| 研究課題/領域番号 |
19K12790
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90110:生体医工学関連
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| 研究機関 | 獨協医科大学 |
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研究代表者 |
宋 成浩 獨協医科大学, 医学部, 教授 (30206669)
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| 研究分担者 |
中山 哲成 獨協医科大学, 医学部, 講師 (40816112)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
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| キーワード | 排尿機能 / MRI / シミュレーション / 膀胱機能 / 下部尿路 / 流体力学 / 3次元モデル / 画像診断 / ３次元モデル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高齢化が進む日本では、排泄の自立が大きな社会問題となっている。生涯に渡り自立した排泄を行うには、正常排尿のメカニズムと、個々人の排尿障害の病態を正確に把握することが重要である。先行研究で、排尿メカニズムと排尿機能障害の病態を解明するために、排尿の水力学的動態シミュレーションモデルを作成したが、排尿時の膀胱尿道は極めて複雑で連続的な形態変化をすることが観察された。本研究では、正常の排尿モデルの構築から、男女、さらには年齢による排尿機能の変化について、Computer Fluid Dynamics解析による排尿の水力学的検討を行い、正常排尿とは何か、排尿機能障害のメカニズムについて検討する。
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| 研究実績の概要 |
本研究は新たな膀胱機能評価方法を開発するために、高解像画像解析を用いて３次元的に膀胱排尿筋収縮のシミュレーション手法を確立することを目的とする。具体的には、MRI画像診断装置を用いて、排尿時の膀胱内の流体運動や排尿収縮筋の動きを観察し、膀胱内圧の分布や膀胱形態の変化を計測した。MRI画像診断装置から得られたDICOMファイルを元に膀胱３次元ポリゴンモデルを作成し、複数の３次元ポリゴンモデルのレンダリングを行うことで、４次元モデルの作成する。しかし、計画していた膀胱形態の４次元モデルについては、MRI画像で確認される尿流の動態画像と、コンピュター上の数値流体力学計算によるシミュレーション結果で相違が認められるという問題点があった。その原因は、従来のレンダリング方法ではでは、複数のポリゴンメッシュ３Dモデルと次の３Dモデルの時間を、新たに作成したモデルで補完する方法が取られていたが、数値流体力学計算を行う上で、十分品質の高い４Dモデルが作成できていない可能があった。そのため作成された４Dモデルは、スムーズにモデル間の変形移動ができていない。その問題を解決すべく、新たな３DCG、 CAD用アプリケーションソフトウエアによる、DICOMファイルからレンダリングにより作成した複数のポリゴンメッシュ３Dモデルから、アニメーション作成を試みている。同時並行的に２Dモデルによる流体画像によるシミュレーションを実施した。同モデルの断続的な観測結果かは、約半数の対象で、規則性のある運動が確認された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
MRI画像で確認される尿流の動態画像と、コンピュター上の数値流体力学計算によるシミュレーション結果で相違が認められた。その原因は、従来のアプリケーションでは、複数のポリゴンメッシュ３Dモデルと次の３Dモデルの時間を、作成したモデルで補完する方法が取られていたが、数値流体力学計算を行う上で十分品質の高い４Dモデルが作成できていない可能性が確認された。
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| 今後の研究の推進方策 |
CAD用アプリケーションソフトウエアによる、DICOMファイルからレンダリングにより作成した複数のポリゴンメッシュ３Dモデルからアニメーション作成を試み、４Dモデルによる流体力学的シミュレーションを目指す。今後は、より多くの被験者や臨床例に対して検証を行い、２D画像も使用しながら、引き続き排尿機能の生体シミュレーションや診断支援システムへの応用を目指す。
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