Effect of wall elasticity on hemodynamics inside patient-specific cerebral aneurysm

壁弹性对患者特异性脑动脉瘤内血流动力学的影响

• 批准号: 22K03919
• 负责人: 山口 隆平
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03919/
• 关键词: Cerebral aneurysm; Wall shear stress; Elasticity; Flow instability; PIV

本研究では、動脈瘤の好発部位である中大脳動脈の分岐部に発生した患者固有の実寸動脈瘤を薄膜弾性壁で再現し、主に実験により弾性壁の効果を検討した。この脳動脈瘤を薄膜実寸弾性壁で再現している研究者は極めて少ない。動脈瘤の進展 破裂の予測評評価の精度の向上のため、柔軟な薄膜弾性壁の脳動脈瘤の血流の拍動に伴う膨張収縮形状を再現し、血行力学的因子である壁せん断力WSS、壁せん断力の空間勾配WSSGを正確に予測する実験を実施した。まず、最大の問題である薄膜弾性壁実寸Phantomの作製法を確立しつつ、このモデルをセットする最適な Bathを準備できた。さらに、拍動流量の高い再現性を確立し、粒子画像速度計PIVによる計測を実行し、流体構造連成解析による瘤内血流停滞、動脈瘤の進展・破裂の予測を実行した。今年度は、中大脳動脈瘤の中間面となる一面を取り出し、拍動に伴う瘤形状、WSSおよび瘤入口から瘤の底部に衝突する淀み点回りで、WSSの瘤壁に沿う勾配 (WSSG)が極めて大きくなることから、淀み点回りに作用する張力が破裂の一因になる可能性を見出した。同時にこの一面であるが、 弾性モデルの最大及び壁に沿う平均WSSは、何れも剛体モデルよりそれぞれ8％、3％減少することが示された。弾性壁動脈瘤では 流れの不安定性の指標である運動エネルギカスケードKEC (Kinetic Energy Cascade)が剛体壁の場合より低周波数で減衰の勾配が大きいことが見いだされつつあり、伸縮する瘤壁の弾性を考慮する必要がある。膨張収縮する薄壁弾性壁動脈瘤内流れに関する論文が Impact Factor のあるJournal of Applied Physics などの雑誌に3編掲載され、2編を投稿中である。

This study で は, aneurysm の good 発 で あ る cuhk の 脳 artery bifurcation of に 発 raw し た inherent の patients be inch aneurysm を film 弾 wall で reappear し, Lord に be 験 に よ り 弾 sex wall の unseen fruit を beg し 検 た. <s:1> 脳 aneurysm を membranous elastic wall で reproduction of <s:1> て る る る researchers めて very few めて な な. Aneurysm rupture の の progress to the assessment rating 価 の precision の upward の た め, soft な film 弾 wall の 脳 aneurysm の の blood flow flap に with う expansion 収 shrink shape を reappear し, blood line mechanics factor で あ る wall せ ん WSS, wall broken force せ ん breaking capacity の space hook with WSSG を に right be す る be 験 を be applied し た. ま ず, maximum の problem で あ る membrane wall be 弾 sex "the Phantom の method for を establish し つ つ, こ の モ デ ル を セ ッ ト す る optimum な Bath を prepare で き た. Youdaoplaceholder0, the <s:1> high <s:1> reproducibility of the pulsating flow <s:1> was established を, the を actual performance of the particle image velodrometer PIVによる was measured を, the fluid structure was connected and analyzed による, the blood flow arrest within the aneurysm was blocked, the progression and rupture of the aneurysm were pre-measured を actual performance of the た. Our は, cuhk 脳 aneurysm の middle face と な る side を take り し, flapping に う tumor shape, WSS お よ び tumor entrance か ら tumor の す に conflict at the bottom of the lake is る み point back to り で, WSS の に tumor wall along the う hook (WSSG) が め て big き く な る こ と か ら, lake み point back to り に role す が る tension fracture の due to に な る を likely see a し た. Side at the same time に こ の で あ る が, 弾 モ デ ル の maximum and average に び wall along the う WSS は, れ も rigid-body モ デ ル よ り そ れ ぞ れ 8%, 3%, reduce す る こ と が shown さ れ た. 弾 wall an aneurysm で は flow れ の labile の index で あ る movement エ ネ ル ギ カ ス ケ ー ド KEC (Kinetic Energy Cascade) が just body wall の occasions よ り low cycle for で damping の hook with が big き い こ と が see い だ さ れ つ つ あ り, telescopic す る tumor wall の 弾 sex を consider す る necessary が あ る. Swelling 収 shrinkage す る thin-wall 弾 flow within the wall of an aneurysm れ に masato す る paper が Impact Factor の あ る Journal of Applied Physics な ど の 雑 tzu に 3 make up first white jasmines load さ れ, 2 を contribute in で あ る.

项目成果

Characteristic effect of wall elasticity on flow instability and wall shear stress of a full-scale, patient-specific aneurysm model in the middle cerebral artery: An experimental approach

壁弹性对全尺寸、患者特异性大脑中动脉动脉瘤模型的血流不稳定性和壁剪切应力的特征影响：一种实验方法

• DOI: 10.1063/5.0085417
• 发表时间: 2022
• 期刊: J. Appl. Phys.
• 作者: Ryuhei Yamaguchi;Gaku Tanaka;Nadia Shaira Shafii;Kahar Osman;Y. Shimizu;Khalid M. Saqr;and Makoto Ohta
• 通讯作者: and Makoto Ohta

Numerical simulation of flow Behavior in Basilar Bifurcation 4D-CT Angiography

基底分叉4D-CT血管造影血流行为的数值模拟

• 发表时间: 2022
• 作者: R. Shimodomae;G. Tanaka;R. Yamaguchi
• 通讯作者: R. Yamaguchi

Prediction of Unexpected Fluid-Induced Vibration in Pipeline Network

管网中意外流体振动的预测

• DOI: 10.4236/wjm.2022.122002
• 发表时间: 2022
• 期刊: World Journal of Mechanics
• 作者: Ryuhei Yamaguchi;Makoto Ohta
• 通讯作者: Makoto Ohta

Effect of wall property on flow instability of patient-specific middle cerebral aneurysm

壁特性对患者特异性大脑中动脉瘤血流不稳定性的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: Ryuhei Yamaguchi;Nadia Shaira Shafii and Makoto Ohta
• 通讯作者: Nadia Shaira Shafii and Makoto Ohta

Effect of Wall Property on Frequency Characteristics of Full-Scale Cerebral Aneurysm Model

壁特性对全尺寸脑动脉瘤模型频率特性的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: G. Tanaka;R. Yamaguchi;N. Ikeya N.;N. Shafii;H. Anzai;K. Osman.;M. Ohta
• 通讯作者: M. Ohta