Estimation of blood viscosity field in non-Newtonian complex blood flow field

非牛顿复杂血流场中血液粘度场的估计

• 批准号: 21K18056
• 负责人: 門脇 弘子
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18056/
• 关键词: 血液粘度場; 頸動脈分岐部; 超音波診断装置; 脈動ポンプシステム; 血液粘度; 非ニュートン流体; 計測融合解析; 超音波診断; 流動実験

本研究は、超音波ドプラ速度を数値計算にフィードバックして血流場を再現する超音波計測融合解析により、複雑血流場の血行力学の構造的変化を評価する上で重要な血液粘度場を再現することを目的とした。3次元超音波計測融合(3D-UMI)血流解析により解析対象の血流場を再現し、速度勾配と血流特性に対応する血液粘度を更新しながら超音波計測情報に対する速度誤差を最小化するよう反復計算を行うことにより、非ニュートン性の複雑血流場における血液粘度場を推定する方法を提案する。令和３年度は、数値実験によるアルゴリズム構築に向けて、CT計測データより構築した頸動脈分岐部モデルより3次元数値流体解析を実行することと、流動実験解析における2D-UMI血流解析の頸動脈分岐部モデルの実流れに適用するための基盤開発を実施した。数値実験によるアルゴリズム構築では、CT計測データより構築した頸動脈分岐部の内腔形状を用いて拍動流の3次元数値流体解析を実行して数値解を生成した。流動実験解析においては、血管粘弾性特性推定の研究課題において検証したデータ処理方法を用いた拍動実験システムの構成を検討した。構成装置は、超音波診断装置(CX-50, Philips)およびリニアプローブ、リザーバタンク、制御用PC、脈動ポンプシステム(ALPHA FLOWEC-2、フヨー)、流量計、頸動脈分岐モデルとした。本研究により、数値実験によるアルゴリズム構築と実流れに対する検証実験を推進していくためのモデル選定や実験環境が整った。

The purpose of this study is to evaluate the reconstruction of blood viscosity field in the numerical calculation of ultrasonic velocity and reconstruction of blood potential flow by ultrasonic measurement fusion analysis and reconstruction of hemodynamics structure of complex blood potential flow. This paper proposes a method for estimating blood viscosity field in blood flow analysis by three-dimensional ultrasonic measurement fusion (3D-UMI), which is to update blood viscosity and minimize velocity error in ultrasonic measurement information, and to reconstruct blood flow, velocity matching and blood flow characteristics of analytical objects. In 2002 and 2003, 2D-UMI blood flow analysis and carotid artery bifurcation analysis were performed. The numerical solution is generated by the numerical analysis of the three-dimensional fluid in the carotid bifurcation. A Study on the Analysis of Flow and Viscosity Characteristics of Blood Vessels; Components: Ultrasonic diagnostic device (CX-50, Philips), control PC, pulsatile flow meter, carotid artery branch. This study is aimed at improving the quality of service and improving the quality of service.