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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

基本信息

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

项目摘要

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。

In this study, we investigated the effects of the membrane wall on the development of the aneurysm in the bifurcation of the aorta and the intrinsic aneurysm in the patient. The researchers are extremely interested in the reappearance of these vascular tumors in thin films. The accuracy of evaluation of aneurysm progression and rupture, the reconstruction of expansion and contraction of aneurysm blood flow due to soft thin film wall, and the accurate prediction of wall breaking force WSS and wall breaking force spatial alignment WSSG are all achieved. The biggest problem is to establish the best bath preparation method for thin film film wall Phantom. In addition, high reproducibility of flapping flow rate was established, measurement by particle image velocimeter was carried out, flow structure analysis was carried out, blood flow stagnation in tumor, progression of aneurysm and prediction of rupture were carried out. This year, the possibility of tension rupture due to the interference of the middle plane of the aneurysm, the beating, the shape of the aneurysm, the collision of the WSS entrance and the bottom of the aneurysm, and the alignment of the WSS wall (WSSG) was revealed. At the same time, the maximum and average WSS of the rigid body are 8% and 3% respectively. Kinetic Energy Cascade (KEC) is an index of instability in the flow field of rigid wall aneurysms. It is necessary to consider the instability of elastic wall aneurysms in the case of rigid wall aneurysms. Thin-walled arteries with expansions and contractions: articles published in the Journal of Applied Physics, part 3, and submitted in part 2

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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.
影响因子：
0
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