2014 Fiscal Year Research-status Report
遠隔期心機能予後を向上させる心臓血管手術を行うための、血流解析システムの構築
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25861232
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
板谷 慶一 北里大学, 医学部, 准教授 (70458777)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 超音波血流可視化 / 3D cine PC MRI / コンピュータ流体シミュレーション / 仮想手術 / 血流エネルギー損失 / 術式最適化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ⅰ．超音波VFMのエリアシングに関する補正アルゴリズムの検討．超音波VFMはカラードプラにデータが依存し，特に弁膜症では大きなエリアシングが発生するため評価が不正確になりうる．エリアシングは単純な位相補正で検討できるものもあるが位相補正が適用されない原因の一つにクラッタ信号との混合信号になることが知られ，これを複素位相を用いて分離し補正するアルゴリズムを考案した．結果弁膜症においても壁面せん断応力や血流エネルギー損失が十分明快に出されることが示された．
Ⅱ．心臓MRI 4D flowにおける精度向上のための撮像法とポストプロセッシングの開発．心臓MRIでの3D cine PC MRI (4D flow MRI)は心臓血管内の血流を実測で３次元的に評価されるが，特に胸部のMRIでは呼吸による変動が計測誤差を生むことが知られる．近年ナビゲータエコー法による呼吸同期を用いたPC MRIが知られ，今回呼吸同期シーケンスでの撮像に加えmulti slice steady-state free processionによる撮像とを重ねあわせた．その結果末梢分岐まで肺動脈血流が流量保存が成り立つ事が示された．
Ⅲ．コンピュータ血流シミュレーションCFDによる生理的な境界条件の検証．コンピュータを用いた血流シミュレーションでは解析ドメインの外側である末梢血管床の影響をどのように再現するのかがしばしば問題視される．これまで先行研究では血管抵抗やコンプライアンスを電気回路モデルとカップリングすることで解析する方法が主であったが，我々はこの方法が能動駆動力を再現できないことを数学的に証明し，脈波解析から新たな境界条件を考案した．その結果例えば冠動脈が拡張期に血流を引きこむような現象やFontan手術後の呼吸に伴う肺血流を正確に再現することが可能になった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
解析システムに関する他研究機関，他大学工学部，企業の参入により解析システムの完成度が予定よりも早く進歩したことが挙げられる．
また循環器内科を中心として他大学や学内他科の施設がデータ提供と解析に協力し予定よりも論文化が加速された事が挙げられる
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| Strategy for Future Research Activity |
Ⅰ．超音波VFMの３次元化．超音波VFMは計測断面内でのみ血流評価を行っており，部分的な評価にとどまっていることが問題点であった．現在3D超音波は心臓弁膜症で盛んに行われる用になっており，3D超音波に流体解析技術を持ち込むことによりVFMの３次元化を目指す．それにより従来困難であったエネルギー効率の評価を心臓弁膜症を主として行うことが可能になる．
Ⅱ．心臓MRI 4D flowのソフトウェア化．4D flow MRIでの撮像法がある程度確立してきた現在，多くの症例で解析が可能なようにソフトウェア化を目指している．多数症例で慢性大動脈解離での偽腔血流量の評価を行い，偽腔拡大のリスク因子を抽出することを目指す．
Ⅲ．CFDの解析システム化．CFDシミュレーションは解析方法に関してはvalidationがなされ発表を行ってきた．今後より多くの症例で解析が可能なようにシステムを構築し，術前に仮想バイパス手術を行うなどの評価を行う予定である．
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| Causes of Carryover |
次年度は申請者が施設異動を行い，次施設での設備投資を行う必要がある．
また，これまで使用してきた流体解析ソフトウェア・ライセンスは次年度も必要である．
すでに多くの解析データが論文化を待っている状況であり，英文校正費や出版費用がひつようである．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
主に流体解析ソフトウェア・ライセンスで使用する．
また論文の英文校正，出版に費用が必要である．
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Research Products
(24 results)
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[Journal Article] Impact of the entry site on late outcome in acute Stanford type B aortic dissection.2015
Author(s)
Kitamura T, Torii S, Oka N, Horai T, Itatani K, Yoshii T, Nakamura Y, Shibata M, Tamura T, Araki H, Matsunaga Y, Sato H, Miyaji K
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Journal Title
Eur J Cardiothorac Surg
Volume: in-press
Pages: in-press
Peer Reviewed
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[Journal Article] Seventeen-month-long paracorporeal biventricular mechanical support as a bridge to transplantation for severe dilated cardiomyopathy2015
Author(s)
Kitamura T, Torii S, Oka N, Horai T, Itatani K, Yoshii T, Nakamura Y, Shibata M, Tamura T, Araki H, Matsunaga Y, Miyaji K.
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Journal Title
J Artif Organs
Volume: 18
Pages: 92-94
DOI
Peer Reviewed
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