2017 Fiscal Year Research-status Report
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
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17K10826
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
木村 英仁 神戸大学, 医学部附属病院, 助教 (90514753)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
甲村 英二 神戸大学, 医学研究科, 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)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | CFD / aneurysm growth / WSS / high |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳ドックのMRI血管撮影（MRA)でたまたま見つかった脳動脈瘤の中でどの動脈瘤が増大して破裂するのか予測不可能であった。近年数値流体力学Computational Fluid Dynamics(CFD)解析によって動脈瘤の増大を予想しようとする試みがあるが、これまでの市販のソフトではMRAデータからの解析が困難で、結果増大前の血流解析ができず、増大に至る血行動態を解明できていなかった。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。これによって増大した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、実際の増大に至った血行動態上の特徴を指摘できる可能性が考えられた。本研究で増大した患者さん６名の増大前のMRAデータと、5年以上増大していない患者さん６名のMRAデータをCFD解析することに成功し、結果、心拍一周期で拡張早期に一過性の壁面せん断応力WSS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た。非増大動脈瘤にはその傾向が見られなかった。本結果を国内、国際学会にて発表し、さらに院内倫理委員会承認後論文化して米国の脳神経外科雑誌Neurosurgeryに投稿した。これらに並行して市販のCFDソフトで未破裂脳動脈瘤の血流解析をしている際、WSS 関連の指標で動脈瘤の壁の薄さを予測できそうなことを発見した。これによって動脈瘤の増大を予測できる可能性もあったため、こちらについて市販のソフトを用いて、実際に破裂予防の手術を行った未破裂脳動脈瘤12例の動脈瘤を解析し、術中所見で壁の薄かった部分との関係を調査し特徴的な所見を得た。本研究についても院内倫理委員会の承認をえて、論文を作成し終えたたところである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本来、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、初年度のうちにシリコン樹脂で脳動脈瘤モデルを作成し血管模擬流路内流動実験を行い、壁面せん断応力WSS分布等を計測して本ソフトの妥当性を評価し、解析ツールを確立する予定であった。ただこの度の上記解析過程で、市販の CFDソフトを用いた解析結果と、我々が開発した解析ツールでの解析結果がおおむね類似していることが判明し、本解析ツールの妥当性は概ね担保されたものと考え、上述のごとく臨床データの解析を優先した。そのため血管モデル実験の遂行が遅れた。本来の妥当性証明には実際の血管モデルを用いたWSSの計測、そして本ツールによるCFD解析データとの照合は必要と考えており、現在アクリル血管での模擬血管作成を業者に依頼しているところである。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記のごとく今後本学工学部との医工連携により血管モデルを用いて血管模擬流路内流動実験を行い、本CFD解析ソフトの妥当性評価を行っていく。書き上げた論文二本について早期のアクセプトを目指し修正、再投稿作業を行う。さらに見出した動脈瘤を増大させる因子と思われる「動脈瘤瘤壁における拡張早期のWSSの一過性増大」が他の多数の増大動脈瘤に認められるかさらに多くの動脈瘤での解析を行い検証する。症例が集まらない場合は多施設共同研究も考慮して関連病院脳神経外科からの増大動脈瘤を集め解析を行い、 脳動脈瘤を増大させると思われる因子の検証を続け、増大因子を確定する. 解析作業の現在の課題は一例の解析にかかる時間（一晩必要）であり、解析時間の短縮についてもソフトの改良を重ね短縮をはかる。その後、前向きに本学附属病院脳神経外科外来を受診した未破裂脳動脈瘤患者を対象に本法を用いて動脈瘤のCFD解析を行い、増大因子の有無をチェックして増大予測を行う。実際に増大した動脈瘤には破裂予防のため開頭脳動脈瘤クリッピング術を施行し、動脈瘤を切除摘出、摘出標本を病理学的に検証し増大に至った組織学的な裏付けを行う。結果について新たに論文を作成し学術雑誌に投稿する。
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| Causes of Carryover |
次年度は患者さんの血管画像データから作成したアクリル血管を用いて、実際の血流を再現し壁面せん断応力WSSの測定を行う予定である。これによって開発したソフトの正当性を評価する。初年度は解析ツールの解析のみで終わったが、次年度でのこのアクリル血管の購入、WSS測定装置購入のため使用額が生じた。
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Research Products
(6 results)
