2016 Fiscal Year Annual Research Report
Computational fluid dynamics analysis of cerebral small vessel disease using ultrahigh field magnetic resonance imaging
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26461836
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| Research Institution | Iwate Medical University |
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Principal Investigator |
佐々木 真理 岩手医科大学, 医学部, 教授 (80205864)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺山 靖夫 岩手医科大学, 医学部, 教授 (70146596)
山下 典生 岩手医科大学, 医学部, 講師 (90628455)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 超高磁場MRI / 磁気共鳴血管造影 / 流体解析 / 脳小血管病 / 外側線条体動脈 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の動脈硬化性病変の画像診断の進歩は著しいが、穿通動脈などの頭蓋内微細血管の硬化性病変に対する画像診断・解析技術は未だ確立していない。特に脳小血管病の病態機序は未だ不明の点が多く、直接可視化手法の開発と高精度定量診断技術の確立が急務である。そこで我々は、本学の高性能超高磁場7テスラMRIを用いて超高解像度MRA画像を撮像するとともに、数値流体力学の高精度解析法を開発し、急性期脳梗塞患者における穿通動脈などの頭蓋内微細動脈の軽微な変化を検出することで、脳小血管病の高精度低侵襲早期診断技術の確立を試みた。
当該年度は、7テスラMRIを用いて基底核領域の急性期非心原性脳梗塞患者25例の撮像を実施した。また、専用ソフトウエアを用いて、7テスラMRIで取得した高解像度MRAから外側線条体動脈(lenticulostriate artery, LSA)を含む血管形状メッシュモデルの高精度作成法を確立した。さらに、専用高速解析プラットフォームを用いて、全研究期間で撮像した40例を対象に前年度確立した境界条件を用いた数値流体解析法による種々の流体力学的指標(wall shear stress [WSS], WSS gradient [WSSG], mass flow rate [MFR])を算出し、前年度確立した自動定量法を用いてLSAと中大脳動脈水平部(M1)の値を求め、LSA領域梗塞群、非LSA領域梗塞群について患側と健側の差異を比較した。
以上の研究開発の結果、LSA梗塞患者における患側LSAのWSS, WSSG, MFRが健側に比し有意な低値を示すが、親血管であるM1では差異を認めないこと、非LSA梗塞患者ではLSAにおいても差異を認めないことを初めて明らかにした。このことから、LSAの流体力学的特性がLSA領域の脳梗塞の誘因となっていることが示唆された。
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