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CFDを用いたCABG患者個別最適化モデルの構築と3D printerによる応用

研究課題

研究課題/領域番号 17K10723
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 心臓血管外科学
研究機関千葉大学

研究代表者

松浦 馨  千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (50436375)

研究分担者 松宮 護郎  千葉大学, 大学院医学研究院, 教授 (20314312)
上田 秀樹  千葉大学, 医学部附属病院, 講師 (50738987)
黄野 皓木  千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (40375803)
渡邉 倫子  千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (20766274)
劉 浩  千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (40303698)
田村 友作  千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (60738988)
焼田 康紀  千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (40790671)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード心臓血管外科 / 冠動脈外科 / 数値流体力学的研究 / 解析モデル / 数値流体力学 / 数値流体力学研究
研究成果の概要

CABGのCFD最適化モデルでは完全閉塞モデルや狭窄モデル等多くの結果が得られ、2報の英文原著論文として発表した。さらに、多枝バイパスモデルでも、詳細な検討を行い、より狭窄度の低い血管を先に吻合したほうが、エネルギー効率が高いことを血流解析で証明することができた。
また実際のCABG術後患者の画像を用いたCFDモデルの作成では、まず典型的なCABGの吻合モデルであるITA-LAD吻合のCFDモデルを作成し、様々な角度から解析を行い、どういった形状での吻合がエネルギー効率が高いか解析を行った。結果、流出血管が大きい、吻合径やグラフトが大きい方がよりエネルギー効率が良い結果であった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

複雑な冠動脈病変には冠動脈バイパスがカテーテル治療より優れているという研究結果が得られてきた一方で冠動脈バイパスのComputational fluid dynamics(CFD)研究はシンプルな吻合形態についての研究にとどまり、複雑なバイパス吻合形態のどれが血行動態力学的に最適なのかという検討はいまだに乏しいのが現状であった。今回の我々の研究により、理想的な血行動態を示す冠動脈バイパスの吻合形態や、グラフトデザインを示すことができ、冠動脈バイパス術の適応の再確認につながったと考える。また今回の結果により患者説明、医学教育に寄与するだけでなく、病態把握へ重要な役割を果たすことができると考える。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Computational fluid dynamic study of multiple sequential coronary artery bypass anastomoses in a native coronary stenosis model.2020

    • 著者名/発表者名
      Matsuura K, Jin WW, Liu H, Matsumiya G.
    • 雑誌名

      Coron Artery Dis.

      巻: - 号: 5 ページ: 458-463

    • DOI

      10.1097/mca.0000000000000864

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Computational fluid dynamic study of different incision length of coronary artery bypass grafting in a native coronary stenosis model2019

    • 著者名/発表者名
      Matsuura Kaoru、Jin Wei Wei、Liu Hao、Matsumiya Goro
    • 雑誌名

      Journal of Thoracic Disease

      巻: 11(2) 号: 2 ページ: 393-399

    • DOI

      10.21037/jtd.2019.01.35

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Computational fluid dynamics study of the end-side and sequential coronary artery bypass anastomoses in a native coronary occlusion model.2017

    • 著者名/発表者名
      Matsuura Kaoru、Jin Wei Wei、Liu Hao、Matsumiya Goro
    • 雑誌名

      Interact Cardiovasc Thorac Surg.

      巻: 26(4) 号: 4 ページ: 583-589

    • DOI

      10.1093/icvts/ivx376

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Computational fluid dynamic study of end-side anastomosis after coronary artery bypass grafting2020

    • 著者名/発表者名
      Yasunori Yakita, Kaoru Matsuura
    • 学会等名
      STS 56th Annual meeting.
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CABG術後、心電図同期冠動脈3DCTを用いた血流モデルの解析:SVGについて2019

    • 著者名/発表者名
      焼田康紀,松浦馨,上田秀樹,黄野皓木,渡邉倫子,乾友彦,平岡大輔,諫田朋佳,藤井政彦,池内博紀,坂田朋基,西織浩信,松宮護郎
    • 学会等名
      第72回日本胸部外科学会定期学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] CABG術後、心電図同期冠動脈3DCTを用いた血流解析モデルの作成:end-side吻合について2019

    • 著者名/発表者名
      焼田康紀、松浦馨、上田秀樹、黄野皓木、榎本吉倫、渡邉倫子、平岡大輔、乾友彦、若林豊、諫田朋佳、藤井政彦、伊藤駿太郎、松宮護郎
    • 学会等名
      第49回日本心臓血管外科学会学術総会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] End-side吻合CABG VFDモデルでのnative閉塞モデルと狭窄モデルに比較2018

    • 著者名/発表者名
      松浦馨、焼田康紀、上田秀樹、黄野皓木、榎本吉倫、渡邉倫子、乾友彦、平岡大輔、若林豊、諫田朋佳、藤井政彦、伊藤駿太郎、松宮護郎
    • 学会等名
      第23回日本冠動脈外科学会学術大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] CFD解析を用いたMultiple sequential CABGモデルの血流動態の検討2018

    • 著者名/発表者名
      松浦馨、上田秀樹、黄野皓木、田村友作、渡邉倫子、乾友彦、稲毛雄一、焼田康紀、若林豊、柴田裕輔、山田隆煕、山本浩亮、松宮護郎
    • 学会等名
      第71回日本胸部外科学会定期学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Computational fluid dynamic study of sequential coronary artery bypass grafting in the native coronay occlusion model: Distribution of flow and energy efficiency2018

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Matsuura
    • 学会等名
      2018 SJTU Workshop (Joint Seminar with JSPS Core-to-Core Program) on Medical Imaging and Computational Modeling in Cardiovascular and Pulmonary Diseases
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Native coronary 狭窄end-side吻合CABGモデルでのCFD解析-吻合長の影響2018

    • 著者名/発表者名
      松浦馨、上田秀樹、黄野皓木、田村友作、渡邉倫子、乾友彦、稲毛雄一、焼田康紀、松宮護郎
    • 学会等名
      第48回日本心臓血管外科学会学術総会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 心電図同期冠動脈3DCTを用いた血流解析モデルの作成: ITA-LAD吻合について2018

    • 著者名/発表者名
      焼田康紀、松浦馨、上田秀樹、黄野皓木、田村友作、渡邉倫子、乾友彦、稲毛雄一、若林豊、山田隆煕、山本浩亮、松宮護郎
    • 学会等名
      第48回日本心臓血管外科学会学術総会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Computational fluid dynamic model of sequential coronary artery bypass grafting in the native coronary occlusion model2018

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Matsuura, Weiwei Jin, Hao Liu, Goro Matsumiya.
    • 学会等名
      日本医工学治療学会 第34回学術大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Computational fluid dynamic study of sequential coronary artery bypass grafting in the native coronary occlusion model :Distribution of flow and energy efficiency.2017

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Matsuura MD, PhD, Wewei Jin, Hao Liu, Goro Matsumiya.
    • 学会等名
      2017 31th European Association of CardioThoracic Surgery Annual meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Native完全閉塞CABGモデルにおける各吻合形態の血流動態、特にflowとenergy efficiencyの分布について2017

    • 著者名/発表者名
      松浦馨、上田秀樹、黄野皓木、田村友作、渡邉倫子、乾友彦、稲毛雄一、焼田康紀、松宮護郎
    • 学会等名
      第70回日本胸部外科学会定期学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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