究所の国立糖尿病研究所および消化器疾患および腎臓病研究所とケネス・C・グリフィン食道センターによってサポートされています。
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