脳動脈瘤の成長に関する計算生体力学研究:血管の適応反応がもたらす悪循環に注目して

脑动脉瘤生长的计算生物力学研究：关注血管适应性反应引起的恶性循环

• 批准号: 07J55081
• 负责人: 下權谷 祐児
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J55081/
• 关键词: 生体流体力学; 血行力学; 脳動脈瘤; 循環器系疾患; 数値流体力学; 成長解析; 変形解析

脳動脈瘤の形成(発生・成長)や破裂において,血流による血管璧への力学的刺激・負荷(血行力学)が重要な役割を果たしていることが知られている.本年度は特に,脳動脈瘤の発生箇所の予測に有用な血行力学的指標を見出すことを目的として研究を遂行した.脳動脈瘤の発生に関わる力学的要因として,血流が壁に及ぼす力学的負荷の"大きさ"および"方向"の時間変動に着目した.すなわち,それらの時間変動が激しい場所ほど脳動脈にはより大きな負荷がかかることになり,結果,瘤の発生に至りやすいのではないか,との考えである.血管璧への力学的負荷を表す量の一つとして,血流による壁せん断応力の空間勾配(spatial wall shear stress gradient;SWSSG)が挙げられることから,本研究では,SWSSGの時間変動の評価式を独自に定式化した.その検証のために,(a)実際に脳動脈瘤を発症した患者(内頸動脈湾曲部に瘤を有する)の医用画像から再構築した,3次元実血管形状の数値データの提供を受け,(b)独自の手法により,計算機上で瘤を人為的に取り除いた後,瘤発生前の血管形状を力学的解析に基づいて再現し,(c)当該形状に対して,リアリスティックな拍動条件下で血流シミュレーションを行った上で,(d)上述の時間変動量の分布を計算により求めて瘤発生箇所との相関を調べた.その結果,本研究で定式化した新しい血行力学量は,瘤発生箇所において有意に高い値を示した.この結果は,当該量が脳動脈瘤の発生箇所の予測に有用な血行力学的指標になり得る可能性を示唆するものである.以上の成果は,Journal of Biomechanics誌において発表済みである.

Arterial tumor formation (growth), rupture, blood flow, vascular wall mechanics, stimulation and load (hemodynamics) are important for understanding the effects. In particular, this year, the prediction of the occurrence of coronary artery disease and useful hemodynamic indicators have been reported. The main mechanical causes of the development of aortic aneurysm are the time variation of the load on the wall and the mechanics of blood flow. When the time changes, the pressure increases and the pressure decreases. As a result, the tumor starts to grow. The spatial wall shear stress gradient (SWSSG) of the blood flow was formulated independently. (a) In fact, the patient with the aneurysm has been diagnosed.(b) reconstruction of the medical image of the tumor in the internal carotid artery curve, providing numerical data of the three-dimensional vessel shape,(c) reconstruction of the vessel shape before the tumor development by mechanical analysis after artificial removal of the tumor on the computer,(d) reconstruction of the blood flow under the condition of the shape,(d) Calculation of the distribution of the momentum of the time change mentioned above. The results of this study were formulated as new hemodynamic parameters, and tumor development was intentionally high. These results indicate the possibility of obtaining hemodynamic indices when the quantity is used to predict the occurrence of an aneurysm. The above results are contrary to the Journal of Biomechanics.

项目成果

脳動脈瘤の発生に対する新しい血行力学的指標の提案

脑动脉瘤发生新的血流动力学指标的提出

• 发表时间: 2008
• 作者: 野村尚利;他;Takatoshi Nomura;野村尚利;Takatoshi Nomura;野村 尚利;Y. Shimogonya;Y. Shimogonya;Y. Shimogonya;下權谷祐児
• 通讯作者: 下權谷祐児

Can temporal fluctuation in spatial wall shear stress gradient initiate a cerebral aneurysm? A proposed novel hemodynamic index, the gradient oscillatory number (GON)

• DOI: 10.1016/j.jbiomech.2008.10.006
• 发表时间: 2009-03-11
• 期刊: JOURNAL OF BIOMECHANICS
• 影响因子: 2.4
• 作者: Shimogonya, Yuji;Ishikawa, Takuji;Yamaguchi, Takami
• 通讯作者: Yamaguchi, Takami

Formation of saccular cerebral aneurysms may require proliferation of the arterial wall : computational investigation

囊状脑动脉瘤的形成可能需要动脉壁增殖：计算研究

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Biomechanical Science and Engineering 3
• 作者: 野村尚利;他;Takatoshi Nomura;野村尚利;Takatoshi Nomura;野村 尚利;Y. Shimogonya;Y. Shimogonya
• 通讯作者: Y. Shimogonya

Proposal of a new hemodynamic index for cerebral aneurysm initiation : focusing on temporal fluctuation of spatial wall shear stress gradient

脑动脉瘤发生新血流动力学指标的提出：关注空间壁剪切应力梯度的时间波动

• 发表时间: 2008
• 作者: 野村尚利;他;Takatoshi Nomura;野村尚利;Takatoshi Nomura;野村 尚利;Y. Shimogonya;Y. Shimogonya;Y. Shimogonya
• 通讯作者: Y. Shimogonya

The importance of proliferation of the arterial wall in formation of saccular cerebral aneurysms

动脉壁增殖在囊状脑动脉瘤形成中的重要性

• 发表时间: 2008
• 作者: 野村尚利;他;Takatoshi Nomura;野村尚利;Takatoshi Nomura;野村 尚利;Y. Shimogonya;Y. Shimogonya;Y. Shimogonya;下權谷祐児;Y. Shimogonya
• 通讯作者: Y. Shimogonya