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2018 年度 実績報告書

脳循環動態予測のためのデータ同化全身循環血流解析システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 16H04264
研究機関東京大学

研究代表者

大島 まり  東京大学, 大学院情報学環・学際情報学府, 教授 (40242127)

研究分担者 高木 周  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30272371)
仁木 清美  東京都市大学, 工学部, 教授 (40218095)
庄島 正明  埼玉医科大学, 医学部, 教授 (80376425)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード脳血管疾患 / データ同化 / 全身循環血流解析 / マルチモダリティデータ / 1D-0D解析 / 可視化インターフェース / 末梢血管抵抗 / ステント留置術
研究実績の概要

脳梗塞の原因となる動脈硬化症では、重度の狭窄が生じた場合にステント留置手術などが行われる。しかし、手術後に脳出血や再狭窄を起こす場合があり、手術後の脳循環動態の予測が求められている。手術による血行動態の変化は全身に及ぶため、全身循環を模擬し、かつ、様々な手術に対応したケース・スタディを効率的・効果的に行う必要がある。本研究は、1D-0D (One-Zero Dimensions)解析による全身循環血流解析と患者の医用計測データ同化により、患者個人の各々の状況に対応した脳循環動態の予測手法およびシステムの開発を目的としている。研究内容としては、1)異なる医用計測データ(マルチモダリティ)からの血管形状や血流情報の情報抽出手法の開発、2)データ同化によるマルチスケール全身循環血流解析の開発、3)データとシミュレーションを結ぶ可視化機能を持つインターフェースの構築、の3点に重点を置いて横断的に研究を推進する。
最終年度は、重点項目である1)-3)については完了した。さらに、最終年度は1)-3)の統合化を年次目標として、システムの構築を行い、共同研究者より患者個別のデータを提供いただき、検証を行った。本シミュレーション結果とPC-MRAの結果を比較したところ、医用画像の不確かさの範囲内で良好な一致が得られた。この結果より、医用データを用いる際に、データに含まれる不確かさの定量化とそれらの影響が結果に与える影響を検証することの重要性が示された。そこで、不確かさの定量化と感度解析を行った。また、本研究の成果の知見をまとめるとともに、共同研究者の医師の意見を取り入れながら、実用的なシステムの構築向けての課題を整理した。
最終年度においては、研究業績として本分野で評価の高い論文誌 Journal of Biomechanics に論文が受理され、掲載された。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

HPに研究内容の概要と業績一覧の記載あり。

  • 研究成果

    (43件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 1件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 11件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 13件、 招待講演 5件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Shanghai Jiao Tong University(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Shanghai Jiao Tong University
  • [雑誌論文] Reliability and interobserver variability of evans' index and disproportionately enlarged subarachnoid space hydrocephalus as diagnostic criteria for idiopathic normal pressure hydrocephalus2020

    • 著者名/発表者名
      Takagi Kiyoshi、Watahiki Ryota、Machida Toru、Onouchi Kenji、Kato Kazuyoshi、Oshima Marie
    • 雑誌名

      Asian Journal of Neurosurgery

      巻: 15 ページ: 107~107

    • DOI

      10.4103/ajns.AJNS_354_19

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 界面張力モデルによる脳動脈瘤用塞栓材液滴形成の比較2019

    • 著者名/発表者名
      夏目拓也、大石正道、向井信彦、大島まり
    • 雑誌名

      日本バイオレオロジー学会誌

      巻: 33(2) ページ: 36

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hemodynamic Simulation of Pancreaticoduodenal Artery Aneurysm Formation Using an Electronic Circuit Model and a Case Series Analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Miyahara Kazuhiro、Hoshina Katsuyuki、Nitta Jun、Kimura Masaru、Yamamoto Sota、Ohshima Marie
    • 雑誌名

      Annals of Vascular Diseases

      巻: 12 ページ: 176~181

    • DOI

      10.3400/avd.oa.19-00005

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Computational simulation of flow-induced arterial remodeling of the pancreaticoduodenal arcade associated with celiac artery stenosis2019

    • 著者名/発表者名
      Yuhn Changyoung、Hoshina Katsuyuki、Miyahara Kazuhiro、Oshima Marie
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanics

      巻: 92 ページ: 146~154

    • DOI

      10.1016/j.jbiomech.2019.05.043

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Disturbed Flow in a Stenosed Carotid Artery Bifurcation: Comparison of RANS-Based Transitional Model and LES with Experimental Measurements2019

    • 著者名/発表者名
      Johari N. H.、Wood N. B.、Cheng Z.、Torii R.、Oishi M.、Oshima M.、Xu X. Y.
    • 雑誌名

      International Journal of Applied Mechanics

      巻: 11 ページ: 1950032~1950032

    • DOI

      10.1142/S1758825119500327

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Geometric analysis of ruptured and nonruptured abdominal aortic aneurysms2019

    • 著者名/発表者名
      Kimura Masaru、Hoshina Katsuyuki、Miyahara Kazuhiro、Nitta Jun、Kobayashi Masaharu、Yamamoto Sota、Ohshima Marie
    • 雑誌名

      Journal of Vascular Surgery

      巻: 69 ページ: 86~91

    • DOI

      10.1016/j.jvs.2018.04.035

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 粒子法による液滴の滴下挙動再現と定量的評価2019

    • 著者名/発表者名
      Natsume T. , Oishi M. , Oshima M. , Mukai N.
    • 雑誌名

      芸術科学会論文誌

      巻: 18(3) ページ: 106-113

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Morphological analysis using geometric parameters for splenic aneurysms2018

    • 著者名/発表者名
      Kimura Masaru、Hoshina Katsuyuki、Kobayashi Masaharu、Yamamoto Sota、Ohshima Marie、Watanabe Toshiaki
    • 雑誌名

      Asian Cardiovascular and Thoracic Annals

      巻: 26 ページ: 133~138

    • DOI

      10.1177/0218492318757040

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Location-specific characteristics of perivascular spaces as brain’s lymphatic pathways2018

    • 著者名/発表者名
      Yamada, S., Ishikawa, M., Oshima, M., Yamaguchi, M., Yamamoto, K.
    • 雑誌名

      Journal of the Neurological Sciences

      巻: 398(15) ページ: 9-15

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional displacement measurement of self-oscillating gel using digital holographic microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Morita Yoshiyuki、Matsuo Tsukasa、Maeda Shingo、Oishi Masamichi、Oshima Marie
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 57 ページ: 10541~10541

    • DOI

      10.1364/AO.57.010541

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phase-locked confocal micro-PIV measurement for 3D flow structure of transient droplet formation mechanism in T-shaped microjunction2018

    • 著者名/発表者名
      Oishi, M., Kinoshita, H., Fujii, T., Oshima, M.
    • 雑誌名

      Measurement Science and Technology

      巻: 29(11) ページ: -

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A numerical model assisted experimental design study of inertia based particle focusing in stepped microchannels2018

    • 著者名/発表者名
      Winzen, A, Oishi, M., Oshima, M.
    • 雑誌名

      Microfluidics and Nanofluidics

      巻: 22(28) ページ: 18

    • DOI

      10.1007/s10404-018-2042-8

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chromatic Aberration Based Depth Estimation in a Fluid Field2018

    • 著者名/発表者名
      Mukai Nobuhiko、Graduate School of Engineering, Tokyo City University, Tokyo, Japan、Matsuura Yuki、Oishi Masamichi、Oshima Marie
    • 雑誌名

      Journal of Image and Graphics

      巻: 6 ページ: 59~63

    • DOI

      10.18178/joig.6.1.59-63

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Challenges towards clinical applications: Computational hemodynamics for cerebral circulation2019

    • 著者名/発表者名
      Oshima M.
    • 学会等名
      AJK FLUIDS 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Patient-specific hemodynamic simulations based on a reduced-order 1D-0D model for predictive medical care of cardiovascular diseases2019

    • 著者名/発表者名
      Oshima M.
    • 学会等名
      AJK FLUIDS 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of an Interface for Computer-assigned Surgery Using 1D-0D Blood Flow Simulation2019

    • 著者名/発表者名
      Chen Y. , Kobayashi M. , Oshima M.
    • 学会等名
      CMBE 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of the Effects of 0D Stenosis Model and Inflow Rate on Prediction Accuracy of Cerebral Hyperperfusion Syndrome2019

    • 著者名/発表者名
      Yu X. , Yuhn C. , Kobayashi M. , Yamada S. , Oshima M.
    • 学会等名
      CMBE 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Impact of Clinical Data Uncertainties on the Partient-Specific Prediction of Hemodynamics Following Carotid Artery Surgery2019

    • 著者名/発表者名
      Yuhn C. , Liang F. , Takagi S. , Oshima M.
    • 学会等名
      CMBE 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Particle based Droplet Simulation in Liquid-Liquid Two-phase Flow2019

    • 著者名/発表者名
      Natsume T. , Oishi M. , Oshima M. , Mukai N.
    • 学会等名
      23rd International Congress on Modelling and Simulation
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of measurement techniques using micro-PIV and DHM for microfluidic applications2019

    • 著者名/発表者名
      Oshima M. , Oshi M.
    • 学会等名
      The 1st Workshop on Microscaled Flow, Heat Transfer and Rheology of Comlex Fluids
    • 国際学会
  • [学会発表] Droplet Simulation for Cerebral Aneurysm Embolization2019

    • 著者名/発表者名
      T. Natsume, M. Oishi, N. Mukai, M. Oshima
    • 学会等名
      IWAIT-IFMIA2019
    • 国際学会
  • [学会発表] データと数値シミュレーションによる血行動態分析2019

    • 著者名/発表者名
      大島まり
    • 学会等名
      JSPS第1回「食による生体恒常性維持の指標となる未病マーカーの探索戦略」に関する先導的研究開発委員会
    • 招待講演
  • [学会発表] 医用画像と低次元モデルの融合による全身循環系シミュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      大島まり
    • 学会等名
      MSC Software 2019 Users Conference
    • 招待講演
  • [学会発表] 脳動脈瘤に関するデータ駆動と血流シミュレーションによるアプローチ2019

    • 著者名/発表者名
      大島まり
    • 学会等名
      第35回NPO法人日本脳神経血管内治療学会学術総会
    • 招待講演
  • [学会発表] 低次元モデルを用いた脳循環の解析における一次元ネットワーク形状の影響の考察2019

    • 著者名/発表者名
      尹 彰永,大島まり
    • 学会等名
      日本機械学会 第32回バイオエンジニアリング講演会
  • [学会発表] 薬剤内包ミセル投与法評価に向けた腹部大動脈瘤壁における物質輸送解析2019

    • 著者名/発表者名
      三木 智祐,大島まり
    • 学会等名
      日本機械学会 第32回バイオエンジニアリング講演会
  • [学会発表] 腹部内蔵動脈瘤と3次元的血管形状の関連の検討2019

    • 著者名/発表者名
      宮原和洋,鈴木裕二,花田和正,松浦壮平,佐野允哉,福原菜摘,白須拓郎,赤井隆文,伊佐治寿彦,高山利夫,大島まり,保科克行
    • 学会等名
      第60回日本脈管学会総会
  • [学会発表] 当科における内頸動脈狭窄に対する治療戦略:コンピューターシミュレーションを用いた脳血流予備能の検討2019

    • 著者名/発表者名
      高山利夫,松浦壮平,ユンチョンヤン,大島まり,花田和正,大片慎也,佐野允哉,宮原和洋,福原菜摘,伊佐治寿彦,赤井隆文,保科克行
    • 学会等名
      第60回日本脈管学会総会
  • [学会発表] Chromatic Aberration based Depth Estimation in a Fluid Field2018

    • 著者名/発表者名
      Mukai, N., Matsuura, Y., Oishi, M., Oshima, M.
    • 学会等名
      2018 International Conference on Image and Graphics Processing
    • 国際学会
  • [学会発表] Computational simulation of vascular remodeling of the pancreaticoduodenal arcades in the presence of celiac artery stenosis2018

    • 著者名/発表者名
      C. Yuhn, K. Miyahara, K. Hoshina, M. Kobayashi, M. Oshima
    • 学会等名
      8th World Congress of Biomechanics
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of the effects of uncertainty in medical images on patient specific 1D-0D simulation for risk evaluation of cerebral hyperperfusion syndrome2018

    • 著者名/発表者名
      K. Okada, C. Yuhn, H. Zhang, M. Kobayashi, S. Yamada, M. Oshima
    • 学会等名
      8th World Congress of Biomechanics
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of an Integrated 1D-0D Simulation System with functions of 3D Modeling & Visualization2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Chen, M. Kobayashi, C. Yuhn, H. Zhang, M. Oshima
    • 学会等名
      13th World Congress on Computational Mechanics
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of visual materials for STEM Education based on workshops by cooperating with industry2018

    • 著者名/発表者名
      Kawagoe, S. K., Yamabe, A., Oshima, M., Ishii, K.
    • 学会等名
      The American Association for the Advancement of Science, Annual Meeting 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] 大動脈瘤簡易診断手法の適用性検証と改良2018

    • 著者名/発表者名
      安田貴浩,岩切拓海,保科克行,宮原和洋,大島まり,山本創太
    • 学会等名
      第31回バイオエンジニアリング講演会
  • [学会発表] エアバック要素を用いた動脈瘤拡張予測シミュレーション手法の基礎研究2018

    • 著者名/発表者名
      葛西健司,保科克行,大島まり,山本創太
    • 学会等名
      第31回バイオエンジニアリング講演会
  • [学会発表] 脳血管の血圧無負荷時における形状予測と流体構造連成解析2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤利彦,山本創太,早川基治,小林匡治,大島まり
    • 学会等名
      第29回バイオフロンティア講演会
  • [学会発表] 軸対称モデルを使用した血圧無負荷状態での血管形状推定手法の検討2018

    • 著者名/発表者名
      立原一樹,山本創太,大島まり
    • 学会等名
      第29回バイオフロンティア講演会
  • [学会発表] 脳動脈瘤塞栓術を目的とした液滴形成シミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      夏目拓也,大石正道,向井信彦,大島まり
    • 学会等名
      映像情報メディア学会研究会
  • [学会発表] 脳動脈瘤塞栓術を対象とした安定的な液体注入シミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      夏目拓也,大石正道,向井信彦,大島まり
    • 学会等名
      NICOGRAPH2018
  • [図書] 「マルチスケール血流シミュレーションを用いた血行力学的刺激の予測」, 生体の科学2019

    • 著者名/発表者名
      Oshima M. , Liang F.
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      医学書院
  • [備考] 東京大学生産技術研究所・大島研究室

    • URL

      http://www.oshimalab.iis.u-tokyo.ac.jp/japanese/

  • [備考] ReseachGate

    • URL

      https://www.researchgate.net/profile/Fuyou_Liang

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公開日: 2021-01-27  

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