2015 Fiscal Year Research-status Report
形状特徴量に注目した血管内治療における事故予測技術の開発
| Project/Area Number |
15K12558
|
|---|
| Research Institution | Yamaguchi University |
|---|
Principal Investigator |
森 浩二 山口大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (40346573)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | ガイドワイヤー / カテーテル / ペインティング / 数値解析 / フーリエ記述子 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
血管内治療における事故の前兆現象をとらえることを最終目標として，その手段としてワイヤー状デバイス（ガイドワイヤーやカテーテル）の形状特徴量に注目している．本年度は，数値解析によって血管形状モデルやガイドワイヤーをモデル化することを目標にしていた．またデバイスの形状特徴量を表現するフーリエ記述子を求めることが出来るプログラムを開発することが目標であった．これらは，いずれも達成することに成功した．
血管形状について，生体内での血管形状の特徴を簡略化したフック型とN型と呼ぶ血管形状モデルを作成した．実際の臨床現場でのデバイスの選択を想定して，病変部近辺の血管形状に似せたガイドワイヤーモデルを作成する方法を決定した．この作成ルールに基づき36種類のガイドワイヤーモデルを作成し，これらをそれぞれフック型，N型の血管モデルに挿入した．これらの挿入過程での変形の様子をフーリエ記述子で整理し，ガイドワイヤー先端の接触力を支配している要因について調べた．
その結果，ガイドワイヤーの元の形状と，実際の挿入時のガイドワイヤーの形状の類似度（フーリエ記述子から求められる）と，ガイドワイヤー先端の接触力のグラフが，もっとも類似していることが分かった．つまり，ガイドワイヤーの元の形状と，実際の挿入時のガイドワイヤーの形状の類似度を，X線画像などを通じてモニターすれば，血管内でのガイドワイヤーの先端接触力を予想できることが分かった．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
数値計算において，血管内でのガイドワイヤーの先端接触力は，ガイドワイヤーの元の形状と，実際の挿入時のガイドワイヤーの形状の類似度から推定できることを，早々に見出すことができたという点について，本研究は，順調な進捗状況であると言える．一方，先端接触力を推定できる指標を明らかにすることが出来たが，先端接触力が大きくなる血管形状の特徴や，デバイス形状の特徴については，まだ解明できていない．当初は，これらの特徴を明らかにする過程で，先端接触力を推定できる指標について，候補を徐々に絞り，最終的に決定できるであろうと予想していた．先端接触力の推定が，血管形状などとは無関係に可能であるという結果は，予想外であり，今後はこの推定指標と，血管形状などとの関係性について調べていく必要がある．
また，次年度には，数値計算と同様の血管形状で実験を遂行することを計画している．これについては，必要な実験装置および測定用プログラムを開発することが出来た．他研究テーマのカメラを流用して，測定に必要なキャリブレーション方法や周辺の治具作製を行うことが出来た．これについては当初，想定した通りの準備状況である．
これらを総合すると，本年度の進捗状況は，おおむね順調に進展していると評価することが適切であると考えている．
|
| Strategy for Future Research Activity |
2年目になるH28年度は，実験の立ち上げが，もっとも大きな困難である．この立ち上げには，取得した実験結果を処理する測定プログラムの開発も含まれる．基本的な部分は，H27年度に構築できた．数値解析の結果と比較することが最初の目標であるので，現在の数値計算の結果を整理するために使用しているフーリエ記述子の計算プログラムなどを実験から得られたデータに援用できるようにすると，両者の比較を含めて実験（および数値計算）の効率化が可能であると思われる．これらの小さな効率化を積み重ねていくことが大切になると考えている．
デバイス挿入用のデバイスについては，2年目は数値計算との比較を目的としているので短いデバイス（最大で100 mm程度）のみを扱うことが出来れば良い．3年目には実際のヒト血管の走行を模擬した血管形状モデルを利用して実験することを考えている．したがって比較的，長い（500 mm～700 mm程度）デバイスも扱えるような挿入装置の機構について考えておく必要がある．これについては現在，試作を進めているので，2年目は試行錯誤を行いながら，3年目に入るまでに最終的な機構を決定したい．
数値計算においても，長いデバイスを扱うためには計算時のメモリ容量の増大などが予想されるので，これに備えた準備を進めていく予定である．
最後目標が，血管内治療の事故の前兆現象をとらえることが出来る指標の開発であり，実際の生体内の血管走行は３次元であることから，従来のフーリエ記述子の評価プログラムを3次元空間中で使用できるように改良する必要がある．
|
| Causes of Carryover |
申請時の計画では，購入する予定であったカメラについて，本研究テーマのために購入する前に，他の研究グループから一時的に借りてくることが出来たので．この借用したカメラを利用して，（カメラ以外の）測定装置および測定プログラムを作成することが出来た．
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
予定通り，本年度は，測定用にカメラを購入する予定である．
|
