Development of assist system for coil embolization in cerebral aneurysm

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17J07496
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 藤村 宗一郎 東京理科大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2020-03-31
• Keywords: 脳動脈瘤 / コイル塞栓術 / 数値流体力学 / 構造解析

Outline of Annual Research Achievements

本年度は主に，コイル塞栓術における脳動脈瘤へのマイクロカテーテル誘導を数値解析により再現し，脳動脈瘤内でマイクロカテーテル先端が誘導されやすい位置とマイクロカテーテル先端形状の関連についての調査を主な課題とし，研究を実施した．コイル塞栓術を実施する際には，安定的にコイルの挿入を行えるように，予めマイクロカテーテル先端の形状を脳血管と脳動脈瘤の形に沿って形付けすることが多い．数値解析によりマイクロカテーテル先端が脳動脈瘤内のどの位置に来やすいかを可視化できるようにすることで，術前にマイクロカテーテルが誘導されやすい位置を把握できるようにするとともに，マイクロカテーテル先端形状の違いが誘導先の位置に与える影響について調査を行う．
代表症例として実際にコイル塞栓術により治療を行った中型サイズの内頸動脈瘤を選定し，医療用画像から脳動脈と脳動脈瘤の三次元血管形状を再構成した．臨床においても用いられている3種類の異なる形状がついたマイクロカテーテルを，構造解析を用いて脳動脈瘤内に誘導し，先端位置が最も誘導されやすい位置の脳動脈瘤癖からの距離を定量的に評価した．結果，先端の角度が急な形状であるほど，マイクロカテーテル先端位置は脳動脈瘤癖から離れた位置に誘導されやすかった．今後，本手法を応用して各脳動脈瘤の症例に適した理想的な形状のマイクロカテーテルの開発，誘導が可能になると考えられる．
本年度は上記に代表される研究成果をまとめ，学術雑誌に計8報の論文として公表した．また，学会発表として国内学会にて3回，国際学会にて2回の研究報告を行った．その他，招待講演として1件の発表を行い，中外医学社『Annual Review神経(脳動脈瘤の数値解析に基づく治療戦略)』に対する記事執筆を行った．さらに，日本学術振興会　育志賞を始めとして計4件の受賞を受けるなどした．

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Computational modeling of braided-stent deployment for interpreting the mechanism of stent flattening (2020)
  • Author(s): Shiozaki Shunya、Otani Tomohiro、Fujimura Soichiro、Takao Hiroyuki、Wada Shigeo
  • Journal Title: International Journal for Numerical Methods in Biomedical Engineering Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1002/cnm.3335
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rupture Risk of Small Unruptured Intracranial Aneurysms in Japanese Adults (2020)
  • Author(s): Suzuki Takashi、Takao Hiroyuki、Rapaka Saikiran、Fujimura Soichiro、Ioan Nita Cosmin、Uchiyama Yuya、Ohno Hiroshi、Otani Katharina、Dahmani Chihebeddine、Mihalef Viorel、Sharma Puneet、Mohamed Ashraf、Redel Thomas、Ishibashi Toshihiro、Yamamoto Makoto、Murayama Yuichi
  • Journal Title: Stroke Volume: 51 Pages: 641～643
  • DOI: 10.1161/STROKEAHA.119.027664
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Preoperative Light Transmission Aggregometry Values Predict for Thromboembolic Complications After Stent-Assisted Coil Embolization (2020)
  • Author(s): Kan Issei、Ishibashi Toshihiro、Sakuta Kenichi、Fujimura Soichiro、Yuki Ichiro、Kaku Shogo、Kodama Tomonobu、Kato Naoki、Nishimura Kengo、Aoki Ken、Sasaki Yuichi、Karagiozov Kostadin、Murayama Yuichi
  • Journal Title: World Neurosurgery Volume: 134 Pages: e731～e738
  • DOI: 10.1016/j.wneu.2019.10.179
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Systematic review of hemodynamic discriminators for ruptured intracranial aneurysms (2019)
  • Author(s): Yagi Takanobu、Ishida Fujimaro、Shojima Masaaki、Anzai Hitomi、Fujimura Souichiro、Sano Takanori、Shinozaki Shun、Yamanaka Yuuma、Yamamoto Yuuto、Okamoto Yoshihiro、Ohta Makoto、Nakamura Masanori、on behalf of the CFD-BIO study group
  • Journal Title: Journal of Biorheology Volume: 33 Pages: 53～64
  • DOI: 10.17106/jbr.33.53
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Numerical simulation techniques to predict aneurysm recanalization after coil embolization and their problems (2019)
  • Author(s): Fujimura Soichiro、Shojima Masaaki、Nemoto Shigeru、Umeda Yasuyuki、Yamada Tomohiro、Ishii Takumi、Wakabayashi Fuki、on behalf of CFD-BIO
  • Journal Title: Journal of Biorheology Volume: 33 Pages: 65～73
  • DOI: https://doi.org/10.17106/jbr.33.65
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Multiple Aneurysms AnaTomy CHallenge 2018 (MATCH)-phase II: rupture risk assessment (2019)
  • Author(s): Berg Philipp、Saalfeld Sylvia、Bergersen Aslak W.、Valen-Sendstad Kristian、Bruening Jan、Goubergrits Leonid、Spuler Andreas、Chiu Tin Lok、Tsang Anderson Chun On、Copelli Gabriele、Csippa Benjamin、Detmer Felicitas J.、Chung Bong J.、Cebral Juan R.、Fujimura Soichiro、Takao Hiroyuki、et al.
  • Journal Title: International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery Volume: 14 Pages: 1795～1804
  • DOI: 10.1007/s11548-019-01986-2
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Computational fluid dynamics as a risk assessment tool for aneurysm rupture (2019)
  • Author(s): Murayama Yuichi、Fujimura Soichiro、Suzuki Tomoaki、Takao Hiroyuki
  • Journal Title: Neurosurgical Focus Volume: 47 Pages: E12～E12
  • DOI: 10.3171/2019.4.FOCUS19189
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Extending statistical learning for aneurysm rupture assessment to Finnish and Japanese populations using morphology, hemodynamics, and patient characteristics (2019)
  • Author(s): Detmer Felicitas J.、Hadad Sara、Chung Bong Jae、Mut Fernando、Slawski Martin、Juchler Norman、Kurtcuoglu Vartan、Hirsch Sven、Bijlenga Philippe、Uchiyama Yuya、Fujimura Soichiro、Yamamoto Makoto、Murayama Yuichi、Takao Hiroyuki、Koivisto Timo、Froesen Juhana、Cebral Juan R.
  • Journal Title: Neurosurgical Focus Volume: 47 Pages: E16～E16
  • DOI: 10.3171/2019.4.FOCUS19145
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Computational Simulation of Micro-Catheter Delivery for an Aneurysm in Different Types of the Shaping (2019)
  • Author(s): Fujimura S, Takao H, Uchiyama Y, Ono H, Ishii T, Okudaira T, Ishibashi T, Otani K, Fukudome K, Yamamoto M, Murayama Y
  • Organizer: 15th Congress of World Federation of Interventional and Therapeutic Neuroradiology (WFITN 2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Virtual Micro-Catheter Delivery Simulation Comparison between Simulation and Actual Delivery (2019)
  • Author(s): Fujimura S, Takao H, Uchiyama Y, Ono H, Ishii T, Okudaira T, Ishibashi T, Otani K, Fukudome K, Yamamoto M, Murayama Y
  • Organizer: 16th Annual Meeting Society of NeuroInterventional Surgery (SNIS)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 人工知能を用いたCFD解析結果, 形態情報, 臨床情報の学習による脳動脈瘤の破裂予測の可能性 (2019)
  • Author(s): 藤村宗一郎, 高尾洋之, 内山祐也, Niken Prasasti Martono, 春原利行, 石橋敏寛, Katharina Otani, 鈴木正昭, 福留功二, 大和田勇人, 山本誠, 村山雄一
  • Organizer: 第35回NPO法人 日本脳神経血管内治療学会学術総会 (JSNET2019)
• [Presentation] 脳動脈瘤内へのマイクロカテーテル誘導のシミュレーション －コンピュータシミュレーションから臨床へ－ (2019)
  • Author(s): 藤村宗一郎, 石橋敏寛,高尾洋之, 内山祐也, 大野宏, 石井匠, 奥平拓真, Katharina Otani,福留功二, 山本誠, 村山雄一
  • Organizer: 第35回NPO法人 日本脳神経血管内治療学会学術総会 (JSNET2019)
  • Invited
• [Presentation] 脳血管内治療分野における数値解析技術の適用と臨床応用への可能性 (2019)
  • Author(s): 藤村宗一郎, 高尾洋之, 内山祐也, 大野宏, 石井匠, 奥平拓真, 石橋敏寛, 福留功二, 村山雄一, 山本誠
  • Organizer: 第24回計算工学講演会
• [Presentation] 脳血管内治療分野に対する数値解析技術の適用と臨床応用への可能性 (2019)
  • Author(s): 藤村宗一郎
  • Organizer: Synapse 18th, Fukuoka Neuroendovascular Therapy Synapse
  • Invited
• [Presentation] CFD解析による後方循環系における脳動脈瘤の成長に関与する血行力学的因子の調査 (2019)
  • Author(s): 若林 楓大，高尾 洋之，藤村 宗一郎，内山 祐也，大野 宏，石井 匠，奥平 拓真，石橋 敏寛，大谷 カタリーナ，福留 功二，山本 誠，村山 雄一
  • Organizer: 第35回NPO法人 日本脳神経血管内治療学会学術総会 (JSNET2019)
• [Presentation] 数値流体力学による脳動脈瘤のコイル塞栓術予後予測 (2019)
  • Author(s): 藤村宗一郎，庄島正明，根本繁，梅田靖之，石井匠，若林楓大ダニエル，山田智裕
  • Organizer: 第3回医工連携数値流体力学研究会CFD-Bio Meeting (CFD-Bio2019)
• [Presentation] Hemodynamic Investigation on Recanalized and Stable Aneurysms Using Virtual Coiling Technique (2019)
  • Author(s): Ishii T, Takao H, Fujimura S, Uchiyama Y, Ono H, Okudaira T, Ishibashi T, Otani K, Fukudome K, Murayama Y ,Yamamoto M
  • Organizer: 15th Congress of World Federation of Interventional and Therapeutic Neuroradiology (WFITN 2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Investigation on Effect of Pulsation Condition Involved in Recanalization of Coil Embolized Aneurysms (2019)
  • Author(s): Ishii T, Takao H, Fujimura S, Uchiyama Y, Ono H, Okudaira T, Ishibashi T, Otani K, Fukudome K, Murayama Y ,Yamamoto M
  • Organizer: VIII International Conference on Computational Bioengineering (ICCB 2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 構造解析を用いたダブルカテーテルによるコイル逸脱抑制効果の定量的研究 (2019)
  • Author(s): 石井匠, 高尾洋之, 藤村宗一郎, 内山祐也, 大野宏, 奥平拓真, 石橋敏寛, 大谷カタリーナ, 福留功二, 山本誠, 村山雄一
  • Organizer: 第35回NPO法人 日本脳神経血管内治療学会学術総会 (JSNET2019)
• [Presentation] バーチャルコイル技術を用いたCFD解析による再開通因子の調査 (2019)
  • Author(s): 石井匠, 高尾洋之, 藤村宗一郎, 内山祐也, 大野宏, 奥平拓真, 石橋敏寛, 大谷カタリーナ, 福留功二, 山本誠, 村山雄一
  • Organizer: 第42回日本バイオレオロジー学会年会
• [Presentation] Validation of a Technique for Extraction of Patient-Specific Blood Flow Conditions from 4D digital subtraction angiography (2019)
  • Author(s): Ohno H, Takao H, Suzuki T, Fujimura S, Uchiyama Y, Katayama K, Okudaira T, Ishii T, Otani K, Ishibashi T, Fukudome K, Motosuke M, Yamamoto M, Murayama Y
  • Organizer: 15th Congress of World Federation of Interventional and Therapeutic Neuroradiology (WFITN 2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CFD Simulation for Cerebral Artery with Patient-Specific Inflow Conditions Extracted from 4D-DSA (2019)
  • Author(s): Ohno H, Takao H, Suzuki T, Fujimura S, Uchiyama Y, Tanaka K, Okudaira T, Ishii T, Otani K, Ishibashi T, Fukudome K, Yamamoto M, Murayama Y
  • Organizer: 16th Annual Meeting Society of NeuroInterventional Surgery (SNIS)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 4D-DSAを用いた患者固有の流入境界条件抽出手法の検証 (2019)
  • Author(s): 大野 宏，高尾 洋之，鈴木 貴士，藤村 宗一郎，内山 祐也，片山 圭吾，石井 匠，奥平 拓真，山中 悠真，若林 楓大，石橋 敏寛，大谷 カタリーナ，福留 功二，元祐 昌廣，山本 誠，村山 雄一
  • Organizer: 第35回NPO法人 日本脳神経血管内治療学会学術総会 (JSNET2019)
• [Presentation] Investigation on the Relations of Hemodynamics and Growth of Unruptured Cerebral Aneurysms (2019)
  • Author(s): Okudaira T, Takao H, Fujimura S, Uchiyama Y, Ono H, Ishii T, Ishibashi T, Otani K, Fukudome K, Murayama Y ,Yamamoto M
  • Organizer: 15th Congress of World Federation of Interventional and Therapeutic Neuroradiology (WFITN 2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Hemodynamic Investigation on Growth of Unruptured Cerebral Aneurysms During Follow-up Term (2019)
  • Author(s): Okudaira T, Takao H, Fujimura S, Uchiyama Y, Ono H, Ishii T, Ishibashi T, Otani K, Fukudome K, Murayama Y ,Yamamoto M
  • Organizer: VIII International Conference on Computational Bioengineering (ICCB 2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 構造解析を用いたステント留置における展開不良シミュレーション (2019)
  • Author(s): 奥平拓真, 高尾洋之, 藤村宗一郎, 内山祐也, 大野宏, 石井匠, 石橋敏寛, 大谷カタリーナ, 福留功二, 山本誠, 村山雄一
  • Organizer: 第35回NPO法人 日本脳神経血管内治療学会学術総会 (JSNET2019)
• [Presentation] 経過観察期間中における未破裂脳動脈瘤の成長に関する血行力学的調査 (2019)
  • Author(s): 奥平拓真, 高尾洋之, 藤村宗一郎, 内山祐也, 大野宏, 石井匠, 石橋敏寛, 大谷カタリーナ, 福留功二, 山本誠, 村山雄一
  • Organizer: 第42回日本バイオレオロジー学会年会
• [Presentation] Investigation on a Difference of Hemodynamic Parameters in Cerebral Aneurysms Between with and without Proximal Bent Artery (2019)
  • Author(s): Uchiyama Y, Takao H, Fujimura S, Ono H, Ishii T, Okudaira T, Detmer FJ, Hadad S, Salimi S, Mut F, Ishibashi T, Fukudome K, Cebral JR, Murayama Y, Yamamoto M
  • Organizer: 72nd Annual Meeting of the American Physical Society’s Division of Fluid Dynamics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Hemodynamic Study on Thrombosis Factors in Cerebral Aneurysms after Flow Diverter Stenting (2019)
  • Author(s): Uchiyama Y, Takao H, Fujimura S, Suzuki T, Ono H, Ishii T, Okudaira T, Otani K, Fukudome K, Ishibashi T, Yamamoto M, Murayama Y
  • Organizer: 16th Annual Meeting Society of NeuroInterventional Surgery (SNIS)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 脳動脈瘤破裂前後の形状変化による血行力学的パラメータへの影響 (2019)
  • Author(s): 山中 悠真，高尾 洋之，藤村 宗一郎，内山 祐也，大野 宏，石井 匠，奥平 拓真，石橋 敏寛，大谷 カタリーナ，福留 功二，山本 誠，村山 雄一
  • Organizer: 第35回NPO法人 日本脳神経血管内治療学会学術総会 (JSNET2019)
• [Book] Annual Review神経2020(脳動脈瘤の数値解析に基づく治療戦略) (2020)
  • Author(s): 藤村宗一郎、村山雄一
  • Total Pages: 366
  • Publisher: 中外医学社
  • ISBN: 978-4-498-32848-8
• [Remarks] 山本研究室ホームページ
  • URL: https://www.rs.kagu.tus.ac.jp/yamamoto/indexj.html
• [Remarks] 東京理科大学・東京慈恵会医科大学 共同研究チーム ホームページ
  • URL: http://medicalengineering.jp/