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2023 Fiscal Year Annual Research Report

Development of Rupture-Risk-Prediction System for Aortic Aneurysm Using Fluid–Structure Interaction Analysis.

Research Project

Project/Area Number 21H02868
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

竹原 康雄  名古屋大学, 医学系研究科, 特任教授 (70188217)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 杉本 昌之  名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (00447814)
礒田 治夫  聖隷クリストファー大学, リハビリテーション科学研究科, 臨床教授 (40223060)
杉山 将隆  名古屋大学, 医学系研究科, 特任助教 (40724844) [Withdrawn]
滝沢 研二  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60415809)
板谷 慶一  名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 准教授 (70458777)
駒田 智大  名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (80718354)
兵藤 良太  名古屋大学, 医学部附属病院, 助教 (80831388)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords流体構造連成解析 / 腹部大動脈瘤 / 数値流体解析 / 流体ファントム / 壁剪断応力 / oscillatory shear index / 動脈瘤破裂
Outline of Annual Research Achievements

最終年度では、流体構造連成解析(FSI)によるin-silicoでの腹部大動脈瘤(AAA)成長のモデル作製と、その検証を数値流体力学 (CFD)を用いて行った。加齢とともに、腹部大動脈が動脈硬化のために過長となり、それに伴って大動脈の弯曲を生ずる。弯曲の大弯側と小弯側において乱流の生じ方に差があり、局所壁剪断応力(WSS)の低下を招く。WSSの低下した壁では、血管内皮細胞がそれを感知し、凝固線溶系、免疫系の伝達物質産生やVEGF-R2等の遺伝子発現を介して壁脆弱性を生じることが生理学的に既知であり、このため、壁は内圧に屈して膨隆し、その膨隆が更に局所の乱流と時間平均WSS(TAWSS)の低下を招くという仮説の下で動作するモデルを仮想空間に作製した。動脈壁の膨隆のさせ方にはいくつかの可変パラメータを含むが、基本的にゼロ応力仮説を用いた。こうした前提が、実際の症例でも機能するかを検証するため、AAAを有する実際の症例12例の造影MR angiographyをSTLに変換し、弯曲の中心線を共有するような非拡張モデルを作製した。これに4D Flow MRIで計測した実際の症例の血液の流入速度を境界条件として、3次元的にTAWSSを計測し、TAWSSの低下した壁を僅かに膨隆させた新たなモデルを作製した。これに再度CFDを行って、新たなWSSの分布を計測するというプロセスを繰り返したところ、TAWSS の分布を基に解析格子を2 回拡大した結果、shape index (3D形状を曲率の正負とその組み合わせで分類した指標)= 1 に近い部分が増え、実際の完成形AAAの形状に近いリモデリングが得られた。仮説に基づくモデルが機能することがわかった。今後、個別縦断的に追跡できた実症例を蓄積して至適パラメータを決定してゆき、FSIによる大動脈瘤成長・破裂のリスク予測システムは完成することになる。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (11 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Siemens Healthcare(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      Siemens Healthcare
  • [Journal Article] Evaluation of 4D Flow MRI‐Derived Relative Residence Time as a Marker for Cirrhosis Associated Portal Vein Thrombosis2024

    • Author(s)
      Hyodo Ryota、Takehara Yasuo、Ishizu Yoji、Nishida Kazuki、Mizuno Takashi、Ichikawa Kazushige、Horiguchi Ryota、Kurata Nobuhiko、Ogura Yasuhiro、Yokoyama Shinya、Naganawa Shinji、Jin Ning、Ichiba Yoshito
    • Journal Title

      Journal of Magnetic Resonance Imaging

      Volume: ahead of print Pages: ahead of print

    • DOI

      10.1002/jmri.29357

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Four-dimensional Flow MRI Assessment of Portal Hemodynamics and Hepatic Regeneration after Portal Vein Embolization2023

    • Author(s)
      Hyodo Ryota、Takehara Yasuo、Mizuno Takashi、Ichikawa Kazushige、Horiguchi Ryota、Kawakatsu Shoji、Mizuno Takashi、Ebata Tomoki、Naganawa Shinji、Jin Ning、Ichiba Yoshito
    • Journal Title

      Radiology

      Volume: 308 Pages: ahead of print

    • DOI

      10.1148/radiol.230709

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Assessing the Complicated Venous Hemodynamics and Therapeutic Outcomes of Budd-Chiari Syndrome with Respiratory-gated 4D Flow MR Imaging During the Expiratory and Inspiratory Phases2023

    • Author(s)
      Hyodo Ryota、Takehara Yasuo、Mizuno Takashi、Ichikawa Kazushige、Yokoyama Shinya、Ishizu Yoji、Naganawa Shinji
    • Journal Title

      Magnetic Resonance in Medical Sciences

      Volume: 22 Pages: 1~6

    • DOI

      10.2463/mrms.ici.2021-0110

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Pre-Operative Four Dimensional Flow Sensitive Magnetic Resonance Imaging Assessment of Aortic Side Branches as a Method to Predict Risk of Type II Endoleak Resulting in Sac Enlargement After EVAR2023

    • Author(s)
      Yamanaka Yuta、Sano Masaki、Katahashi Kazuto、Inuzuka Kazunori、Takehara Yasuo、Ojima Toshiyuki、Takeuchi Hiroya、Unno Naoki
    • Journal Title

      European Journal of Vascular and Endovascular Surgery

      Volume: 66 Pages: 17~26

    • DOI

      10.1016/j.ejvs.2023.01.042

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Embolization of the large portosystemic shunt increases portal blood flow and improves liver function: a 4D Flow MRI analysis2023

    • Author(s)
      Ryota Hyodo, Yasuo Takehara, Yoji Ishizu,et al.
    • Organizer
      Cardiovascular and Interventional Radiological Society of Europe (CIRSE) Sep. 2023Copenhagen, Denmark.
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Patients with liver cirrhosis have more stagnant portal venous blood flow compared to non-cirrhotic subjects: analysis using 4D flow MRI2023

    • Author(s)
      Ryota Hyodo, Yasuo Takehara, Takashi Mizuno, et al.
    • Organizer
      International Society for Magnetic Resonance in Medicine (ISMRM) June 7th, 2023, Toronto, Canada
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Hemodynamic changes in liver transplant donors after surgery: analysis with 4D flow MRI2023

    • Author(s)
      Ryota Hyodo, Yasuo Takehara, et al.
    • Organizer
      European Congress of Radiology March, 2023, Wien, Austria.
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Portal blood flow in the remnant portal branches is increased after percutaneous transhepatic portal vein embolization (PTPVE) for biliary tract cancer: An analysis with 4D flow MRI2023

    • Author(s)
      Ryota Hyodo, Yasuo Takehara, Takashi Mizuno, et al.
    • Organizer
      European Society of Gastrointestinal and Abdominal Radiology 2022, Risbon, Portugal.
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 腹部大動脈瘤形成における形状と血流変化に対する考察2023

    • Author(s)
      福田航,齋藤耀玖,寺原拓哉,滝沢研二, Tayfun E. Tezduya,竹原康雄
    • Organizer
      第37 回数値流体力学シンポジウム, 名古屋
  • [Remarks] Researchmap of Yasuo Takehara

    • URL

      https://researchmap.jp/read0048358

URL: 

Published: 2024-12-25  

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