計算力学解析と医用画像計測の融合による脳動脈瘤コイル塞栓術の患者別治療支援

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平成2７年度は，コイルが留置された脳動脈瘤内での血流動態の数値流体計算を行うとともに，医用画像と計算力学解析とを融合した患者個別血流解析手法の構築の２つを行った．前年度において構築したコイル塞栓時の瘤内血流解析手法を用いて，瘤内に留置したコイルの形状の違いが血流動態に与える影響を調べた．前年度に構築したコイル挿入の数理モデルを用いてコイル塞栓された脳動脈瘤形状を構築し，これを計算系として用いた数値流体計算を行うことで瘤内血流解析を行った．コイル形状が異なる複数パターンでの血流解析の結果，コイル充填率の増加に伴い瘤内の血流場は大域的に滞留が生じるが，瘤の入口から中心付近にかけての局所領域において相対的に強いせん断流れの形成が見られた．せん断流れの強さは治療効果に影響する血栓の形成に影響することが知られており，コイル形状が治療効果に大きく影響する可能性を示した．医用画像解析と数値流体計算とを融合した患者個別血流解析手法の構築を行った．研究対象としてヒト左心房内の血流動態に着目し，臨床で診断用に撮影された左心房のCT画像データから患者個別の左心房形状や動態を抽出した．一心拍における左心房形状を20位相に分けて撮影し，全ての位相のCT画像から患者の左心房形状を三次元構築した．取得した左心房形状データから，非剛体レジストレーションにより左心房の時空間変位場を取得した．この変位場を境界条件として用いて，患者個別の差心房形状・動態・血流量を全て考慮した数値流体計算に成功した．解析結果はこれまでの研究から知られている左房内血流動態の特徴をよくとらえており，計算結果と計測結果は良好に一致した．以上から，患者の医用画像と計算力学的手法による患者個別の血流解析用フレームワークの構築を達成した．