数値流体力学に基づく脳動脈瘤血流解析・リスク評価システムの構築

• 研究課題/領域番号: 17H04745
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 医用システム
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 新妻 邦泰 東北大学, 医工学研究科, 教授 (10643330)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 25,220千円 (直接経費: 19,400千円、間接経費: 5,820千円); 2019年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円); 2018年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円); 2017年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
• キーワード: 数値流体力学 / 血流 / 磁気共鳴血管撮影 / 脳動脈瘤 / 脳血管障害 / 血行力学 / 数値流体力学解析 / 血流解析

研究成果の概要

本研究の目的は、数値流体力学的（以下、CFD）解析を用い、脳動脈瘤を中心とする脳血管障害について血流解析を行うことで、診断・治療の理論的根拠を確立すること、さらに、その過程で、血行力学的因子を含む症例レポジトリを構築することである。
複数施設からの症例を解析し、脳動脈瘤コイル塞栓を行った症例、あるいはフロー大バーターで治療した症例を解析し、治療後の再発リスクなどの詳細を解析した。また、モヤモヤ病においてはその複雑な血行動態の一部を明らかにした。また、学会と連携し、症例登録、解析のシステムを構築した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

最新の治療であるフローダイバータにおいて、CFDを用いて治療後の不完全閉塞などと関連する所見を見出し、これは今後の治療法改善や危険因子探索において大きな社会的波及効果を生み出すと考えられた。
また、個人レベルで解析するのではなく、学会と連携して、他施設共同でデータを蓄積するとともに、各研究者には解析結果を提供するサービスを構築していった。これは、大きな規模のデータベース化とともに、CFD普及に貢献する取り組みであり、社会的意義も大きいと考える。

研究成果

• [雑誌論文] What does computational fluid dynamics tell us about intracranial aneurysms? A meta-analysis and critical review (2020)
  • 著者名/発表者名: Saqr Khalid M、Rashad Sherif、Tupin Simon、Niizuma Kuniyasu、Hassan Tamer、Tominaga Teiji、Ohta Makoto
  • 雑誌名: Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism 巻: - 号: 5 ページ: 1021-1039
  • DOI: 10.1177/0271678x19854640
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The hemodynamic complexities underlying transient ischemic attacks in early-stage Moyamoya disease: an exploratory CFD study (2020)
  • 著者名/発表者名: Rashad Sherif、Saqr Khalid M.、Fujimura Miki、Niizuma Kuniyasu、Tominaga Teiji
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 3700-3700
  • DOI: 10.1038/s41598-020-60683-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Circumferential wall enhancement in evolving intracranial aneurysms on magnetic resonance vessel wall imaging (2019)
  • 著者名/発表者名: Omodaka Shunsuke、Endo Hidenori、Niizuma Kuniyasu、Fujimura Miki、Inoue Takashi、Endo Toshiki、Sato Kenichi、Sugiyama Shin-ichiro、Tominaga Teiji
  • 雑誌名: Journal of Neurosurgery 巻: 131 号: 4 ページ: 1262-1268
  • DOI: 10.3171/2018.5.jns18322
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-World Variability in the Prediction of Intracranial Aneurysm Wall Shear Stress: The 2015 International Aneurysm CFD Challenge (2018)
  • 著者名/発表者名: Valen-Sendstad K, ..., Tsuji M, ..., Steinman DA
  • 雑誌名: Cardiovasc Eng Technol 巻: 9 号: 4 ページ: 544-564
  • DOI: 10.1007/s13239-018-00374-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 脳動脈瘤に対する治療医シミュレーション・再発予測 (2020)
  • 著者名/発表者名: 新妻邦泰
  • 学会等名: 第43回脳神経CI学会
  • 招待講演