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2019 Fiscal Year Research-status Report

Establishment of a three-dimensional strain measurement method for the quantitative evaluation of transcatheter aortic valve deployment

Research Project

Project/Area Number 18K12136
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

坪子 侑佑  早稲田大学, 理工学術院, 次席研究員(研究院講師) (40809399)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岩崎 清隆  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20339691)
松橋 祐輝  早稲田大学, 理工学術院, 助教 (50754777)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords三次元ひずみ分布計測 / 断層粒子画像流速計測法 / 経カテーテル大動脈弁 / 大動脈弁輪破裂 / 伝導障害 / 非臨床試験
Outline of Annual Research Achievements

経カテーテル大動脈弁植込み術は、外科治療が困難な重症大動脈弁狭窄に対する低侵襲治療として広く行われてきているが、特有な合併症として弁輪部破裂がある。自己拡張型デバイスの導入により拡張時の弁輪損傷は低減した一方、持続的な拡張力による左室神経束の圧迫が原因となり永続的ペースメーカ留置を要する伝導障害が増加している。
本研究では、断層画像粒子流速計測法(トモグラフィックPIV)を応用し、弁留置に対する周辺血管の力学応答を高空間・時間解像度に定量計測でき、臨床での弁輪部破裂や刺激伝導系圧迫のリスク分析と解決に資する方法論として、経カテーテル大動脈弁を対象として弁留置時におけるモデル血管に生じる三次元ひずみ分布の測定法の開発を進めている。
2019年度においては、患者実形状モデルへの経カテーテル大動脈弁留置時の三次元ひずみ分布計測として、2018年度までに行った、弾性円筒モデルにおけるトモグラフィックPIVでのひずみ分布計測系と、患者実形状病変モデルとを統合させ、経カテーテル弁を留置可能な患者実形状モデルにおける弁周囲組織ひずみ分布の計測系の構築を達成できた。
構築した試験系において、基礎実験としてバルーン拡張型経カテーテル弁を患者実形状モデル内部で臨床における規定圧力で拡張留置した際の粒子移動量から算出したひずみ分布を解析したところ、石灰化部位周辺における不均一かつ突出したひずみ領域を確認することができた。
上記成果は、動的に変形する弾性体内部のひずみ計測として新たな計測手法の提案にもつながりうるものであり、医工学的にも極めて意義が大きいと考えられる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の研究計画に基づき、患者実形状大動脈弁モデルとトモグラフィックPIVでのひずみ計測技術を統合し、経カテーテル大動脈弁を留置可能なモデル血管周囲ひずみ分布計測系を構築することができた。

Strategy for Future Research Activity

2020年度においては、構築した患者実形状病変モデルへの経カテーテル弁留置による弁周囲組織ひずみ分布の定量評価系において、臨床で弁輪部破裂・術後伝導障害が発生した症例の粒子添加実形状モデル血管を作製し、そのトモグラフィックPIV計測を行う。病変大動脈の解剖学的性状、石灰化沈着部位と経カテーテル大動脈弁留置時のひずみ分布との関連を比較することで、弁輪部破裂や伝導障害のリスク分析を試みる。また、本年度までの成果は現在論文投稿準備中であり、2020年度に行うリスク分析の結果においても論文化する予定である。

Causes of Carryover

新型コロナウィルス感染症の影響で、2月末に予定していた出張が急遽中止となったため、予算執行計画に再調整が必要となり、一部を2020年度に消耗品費として使用する計画とした。

  • Research Products

    (19 results)

All 2020 2019

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] 経カテーテル大動脈弁における弁葉周辺および冠動脈開口部流れの可視化のための拍動循環シミュレータ開発2019

    • Author(s)
      坪子侑佑、藍龍之介、前原瑠海、許雪童、岩﨑清隆
    • Journal Title

      日本バイオレオロジー学会誌

      Volume: 33(2) Pages: 38

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 心収縮に伴う冠微小循環の変動を考慮した血流可視化のための左冠動脈前下行枝モデルの開発2020

    • Author(s)
      池原大烈、坪子侑佑、松原海斗、服部薫、新浪博士、岩﨑清隆
    • Organizer
      第48回人工心臓と補助循環懇話会学術集会
  • [Presentation] Development of a Mechanical Simulator of the Systemic and Coronary Circulation for Hemodynamic Evaluation of Transcatheter Aortic Valve Replacement2019

    • Author(s)
      Y.Tsuboko, R.Ai, R.Maebara, X.Xu, K.Iwasaki
    • Organizer
      17th International Conference on Biomedical Engineering (ICBME 2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fabrication of Dissecting Aortic Aneurysm Model and Visualization of Flow in False Lumen Before and After Placing the Stent Graft2019

    • Author(s)
      K.Nakamura, J.Kozaki, K.Shukuzawa, Y.Tsuboko, M.Umezu, K.Iwasaki
    • Organizer
      17th International Conference on Biomedical Engineering (ICBME 2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Experimental Investigation of the Influence of Stent Design on Jailed Struts and Stent Malapposition Using a Left Main Coronary Artery Model2019

    • Author(s)
      K.Matsubara, Y.Hikichi, K.Sugiyama, R.Ito, X.Zhu, Y.Tsuboko, Y.Matsuhashi, M.Umezu, K.Iwasaki
    • Organizer
      17th International Conference on Biomedical Engineering (ICBME 2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Biomedical Engineering Education Program for Graduate Students at TWIns, Waseda University2019

    • Author(s)
      M.Umezu, K.Iwasaki, Y.Matsuhashi, Y.Tsuboko, H.Kasanuki
    • Organizer
      17th International Conference on Biomedical Engineering (ICBME 2019)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Study on an effective and efficient analysis method for adverse event reporting of medical devices2019

    • Author(s)
      Y.Tsuboko, Y.Matsuhashi, K.Shukuzawa, M.Umezu, K.Iwasaki
    • Organizer
      Waseda University-Macquarie University 2nd Biomedical Sciences and Technology Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Experimental investigation of local blood flow dynamics in the vicinity of jailed struts using a left main coronary bifurcation model2019

    • Author(s)
      K.Matsubara, Y.Hikichi, K.Sugiyama, X.Zhu, Y.Tsuboko, Y.Matsuhashi, R.Ito, K.Iwasaki
    • Organizer
      Congress of the European Association of Percutaneous Cardiovascular Interventions (EuroPCR) 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 石灰化付大動脈弁モデルを用いた経カテーテル大動脈弁の加速耐久試験装置の開発2019

    • Author(s)
      前原瑠海、藍龍之介、坪子侑佑、梅津光生、岩﨑清隆
    • Organizer
      日本機械学会第32回バイオエンジニアリング講演会
  • [Presentation] 左冠動脈主幹部分岐病変におけるステントのデザインとサイズが圧着性に及ぼす影響の実験的検討2019

    • Author(s)
      松原海斗、挽地裕、杉山航太、伊藤遼太、朱暁冬、坪子侑佑、松橋祐輝、梅津光生、岩﨑清隆
    • Organizer
      日本機械学会第32回バイオエンジニアリング講演会
  • [Presentation] 弁葉に作用する荷重を計測可能なシステムを有する経カテーテル大動脈弁加速耐久試験装置の開発2019

    • Author(s)
      前原瑠海、藍龍之介、坪子侑佑、梅津光生、岩﨑清隆
    • Organizer
      日本生体医工学会関東支部若手研究者発表会2019
  • [Presentation] 腹部大動脈用ステントグラフトの不具合報告情報を用いたファンネルプロットによる可視化と詳細分析の試み2019

    • Author(s)
      坪子侑佑、松橋祐輝、宿澤孝太、笠貫宏、岩﨑清隆
    • Organizer
      第57回日本人工臓器学会大会
  • [Presentation] 生体吸収性スキャフォールドを対象とした日米間の不具合報告件数の比較分析2019

    • Author(s)
      松橋祐輝、坪子侑佑、岩﨑清隆
    • Organizer
      第57回日本人工臓器学会大会
  • [Presentation] Patient-data based experimental simulator for Developing and investigating effective use of transcatheter aortic valve2019

    • Author(s)
      K. Iwasaki, R. Maebara, S. Sasuga, R. Ai, Y. Tsuboko, Y. Tanaka, M. Yamawaki, M. Umezu
    • Organizer
      The 8th Meeting of the International Federation for Artificial Organs
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 解離性大動脈瘤におけるステントグラフト留置後前後の偽腔内流れの可視化2019

    • Author(s)
      中村和磨、宿澤孝太、坪子侑佑、梅津光生、大木隆生、岩﨑清隆
    • Organizer
      LIFE2019 日本機会学会福祉工学シンポジウム、第35回ライフサポート学会大会、第19回日本生活支援工学会大会
  • [Presentation] 経カテーテル大動脈弁留置後の弁の周方向相対角が異なる大動脈モデルにおけるバルサルバ洞内の血流2019

    • Author(s)
      藍龍之介、坪子侑佑、流石朗子、前原瑠海、松原海斗、中村和磨、梅津光生、岩﨑清隆
    • Organizer
      第58回日本生体医工学会大会
  • [Presentation] 解離性大動脈瘤に対するステントグラフト留置前後の偽腔内流れの可視化2019

    • Author(s)
      中村和磨、赤岡拓、宿澤孝太、坪子侑佑、松原海斗、藍龍之介、梅津光生、岩﨑清隆
    • Organizer
      第58回日本生体医工学会大会
  • [Presentation] 医療レギュラトリーサイエンス分野の専門人材の育成の現況、第58回日本生体医工学会大会2019

    • Author(s)
      梅津光生、岩﨑清隆、松橋祐輝、坪子侑佑、笠貫宏
    • Organizer
      第58回日本生体医工学会大会
  • [Presentation] 先進的医療機器の効率的開発を促進する患者を模した非臨床試験系の開発2019

    • Author(s)
      岩﨑清隆、松橋祐輝、坪子侑佑、朱暁冬、高田淳平、笠貫宏、梅津光生
    • Organizer
      第58回日本生体医工学会大会

URL: 

Published: 2021-01-27  

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