気道流体シミュレーションを用いた睡眠時無呼吸症患者の治療効果予測モデルの開発

利用气道流体模拟开发睡眠呼吸暂停患者的治疗效果预测模型

• 批准号: 22K17219
• 负责人: 山縣 加夏子
• 金额: $ 1.33万
• 依托单位: Nihon 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 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K17219/
• 关键词: CT分析; 解析格子作成; 数値流体力学; 閉塞性睡眠時無呼吸症; 上下顎前方移動術; 舌骨上筋群前方移動術

本研究は、3DCT、数値流体力学（Computational fluid dynamics, 以下, CFD）シミュレーションを用いて、顎矯正手術前後での上気道形態の変化、呼吸状態の変化および睡眠の質について、多面的な評価・解析を行い、OSA患者に対する顎矯正手術の適応基準、顎骨の移動方向、移動距離に関する具体的な指針を示すことが本研究の目的である。研究計画に則り、「CT画像による分析」で3次元構築画像により、術前術後における上気道の最狭窄部の形態および部位の変化を可視化し、上下顎骨の移動方向・移動量が上気道形態に及ぼす影響を分析し、上下顎骨移動術の上気道の拡大効果について検討した。睡眠時無呼吸症患者の顎矯正手術術前後のCT画像からCADソフトを用い顔面部から気道までを抽出。この時点で歯科補綴物によるアーチファクトは解析の妨げとなるのでIntage　Volume Editor ver1.1を使用し除去しておいた。無限空間の解析は困難なため、有限空間を設定するために顔面部及び気道部に箱形の解析用空間の作成を行った。そして、六面体、四面体、三角柱などの要素を組み合わせた非構造ハイブリッドメッシュ（解析格子）の作成を行った。非構造格子は制約が無く複雑形状を滑らかにモデル化することが可能であるため、鼻腔内から気道にかけての複雑な形状を正確に再現できる。ただ、メッシュ数が大きくなると微細なアーチファクトも再現してしまい、気流が流れなくなることが予想され、また解析時間も多大な時間を要するので適正なメッシュ数でモデル化する試みを行っている。現段階で解析モデルの作成は20例ほど作成できている。成果発表として第21回日本睡眠歯科学会・学術集会にて発表した。

这项研究的目的是使用3DCT和计算流体动力学（CFD）模拟来进行多方面的评估和分析，对正畸外科手术前后的上部气道形态变化，呼吸状态的变化以及睡眠质量在正畸外科手术前后，并提供有关OSA距离运动和距离运动距离距离的特定指示标准。根据研究计划，我们使用3D施工图像在手术前后使用CT图像可以看到上呼吸道最狭窄部分的形态和位置的变化，分析了上下颌骨上下颌骨的运动方向和运动方向和下层气道的运动方向和运动的影响，并检查了上层和下层空气层的效果。 CAD软件用于从正畸手术前后的睡眠呼吸暂停患者的CT图像中提取面部区域和气道。在这一点上，牙齿假体引起的伪影会干扰分析，因此我使用Intage量编辑器Ver1.1将其删除。由于对无限空间的分析很困难，因此在面部和气道中创建了框形分析空间，以设置有限的空间。然后，使用六面体，四面体和三角形棱镜等元素创建了非结构化的杂化网格（分析晶格）。非结构化的晶格可以平滑地对复杂形状进行平滑的建模，而无需任何限制，从而可以准确地从鼻腔内到气道的复杂形状。但是，随着网格数量的增加，预计将复制细伪影，气流将不再流动，分析时间也将花费大量时间，因此我们试图用适当数量的网格进行建模。在此阶段，已经创建了大约20个分析模型。结果在日本第21届睡眠牙科学术会议上介绍。

项目成果

上下顎前方移動術を行った患者の数値流体力学解析を用いた上気道呼吸動態に与える有効性について

关于计算流体动力学分析对接受上颌前移手术的患者上呼吸道呼吸动力学的有效性

• 发表时间: 2022
• 作者: Hamada Masakazu;Nishiyama Kyoko;Uzawa Narikazu;山縣加夏子
• 通讯作者: 山縣加夏子