広領域循環シミュレータによる脳血管血行再建術支援のための血流制御機構の解明

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H04952
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 片岡 大治 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (40359815)
• 研究分担者: 八木 高伸 早稲田大学, 理工学術院, 客員主任研究員(研究院客員准教授) (00468852) ; 中村 匡徳 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20448046) ; 宮本 享 京都大学, 医学研究科, 教授 (70239440) ; 梅津 光生 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90132927) ; 高橋 淳 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 病院, 部長 (90551408) ; 樋口 隆弘 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 部長 (30739850)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 脳血管疾患 / 脳血行再建術 / シミュレーション / 流体工学

研究実績の概要

本研究の目的は、脳血行再建術術後の血行動態を、Phase Contrast MRI (PC-MRI)による脳血管血流計測と数値流体力学によるシミュレーション技術を統合することで、脳血流全体の血流再配分機構を再現できる広領域脳血流シミュレータを開発することにある。
局所における血管応答については、PC-MRIを用いて、脳動脈瘤に対してバイパス術を行った患者および正常健常者で解析を行い、脳血管の壁面剪断応力（Wall shear stress; WSS)が正常健常者においても脳動脈瘤患者の術前においてもほぼ一定であること、脳動脈瘤患者術後においてはWSSは大きく変動するが、さらに術後3ヶ月以降の遠隔期においては、WSSが術前に値に戻る傾向があることを明らかにした。また術後のWSSが上昇する群と下降する群に分けて検討し、前者ではWSSが術前値に回帰するのに対し、後者ではWSSが術前値に戻りきらないことを見いだした。
脳血管血流量と脳組織血流需要の関係については、健常若年者13名、健常高齢者8名、バイパス患者として脳動脈瘤患者4名、脳虚血疾患患者5名の検討を行った。その結果、健常者では、若年であっても高齢であっても脳血管血流は脳組織血流を上回る傾向にあるが、虚血性脳血管障害患者においては血流血流量が組織血流量より不足していること、EC-ICバイパス術を行うと、不足していた脳血流が脳組織血流に近づくことが明らかになった。
末梢血管抵抗の変化機序について流体力学的観点から検討を行い、症例数を増やすことを試みた。また、健常者において末梢血管抵抗を解析し、末梢血管抵抗の定量的評価のための基準値を求めた。さらに。血管径から直接末梢血管抵抗の値を推定することを試みた。現在、予測値と理想値との平均変位は30.8％であり、現状では推定精度に問題があることがわかった。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Imaging mass spectroscopy delineates the thinned and thickened walls of intracranial aneurysms. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ikedo T, Minami M, Kataoka H, Hayashi K, Nagata M, Fujikawa R, Yamazaki F, Setou M, Yokode M, Miyamoto S.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 495 ページ: 332-338
  • DOI: 10.1016/j.bbrc
  • 査読あり
• [雑誌論文] Correlation between reduction in microvascular transit time after superficial temporal artery-middle cerebral artery bypass surgery for moyamoya disease and the development of postoperative hyperperfusion syndrome (2018)
  • 著者名/発表者名: Yang Tao、Higashino Yoshifumi、Kataoka Hiroharu、Hamano Eika、Maruyama Daisuke、Iihara Koji、Takahashi Jun C.
  • 雑誌名: Journal of Neurosurgery 巻: 128 ページ: 1304～1310
  • DOI: 10.3171/2016.11.JNS162403
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dipeptidyl Peptidase-4 Inhibitor Anagliptin Prevents Intracranial Aneurysm Growth by Suppressing Macrophage Infiltration and Activation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ikedo T, Minami M, Kataoka H, Hayashi K, Nagata M, Fujikawa R, Higuchi S, Yasui M, Aoki T, Fukuda M, Yokode M, Miyamoto S.
  • 雑誌名: J Am Heart Assoc 巻: 6 ページ: e004777
  • DOI: 10.1161/JAHA.116.004777
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ICA blood blister-like aneurysmの治療戦略 (2018)
  • 著者名/発表者名: 片岡大治
  • 学会等名: 第47回日本脳卒中の外科学会総会
• [学会発表] Phase Contrast MRIとMRI単純撮影を用いた脳血流量と脳組織血液需要の関係性の検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡田明大
  • 学会等名: 第47回日本脳卒中の外科学会総会
• [学会発表] Phase Contrast MRIとMRI単純撮影を用いた脳血流量と脳組織血液需要の関係性の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡田明大
  • 学会等名: 第76回日本脳神経外科学会学術集会
• [学会発表] 脳動脈瘤に対するバイパス併用治療 (2017)
  • 著者名/発表者名: 片岡大治
  • 学会等名: 第76回日本脳神経外科学会学術集会
• [学会発表] 脳血管バイパス手術による末梢血管抵抗変化に対する流体力学的解釈 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中村匡徳
  • 学会等名: 2017年度機械学会年次大会