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バーチャル脳モデルを用いた脳障害および手術支援シミュレーションの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16659381
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 脳神経外科学
研究機関新潟大学

研究代表者

高橋 英明  新潟大学, 医歯学総合病院, 講師 (70236305)

研究分担者 田中 隆一  新潟大学, 脳研究所, 教授 (30018816)
福多 真史  新潟大学, 医歯学総合病院, 助手 (00361907)
加藤 和夫  明治大学, 理工学部, 助教授 (80115104)
研究期間 (年度) 2004 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2005年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2004年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
キーワード手術支援 / バーチャル脳 / シミュレーション / 脳腫瘍 / 脳血管障害 / 頭部外傷 / 開頭手術 / 生体物性
研究概要

脳腫瘍、脳血管障害、頭部外傷により脳は変形し、歪みを生ずる。また、脳の手術において今やナビゲーションシステムは必須アイテムとなったが、開頭時における脳の落ち込みや変形に対応できるものはない。本研究は、バーチャル脳モデルを用い、脳損傷や脳手術における脳の変形をシミュレートすることを目標に進められた。
昨年度は、脳損傷生成メカニズムを単純化するために頭部外傷、特に衝突時の検討を行った。頭部全体を18cmの球状にした三次元モデルを作り、骨、脳脊髄液、脳の3組織に単純化し衝突時のスピード変化における解析を行った。また、衝突実験を加えた検証に進むとともに、衝突モデルでなく開頭手術モデルを用いて、脳の落ち込みや変形計算を行えることも確信した。
本年度は、我々がこれまで行ってきた二次元有限要素解析法を用いたコンピュータ温度シミュレーションの手法と同様な手順で、脳組織の生体物性値を大気圧、外力、髄液流出の状況下での変化を検討を行った。悪性脳腫瘍に対するハイパーサーミアを行う際に用いるコンピュータシミュレーションを開頭手術において応用すべく計算を繰り返したが、生体熱物性式から計算されている情報のため十分な脳の変形や歪みを計算することができず、実際の開頭手術における脳実質および腫瘍、浮腫などの環境の生体情報がやはり必要と考えられた。
特に本年度は神経膠腫の開頭手術時に蛍光色素であるFluorescein Naを投与して物性値を測定する機会があり、今後シミュレーションソフトにより正確な値が用いられるものと考えられた。同時に開頭手術時の脳のシフトは5mmから最大2cmまで変化しており、大半が髄液の排出と重力による変形が加わったものと判明した。
十分な結果が出せず、当初予定したシミュレーションソフトの完成こそ達成できなかったが、多くの知見が得られ、今後更にバーチャル脳を用いた脳変形のシミュレーションが発展するものと確信する。

報告書

(2件)
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2005 2004

すべて 雑誌論文 (12件)

  • [雑誌論文] Stereotactic technique for radio-frequency antenna implantation for brain tumor treatment -Technical note and report of complications-2005

    • 著者名/発表者名
      Takahashi H
    • 雑誌名

      J Jpn Hyperthermic Oncol 21

      ページ: 221-230

    • NAID

      10029676532

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Fluorescein Na術中投与による悪性グリオーマの手術Strategy2005

    • 著者名/発表者名
      高橋英明
    • 雑誌名

      脳腫瘍の外科-Biological behaviorにのっとった新しい治療戦略

      ページ: 150-157

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Basal ganglion hamartoma in a patient presenting with precocious puberty2005

    • 著者名/発表者名
      Genkai N
    • 雑誌名

      Brain Tumor Pathol 22

      ページ: 45-49

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 高齢者悪性神経膠腫の治療 脳腫瘍の診断と治療 -最新の研究動向-2005

    • 著者名/発表者名
      宇塚岳夫
    • 雑誌名

      日本臨床 増刊号 63・9

      ページ: 591-595

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 化学療法 脳腫瘍の診断と治療 -最新の研究動向-2005

    • 著者名/発表者名
      高橋英明
    • 雑誌名

      日本臨床 増刊号 63・9

      ページ: 452-455

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 非接触温熱治療を目的とした空洞共振器アプリケータの加温特性2005

    • 著者名/発表者名
      藪原忠雄
    • 雑誌名

      第17回バイオエンジニアリング講演会集

      ページ: 183-184

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 悪性脳腫瘍に対するstenotactic biopsy -合併症と診断率について-2005

    • 著者名/発表者名
      高橋 英明
    • 雑誌名

      脳神経外科 32(2)

      ページ: 135-140

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] バーチャル脳モデルを用いた脳損傷の動的シミュレーション2005

    • 著者名/発表者名
      加藤 和夫
    • 雑誌名

      第17回バイオエンジニアリング後援会講演論文集

      ページ: 299-300

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Intra-arterial Chemotherapy During Interstitial Hyperthermia for Malignant Glioma : Two Case Reports2004

    • 著者名/発表者名
      Uzuka T
    • 雑誌名

      Jpn.J.Hyperthermic Oncol 20(2)

      ページ: 87-94

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Therapeutic efficacy of targeting chemotherapy using local hyperthermia and thermosensitive liposome : evaluation of drug distribution in a rat glioma model2004

    • 著者名/発表者名
      Aoki H
    • 雑誌名

      Int J Hyperthermia 20(6)

      ページ: 595-605

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 深部癌の非接触温熱療法を目的とした空洞共振器アプリケータの設計・試作(第2報:試作加湿システムによる寒天ファントムの加温実験)2004

    • 著者名/発表者名
      加藤 和夫
    • 雑誌名

      設計工学 39(4)

      ページ: 44-49

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 深部癌の非接触温熱療法を目的とした空洞共振器アプリケータの設計・試作(第3報:試作加湿システムによる人体形状寒天ファントムおよび動物の加温実験)2004

    • 著者名/発表者名
      加藤 和夫
    • 雑誌名

      設計工学 39(11)

      ページ: 627-631

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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