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格子ボルツマン法を用いたMRI単独CFD解析法による脳動脈瘤増大因子の同定

研究課題

研究課題/領域番号 17K10826
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 脳神経外科学
研究機関神戸大学

研究代表者

木村 英仁  神戸大学, 医学部附属病院, 講師 (90514753)

研究分担者 甲村 英二  神戸大学, 医学研究科, 名誉教授 (30225388)
林 公祐  神戸大学, 工学研究科, 准教授 (60455152)
細田 弘吉  神戸大学, 医学研究科, 医学研究員 (90403261)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワードcerebral aneurysm / CFD / WSS / OSI / growing / rupture / prediction / growth / thick wall / thin wall / thin walled region / aneurysm growth / high / simulation
研究成果の概要

今回我々は本学工学部との医工連携によりMRAのみからCFD解析が可能なソフトを開発した。本解析法が実際のパラメーターを反映しているかどうか、シリコン樹脂脳動脈瘤モデルを作成し血管模擬流路内流動実験を行って解析法の妥当性を評価し報告した。本ソフトによって増大動脈瘤の増大前のデータを後方視的に解析することが可能となり、結果、心拍一周期で拡張早期に一過性の壁面せん断応力の上昇を来していた動脈瘤が、その後に増大しやすいことを突き止め報告した。あわせてWSS vector cycle variation(WSSVV)や振動せん断指数 (OSI)が動脈瘤の壁の薄さを予測できることを新たに発見し報告した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

脳ドックでしばしば発見される未破裂脳動脈瘤の内、ここ数年のうちに増大・破裂をきたすのはわずかであるが、その特徴はこれまで不明であった。今回我々が発見したCFD解析のパラメーターを用いることで、近い将来増大を来たしうる動脈瘤、また破裂しやすいと言われる壁菲薄部を持つ動脈瘤を同定できるようになり、破裂予防手術を行っておくべき動脈瘤をより効率的に同定できるようになった。また本数値流体力学的特徴が及ぼす動脈瘤壁への組織学的影響を検索することで、脳動脈瘤の破裂メカニズム解明に寄与できる可能性がある。

報告書

(6件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 8件、 招待講演 6件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Unilateral Approach for Bilateral Middle Cerebral Artery Aneurysms Assisted by Preoperative Understanding of Aneurysm Wall Properties: Two-Dimensional Operative Video2022

    • 著者名/発表者名
      Kimura Hidehito、Hayashi Kosuke、Osaki Susumu、Shibano Ayaka、Fujita Yuichi、Nagashima Hiroaki、Tomiyama Akio、Sasayama Takashi
    • 雑誌名

      World Neurosurgery

      巻: 162 ページ: 42-42

    • DOI

      10.1016/j.wneu.2022.03.050

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Simulations of Flows in a Cerebral Aneurysm Using the Lattice Boltzmann Method with the Half-Way and Interpolated Bounce-Back Schemes2021

    • 著者名/発表者名
      Osaki Susumu、Hayashi Kosuke、Kimura Hidehito、Seta Takeshi、Sasayama Takashi、Tomiyama Akio
    • 雑誌名

      Fluids

      巻: 6 号: 10 ページ: 338-338

    • DOI

      10.3390/fluids6100338

    • NAID

      120007168994

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Newly Identified Hemodynamic Parameter to Predict Thin-Walled Regions of Unruptured Cerebral Aneurysms Using Computational Fluid Dynamics Analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Kimura Hidehito、Osaki Susumu、Hayashi Kosuke、Taniguchi Masaaki、Fujita Yuichi、Seta Takeshi、Tomiyama Akio、Sasayama Takashi、Kohmura Eiji
    • 雑誌名

      World Neurosurgery

      巻: 152 ページ: e377-e386

    • DOI

      10.1016/j.wneu.2021.05.107

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detection of Hemodynamic Characteristics Before Growth in Growing Cerebral Aneurysms by Analyzing Time-of-Flight Magnetic Resonance Angiography Images Alone: Preliminary Results2019

    • 著者名/発表者名
      Kimura H, Hayashi K, Taniguchi M, Hosoda K, Fujita A, Seta T, Tomiyama A, Kohmura E
    • 雑誌名

      World Neurosurgery

      巻: 122 ページ: e1439-e1448

    • DOI

      10.1016/j.wneu.2018.11.081

    • NAID

      120006840183

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Clear Detection of Thin-Walled Regions in Unruptured Cerebral Aneurysms by Using Computational Fluid Dynamics2019

    • 著者名/発表者名
      Kimura H, Taniguchi M, Hayashi K, Fujimoto Y, Fujita Y, Sasayama T, Tomiyama A, Kohmura E
    • 雑誌名

      World Neurosurgery

      巻: 121 ページ: e287-e295

    • DOI

      10.1016/j.wneu.2018.09.098

    • NAID

      120006840184

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical simulations of flows in cerebral aneurysms using the lattice Boltzmann method with single- and multiple-relaxation time collision models2019

    • 著者名/発表者名
      Osaki Susumu、Hayashi Kosuke、Kimura Hidehito、Seta Takeshi、Kohmura Eiji、Tomiyama Akio
    • 雑誌名

      Computers & Mathematics with Applications

      巻: 78 号: 8 ページ: 2746-2760

    • DOI

      10.1016/j.camwa.2019.04.021

    • NAID

      120006764485

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Numerical Simulations of Flows in Cerebral Aneurysms Using the Lattice Boltzmann Method with Single- and Multiple-Relaxation Time Collision Models2019

    • 著者名/発表者名
      Susumu Osaki, Kosuke Hayashi, Hidehito Kimura, Takeshi Seta , Eiji Kohmura, Akio Tomiyama
    • 雑誌名

      Computers & Mathematics with Applications

      巻: 印刷中

    • NAID

      120006764485

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 未破裂脳動脈瘤診断に新たな情報を提供するCFD解析2022

    • 著者名/発表者名
      木村英仁,林 公祐, 大崎 侑, 冨山明男, 甲村英二, 篠山隆司
    • 学会等名
      第51回 日本脳卒中の外科学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 高難度脳動脈瘤治療に必要な血行再建術における 数値流体解析からのメッセージ2022

    • 著者名/発表者名
      木村 英仁, 林 公祐, 篠山 隆司
    • 学会等名
      第51回 日本脳卒中の外科学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] CTVとCFD解析を活用したより精度の高い脳動脈瘤クリッピング術2022

    • 著者名/発表者名
      木村 英仁, 林 公祐, 大崎 侑, 冨山 明男, 篠山 隆司
    • 学会等名
      第31回 脳神経外科手術と機器学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 動脈瘤壁菲薄部位の“見える化” ―脳動脈瘤治療の際有効となり得る新たなCFD解析所見―2021

    • 著者名/発表者名
      木村英仁, 大崎 侑, 林 公祐, 谷口理章, 冨山明男, 篠山隆司, 甲村英二
    • 学会等名
      第30回 脳神経外科手術と機器学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Oscillatory shear index: a useful parameter to predict thin-walled regions in intracranial aneurysms.2021

    • 著者名/発表者名
      Hidehito Kimura, Masaaki Taniguchi, Takashi Sasayama
    • 学会等名
      The 35th Japan Neurosurgical English Forum (JNEF)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 脳動脈瘤術前に有用なCFD解析 -何が信用できるパラメーターなのか-2021

    • 著者名/発表者名
      木村英仁, 大崎 侑, 林 公祐, 谷口理章, 冨山明男, 篠山隆司, 甲村英二
    • 学会等名
      第50回 日本脳卒中の外科学会学術集会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] CFD解析を用いた脳動脈瘤術前解析 -どのパラメーターを見るべきなのか?-2020

    • 著者名/発表者名
      木村英仁, 林 公祐, 大崎 侑, 谷口理章, 冨山明男, 甲村英二
    • 学会等名
      第45回 日本脳卒中学会学術集会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Visibility of thin-walled region of cerebral aneurysms using computational fluid dynamics2020

    • 著者名/発表者名
      Hidehito Kimura, Eiji Kohmura
    • 学会等名
      Premier FUJITA-BANBUNTANE 5th Winter Seminar
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Visibility of thin-walled region of cerebral aneurysms using computational fluid dynamics2020

    • 著者名/発表者名
      Hidehito Kimura, Eiji Kohmura
    • 学会等名
      International ediucational course: cerebral revascularization with hands-on workshop in microvascular anastomosis
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] CFDを用いた脳動脈瘤術前解析 -どのパラメーターを見るべきなのか?-2020

    • 著者名/発表者名
      木村英仁, 林 公祐, 大崎 侑, 谷口理章, 冨山明男, 甲村英二
    • 学会等名
      第43回日本脳神経CI学会総会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 日常脳動脈瘤治療をサポートしうるCFD解析所見と 実用化を目指したソフト開発2019

    • 著者名/発表者名
      木村英仁, 林 公祐, 大崎 侑, 谷口理章, 冨山明男, 甲村英二
    • 学会等名
      第78回日本脳神経外科学会学術総会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Visibility of thin-walled region of cerebral aneurysms using computational fluid dynamics2019

    • 著者名/発表者名
      Hidehito Kimura, Eiji Kohmura
    • 学会等名
      China-Japan CVD Forum
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 脳動脈瘤手術の安全性に寄与する血流解析所見の可能性2019

    • 著者名/発表者名
      木村英仁、谷口理章、甲村英二
    • 学会等名
      第28回脳神経外科手術と機器学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Visibility of thin-walled region of cerebral aneurysms using computational fluid dynamics2019

    • 著者名/発表者名
      Hidehito Kimura, Eiji Kohmura
    • 学会等名
      Premier FUJITA-BANBUNTANE 5th Winter Seminar
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Visibility of thin-walled region of cerebral aneurysms using computational fluid dynamics2019

    • 著者名/発表者名
      Hidehito Kimura, Eiji Kohmura
    • 学会等名
      International ediucational course: cerebral revascularization with hands-on workshop in microvascular anastomosis
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] CFDを用いた瘤壁菲薄部可視化による脳動脈瘤固有の破裂予測2019

    • 著者名/発表者名
      木村英仁、谷口理章、甲村英二
    • 学会等名
      第42回日本脳神経CI学会総会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] CFDによる脳動脈瘤固有の破裂予測:流線と壁菲薄部位からの後方視的検討2019

    • 著者名/発表者名
      木村英仁、谷口理章、甲村英二
    • 学会等名
      第48回脳卒中の外科学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 脳動脈瘤とCFD解析: CFDによる未破裂脳動脈瘤壁性状可視化の可能性 ー臨床家からの視点ー2018

    • 著者名/発表者名
      木村英仁、谷口理章、甲村英二
    • 学会等名
      第77回日本脳神経外科学会学術総会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Clinical significance of our original CFD analysis for cerebral aneurysms -What does CFD tell us ?-2018

    • 著者名/発表者名
      Hidehito Kimura, Eiji Kohmura
    • 学会等名
      WFNS Fundation ACNS Live Seminar
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] CFDによる未破裂脳動脈瘤壁性状“見える化”の可能性2018

    • 著者名/発表者名
      木村 英仁, 谷口 理章, 甲村 英二
    • 学会等名
      第41回日本脳神経CI学会総会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] CFDによる未破裂脳動脈瘤壁性状“見える化”の可能性2018

    • 著者名/発表者名
      木村 英仁, 谷口 理章, 甲村 英二
    • 学会等名
      Stroke 2018(第47回脳卒中の外科学会)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Prediction of Cerebral Aneurysm Growth Using Novel Magnetic Resonance Imaging-based Computational Fluid Dynamics Tool2017

    • 著者名/発表者名
      Hidehito Kimura, Kohsuke Hayashi, Kohkichi Hosoda, Atsushi Fujita, Masaaki Taniguchi, Akio Tomiyama, Eiji Kohmura
    • 学会等名
      International stroke conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MRA単独CFD解析による脳動脈瘤の増大予測2017

    • 著者名/発表者名
      木村英仁, 林 公祐, 細田弘吉, 藤田敦史, 冨山明男, 甲村英二
    • 学会等名
      Stroke 2017(第46回脳卒中の外科学会)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Prediction of Cerebral Aneurysm Growth using Our Novel Computational Fluid Dynamics Tool2017

    • 著者名/発表者名
      Hidehito Kimura, Kohsuke Hayashi, Kohkichi Hosoda, Atsushi Fujita, Masaaki Taniguchi, Akio Tomiyama, Eiji Kohmura
    • 学会等名
      第32回日本脳神経外科国際学会フォーラム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] CFDはクリッピング術者に有益な情報を伝えるか? - 未破裂脳動脈瘤壁の性状可視化の可能性-2017

    • 著者名/発表者名
      木村 英仁, 谷口 理章, 甲村 英二
    • 学会等名
      第22回関西脳神経外科手術研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 脳動脈瘤のCFD 解析を用いた数値血行動態解析

    • URL

      https://www.med.kobe-u.ac.jp/neuro/study/aneurysm.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 脳動脈瘤のCFD (computational fluid dynamics) を用いた血行動態解析

    • URL

      https://www.med.kobe-u.ac.jp/neuro/study/aneurysm.html

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 脳動脈瘤のCFD (computational fluid dynamics) を用いた血行動態解析

    • URL

      http://www.med.kobe-u.ac.jp/neuro/study/aneurysm.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2023-01-30  

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