医工連携に基づく流体解析を用いた超選択的動注法における抗癌剤至適投与量の検討

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21390542
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 藤内 祝 Yokohama City University, 医学研究科, 教授 (50172127)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 光藤 健司 横浜市立大学, 医学部, 准教授 (70303641) ; 岩井 俊憲 横浜市立大学, 附属病院, 指導診療医 (00468191)
• Keywords: 口腔癌 / 超選択的動注法 / 化学療法 / 流体解析 / シミュレーション / 血流 / 医工連携

Research Abstract

本年度は流体解析の前準備として医用画像からの流体解析用3次元モデルの作成及びメッシュの検討を行った.まず,口腔癌患者より得られたCTAのDICOMデータよりソフトウェアを使用し総頸動脈から内頸動脈・外頸動脈とその分岐である舌動脈・顔面動脈・後頭動脈・顎動脈・浅側頭動脈を領域分割にて血管部のみの抽出を行い,さらにその抽出したデータから3次元に再構築し3次元血管モデル(表面形状データ)を作成した.次にこの表面形状データを数値解析するための流入部・流出部・壁面及び内部にメッシュを作成した.血管内の流れのシミュレーションを行ううえで壁面せん断応力による多大な影響が考慮されるため血管内部の現象をより正確に捉えるには壁面部のメッシュをより細かくする必要があるが,壁面メッシュの過大な細分化はメッシュ数を大幅に増加させ多大な計算時間(メッシュ数によるが1週間程度要する場合もある)を要した.血流シミュレーショシを将来的に臨床応用していくうえで,比較的短時間で計算が終了する必要がある.本研究では血流分配は出口境界における流出量に注目しているため,本来血管内の実現象を解くにあたって必要であるメッシュの細分化は流出量の結果に影響が少ない程度に留めることで,実用可能な時間で計算を行うことが可能となる(メッシュ数の至適化).そこで作成した実血管モデルを5つに分割し,それぞれの血管形動脈に分岐したモデル(2分岐管モデル)においては流体解析ソフトウェアにて効率的に計算するこ状において最適な空間格子幅及び計算時間幅の基準を検討した.現在,総頸動脈から内頸動脈と外頸とができており,今後血管モデル全体での至適メッシュ数や計算条件を検討する予定である.