| 研究課題/領域番号 |
16K10116
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| 研究機関 | 八戸工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
森 大祐 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (50451539)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 先天性心疾患 / 出生前診断 / 血行力学 / 計算生体力学 / 胎児循環予測 / 新生児循環予測 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、胎児心エコー検査による先天性心疾患の出生前診断の高精度化とその周産期医療への有効性向上のために、胎児・新生児の心大血管における血流のコンピュータシミュレーションを展開する。研究の初期段階として、まず最初に正常新生児を出発点として、その後、正常胎児、各種心疾患へと段階的にターゲットを移して、胎児・新生児の心大血管基本モデル構築とそれらを用いた血流解析を展開する計画である。この内、平成30年度は、前年度に構築した大動脈縮窄症を有する幼児の術前・術後の胸部医用画像を基にした実形状モデルをベースとして、より広範なモデル化と解析に取り組んだ。具体的には、解剖学的疾患に分類される疾患として、流出路奇形(大血管転位、総動脈幹など)や四腔奇形(心室中隔欠損、左心低形成など)の形状的特徴をモデル化した。また、機能的疾患に分類される疾患として、期外収縮・頻脈・徐脈などの不整脈、および、三尖弁閉鎖・僧帽弁狭窄・大動脈弁狭窄などの弁部に由来する疾患を考え、それらのモデル化を検討した。それぞれのモデルについて血流を解析し、生理学的流動現象との比較から、各種疾患における病態生理学的流動現象の特異性と胎児心エコー検査画像に及ぼす影響を調査し出生前診断の精度向上について考察し、新診断手法の提案を探った。臨床ではいくつもの疾患が複合的に合併した症例が多くあり、臨床的に重要な合併症例についてもいくつかのモデルの組み合わせにより解析を試みた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
研究の初期段階として、まず最初に正常新生児を出発点として、その後、正常胎児、各種心疾患へと段階的にターゲットを移して、胎児・新生児の心大血管基本モデル構築とそれらを用いた血流解析を展開する計画である。この内、平成30年度は、前年度に構築した大動脈縮窄症を有する幼児の術前・術後の胸部医用画像を基にした実形状モデルをベースとして、より広範なモデル化と解析に取り組み、解剖学的疾患に分類される疾患として、流出路奇形や四腔奇形の形状的特徴をモデル化した。また、機能的疾患に分類される疾患として、期外収縮・頻脈・徐脈などの不整脈、および、三尖弁閉鎖・僧帽弁狭窄・大動脈弁狭窄などの弁部に由来する疾患を考え、それらのモデル化を検討した。当初の計画としては、さらに、誕生による肺循環への切替、それに伴う卵円孔・動脈管閉塞過程を再現した胎児から新生児への血流動態変化予測が可能な解析手法を確立する予定であったが、その計画は今後の取り組みとなった。このことから、本研究課題の進捗状況についてはやや遅れていると自己評価する。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、まず、誕生による肺循環への切替、それに伴う卵円孔・動脈管閉塞過程を再現した胎児から新生児への血流動態変化予測が可能な解析手法の確立を試みる。その後、確立した手法を用いて、これまでに構築した各種心疾患モデルにおける出生後の血流動態の予測解析を行う。開発手法が各種心疾患モデルにおいても適用可能か検証を行いながら、必要であれば適宜手法の改良を検討しながら進める。得られた解析結果からは各種疾患における病態生理学的流動現象の特異性などを明らかにし、予後不良に至るメカニズムなどを考察し、新治療手法の提案などを探りながら出生前診断の有効性向上について検討する。さらに、これまでの成果を統合し将来的な臨床応用を志向したシミュレータのプロトタイプシステムを構築する。このシステムの構想としては、まず、本研究で構築した計算モデルを部位毎にテンプレート化して整理し、部位毎のテンプレート群からモデルを選択し、それらの組み合わせにより基本モデルを構築できるものとする。次に、機能的疾患（不整脈や弁に由来する疾患）を境界条件として扱い設定可能なものとする。また、臨床医用画像の３次元ボリュームレンダリング機能を持たせ、ボリュームレンダリング像と基本モデルとを同時描出し、イメージベースト個別患者モデルを構築できるようにする。解析結果の血流場の可視化のみならず、心エコー検査画像（カラードプラ、パルスドプラなど）を再現し可視化する機能も備える。これらの機能を備えるシミュレータを開発し、本研究課題の成果が本研究だけに留まらず、将来的に継続して発展・応用でき、臨床現場に貢献できるシミュレータの基盤構築を目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
今回生じた次年度使用額は誤差の範囲内である。
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