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2014 年度 実施状況報告書

遠隔期心機能予後を向上させる心臓血管手術を行うための、血流解析システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 25861232
研究機関北里大学

研究代表者

板谷 慶一  北里大学, 医学部, 准教授 (70458777)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワード超音波血流可視化 / 3D cine PC MRI / コンピュータ流体シミュレーション / 仮想手術 / 血流エネルギー損失 / 術式最適化
研究実績の概要

Ⅰ.超音波VFMのエリアシングに関する補正アルゴリズムの検討.超音波VFMはカラードプラにデータが依存し,特に弁膜症では大きなエリアシングが発生するため評価が不正確になりうる.エリアシングは単純な位相補正で検討できるものもあるが位相補正が適用されない原因の一つにクラッタ信号との混合信号になることが知られ,これを複素位相を用いて分離し補正するアルゴリズムを考案した.結果弁膜症においても壁面せん断応力や血流エネルギー損失が十分明快に出されることが示された.
Ⅱ.心臓MRI 4D flowにおける精度向上のための撮像法とポストプロセッシングの開発.心臓MRIでの3D cine PC MRI (4D flow MRI)は心臓血管内の血流を実測で3次元的に評価されるが,特に胸部のMRIでは呼吸による変動が計測誤差を生むことが知られる.近年ナビゲータエコー法による呼吸同期を用いたPC MRIが知られ,今回呼吸同期シーケンスでの撮像に加えmulti slice steady-state free processionによる撮像とを重ねあわせた.その結果末梢分岐まで肺動脈血流が流量保存が成り立つ事が示された.
Ⅲ.コンピュータ血流シミュレーションCFDによる生理的な境界条件の検証.コンピュータを用いた血流シミュレーションでは解析ドメインの外側である末梢血管床の影響をどのように再現するのかがしばしば問題視される.これまで先行研究では血管抵抗やコンプライアンスを電気回路モデルとカップリングすることで解析する方法が主であったが,我々はこの方法が能動駆動力を再現できないことを数学的に証明し,脈波解析から新たな境界条件を考案した.その結果例えば冠動脈が拡張期に血流を引きこむような現象やFontan手術後の呼吸に伴う肺血流を正確に再現することが可能になった.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

解析システムに関する他研究機関,他大学工学部,企業の参入により解析システムの完成度が予定よりも早く進歩したことが挙げられる.
また循環器内科を中心として他大学や学内他科の施設がデータ提供と解析に協力し予定よりも論文化が加速された事が挙げられる

今後の研究の推進方策

Ⅰ.超音波VFMの3次元化.超音波VFMは計測断面内でのみ血流評価を行っており,部分的な評価にとどまっていることが問題点であった.現在3D超音波は心臓弁膜症で盛んに行われる用になっており,3D超音波に流体解析技術を持ち込むことによりVFMの3次元化を目指す.それにより従来困難であったエネルギー効率の評価を心臓弁膜症を主として行うことが可能になる.
Ⅱ.心臓MRI 4D flowのソフトウェア化.4D flow MRIでの撮像法がある程度確立してきた現在,多くの症例で解析が可能なようにソフトウェア化を目指している.多数症例で慢性大動脈解離での偽腔血流量の評価を行い,偽腔拡大のリスク因子を抽出することを目指す.
Ⅲ.CFDの解析システム化.CFDシミュレーションは解析方法に関してはvalidationがなされ発表を行ってきた.今後より多くの症例で解析が可能なようにシステムを構築し,術前に仮想バイパス手術を行うなどの評価を行う予定である.

次年度使用額が生じた理由

次年度は申請者が施設異動を行い,次施設での設備投資を行う必要がある.
また,これまで使用してきた流体解析ソフトウェア・ライセンスは次年度も必要である.
すでに多くの解析データが論文化を待っている状況であり,英文校正費や出版費用がひつようである.

次年度使用額の使用計画

主に流体解析ソフトウェア・ライセンスで使用する.
また論文の英文校正,出版に費用が必要である.

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (16件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Energy loss in the left ventricle obtained by vector flow mapping as a new quantitative measure of severity of aortic regurgitation: a combined experimental and clinical study2015

    • 著者名/発表者名
      Stugaard M, Koriyama H, Katsuki K, Masuda K, Asanuma T, Takeda Y, Sakata Y, Itatani K, Nakatani S
    • 雑誌名

      Eur Heart J Cardiovasc Imaging

      巻: in press ページ: in-press

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dissipative energy loss within the left ventricle detected by vector flow mapping in children: Normal values and effects of age and heart rate.2015

    • 著者名/発表者名
      Hayashi T, Itatani K, Inuzuka R, Shimizu N, Shindo T, Hirata Y , Miyaji K
    • 雑誌名

      Journal of Cardiology

      巻: in press ページ: in press

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vortex flow energy loss reflects therapeutic effect in dilated cardiomyopathy.2015

    • 著者名/発表者名
      Nabeta T, Itatani K, Miyaji K, Ako J
    • 雑誌名

      Eur Heart J

      巻: 36 ページ: 637

    • DOI

      10.1093/eurheartj/ehu394

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of top end anastomosis design on patency and flow stability in coronary artery bypass grafting2015

    • 著者名/発表者名
      Koyama S, Kitamura T, Itatani K, Yamamoto T, Miyazaki S, Oka N, Nakashima K, Horai T, Ono M, Miyaji K
    • 雑誌名

      Heart and Vessels

      巻: in press ページ: in press

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 心エコー図で血流を診る:Vector Flow Mappingのメカニズム2015

    • 著者名/発表者名
      宮崎翔平 板谷慶一 宮地鑑
    • 雑誌名

      循環器内科

      巻: 77 ページ: 192-199

  • [雑誌論文] 右心機能を考えるうえで知っておくべき基本とは? 特集 右心機能の重要性を考える2015

    • 著者名/発表者名
      柿崎良太 本田崇 宮崎翔平 板谷慶一
    • 雑誌名

      Heart View

      巻: 19 ページ: 36-43

  • [雑誌論文] Impact of the entry site on late outcome in acute Stanford type B aortic dissection.2015

    • 著者名/発表者名
      Kitamura T, Torii S, Oka N, Horai T, Itatani K, Yoshii T, Nakamura Y, Shibata M, Tamura T, Araki H, Matsunaga Y, Sato H, Miyaji K
    • 雑誌名

      Eur J Cardiothorac Surg

      巻: in-press ページ: in-press

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Seventeen-month-long paracorporeal biventricular mechanical support as a bridge to transplantation for severe dilated cardiomyopathy2015

    • 著者名/発表者名
      Kitamura T, Torii S, Oka N, Horai T, Itatani K, Yoshii T, Nakamura Y, Shibata M, Tamura T, Araki H, Matsunaga Y, Miyaji K.
    • 雑誌名

      J Artif Organs

      巻: 18 ページ: 92-94

    • DOI

      10.1007/s10047-014-0797-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimal graft size of modified Blalock-Taussig shunt for biventricular circulation in neonates and small infants2015

    • 著者名/発表者名
      Shibata M, Itatani K, Oka N, Yoshii T, Nakamura Y, Kitamura T, Horai T, Miyaji K
    • 雑誌名

      Int Heart J

      巻: in-press ページ: in-press

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 【研修医の素朴な疑問に答えます 生理メカニズム】 献血しても血圧が下がらないわけ2014

    • 著者名/発表者名
      秋山 浩一, 板谷 慶一
    • 雑誌名

      LiSA

      巻: 21 ページ: 968-970

  • [雑誌論文] Optimal bypass graft design for left anterior descending and diagonal territory in multivessel coronary disease2014

    • 著者名/発表者名
      Koyama S, Itatani K, Yamamoto T, Miyazaki S, Kitamura T, Taketani T, Ono M, Miyaji K
    • 雑誌名

      Interact Cardiovasc Thorac Surg.

      巻: 19 ページ: 406-13

    • DOI

      10.1093/icvts/ivu182

    • 査読あり
  • [雑誌論文] When the Blood Flow Becomes Bright. Intraventricular Flow Patterns: From Normality to Pathology.2014

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Itatani
    • 雑誌名

      Eur Heart J

      巻: 35 ページ: 747-52

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 血流可視化技術が切り開く循環器画像診断の新たな領域:心臓超音波VFM (Vector Flow Mapping)の現状と展望2014

    • 著者名/発表者名
      板谷慶一 宮崎翔平 小山紗千 中島光貴 宝来哲也 岡徳彦 北村律 本田崇 鍋田健 佐藤孝典 石井正浩 阿古潤也 宮地鑑
    • 雑誌名

      Medix

      巻: 60 ページ: 17-21

  • [雑誌論文] Aortic Regurgitation due to Fibrous Strand Rupture in the Fenestrated Left Coronary Cusp of the Tricuspid Aortic Valve.2014

    • 著者名/発表者名
      Irisawa Y, Itatani K, Kitamura T, Hanayama N, Oka N, Tomoyasu T, Inoue N, Hayashi H, Inoue T, Miyaji K.
    • 雑誌名

      Int Heart J

      巻: 55 ページ: 550-551

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 過流評価は何を見せてくれるのか 心エコー 心不全診療における心エコーの役割―未来への提言2014

    • 著者名/発表者名
      板谷慶一
    • 雑誌名

      心エコー

      巻: 15 ページ: 990-999

  • [雑誌論文] A case of thrombosis of intra-atrial extracardiac conduit and left pulmonary artery due to infective endocarditis after modified Fontan operation.2014

    • 著者名/発表者名
      Oka N, Yoshii T, Shibata M, Hayashi H, Kitamura T, Horai T, Itatani K, Miyaji K
    • 雑誌名

      Int Heart J

      巻: 55 ページ: 377-378

    • 査読あり
  • [学会発表] Characteristic in left ventricular flow vortex and its energetic efficiency of normal and dilated myocardium2015

    • 著者名/発表者名
      Kakizaki R, Nabeta T, Ishii S, Koitabashi T, Miyazaki S, Inomata T, Itatani K, Miyaji K, Ako J:
    • 学会等名
      第79回日本循環器学会学術集会
    • 発表場所
      大阪国際会議場
    • 年月日
      2015-04-24 – 2015-04-26
  • [学会発表] Influence of Vessel Curvature and Bifurcation on Risk of Plaque Progression and Rupture in Coronary Artery Disease2015

    • 著者名/発表者名
      Koyama S, Yamamoto T, Itatani K, Miyazaki S, Ono M
    • 学会等名
      第79回日本循環器学会学術集会
    • 発表場所
      大阪国際会議場
    • 年月日
      2015-04-24 – 2015-04-26
  • [学会発表] 大動脈弁置換術後生体弁機能評価における心臓超音波血流可視化法Vector Flow Mapping の有用性2015

    • 著者名/発表者名
      荒木春奈 板谷慶一 柿崎良太 宝来哲也 北村律 宮地鑑
    • 学会等名
      第115回日本外科学会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2015-04-16 – 2015-04-18
  • [学会発表] 渦とエネルギー損失~VFMの臨床応用~2015

    • 著者名/発表者名
      板谷慶一
    • 学会等名
      第26回日本心エコー図学会学術集会
    • 発表場所
      北九州国際会議場
    • 年月日
      2015-03-27 – 2015-03-27
    • 招待講演
  • [学会発表] Energy Dynamics of the Intraventricular Vortex after the Mitral Valve Surgery2015

    • 著者名/発表者名
      Nakashima N, Itatani K, Kitamura T, Oka N, Horai T, Miyazaki S, Miyaji K
    • 学会等名
      AATS Mitral Conclave 2015
    • 発表場所
      New York (U.S.A)
    • 年月日
      2015-02-23 – 2015-02-25
  • [学会発表] Total debranch TEVAR と弓部大動脈全置換における脳血流量動態評価2015

    • 著者名/発表者名
      田村智紀 板谷慶一 宝来哲也 北村律 宮地鑑
    • 学会等名
      第45回日本心臓血管外科学会学術総会
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 年月日
      2015-02-16 – 2015-02-18
  • [図書] Advances in Hemodynamic Research2015

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Itatani (Sole Editor)
    • 総ページ数
      350
    • 出版者
      Nova Science Publisher
  • [備考] 血流会

    • URL

      http://ketsuryukai.com/

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公開日: 2016-06-01  

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