… 胃内容物の流体力学に関する基礎知識は、消化中の食物構造の分解とそれに伴う栄養素の放出について理解しモデル化するために不可欠である。 この情報は、さまざまな生理的条件下における食物構造の分解を分析するユニークな機会を提供する新世代の in vitro システムの開発にうまく利用されています。 しかし、ヒトの胃は複雑な形状と運動性を持っているため、胃の流れの局所的、瞬間的、3次元的な挙動を実験的に特徴付けることは、これまで不可能であった。 本研究の目的は，消化中の胃の形状と運動の3次元数値流体力学（CFD）モデルを開発し，それを用いて，異なるレオロジー特性を持つ流体と関連した，個別の食物粒子の局所的な流動挙動および運動を解析することである． 人間の胃の大きさや形状を一意に説明できるものはありません。 その形状は個人差が大きく、また、多くの生物学的要因によって絶えず影響を受けています。 そこで、食後の胃の平均的な大きさを再現できる簡略化した3次元モデルを開発しました。 図1に示すように、このモデルは、胃を、曲率34cm、最大横断径10cm、幽門括約筋径1.2cm、容量0.9Lの「J型」の器官として描いている。モデルの構築とメッシュスキームの詳細は、Ferrua and Singhが提供している。 食後すぐに、近位壁の「受容性弛緩」により、胃は胃圧を大幅に上昇させることなく摂取された食事を受け入れ、貯蔵することができる。 この反応は、食事の性質に応じて胃の緊張を調節する「適応的弛緩」によって維持され、胃内容物の分配と排出に影響を与えることが疑われている ……。 これらの反応（「胃内収容」と呼ばれる）は、胃の容積の全体的な変化という観点から分析されてきたが、その動態の正確な特徴付けはこれまで発表されていない。 食後期のもう一つの運動反応として、振幅の増大する一連の規則的な蠕動収縮波（ACW）の伝播がある。 これらの波は胃のペースメーカー部位で発生し、幽門に向かって伝播し、食物構造の化学的および機械的分解を促進する胃内運動を展開すると予想されるが、液体の胃排出に対するその効果についてはまだ現在議論中である . 胃内停留とは異なり、ACW の動態は先進的な MRI 技術を用いて特徴付けることに成功した。 Palらによって提供されたACWのダイナミクスに基づき、計算領域の各ノードを時間の関数として特定し再配置するアルゴリズムを開発することによって、ACWの伝播を数値的にシミュレートした。 具体的には、ACW は幽門から 15.1 cm の位置で 20 秒ごとに発生させ、水平方向の線 速を 0.23 cm.s-1 とし、胃の中心線に沿って幅を 2.0 cm と一定とし、幽門から 1.5 cm で相対閉塞度を 80％とした（図 2）。 胃は閉じた非圧縮性流体としてモデル化したので，連続性を確保するために，ACWによる胃の容量変化を補償する一連の緊張性収縮が定義された． これらの収縮は胃の近位壁を円周方向に変形させると仮定し、収縮／膨張の割合は0％（胃体部中央）から時間依存的に最大8％（胃底部上部）まで直線的に増加するようにした。 胃の流れの流体力学は非圧縮性かつ層流と仮定し、式1および式2で与えられる連続性と運動量のバランスを解くことによってモデル化された。