2020 Fiscal Year Research-status Report

超音波波形解析による術中異常血管識別法の開発

Research Project

Project/Area Number	19K18376
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	下田由輝東北大学, 大学病院, 助教 (30815444)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	脳神経外科手術 / 術中機器開発 / 血流動態 / 脳動静脈奇形 / 脳腫瘍
Outline of Annual Research Achievements	本研究の目的は、超小型超音波血流計を用いた術中の血管識別法の開発である。脳神経外科術中では血管が病変を灌流する異常血管であり、凝固切断が可能か、正常脳組織を灌流し、閉塞により後遺症を生ずるため温存すべきかの判断に難渋することが少なくない。具体的には、R元年度には超小型超音波血流計で測定される波形を模擬モデル実験および理論解析を行い波形解析で特徴量となり得る要素を明らかにし、R2年度に血管吻合パターンの異なる動物実験異常血管網モデルを用いて検証した後、R3年度に臨床例で独立成分解析法を用いた波形解析を行うことにより dicrotic notchを含めた特徴量を抽出し、特異度の高い識別法を開発することを予定していた。本研究の開始当初は、術中に出現する血管にドップラー血流計を直接あて、ある一定時間その状態を保つことにより、血流速度を計測し、実際３症例で計測を行い、順調であった。しかし、症例数を重ねるにつれて、術前の病変部塞栓術の有無や、術者の腕によってデータの取得が不安定となることが明らかとなってきた。特に後者は問題となっている。ターゲットとしている脳動静脈奇形は、血流の多い病態であり、開頭術中の出血を減らすために、定期手術として開頭摘出術を行う場合、術前に血管内カテーテルを用い、栄養血管を塞栓物質で詰めてしまうことがほとんどである。この場合、最も見たいシャント血流は術中にはほとんどなくなり、観察することができない。これらの問題を解決するため、術者の煩雑な作業をなくし、より多くのデータを一度に取得できるようにするため、術中に得られる術中インドシアニングリーン蛍光血管造影データを解析することや、術前の栄養血管塞栓術の際に、血管内カテーテルを用いた圧波形データを利用した解析に切り替えることを検討している。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 前回、期待された血管内治療中の血流波形を測定することができた。まず、内頚動脈狭窄症に対して、ステント留置術を行った症例に対して、術前後の内頚動脈圧の測定を行い、その圧波形を解析した(現時点で3例)。術前後でその波形に違いがあることがわかってきたが、その差をどのように表現するのか、そして、その差によって、臨床上のどのような問題が解決できるのかを模索している最中である。また、本来の目的である、動静脈間のシャントの血流を椎骨動脈静脈瘻の症例において測定することに成功した。この症例では、右椎骨動脈と静脈の間に孔ができてしまい、動脈の血流が抵抗がない状態で、静脈に流れ込んでいた。毛細血管の抵抗がないため、Dicrotic notchが消失していることが予想された。椎骨動脈の近位部の血流でははっきりと描出されたDicrotic notchが、シャントの直下の圧測定では、消失していることを見つけ、症例報告として、Journal of neurosurgery誌に投稿、現在Revise中である。(Digital intravascular pressure wave recording during endovascular treatment reveals abnormal shunting flow in vertebral venous fistula of the vertebral artery: illustrative case) また、この症例を通じて、問題も明らかになってきた。この論文の考察でも論じているのだが、カテーテルがあまりに細いとうまく波形が測定できないという問題が明らかとなった。これは昔から知られていることなのだが、どのくらいの細さで、測定が難しくなるのか、逆に、どのくらいの太さであれば、本来我々が目的としている脳動静脈奇形において、その栄養血管の波形を正確にできるのかを今後は明らかにする必要がある。前回提案した③については、1000fpsで撮影可能なカメラを予算で購入することができた。今後、使用している蛍光顕微鏡への装着を始め、撮影を行う準備をすすめる。
Strategy for Future Research Activity	今後は、これまでに何度か圧波形を測定することに成功しているシャント疾患について、データをとりため、当初からの目標である①正常血管とシャント血流を含む血管　と　②シャント血流のみの血管　を識別する方法について、検討したい。これまでのデータからは、今準備された道具で記録することが可能であることを示してきた。
Causes of Carryover	当初予定をしていた研究打ち合わせが新型コロナウイルスの感染拡大による県外への移動自粛のため、Webでの打ち合わせに切り替わったため旅費の支出分を次年度予算に繰り越すこととした。また、論文投稿していたものの掲載料分として予算を確保していた分を繰越とした（令和3年度に入り論文掲載が決まった）。