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

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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。