CT画像を用いた胸部大動脈瘤の3次元有限要素モデルの構築と破断予測システムの開発

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本研究の目的は、1)胸部大動脈瘤のCT画像から3次元モデルを構築し、有限要素解析を行うことによって胸部大動脈、および大動脈瘤全体の応力分布図を作成し、2)胸部大動脈瘤の有限要素解析結果をもとに大動脈瘤破断予測を行うことである。結果、1)新たな方法として3次元構築ソフト3D-Doctorを用いて、軸方向で撮影されたCT画像を3次元に再構築し、IGES形式で保存したファイルを有限要素解析ソフトANSYSに読み込ませ、有限要素解析を行う方法を開発した。解析は正常者3例、動脈瘤13例にて行った。DICOM形式のCT画像ファイルを3D-Doctorに入力しマニュアルでトレースし、サーフェイスレンダリングを行い、IGES形式で保存した。次にANSYSにIGESファイルを入力し、壁厚、弾性率を設定し2-5mmの要素にメッシングを行い、拘束条件、収縮期血圧を設定し、解析を行った。解析は13例中9例で可能であったが、解析不可能の症例もスムージング操作、要素サイズの変更などの操作で解析可能となると考えられる。コントロールとして解析した正常例3例の結果では大動脈弓部小弩側に相当応力が大きくなっていた。2)胸部大動脈瘤例での応力分布は部位、形態、瘤径により大きく異なっていた。最大相当応力値が予後の指標となりうるが、動脈瘤の形態が嚢状である場合に高くなっていた。瘤内の応力分布は嚢状瘤では大動脈瘤の起始部から中腹にかけて、胸腹部大動脈瘤など長軸方向に進展した瘤では瘤内の径が変化している部位に高くなっていた。応力は動脈瘤径のみならず形態が関与していると推定される。切迫破裂症例の解析は1例のみであったが、その最大相当応力値は約1.0×10^6Paと推定され、解析症例中最大であり、大動脈瘤破断のひとつの基準となりうる。