CFDを用いたCABG患者個別最適化モデルの構築と3D printerによる応用

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17K10723
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 松浦 馨 千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (50436375)
• 研究分担者: 松宮 護郎 千葉大学, 大学院医学研究院, 教授 (20314312) ; 上田 秀樹 千葉大学, 医学部附属病院, 講師 (50738987) ; 黄野 皓木 千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (40375803) ; 渡邉 倫子 千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (20766274) ; 劉 浩 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (40303698) ; 田村 友作 千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (60738988) [辞退] ; 焼田 康紀 千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (40790671)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 数値流体力学 / 冠動脈外科 / 心臓血管外科

研究実績の概要

本研究は冠動脈バイパスにおける血流を、まずは最適化モデル、つぎに実際の術前術後の画像を用いてCFDモデルを作成し、血流動態力学的な考察と、心臓血管外科の臨床的考察を合わせて行うことで、最適な冠動脈バイパスモデルを解明することを目的としてきた。当初最適化モデルでは完全閉塞モデルの他に狭窄モデルで多くの結果が得られ、これまで国内外の学会で発表してきた。さらに、多枝バイパスモデルについては、詳細な検討を行い、より狭窄度の低い血管を先に吻合したほうが、エネルギー効率が高いことを血流解析で証明することができ、今年度新たに、原著論文が英文誌であるCoronary Artery Disease誌にpublishされた。
また実際のCABG術後患者の画像を用いたCFDモデルの作成については、まず典型的なCABGの吻合モデルであるITA-LAD吻合のCFDモデルを作成し、実際の患者の画像から様々な角度から解析を行い、どういった形状での吻合がエネルギー効率が高いか解析を行った。結果、流出血管が大きい、吻合径やグラフトが大きい方がよりエネルギー効率が良い結果であった。こちらについては2020年1月のSociety of Thoracic Surgeonsで発表を行い、現在原著論文として投稿中であり、今年度は間に合わなかったが、近日中に掲載を目指しているところである。また今回の研究助成の期間は終了したものの、研究モデルとしては確立できたため、今後も静脈と動脈グラフトの血流の違いや、ターゲット血管による血流の違いについても検討し、吻合角度やnativeとgraftの径の比率など詳細な検討を加えていく予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Computational fluid dynamic study of multiple sequential coronary artery bypass anastomoses in a native coronary stenosis model (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsuura Kaoru、Jin Wei Wei、Liu Hao、Matsumiya Goro
  • 雑誌名: Coronary Artery Disease 巻: 31 ページ: 458～463
  • DOI: 10.1097/MCA.0000000000000864
  • 査読あり / オープンアクセス