成人先天性心疾患再手術戦略のための、先端ITを駆使した血流診断システムの構築

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H05095
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 板谷 慶一 大阪市立大学, 大学院医学研究科, 病院講師 (70458777)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 血流解析 / ４D flow MRI / CFDシミュレーション / 成人先天性心疾患

研究実績の概要

4D flow MRIを用いた包括的左右心室機能および体肺循環血行動態評価のシステムの構築が完成した。
エネルギー損失の正常基準値を明確にし、右心系が循環の容量のリザーバーとして機能していることを突き止め、論文報告した。また成人先天性心疾患で頻繁に遭遇する肺動脈弁疾患に置いて肺動脈弁狭窄が収縮期にエネルギー損失を右室後負荷として増大させ、肺動脈弁閉鎖不全症が拡張期にエネルギー損失を容量負荷として増大させることを解明した。これらの結果から肺動脈弁手術介入の基準をエネルギー損失値で決定し、エネルギー損失の体表面積補正値と心拍出量補正値がよい手術適応の予測を行うことを突き止め、論文報告した。
その他房室錯位などを認める修正大血管転位症などの特殊な解剖においても4D flow MRIが包括的に心機能及び血行動態を評価できるツールとなることが立証された。
CFDシミュレーションが特に非解剖学的な血行再建を必要とする領域で力を発揮することが解明され、肺動脈形成術、Fontan再手術、冠動脈奇形による冠血行再建手術、大動脈弓再建術などに置いて有益な手術設計シミュレーションとなることが解明され、その具体例を論文報告した。
また、心臓超音波検査を用いた心内渦流の幾何学的特徴の分類を行い、特許を申請し、応用数学の論文を作成した。成人先天性心疾患の血行動態の問題と再手術戦略を包括的にまとめ、実践的臨床研究を推進し、論文報告、学会報告を行った。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2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] Hemodynamic Parameters for Cardiovascular System in 4D Flow MRI: Mathematical Definition and Clinical Applications (2022)
  • 著者名/発表者名: Itatani Keiichi、Sekine Tetsuro、Yamagishi Masaaki、Maeda Yoshinobu、Higashitani Norika、Miyazaki Shohei、Matsuda Junya、Takehara Yasuo
  • 雑誌名: Magnetic Resonance in Medical Sciences 巻: 21 ページ: 380～399
  • DOI: 10.2463/mrms.rev.2021-0097
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Preoperative Left Ventricular Energy Loss in the Operating Theater Reflects Subjective Symptoms in Chronic Aortic Regurgitation (2022)
  • 著者名/発表者名: Kainuma Atsushi、Itatani Keiichi、Akiyama Koichi、Naito Yoshifumi、Ishii Maki、Shimizu Masaru、Ohara Junya、Nakamura Naotoshi、Nakajima Yasufumi、Numata Satoshi、Yaku Hitoshi、Sawa Teiji
  • 雑誌名: Frontiers in Surgery 巻: 9 ページ: in press
  • DOI: 10.3389/fsurg.2022.739743
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Influences of mitral annuloplasty on left ventricular flow dynamics assessed with 3-dimensional cine phase-contrast flow magnetic resonance imaging (2022)
  • 著者名/発表者名: Morichi Hiroko、Itatani Keiichi、Yamazaki Sachiko、Numata Satoshi、Nakaji Kosuke、Tamaki Nagara、Yaku Hitoshi
  • 雑誌名: The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery 巻: 163 ページ: 947～959
  • DOI: 10.1016/j.jtcvs.2020.04.127
• [雑誌論文] Paravalvular Leak After Mitral Valve Replacement or Another Source for a Regurgitant Jet? (2021)
  • 著者名/発表者名: Hirase Yu、Obata Yurie、Wu Isaac Y.、Sato Hitoshi、Sato Tomoya、Itatani Keiichi、Sawa Teiji、Akiyama Koichi
  • 雑誌名: Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1053/j.jvca.2021.11.037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Difference in Intraventricular Vortex Between the Single Right Ventricle and Single Left Ventricle (2021)
  • 著者名/発表者名: Akiyama Koichi、Itatani Keiichi、Wu Isaac Y、Tachibana Yosuke、Obata Yurie、Nakajima Yasufumi、Yamagishi Masaaki、Takayama Hiroo、Sawa Teiji
  • 雑誌名: Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia 巻: 35 ページ: 2242～2243
  • DOI: 10.1053/j.jvca.2020.11.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prediction for future occurrence of type A aortic dissection using computational fluid dynamics (2021)
  • 著者名/発表者名: Hohri Yu、Numata Satoshi、Itatani Keiichi、Kanda Keiichi、Yamazaki Sachiko、Inoue Tomoya、Yaku Hitoshi
  • 雑誌名: European Journal of Cardio-Thoracic Surgery 巻: 60 ページ: 384～391
  • DOI: 10.1093/ejcts/ezab094
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of aneurysmal aortic root geometry on mechanical stress to the aortic valve leaflet (2021)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Hideyuki、Itatani Keiichi、Akiyama Koichi、Zhao Yanling、Kurlansky Paul、DeRoo Scott、Sanchez Joseph、Ferrari Giovanni、Yuzefpolskaya Melana、Colombo Paolo C.、Takeda Koji、Wu Isaac Y、Kainuma Atsushi、Takayama Hiroo
  • 雑誌名: European Heart Journal - Cardiovascular Imaging 巻: 22 ページ: 986～994
  • DOI: 10.1093/ehjci/jeab006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assessment of biventricular hemodynamics and energy dynamics using lumen-tracking 4D flow MRI without contrast medium (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakaji Kosuke、Itatani Keiichi、Tamaki Nagara、Morichi Hiroko、Nakanishi Naohiko、Takigami Masao、Yamagishi Masaaki、Yaku Hitoshi、Yamada Kei
  • 雑誌名: Journal of Cardiology 巻: 78 ページ: 79～87
  • DOI: 10.1016/j.jjcc.2021.01.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of the dominant arch by computational fluid dynamics analysis using computed tomography images in double aortic arch (2021)
  • 著者名/発表者名: Hohri Yu、Numata Satoshi、Itatani Keiichi、Inoue Tomoya、Yaku Hitoshi
  • 雑誌名: The International Journal of Cardiovascular Imaging 巻: 37 ページ: 2573～2575
  • DOI: 10.1007/s10554-021-02226-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Blood flow energy loss: a predictor for the recovery of left ventricular function after bioprosthetic aortic valve replacement (2021)
  • 著者名/発表者名: Hohri Yu、Itatani Keiichi、Numata Satoshi、Yamazaki Sachiko、Miyazaki Shohei、Nishino Teruyasu、Yaku Hitoshi
  • 雑誌名: Interactive CardioVascular and Thoracic Surgery 巻: 33 ページ: 339～347
  • DOI: 10.1093/icvts/ivab094
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimating the Haemodynamic Streamline Vena Contracta as the Effective Orifice Area Measured from Reconstructed Multislice Phase-contrast MR Images for Patients with Moderately Accelerated Aortic Stenosis (2021)
  • 著者名/発表者名: Hohri Yu、Itatani Keiichi、Matsuo Akiko、Komori Yoshiaki、Okamoto Takeshi、Goto Tomoyuki、Kobayashi Takuma、Hiramatsu Takeshi、Miyazaki Shohei、Nishino Teruyasu、Yaku Hitoshi
  • 雑誌名: Magnetic Resonance in Medical Sciences 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.2463/mrms.mp.2021-0001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chimney reconstruction provides a wider subaortic space and reduces the risk of pulmonary artery compression in the Norwood-type aortic arch reconstruction without patch supplementation (2021)
  • 著者名/発表者名: Asada Satoshi、Yamagishi Masaaki、Maeda Yoshinobu、Itatani Keiichi、Fujita Shuhei、Hongu Hisayuki、Nakatsuji Hiroki、Yaku Hitoshi
  • 雑誌名: European Journal of Cardio-Thoracic Surgery 巻: 60 ページ: 1408～1416
  • DOI: 10.1093/ejcts/ezab184
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Left Ventricular Assist Device Support-Induced Alteration of Mechanical Stress on Aortic Valve and Aortic Wall (2021)
  • 著者名/発表者名: Kainuma Atsushi、Itatani Keiichi、Hayashi Hideyuki、Kaku Yuji、Wu Isaac Y.、Colombo Paolo C.、Ferrari Giovanni、Kurlansky Paul、Yuzefpolskaya Melana、Takeda Koji、Naka Yoshifumi、Akiyama Koichi、Takayama Hiroo
  • 雑誌名: ASAIO Journal 巻: 68 ページ: 516～523
  • DOI: 10.1097/MAT.0000000000001522
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computational fluid dynamics simulations of flow distribution and graft designs in apicoaortic bypass (2020)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Takashi、Ueda Hitomi、Itatani Keiichi、Suzuki Kenji、Kurita Jiro、Sakamoto Shun-ichiro、Miyagi Yasuo、Ishii Yosuke、Morota Tetsuro、Nitta Takashi
  • 雑誌名: General Thoracic and Cardiovascular Surgery 巻: 69 ページ: 811～818
  • DOI: 10.1007/s11748-020-01527-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computational fluid dynamics of internal mammary artery?left anterior descending artery anastomoses (2020)
  • 著者名/発表者名: Kanzaki Tomohito、Numata Satoshi、Yamazaki Sachiko、Ikemoto Koki、Hohri Yu、Yaku Hitoshi、Itatani Keiichi、Nakajma Shunsuke、Takahashi Akihiko
  • 雑誌名: Interactive CardioVascular and Thoracic Surgery 巻: 31 ページ: 611～617
  • DOI: 10.1093/icvts/ivaa183
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel in vivo assessment of fluid dynamics on aortic valve leaflet using epi‐aortic echocardiogram (2020)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Hideyuki、Akiyama Koichi、Itatani Keiichi、DeRoo Scott、Sanchez Joseph、Ferrari Giovanni、Colombo Paolo C.、Takeda Koji、Wu Isaac Y.、Kainuma Atsushi、Takayama Hiroo
  • 雑誌名: Echocardiography 巻: 37 ページ: 323～330
  • DOI: 10.1111/echo.14596
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computerized virtual surgery based on computational fluid dynamics simulation for planning coronary revascularization with aortic root replacement in adult congenital heart disease: a case report (2020)
  • 著者名/発表者名: Hohri Yu、Itatani Keiichi、Yamazaki Sachiko、Yaku Hitoshi
  • 雑誌名: General Thoracic and Cardiovascular Surgery 巻: 69 ページ: 722～726
  • DOI: 10.1007/s11748-020-01517-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Energetic performance index improvement after Glenn and Damus-Kaye-Stansel procedure using vector flow mapping analysis: a case report (2020)
  • 著者名/発表者名: Kainuma Atsushi、Akiyama Koichi、Naito Yoshifumi、Hayase Kazuma、Hongu Hisayuki、Itatani Keiichi、Yamagishi Masaaki、Sawa Teiji
  • 雑誌名: JA Clinical Reports 巻: 6 ページ: in press
  • DOI: 10.1186/s40981-020-0312-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reconstruction of right ventricular outflow tract stenosis and right ventricular failure after Ross procedure ? comprehensive assessment of adult congenital heart disease with four-dimensional imaging: a case report (2020)
  • 著者名/発表者名: Takigami Masao、Itatani Keiichi、Nakanishi Naohiko、Morichi Hiroko、Nishino Teruyasu、Miyazaki Shohei、Nakaji Kosuke、Yamano Michiyo、Kajiyama Yo、Maeda Yoshinobu、Matoba Satoaki、Yaku Hitoshi、Yamagishi Masaaki
  • 雑誌名: Journal of Medical Case Reports 巻: 14 ページ: in press
  • DOI: 10.1186/s13256-020-02414-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Optimization of Blood Flow in a Complicated Heart Anatomy: Blood Flow Visualization in Congenital Heart Surgery (2021)
  • 著者名/発表者名: 板谷慶一
  • 学会等名: 日本循環器学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 成人先天性心臓外科手術のための血流解析画像 (2021)
  • 著者名/発表者名: 板谷慶一
  • 学会等名: 日本心血管画像動態学会
  • 招待講演
• [学会発表] 4D flow MRIでの血行動態評価に基づく成人期右室流出路再治療介入 (2020)
  • 著者名/発表者名: 板谷慶一
  • 学会等名: 日本小児循環器学会
  • 招待講演
• [学会発表] EC Fontan世代におけるFontan failureの多臓器病態と管理:より良いフォンタン循環維持に向けて今できること 4D flow解析と術式 新たなフォンタン循環設計(Pathophysiology and Management of Fontan Failure in the Era of Extracardiac TCPC 4D flow Analysis for Surgical Procedure Selection: Novel Method of Surgical Planning in Fontan Circulation) (2020)
  • 著者名/発表者名: 板谷慶一
  • 学会等名: 日本成人先天性心疾患学会
  • 招待講演
• [産業財産権] 流れパターンの語表現装置、語表現方法およびプログラム (2021)
  • 発明者名: 板谷慶一
  • 権利者名: 板谷慶一
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 120781