冠動脈プラーク内部に発生する応力評価を用いた高リスクプラーク同定の試み

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K08106
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 大竹 寛雅 神戸大学, 医学部附属病院, 准教授 (60593803)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 清家 史靖 愛媛大学, 医学部附属病院, 助教 (10771561) ; 保田 和則 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (80239756)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 冠動脈疾患 / wall shear stress / 数値流体解析

Outline of Annual Research Achievements

我々は数値流体力学解析(Computational Fluid Dynamic: CFD）を用いてプラーク外だけではなくプラーク内部から発生する機械的ストレス(plaque structuralstress: PSS)を定量化する新たな手法を確立し、プラークの不安定化や破綻との関連を明らかにすることを目的に本検討課題に取り組んでいる。これまで我々は、光干渉断層影像法(Optical coherence tomography: OCT)画像からCFDを用いて算出した血行力学的因子が、プラークの破綻部位や破綻様式と関連することを報告してきた。しかしOCTのみで作成した3D血管モデルでは血管の屈曲やねじれを反映できず、PSSの評価は困難であった。本検討課題では、まず最初のステップとして2方向の血管造影により構築した3D血管モデルにOCT画像を融合させる方法を確立すべく検討を開始した。令和３年度には、5例の血管造影、OCTを施行された患者のデータを用いて、2方向の血管造影により構築した3D血管モデルにOCT画像を融合させる方法に関する検討を開始し、その後令和４年度には更に１５例を追加し3D血管モデルにOCT画像を融合させる方法を確立した。その後令和５年度にかけてOCT画像上の脂質成分の分布やプラークの破綻に関しての検討を追加して行なっており、プラークの不安定化や破綻と血行力学的因子との関連に関する検討を行う準備を開始した。また令和５年度には一般的な数値流体解析のみならずプラーク内部から発生するPSSを定量化することを可能とするANSYS Mechanicalを共同研究施設である愛媛大学工学部に導入し、３例について現在プレリミナリーな解析を開始し、プラークにかかる剪断力やWSS, PSSと実際のプラークの不安定化や破綻にこれら因子がどのように影響しているのかを検討する準備が整った。