脳血管内治療用デバイスの構造力学モデリングによる治療戦略の患者別決定支援

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K18367
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分90110:生体医工学関連
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 大谷 智仁 大阪大学, 基礎工学研究科, 講師 (40778990)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 血管内治療用デバイス / 梁要素 / 共回転系定式化 / 摩擦接触 / 脳動脈瘤

研究成果の概要

脳動脈瘤塞栓用コイルや編み込みステントなど，金属製ワイヤで構成される脳血管疾患の血管内治療用デバイスついて，構造力学的観点からこれらの力学挙動を表現する計算力学シミュレータを構築した．ワイヤの大たわみや接触および摩擦を考慮し，カテーテルを通じてこれらのデバイスを血管内へ留置する際の力学挙動を数値計算により解いた．計算結果から，瘤内への留置過程におけるコイルの座屈挙動がコイルの瘤内分布に与える影響や，ワイヤ内部に蓄積される曲げおよびねじりの弾性エネルギの観点から，編み込みステントの展開不良メカニズムを明らかにした．

自由記述の分野

計算バイオメカニクス

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で構築した血管内治療用デバイスの計算力学シミュレータにより，臨床において経験的に理解されてきたデバイスの力学挙動について，構造力学的観点に基づく解釈が可能となった．各デバイスを構成するワイヤの大たわみや摩擦接触を含む複雑な力学挙動を数値計算により精緻に解くことで，本研究で対象とした脳動脈瘤治療用コイルおよび編み込みステントについて，血管への留置過程における力学挙動および展開不良のメカニズムを明らかにした．本研究で構築した計算力学シミュレータにより，種々の血管内治療用デバイスにおける臨床問題の解明や，新規デバイスの開発への貢献が期待される．