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

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25861232
• 研究機関: 京都府立医科大学
• 研究代表者: 板谷 慶一 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (70458777)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 血流解析

研究実績の概要

血流解析に関して、再現性のある方法論を複数確立し、また臨床的な意義を症例ごとに検証し論文発表を行った。
まず血流解析の方法論としては、超音波血流解析、心臓MRI血流解析、血流解析シミュレーションの3つが確立された。超音波血流解析としては日立製作所と共同でカラードプラに計測断面での2次元流体の連続の式を適用することによりVFM (vector flow mapping)を開発することに成功した。これは日立との産学連携として中央研究所との共同研究で実験系との検証作業がなされ、validationが行われた。その後には装置のvendor freeのソフトウェアとして確立するためin house codeを他社装置によるデータで検証作業を行った。その際壁追跡でのアルゴリズムは必ずしもspeckle trackingは良好な適用をせず、必要に応じてoptical flowなどのアルゴリズムを導入する必要があることが判明した。心臓MRI血流解析では位相コントラスト法をもとに4D flow MRIの解析プロトコルを作成しソフトウェア化に成功した。これをもとにベンチャー企業Cardio Flow Design社を創設した。4D flow MRIを非造影拍動追跡で行うためにSIEMENS healthcare社とPhilips healthcare社に協力を仰ぎ、多断層矢状断でのSSFP sequenceとの連続撮影を開発した。また血流解析シミュレーションにおいては境界条件問題を徹底して議論し、埼玉大学工学部との共同研究で、大動脈、肺動脈、先天性心疾患、冠動脈など様々な系で汎用性のある境界条件を開発した。これはCardio Flow Design社とNEC solution innovator社との共同事業として受託解析事業となった。
これらの血流解析の臨床的有用性を30施設以上で検証した。

研究成果

• [雑誌論文] Energy Dynamics of the Intraventricular Vortex after Mitral Valve Surgery. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakashima K, Itatani K, Kitamura T, Oka N, Horai T, Miyazaki S, Nie M, Miyaji K.
  • 雑誌名: Heart Vessels 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1007/s00380-017-0967-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computational fluid dynamics simulation of the right subclavian artery cannulation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Numata S, Itatani K, Yamazaki S, Doi K, Kanda K, Yaku H
  • 雑誌名: J Thorac Cardiovasc Surg 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1016/j.jtcvs.2017.02.073
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flow-dynamics assessment of mitral-valve surgery by intraoperative vector flow mapping (2017)
  • 著者名/発表者名: Akiyama K, Nakamura N, Itatani K, Naito Y, Kinoshita M, Shimizu M, Hamaoka S, Kato H, Yasumoto H, Nakajima Y, Mizobe T, Numata S, Yaku H, Sawa T.
  • 雑誌名: Int Cardiovasc Thorac Surg 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1093/icvts/ivx033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vector flow mapping and impaired left ventricular flow by Alfieri stitch. (2017)
  • 著者名/発表者名: Akiyama K, Itatani K, Naito Y, Kinoshita M, Shimizu M, Hamaoka S, Yasumoto H, Kato H, Nakajima Y, Numata S, Yaku H, Sawa T.
  • 雑誌名: J Cardiothorac Vasc Anesth 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1053/j.jvca.2016.07.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Validation of numerical simulation methods in aortic arch using 4D Flow MRI. (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki S, Itatani K, Furusawa T, Nishino T, Sugiyama M, Takehara Y, Yasukochi S
  • 雑誌名: Heart Vessels. 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1007/s00380-017-0979-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Contributions of Respiration and Heartbeat to the Pulmonary Blood Flow in the Fontan Circulation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Honda T, Itatani K, Takanashi M, Kitagawa A, Ando H, Kimura S, Nakahata Y, Oka N, Miyaji K, Ishii M.
  • 雑誌名: Ann Thorac Surg 巻: 102 ページ: 1596-1606
  • DOI: 10.1016/j.athoracsur.2016.03.101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synchronization of the Flow and Pressure Waves Obtained With Non-Simultaneous Multipoint Measurements. (2016)
  • 著者名/発表者名: Goto S, Nakamura M, Itatani K, Miyazaki S, Oka N, Honda T, Kitamura T, Horai T, Ishii M, Miyaji K.
  • 雑誌名: Int Heart J 巻: 57(4) ページ: 704-712
  • DOI: 10.1536/ihj.15-440
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cardiac resynchronization therapy reduces left ventricular energy loss (2016)
  • 著者名/発表者名: Kakizaki R, Nabeta T, Ishii S, Koitabashi T, Itatani K, Inomata T, Ako J.
  • 雑誌名: Int J Cardiol 巻: 221 ページ: 546-548
  • DOI: 10.1016/j.ijcard.2016.07.098
  • 査読あり
• [学会発表] モザイク生体弁：日本から発信する新しいエビデンス ～多施設共同研究と血流解析について～ 生体弁の血流解析について (2017)
  • 著者名/発表者名: 板谷慶一
  • 学会等名: 第47回日本心臓血管外科学会学術総会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2017-02-27 – 2017-02-27
  • 招待講演
• [学会発表] 臨床研究のネタのタネ (2017)
  • 著者名/発表者名: 板谷慶一
  • 学会等名: 第47回日本心臓血管外科学会学術総会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2017-02-27 – 2017-02-27
  • 招待講演
• [学会発表] 成人先天性心疾患の血行動態評価と治療戦略決定における血流解析の役割 (2017)
  • 著者名/発表者名: 板谷慶一
  • 学会等名: 第19回日本成人先天性心疾患学会
  • 発表場所: 三重
  • 年月日: 2017-01-14 – 2017-01-14
  • 招待講演
• [学会発表] 流体力学と心臓血管外科手術： Translational Researchが提唱した新たな予測医療 (2016)
  • 著者名/発表者名: 板谷慶一
  • 学会等名: 京都心疾患研究会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2016-12-09 – 2016-12-09
  • 招待講演
• [学会発表] 内科教育講演2-2：ITを用いた血流解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 板谷慶一
  • 学会等名: 第30回日本冠疾患学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-11-29 – 2016-11-29
  • 招待講演
• [図書] Advances in Hemodynamics Research (2016)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Itatani (Sole Editor)
  • 総ページ数: 302
  • 出版者: Nova Science Publisher
• [備考] 血流会ホームページ
  • URL: http://ketsuryukai.com/
• [備考] Cardio Flow Design
  • URL: http://cfd.life/
• [産業財産権] 血流解析システム、解析依頼受付システムシステム、血流解析方法及びプログラム (2016)
  • 発明者名: 板谷慶一
  • 権利者名: 板谷慶一
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 申請中
  • 出願年月日: 2016-10-01
  • 外国
• [産業財産権] 磁気共鳴イメージング装置、画像処理装置、画像診断装置、画像解析装置、ＭＲＩ画像作成方法およびプログラム (2016)
  • 発明者名: 板谷慶一
  • 権利者名: 板谷慶一
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014/185521
  • 出願年月日: 2016-04-01
  • 取得年月日: 2017-02-23