尿道の形態変化と排尿流動態の流体力学的相互作用の解析

尿道形态变化与排尿流动力学之间的流体动力学相互作用分析

• 批准号: 22K16799
• 负责人: 石井 琢郎
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K16799/
• 关键词: 医用超音波; 前立腺部尿道; 運動解析; ベクターフローイメージング; ウロダイナミクス; 高速超音波撮像法; 臓器運動解析

排尿時の下部尿路において，尿道のどこがどのように動き，どのような形態変化をするのか，その臓器ダイナミクスを定量的に計測する超音波画像解析手法の構築に取り組んだ．まず，適切な画像解析手法を選定するため，先行研究で構築した男性下部尿路の排尿時エコーデータベースを用いて，複数の組織運動計測法を施行し，その有効性や組織運動の性状を評価した．まず組織ドプラーイメージング法による組織運動の超音波ビーム方向に対する速度成分を計測した．対象データは，男性の前立腺部尿道の矢状断面を経直腸に撮像したものであったが，組織ドプラーイメージングの結果，排尿開始や終了期の前立腺部尿道の運動は，臓器長軸方向への変化も大きく，直交する方向（尿道短軸方向）の速度成分だけでは臓器運動が適切に評価できないことが分かった．そこで，Multi-angle Vector Doppler法を応用し，臓器運動の２次元速度ベクトル場を計測した．その結果，臓器の展開・収縮における変形量やその位置や伝搬を計測・可視化する事ができた．この方法による臓器運動性状の評価法の開発やその精度の定量的評価のため，男性下部尿路の排尿時変形を模擬する可変形尿道モデルと実験系の構築を行った．光造形3Dプリンタやポリビニルアルコール（PVA）ハイドロゲルを用いて管腔臓器モデルを作成した．液体ポンプで管腔内部の圧力を制御する事により，実際の尿道のような収縮と展開が可能であることを確認した．

我们研究了一种超声图像分析方法的构建，该方法在尿液排出过程中定量测量尿道在较低尿路中的尿道和如何移动的器官动力学。首先，为了选择适当的图像分析方法，使用先前研究中构建的男性下尿路的尿超声数据库进行了多个组织运动测量方法，并评估了组织运动的有效性和特性。首先，使用组织多普勒成像测量组织运动的速度成分相对于超声梁的方向。对目标数据的靶向尿道的矢状段的直截面进行成像，但是组织多普勒成像表明，在排尿期开始和结束时，前列腺尿道在纵向轴的开始和结束时的运动在纵向轴的开始很大程度上发生了变化，并且只能使用速度组合（均可在牛仔环构成方向）进行适当地评估（有机体运动）。因此，我们应用了多角度载体多普勒方法来测量器官运动的二维速度矢量场。结果，可以测量和可视化器官扩张和收缩期间其变形，其位置和传播的量。为了开发一种使用此方法评估器官运动的方法并定量评估其准确性，我们构建了一个可变形的尿道模型和实验系统，该模型模拟了尿路期间男性下尿路的变形。使用照片镶嵌的3D打印机和聚乙烯醇（PVA）水凝胶创建了管腔器官模型。通过用液体泵控制管腔内部的压力，可以证实可以实现收缩和部署类似于实际尿道。