個別実患者の動脈瘤壁拡張予測モデル構築手法の開発

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K12040
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分90110:生体医工学関連
• 研究機関: 芝浦工業大学
• 研究代表者: 山本 創太 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (80293653)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 計算バイオメカニクス / 予測診断 / 動脈瘤

研究成果の概要

本研究では，動脈瘤の拡張予測を行う現象論的シミュレーション手法を開発した．経時的に撮影されたCT画像形状に向けて有限要素モデルを拡張し，壁上に節点を配置した．これは動脈瘤拡張プロセスを模して節点を動脈瘤形状モデルに投影したことに相当する．有限要素モデル節点をマーカとし，局所変位および拡張速度を計測できることを示した．次に，計測した拡張速度を用いて動脈瘤予測形状を推定した．
典型的な腹部大動脈瘤症例について本手法を適用した結果，1年から1年半程度先の拡張形状を，医療用CTの空間分解能以下の精度で予測することができた．

自由記述の分野

バイオメカニクス

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果は，複雑な病理学的メカニズムを考慮せず，巨視的な症状の進行の再現を比較的簡単な現象論的シミュレーションで達成できることを示した．また，変形状態の定義が困難な，撮影時期が異なる医用画像間で物質点を特定するためのマーカを合理的に配置する方法を提案したことで，今後の計算バイオメカニクスの応用範囲を広げる意義がある．臨床的には手術適応の判断が必要となる動脈瘤診断を助けるものである．適切な精度の予測シミュレーションにより必要な検診，CT撮影の間隔を長く撮ることが可能となり，患者と医療機関の負担を下げることができる．