Development of urine flow simulation in the kidney for risk classification and prevention of renal stone formation

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K09718
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56030:Urology-related
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: MATSUZAKI Junichi 横浜市立大学, 医学研究科, 客員准教授 (80817370)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福田 紘大 東海大学, 工学部, 准教授 (60401684) ; 高橋 俊 東海大学, 工学部, 准教授 (60553930) ; 古目谷 暢 横浜市立大学, 医学研究科, 客員研究員 (60721082) ; 矢尾 正祐 横浜市立大学, 医学研究科, 客員教授 (00260787)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 尿路結石症 / 流体シュミレーション / 予防医学 / 自然排石治療 / 健康増進 / 医療経済

Outline of Final Research Achievements

We have developed urine flow simulation that predicts the trajectory of renal stones in the renal pelvis and calyx using computational fluid dynamics. It was compared with the observation data of the orbit of stones in the patient kidney model created from the patient CT data. Adjusted the simulation parameters to improve the accuracy of the stone trajectory simulation. This study has made it possible to predict the trajectory of stones in the calyx and renal pelvis under the influence of urinary flow velocity and posture. This made it possible to present the patient with the flow velocity and posture conditions for discharging minute stones from each calyx.

Free Research Field

尿路結石症

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

尿路結石症の生涯罹患率は男性で15.1％、女性で6.8％と高く、食事療法や飲水励行など結石形成を阻害する従来の予防法では5年再発率が50％と十分な効果が得られない。本研究に基づいて結石を排石するための尿流や姿勢を実行することにより、微小サイズのうちに結石を無自覚、無症状で排出することが可能になる。本研究を発展させ新規結石予防法を実現すれば、尿路結石症の罹患率、再発率の低下が期待できる。