2013 Fiscal Year Annual Research Report
粒子法シミュレーションを用いた肺の呼吸性移動の研究
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25286098
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
越塚 誠一 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80186668)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柴田 和也 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (30462873)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 計算力学 / 生体力学 / 粒子法 / 肺がん / 放射線治療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
粒子法固体解析手法を用いて、肺の呼吸性移動のシミュレーション技術の開発を行った。具体的には以下の4点について研究を実施した。
(1)胸郭の運動モデルの開発：肋骨の弾性変形を考慮した呼吸による胸郭の運動モデルを開発した。
(2)横隔膜の運動モデルの開発：横隔膜は医用画像にすべてが映っていないため、そうした部分に対して標準モデルを変形することで作成する技術を開発した。これにより、通常の胸部の医用画像からでも横隔膜全体を生成することが可能になり、呼吸による横隔膜の運動を与えることができるようになった。
(3)肺モデルの作成：肺は線形弾性体とし、上記の胸郭および横隔膜の運動モデルを境界条件として組み込み、肺の呼吸による変形を解析できるようにした。
(4)医用画像との比較による肺モデルの妥当性確認：上記の肺モデルによる呼吸のシミュレーションを行い、肺の各部の移動量を計算値と測定値で比較した。おおよその一致が得られ、特に横隔膜近傍では体長方向の移動量が大きくなることが再現できた。しかし、背面付近で測定値は大きな移動量を示すが、計算値ではそうならず、あまり一致しなかった。その原因は、実際の生体では肺表面と胸郭内面との間にすべりがあるためであることがわかった。
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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
平成25年度の当初の研究計画である、(1)胸郭の運動モデルの開発、(2)横隔膜の運動モデルの開発、(3)肺モデルの作成、(4)医用画像との比較による肺モデルの妥当性確認について、すべて予定通りに実施した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画に従い、計算精度の向上に向けた研究を今後進めていく予定である。具体的には、肺表面と胸郭内面のすべりの考慮、および、４次元CT画像を用いたデータ同化手法を取り入れることである。
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| Causes of Carryover |
肺モデルに胸郭モデルと横隔膜モデルを境界条件として組み込む際に、肺の表面の全てが胸郭あるいは横隔膜に接しているのではないため、その例外的な取り扱いを手作業で調整することが必要となった。そのため、予想以上に手間がかかり、肺モデルの作成に予定以上の時間がかかることがわかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究調査に必要な旅費、および、消耗品の購入に充てる。
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[Presentation] Moving Particle Simulation for Medical Application2013
Author(s)
S. Koshizuka1, H. Ito, R. Shino, T. Okura, I. Morito and T. Kikuchi
Organizer
5th Asia Pacific Congress on Computational Mechanics (APCOM2013) and 4th Int. Symp. on Computational Mechanics (ISCM2013)
Place of Presentation
Singapore, Singapore
Year and Date
2013-12-11 – 2013-12-14
Invited
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