2017 Fiscal Year Research-status Report
CFDを用いたCABG患者個別最適化モデルの構築と3D printerによる応用
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17K10723
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
松浦 馨 千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (50436375)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松宮 護郎 千葉大学, 大学院医学研究院, 教授 (20314312)
上田 秀樹 千葉大学, 医学部附属病院, 講師 (50738987)
黄野 皓木 千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (40375803)
渡邉 倫子 千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (20766274)
劉 浩 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (40303698)
田村 友作 千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (60738988) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 数値流体力学 / 冠動脈外科 / 心臓血管外科 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はまずは最適化モデル、つぎに実際の術前術後の画像を用いてCFDモデルを作成し、血流動態力学的な考察と、心臓血管外科の臨床的考察を加えることで、最適な冠動脈バイパスモデルを解明することを目的としている。最適化モデルのうち完全閉塞モデルについては実際に多くの結果が得られ、下記のように欧州胸部外科学会で発表し、その機関雑誌への投稿も果たすことができた。また国内学会にも精力的に発表をつづけている。
完全閉塞モデルの次の段階としてnative 狭窄モデルについても発表を行った。これまで閉塞モデルでは吻合長が長いほどenergy efficiencyが高いという結果であったが、狭窄モデルでは8mmをピークにenergy efficiencyが低下するという結果が得られた。
今後最適化モデルでもmultiple 吻合モデルなどの結果を発表していく予定である。
また実際のCABG術後患者の画像を用いたCFDモデルの作成にも取り組んでいる。今年後はまず典型的なCABGの吻合モデルであるITA-LAD吻合のCFDモデルを作成し、吻合角度や屈曲、吻合口の大きさとwall shear stress , oscillatory shear indexとの関係について発表してきた。今後も患者個別CFDモデルから詳細な検討を加えていく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要でも述べたように、本研究はまずは最適化モデルを作成し、つぎに実際の術前術後の画像を用いてCFDモデルを作成し、血流動態力学的な考察と、心臓血管外科の臨床的考察を加えることで、最適な冠動脈バイパスモデルを解明することを目的としている。最適化モデルについては今年多くの発表をすることができた。
Native 完全閉塞モデルについての研究を心臓血管外科分野では最も権威の高い、欧州胸部外科学会で口演として発表する機会を得ることができ、また学会期間中のpick up topicとして学会が毎日発行するNews letterにもとりあげられた。またそこで発表したnative 完全閉塞モデルについては学会機関誌の英語雑誌Interactive Thoracic and Cardiovascular Surgeryに投稿しacceptされ、publishに至っている。
完全閉塞モデルでは下記のような結果が得られた。
①end side吻合のほうがsequential吻合よりstream lineはスムーズで、それは吻合が長いほど顕著であった。②Vortexはdiamond 吻合においてのみ渦がnative indetにまで存在していた。③Oscillatory shear indexはparalell吻合のみbypass inletで高く、native inletではdiamond吻合で最も高かった。④total energy efficiencyはdiamond 吻合で高く、parallel 吻合では吻合が長いほど低くなった。diamonde吻合ではnative outletでenergy efficiancyが高く、bypass outletで低かった。Parallel 吻合はその逆であったが吻合が長いほどnative outletのenergy efficiencyが高くなった。
また、国内でも精力的に発表し、第30回冠疾患学会では最優秀演題賞を受賞することができた。また第34回医工学治療学会ではシンポジウムでの講演を依頼される栄誉にあずかり、多くの反響を得ることができた。我々の研究発表から同様の研究をするグループも増えてきており、さらに議論を進めていける環境が整いつつあると感じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでは理想モデルを用いての結果を発表してきた。理想モデルにおいて完全閉塞モデルだけでなく他のモデルについてもこれから国内外へ発信していく予定である。具体的にはnative 狭窄モデル、口径差のあるnative とgraftとの吻合モデル、また多枝バイパスモデルなどについてCFD解析を行っており、順次発表予定である。
また、次の段階として、患者個別モデルの作成にもとりかかっている。実際のCABG患者の術後MDCTを使用してCFDモデルを作成し、実際のモデルでのwall shear stressやoscillatory indexなどを計測することで、理想的な吻合口の径、平行方向、垂直方向への角度などを追及していく予定であり、またその先には術前患者におけるバイパスシミュレーションモデルを作成していく予定である。
我々の研究発表から同様の研究をするグループも増えてきており、さらに議論を進めていける環境が整いつつあると感じている。今後は同様の研究を行っているグループとも共同研究も検討しながら、さらに研究の幅を広げていく予定である。
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