Monitoring of vessel wall fiber rupture for safe balloon dilation for atherosclerosis

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K20228
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 90130:Medical systems-related
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: Ogawa Emiyu 北里大学, 医療衛生学部, 講師 (50775020)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 動脈硬化 / 血管形成術 / 術中モニター / インピーダンス / 音波 / 後方散乱光

Outline of Final Research Achievements

To resolve postoperative restenosis due to insufficient or excessive dilation during balloon angioplasty for stenotic vessels due to atherosclerosis, we aimed to monitor fiber breakage during balloon dilation. We measured the backscattered light intensity over time during dilation, the vascular impedance over time during dilation at the balloon surface, and the acoustic wave over time outside the tunica media during dilation. During 40 s of balloon dilation, an average of three sonic waveform changes were observed that could be due to fiber breakage under conditions of adequate dilation. The results suggest that it may be possible to monitor fiber rupture by measuring sound waves over time during the dilation procedure.

Free Research Field

医用工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

動脈硬化症による狭窄血管に対する治療として、バルーン血管形成術が普及している。血管を拡張し保持するためには、バルーン拡張による血管中膜の繊維破断を伴う塑性変形が必要である。不十分な拡張では血管壁の弾性力による再狭窄が生じ、過拡張では創傷治癒反応による再狭窄が生じる可能性がある。現在、バルーン拡張の程度に関する指標が存在せず、不十分或いは過度な拡張による術後再狭窄が課題である。本研究において拡張術中に音波を経時計測することで、繊維破断状況をモニタすることができる可能性が示唆された。