2012 Fiscal Year Annual Research Report
血管内治療のためのin vivo流体構造連成解析システムの開発
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24300158
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
大島 まり 東京大学, 大学院・情報学環, 教授 (40242127)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大石 正道 東京大学, 生産技術研究所, 技術専門職員 (70396901)
保科 克行 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (90571761)
山本 創太 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (80293653)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ステントグラフト / 動脈瘤 / 接触解析 / 流体構造連成解析 / 形状モデリング |
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| Research Abstract |
本研究は、腹部大動脈瘤のステントグラフト血管内治療を対象に、医用画像や計測データから得られた患者個別の情報をもとにin vivoな血流と血管壁およびステントの相互作用を考慮した流体構造連成解析を行うことにより、患者個別に対応した血管内治療を提案することのできるシステムの開発を目的としている。研究は大きく分けて1)医用画像解析、2)構造解析・実験、3)血管内治療シミュレータの構築、の3テーマから成り、最終的にそれらを統合することにより、血流の脈動が血管壁とステントに与える力学的な刺激を解析し、ステントのずり上がりなどを予測できるin vivoシミュレーション・システムを構築する。
本年度は各テーマの基礎となる研究を進め、1-1)血管形状のパラメータ化においては、CT画像から得た脳血管網の3次元形状を細線化することにより、分岐位置や血管の長さ、径を定量的にパラメータ化することに成功した。また、複雑に入り組んだ血管網を使用者に分かりやすく見せるための3次元ビューアを開発し、さらに血流解析結果のデータを載せることで術前術後の比較なども容易に行える機能を追加した。
2-1)血管壁とステントの動解析については、構造解析ソフトABACUSを用いて血管壁と挿入したステントの接触動解析を行い、ステント留置術後に起こりやすいステントのずり上がり現象の再現を試みた。現段階では文献より得られたステントの形状情報や応力-ひずみ関係を用いて解析を行っているが、実際の症例とはまだ差異が大きく、ステントの特性を実験により得る必要性が明らかとなった。
3-1)腹部大動脈の血流解析においては、術前術後の血管形状に対して内製の血流解析プログラムを用いて解析を行った。全身循環を考慮した0次元-1次元モデルおよび、抹消血管モデルとの組み合わせにより、さらにin vivoな状況下での血行動態の解析を試みた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度である平成24年度は、1-1)血管形状のパラメータ化、2-1)血管壁とステントの動解析、3-1)腹部大動脈の血流解析、を目標とし、ほぼ達成した。血管形状のパラメータ化は分岐や直径、長さなどのパラメータを自動抽出するアルゴリズムを開発し、またOpenGLを用いた3次元可視化ソフトを構築してより分かりやすい表現を実現した。ステントの動解析および血流解析については大まかな挙動を把握し、今後実験による検証につなげる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2年目の平成25年度は、脈動する血流を想定した流体構造連成解析のフレームワークのもと、研究項目1-2)血管形状変形の時間的・空間的な追跡方法の開発、2-2)ステントの動的力学特性実験、3-2)流体構連成解析の高速化、3-3)血流の血管壁とステントに与える影響を考慮した流体構造連成解析の開発を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
初年度で動解析を行ったステントの挙動について、初年度に構築した実験システムを用いて、圧力変動に対するステントの挙動を計測する。流体構造連成解析の高速化については、検証を迅速に行うために高性能クラスタと膨大な計算データを蓄積するRAID装置が必要である。
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Research Products
(11 results)
