| 研究課題/領域番号 |
19K19240
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| 研究機関 | 横浜市立大学 |
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研究代表者 |
北島 大朗 横浜市立大学, 医学研究科, 客員研究員 (50817351)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 口腔癌 / 抗癌剤 / シミュレーション |
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| 研究実績の概要 |
前年度の研究成果を基に学術雑誌への論文投稿を計画していたが、それに向けて計算格子の妥当性の再検証が必要と判断したため、それらのMesh Qualityの評価を行った。結果として当初の計算格子（tetra meshをコアとして、その外周にprism meshが4～7層からなるtetra-prism mesh）で追跡している現象を十分に解像可能で、かつ計算コストも許容範囲内であることが分かった。次いで、前年度の研究の続きとして本年度も外頸動脈から舌動脈と顔面動脈が共通幹を成して分岐している症例の医用画像を用いて、カテーテルが留置された状態を再現した解析モデルを作成し、動注化学療法時の血液と抗癌剤の分布について流体解析を行った。前年度の口腔癌患者２例に追加して別の患者の医用画像から解析モデルを作成した。同モデルの流体解析の結果は、舌・顔面動脈の共通幹内にカテーテルが留置されている解析モデルにおいて顔面動脈への抗癌剤の分配比が100％を示した。これは、2020年度に実施した解析（H Kitajima, et al., Applied Science, 2020）と同様の傾向であった。しかし、以前の解析モデルにおいては舌・顔面動脈の共通幹が短く、かつ外頸動脈からの分岐角が大きいため、総頸動脈および外頸動脈から顔面動脈に向かう血流がカテーテルを被覆するような流れ場であったのに対して、今回の解析モデルでは共通幹の分岐角は小さく、また共通幹の長さは長い形状を有する。従って抗癌剤の分配比の規定因子（の一つ）は共通幹の分岐角であるという今までの知見を覆す結果となった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
前年度の研究成果を学術雑誌に投稿予定であったが、それに向けて計算格子の再検証が必要と判断したため、いわゆるMesh sensitivity test、すなわちtetra-prism meshのprism層の数やtetra meshのサイズの調整を行った。結果としては当初の計算格子の種類と密度で十分であることが判明したものの、これに数か月を要した。また、もう1～2例程度、追加で解析を行った方が論文投稿時により深い考察が可能になると思われたため、その後にもう一例の患者の医用画像を用いて解析モデルを作成、流体解析を行った。さらにより実臨床に使い状態を再現するためにカテーテル２本を留置した状態を模擬した解析モデルの作成まで完了している。
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| 今後の研究の推進方策 |
上述の通り既にカテーテル２本を留置した解析モデルを作成している。
予定している解析モデルの概要は以下の通りである。①後頭動脈から外頸動脈本幹の中心線に沿わせてカテーテルを留置した解析モデル（１モデル）②①のカテーテル先端を前後左右に傾斜させた解析モデル（４モデル）③後頭動脈から舌・顔面動脈共通幹の中心線に沿わせてカテーテルを留置した解析モデル（カテーテル先端を共通幹の分岐部から３㎜、共通幹内に進めて留置した、１モデル）④③のカテーテル先端を前後左右に傾斜させた解析モデル（４モデル）上記①～④の計10モデルに対して、浅側頭動脈から顎動脈内に向かう模擬カテーテルをデザインし、それを解析モデル内にBoolean演算で組み込んだものと組み込まないものを作成する（合計20モデルとなる）。
これらに対して流体解析を行う。方法は今まで同様、FLUENT（ANSYS Japan）の化学種輸送解析を行う。境界条件は後頭動脈から留置されたカテーテル先端と後頭動脈の出口に追加で設定する必要がある。カテーテル先端の速度場は浅側頭動脈から留置されたカテーテル先端と同様の速度境界条件を用いる（1.38×10^-5kg/s）。後頭動脈の出口は、実現象においては絹糸を用いてカテーテルと共に結紮されることにより、血液も抗癌剤も流入しないため、流体解析においては壁面境界として扱う。
評価項目はそれぞれのカテーテルから血管内に投与された抗癌剤の分配比、共通幹内、舌動脈、顔面動脈内の各抗癌剤（浅側頭動脈に留置されたカテーテルからの抗癌剤、後頭動脈に留置されたカテーテルからの抗癌剤）の濃度勾配、血液の濃度勾配を予定している。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
計算格子の再検証を行ったため、当該年度内の論文投稿を見送ったこと、またCOVID-19の世界的流行を勘案して当初予定していた国際及び国内の学会参加を中止したため使用額に差額が生じている。差額分の研究費は2022年度に論文投稿予定なのでそれに使う。
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