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脳 CFD血流解析 学術文献調査 PubMed 2005-2009

  • 『脳 CFD血流解析』に関する学術文献調査を掲載しています
  • 本調査の趣旨および注意点については調査の概要をご参照ください
  • 調査条件
    • データベース：PubMed
    • 検索キーワード：(Cerebral OR Brain OR Intracranial OR Neuro) AND (Blood OR Flow OR Hemodynamics OR WSS OR Pressure OR Velocity OR Aneurysm OR Rupture OR Stroke OR Stenosis) AND (CFD OR "Computational Fluid Dynamics")
    • 検索期間：2005-01-01 - 2009-12-31
    • 要約用 AI/LLM：gpt-5.4-nano (OpenAI, 2026-03)
    • ソート基準：被引用数降順（同値の場合はFWCI降順）
    • データ更新日：2026-05-11

(001) Jou [316] ⭐

📕 書誌情報

Wall shear stress on ruptured and unruptured intracranial aneurysms at the internal carotid artery.

L-D Jou, D H Lee, H Morsi, M E Mawad

AJNR Am J Neuroradiol, 2008 Oct

💬 AI 翻訳タイトル

内頸動脈領域における破裂および未破裂の頭蓋内動脈瘤に対する壁面せん断応力

💬 AI 要約

  • 血行動態は動脈瘤破裂の主要因の一つとしてしばしば認識されており、流れの衝突、より高い圧力、ならびに異常な壁面せん断応力は破裂の兆候として挙げられる。形態学的に近い解剖学的位置に存在する頭蓋内動脈瘤における壁面せん断応力の特徴を明らかにすることは、その役割の理解に資する可能性がある。
  • 2006年7月から2007年7月までに25例から得られた内頸動脈の傍鞍部および上鞍部セグメントに存在する頭蓋内動脈瘤26個を、後ろ向きに検討した。うち8個は破裂しており、18個は未破裂であった。計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）を用いて壁面せん断応力の分布を算出し、形態学的および血行動態学的指標をマン・ホイットニーの順位和検定で解析した。
  • 壁面せん断応力は心周期を通じて概ね同様の質的傾向を示したため、壁面せん断応力は拡張終期のみを比較した。破裂・未破裂のいずれの動脈瘤も最大壁面せん断応力は類似していた（26 N/m^2 対 23 N/m^2）。一方で、平均壁面せん断応力は動脈瘤面積の関数として示された。さらに、破裂動脈瘤では低壁面せん断応力下に存在する動脈瘤領域の割合が高かった（破裂27% 対 未破裂11%、P = .03）。
  • 内頸動脈領域の頭蓋内動脈瘤においては、低い壁面せん断応力を受ける領域の存在が動脈瘤破裂と関連する可能性が示された。

(002) Boussel [218] ⭐

📕 書誌情報

Phase-contrast magnetic resonance imaging measurements in intracranial aneurysms in vivo of flow patterns, velocity fields, and wall shear stress: comparison with computational fluid dynamics.

Loic Boussel, Vitaliy Rayz, Alastair Martin, Gabriel Acevedo-Bolton, Michael T Lawton, Randall Higashida, Wade S Smith, William L Young, David Saloner

Magn Reson Med, 2009 Feb

💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈瘤における3次元位相差磁気共鳴画像測定（in vivo）での流れパターン、速度場、壁面せん断応力：計算流体力学との比較

💬 AI 要約

  • 頭蓋内動脈瘤の進展は、壁面せん断応力（WSS）や最大せん断応力（MSS）などの血行動態学的因子と関連することが知られている。これらのパラメータは計算流体力学（CFD）による数値シミュレーションで推定可能である一方、三次元時相依存の位相差（phase-contrast）MRIシーケンスにより速度ベクトルの3成分を符号化することで（7D-MRV）、直接計測することもできる。
  • 本研究では、CFDと比較してin vivoにおける7D-MRVの推定精度を検証するため、頭蓋内動脈瘤を有する3名の患者に対して7D-MRVおよび患者特異的CFDモデルを実施した。
  • 2つの手法により、流れパターンおよび速度、MSS、WSSの分布について、視覚的評価と定量的評価を行った結果、両手法間のSpearman相関係数は速度場で0.56、MSSで0.48、WSSで0.59であった。視覚評価およびBland-Altman解析では、流れパターンと速度については概ね一致が得られたが、MSSおよびWSSでは大きな不一致が認められた。
  • 以上より、7D-MRVはin vivoで速度場の計測およびMSSとWSSの推定に利用可能であることが示された。しかしながら現時点では、MSSおよびWSSの後者2指標については、十分な精度で定量化できない。

(003) Ford [207] ⭐

📕 書誌情報

PIV-measured versus CFD-predicted flow dynamics in anatomically realistic cerebral aneurysm models.

Matthew D Ford, Hristo N Nikolov, Jaques S Milner, Stephen P Lownie, Edwin M Demont, Wojciech Kalata, Francis Loth, David W Holdsworth, David A Steinman

J Biomech Eng, 2008 Apr

💬 AI 翻訳タイトル

解剖学的に現実的な脳動脈瘤モデルにおけるPIV計測流動とCFD予測流動ダイナミクスの比較

💬 AI 要約

  • 血流解析の研究ツールとして、概ね患者固有とされる脳動脈瘤に対する計算流体力学（CFD）モデリングが発展しているが、その妥当性検証をより直接的に行うことを目的として、CFDが予測する詳細な速度場を粒子画像流速計測（PIV）で計測した流れと比較した。
  • 明確なシリコーンエラストマーで、巨大な内頸動脈（ICA）動脈瘤と脳底動脈（BA）末端部動脈瘤の2種類の解剖学的に現実的なフロースルー・ファントムを作製し、コンピュータ制御の循環ループで代表的な流量波形を負荷したうえで、AP（前後）およびLAT（左右側方）の複数断面でPIV画像を取得した。
  • その後、ファントム形状はmicro-CT再構成に基づき、PIV実験中に計測した流量から導出した入口・出口境界条件を用いてCFDを実施したところ、ICA動脈瘤の中心AP断面ではPIVとCFDにより心周期を通じて大きく安定した渦が示され、中心LAT断面でも複雑な渦ダイナミクスが心周期全体で持続し、速度ベクトル場の全体的な一致が得られた。
  • BA動脈瘤では、APおよびLATの両断面で反回転（counter-rotating）する渦のダイナミクスをPIVとCFDが同様に解像し、一致はより説得的であった; さらにCFDに周期的流入・流出境界条件を課しても、シミュレーション内には心拍間変動が認められ、それが同一形状でPIVにより測定された心拍間変動と、振幅および空間分布の双方の観点で良好に一致したことから、解剖学的に現実的なin vitroモデルで観察される動脈瘤内流動の詳細をCFDが信頼性高く予測できる可能性が示された。

(004) Castro [199] ⭐

📕 書誌情報

Hemodynamic patterns of anterior communicating artery aneurysms: a possible association with rupture.

M A Castro, C M Putman, M J Sheridan, J R Cebral

AJNR Am J Neuroradiol, 2009 Feb

💬 AI 翻訳タイトル

前交通動脈瘤の血行動態パターン：破裂との関連の可能性

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、前交通動脈（AcomA）瘤に存在する種々の血流タイプを特徴づけ、破裂との可能な関連性を検討することである。
  • 3D回転血管撮影画像に基づき、AcomA瘤26例の患者特異的計算モデルを作成し、15例では左右のA1セグメントを両側画像から取得して再構成した血管樹を融合することで前方循環全体のモデルを構築した。
  • 健常者で計測した拍動流条件の下で計算流体力学（CFD）シミュレーションを実施し、流速、瞬時ストリームライン、壁面せん断応力（WSS）を可視化した上で、衝突（impaction）ゾーンの大きさおよび最大WSSを評価し、既往の破裂歴との相関を解析した。
  • 衝突ゾーンが小さい瘤は大きい瘤よりも破裂している割合が高く（83%対63%）、未破裂瘤の最大瘤内WSS（MWSS）は10〜230 dyne/cm²（平均114）であったのに対し、破裂瘤では35〜1500 dyne/cm²（平均271）と高値を示し、衝突ゾーンの小ささ、高い瘤流入量、および上昇したMWSSが臨床的に既往破裂と関連することが示唆された。

(005) Cebral [184] ⭐

📕 書誌情報

Hemodynamics and bleb formation in intracranial aneurysms.

J R Cebral, M Sheridan, C M Putman

AJNR Am J Neuroradiol, 2010 Feb

💬 AI 翻訳タイトル

脳内動脈瘤における血行動態と瘤（bleb）の形成

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤における局所的な血行動態と瘤（bleb）形成との関連の可能性を検討することである。
  • 3D回転血管造影から、30個の明確なblebを有する20個の脳動脈瘤について計算モデルを構築し、bleb形成前の状態は解剖モデルからblebを仮想的に除去したモデルで再現したうえで、拍動流条件下でbleb形成前後のCFD（計算流体力学）シミュレーションを実施した。
  • 血流およびWSS（壁面せん断応力）の可視化により、blebが発生した瘤領域の局所血行動態を解析した結果、blebの80%はbleb形成前におけるWSSが最も高い瘤領域、かつ流れの衝突（flow impaction）ゾーンの近傍に生じていた。
  • また、blebの83%は形成前に高WSSまたは中等度WSSに曝露されていた領域に位置し、bleb形成後に低WSS状態へ移行していたほか、77%は流入ジェットに沿う、またはその近傍に配置されていた；さらにbleb形成により対向流の渦（counter current vortex）が生じ、WSSが低下することが示された。これらの結果は、局所的に上昇したWSSが、これらの構造を形成する焦点化された壁損傷に寄与しうることを示唆する。

(006) Radaelli [153] ⭐

📕 書誌情報

Reproducibility of haemodynamical simulations in a subject-specific stented aneurysm model--a report on the Virtual Intracranial Stenting Challenge 2007.

A G Radaelli, L Augsburger, J R Cebral, M Ohta, D A Rüfenacht, R Balossino, G Benndorf, D R Hose, A Marzo, R Metcalfe, P Mortier, F Mut, P Reymond, L Socci, B Verhegghe, A F Frangi

J Biomech, 2008 Jul 19

💬 AI 翻訳タイトル

主観（患者）特異的ステント留置動脈瘤モデルにおける血行動態シミュレーションの再現性――仮想頭蓋内ステンティング・チャレンジ2007（VISC 2007）に関する報告

💬 AI 要約

  • 本論文は、頭蓋内動脈瘤（intracranial aneurysms: IAs）の主観（患者）特異的ステント留置モデルにおける最先端の血行動態シミュレーション手法の再現性を確立することを目的とした国際的取り組み、Virtual Intracranial Stenting Challenge 2007（VISC 2007）の結果を報告する。
  • 方法として、VISC 2007では多施設にわたる統制されたベンチマークを構築し、グリッド生成および計算流体力学（CFD）技術の多様性によって生じる差異を解析した。
  • 結果として、現在の戦略により、3種類の市販頭蓋内ステントの性能を一貫して定量化できることが示され、さらに、学術機関および企業を含む国際チームが実際に採用している計算モデル構築技術の技術動向を概観できた。
  • 結論として、本研究は血行動態シミュレーションに対する信頼性を補強し、診断および血管内治療計画を支援するためのsimulation tool（シミュレーション支援ツール）の導入に向けた前進に寄与するものである。

(007) Cebral [153] ⭐

📕 書誌情報

Flow-area relationship in internal carotid and vertebral arteries.

J R Cebral, M A Castro, C M Putman, N Alperin

Physiol Meas, 2008 May

💬 AI 翻訳タイトル

内頸動脈および椎骨動脈における流量—断面積関係

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤に対する被験者固有の血行動態（ヘモダイナミクス）計算モデルおよび実験モデルで用いる生理学的な流入条件を、患者特異的な流量データが入手できない場合でも適切に与えるための、流量と血管断面積の関係を明らかにすることである。
  • 方法として、正常被験者の内頸動脈および椎骨動脈に対し、位相コントラスト磁気共鳴（phase-contrast magnetic resonance）測定を行い、流量と血管面積の関係を導出した。
  • 結果として、血流量は流入血管の断面積に対してスケーリングされるべきであることを支持する、流量—断面積の関係式（あるいは相関）が得られた。
  • 結論として、異なる動脈瘤間、あるいは破裂例と非破裂例などの群間で血行動態指標の大きさを比較するために、流量を流入動脈の断面積に基づいて適切にスケーリングできる可能性が示された。

(008) Rayz [153] ⭐

📕 書誌情報

Numerical modeling of the flow in intracranial aneurysms: prediction of regions prone to thrombus formation.

V L Rayz, L Boussel, M T Lawton, G Acevedo-Bolton, L Ge, W L Young, R T Higashida, D Saloner

Ann Biomed Eng, 2008 Nov

💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈瘤における血流の数値モデリング：血栓形成が起こりやすい領域の予測

💬 AI 要約

  • 頭蓋内動脈瘤内腔における血栓の沈着は、占拠効果および破裂によってもたらされるリスクに加えて、血栓塞栓症のリスクを増大させるが、その形成・沈着には血管形状や血流量に支配される血行力学的因子が重要な役割を果たす可能性があることが示唆される。
  • 本研究では、血栓が認められない紡錘状の脳底動脈瘤3例について、MRAデータから患者固有のCFD（computational fluid dynamics）血流モデルを構築し、血栓沈着の好発領域を示唆する流れ場の特徴の有無を検討するために、ベースラインとなる血栓のない形状において血流をパルス状に数値計算した。
  • MR velocimetryにより計測された患者固有の流入口条件を用いてパルス流シミュレーションを行い、血液挙動としてニュートン（Newtonian）および非ニュートン（non-Newtonian）モデルの両方を考慮したところ、CFDにより予測された動脈瘤内の遅い・再循環（recirculating）を示す領域と、追跡MR研究で実際に観察された血栓沈着領域との間に強い類似性が認められた。
  • さらに、サイズの大きい2例では非ニュートン血液挙動を考慮した場合に低速度領域と血栓が閉塞した領域の一致度が向上し、加えて計算された低せん断応力（low shear stress）領域と、その後に観察された血栓化領域との間にも類似性が確認された。

(009) Shimogonya [147] ⭐

📕 書誌情報

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

Yuji Shimogonya, Takuji Ishikawa, Yohsuke Imai, Noriaki Matsuki, Takami Yamaguchi

J Biomech, 2009 Mar 11

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤の発生は空間的壁面せん断応力勾配の時間変動によって誘発されうるか？新規ヘモダイナミクス指標「グラディエント・オシロアトリック・ナンバー（GON）」の提案

💬 AI 要約

  • 本研究は、内皮細胞に作用する張力／圧縮力の時間変動に基づいて定義される、脳動脈瘤の発生（initiation）のための新規ヘモダイナミクス指標を提案することを目的とした。
  • ヒト内頸動脈（internal carotid artery: ICA）に脳動脈瘤を有する患者特異的形状を用い、動脈瘤を人工的に除去して動脈瘤発生前のICA形状を再構築したうえで、計算流体力学（computational fluid dynamics）手法により提案指標および5つの既存ヘモダイナミクス指標（収縮期ピーク時の壁面せん断応力（WSS）、時間平均WSS、時間平均空間的WSS勾配、振動性せん断指数（OSI）、動脈瘤形成指標（AFI））を動脈瘤発生前形状について算出した。
  • 動脈瘤発生部位における各指標の分布を比較することで、それぞれの妥当性について検討した。
  • その結果、動脈瘤発生部位と有意な相関を示したのは提案指標のみであり、本研究の知見は当該指標が脳動脈瘤の発生に関するヘモダイナミクス指標として有用である可能性を示唆する。

(010) Tremmel [146] ⭐

📕 書誌情報

Influence of intracranial aneurysm-to-parent vessel size ratio on hemodynamics and implication for rupture: results from a virtual experimental study.

Markus Tremmel, Sujan Dhar, Elad I Levy, J Mocco, Hui Meng

Neurosurgery, 2009 Apr

💬 AI 翻訳タイトル

脳内動脈瘤—親血管径比が血行動態に及ぼす影響と破裂への含意：仮想的実験研究の結果

💬 AI 要約

  • 脳内動脈瘤（IA）の大きさが破裂の予測因子として有効かどうかは議論が続いている。本研究は、血行動態がIAの発生および破裂の双方に関与し得ることを踏まえ、動脈瘤—親血管径比（SR：aneurysm-to-parent vessel size ratio）が動脈瘤内血行動態へ与える影響を検討することを目的とした。
  • 患者の3次元血管造影画像から、一側壁型および1つの終末部IAを仮想的に再構築した。2つの独立したin silico実験において、SRが1.0から3.5となるように、動脈瘤サイズまたは血管径のいずれかを仮想的に変化させ、他方のパラメータは一定に保持した。
  • 各モデルに対して拍動的（pulsatile）計算流体力学（CFD）シミュレーションを実施し、血行動態を解析した。SRが低い（≦2）動脈瘤形態では単一の動脈瘤内渦を伴う単純な流れが一貫して観察されたのに対し、SRが高い（>2）動脈瘤形態では複数の渦と複雑な流れパターンが呈された。さらに、低壁面せん断応力（low wall shear stress）に曝露される動脈瘤内腔面積はSRの増加とともに増大した。
  • 複雑な流れ、複数の渦、および動脈瘤壁の低壁面せん断応力は、過去の研究で破裂IAと関連づけられてきた。動脈瘤の種類および動脈瘤または血管の絶対的サイズにかかわらず、SRが高い場合には破裂IAで典型的に観察される流れパターンが生じることが示された。これらの結果は、SRと破裂リスクの既存の相関関係に対して血行動態学的裏付けを与えるものである。

(011) Kim [142] ⭐

📕 書誌情報

Comparison of two stents in modifying cerebral aneurysm hemodynamics.

Minsuok Kim, Dale B Taulbee, Markus Tremmel, Hui Meng

Ann Biomed Eng, 2008 May

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤血流動態を変化させる2種類のステントの比較

💬 AI 要約

  • 目的：内視鏡的（endovascular）ステントの設計要素（ストラットおよびメッシュの設計、ならびに多孔度）が頭蓋内動脈瘤内の血流動態に与える影響について、定量的理解が十分に欠けているため、本研究では2種類の市販高多孔度ステントの比較を通してその寄与を明らかにすることを目的とした。
  • 方法：計算流体力学（Computational Fluid Dynamics）を用い、血管曲率の異なる動脈瘤モデルおよび患者個別モデルに対して、TristarステントおよびWallstentの2種を適用し、ステントの設計差が血流動態指標へ及ぼす影響を評価した。
  • 結果：ステントは、動脈瘤への流入量、滞留（stasis）、ならびに壁面せん断応力（wall shear stress）といった指標を変化させ、その変化にはステント多孔度、ストラット設計、ならびにメッシュ孔（mesh hole）の形状が強く関与していた。
  • 結論：高い血管曲率条件ではステントの流れ減衰（flow damping）効果およびそれに伴う滞留・壁面せん断応力の変化が有意に低下し、高多孔度ステント単独治療の有用性が限定的であることが示された。さらに、3D幾何形状における滞留誘導能は平坦なメッシュスクリーンの水力抵抗（hydraulic resistance）から予測可能であり、これに基づいて大規模な完全3Dシミュレーションに先行して費用対効果よく異なるステント設計を比較する手法を提案する。

(012) Gupta [130]

📕 書誌情報

Three-dimensional computational modeling of subject-specific cerebrospinal fluid flow in the subarachnoid space.

Sumeet Gupta, Michaela Soellinger, Peter Boesiger, Dimos Poulikakos, Vartan Kurtcuoglu

J Biomech Eng, 2009 Feb

💬 AI 翻訳タイトル

くも膜下腔における個別（subject-specific）脳脊髄液（CSF）流動の3次元計算モデリング

💬 AI 要約

  • 本研究は、有限体積法CFD（computational fluid dynamics）とMRI実験の組合せにより、下部頭蓋腔、上部脊髄くも膜下腔（SAS: superior spinal subarachnoid space）、および第4脳室における3次元の個別化脳脊髄液（CSF）ダイナミクスを解明することを目的とした。
  • 高解像度T2強調MRIから健康志願者の全SASを解剖学的に正確な3次元モデルとして再構築し、橋槽、延髄小脳槽、ならびに脊髄SASにおいて個別化した拍動流速境界条件を与えた；これらの境界の速度場は（velocimetric）MRIにより計測した。
  • 渓様孔（aqueduct of Sylvius）と第4脳室の間の界面には一定圧境界条件を設定し、複雑な梁（trabecula）構造を有するSAS形態は異方性浸透率（anisotropic permeability）を導入した新規多孔質媒体モデルにより考慮した上で、支配方程式を有限体積CFDで解いた。
  • 検討領域では心周期内に全圧が-42 Paから40 Paまで変動し、CSF最大流速は中位部（下部）渓様孔で約15 cm/s、左のラスチュカ孔（left foramen of Luschka）で14 cm/s、マジャンディ孔（foramen of Magendie）で9 cm/sを示した；さらに左と比べて右のラスチュカ孔で流速が有意に低いことから3次元の脳非対称性が示唆され、延髄小脳槽はRe=72のピークで相対的に拡散的、橋槽はRe=386のピークで主に対流的であった一方、脊柱管内の正味体積流量は小さいことが示された。

(013) Wang [110] ⭐

📕 書誌情報

Molecular alterations associated with aneurysmal remodeling are localized in the high hemodynamic stress region of a created carotid bifurcation.

Zhijie Wang, John Kolega, Yiemeng Hoi, Ling Gao, Daniel D Swartz, Elad I Levy, J Mocco, Hui Meng

Neurosurgery, 2009 Jul

💬 AI 翻訳タイトル

人工的に作製した頸動脈分岐部における動脈瘤のリモデリングに関連する分子変化は、高い血行動態学的ストレス領域に局在する

💬 AI 要約

  • 頭蓋内動脈瘤（IA）の形成開始において、血行動態の上昇が重要な役割を果たす可能性は示唆されているが、動脈瘤性血管劣化を誘発する特定の血行動態ミクロ環境についてはほとんど明らかにされていない。
  • 本研究は、実験的に作製した頸動脈分岐部の頂部近傍において、高い壁面せん断応力（WSS）および高いWSS勾配が共存する血行動態領域で生じるIA形成に特有の適応不全型リモデリングが、動脈瘤で報告される分子変化を再現するか、また分子変化がどの血行動態環境に対応するかを検討した。
  • 6頭の犬で左右の同種頸動脈共通部位から新規の分岐部を外科的に作製し、術後2週または2か月で高解像度3次元アンギオグラフィにより分岐部を撮像した；その画像から計算流体力学（CFD）シミュレーションで血流場を取得し、頂部近傍における初期動脈瘤変化が確認された組織を採取して、インターロイキン-1β、内皮型および誘導型一酸化窒素合成酵素、ニトロチロシン、ならびにマトリックスメタロプロテアーゼ-2および-9について免疫染色を行い、分子の空間分布をCFD結果と併せて比較した。
  • 動脈瘤壁では、周辺セグメント、栄養血管、ならびに生来の対照と比較して内皮型一酸化窒素合成酵素の発現が低下していた一方で、他のマーカーはすべて増加し、抗CD68染色では動脈瘤壁内に炎症細胞の不在が示された；これらの分子変化は、WSSが高くかつWSSが高い正の勾配を示す血行動態領域に限局しており、正のWSS勾配を伴う高WSSの組合せによって誘導される動脈瘤開始型リモデリングは、IAに関与する分子変化と関連している。

(014) Rayz [105] ⭐

📕 書誌情報

Numerical simulations of flow in cerebral aneurysms: comparison of CFD results and in vivo MRI measurements.

Vitaliy L Rayz, Loic Boussel, Gabriel Acevedo-Bolton, Alastair J Martin, William L Young, Michael T Lawton, Randall Higashida, David Saloner

J Biomech Eng, 2008 Oct

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤における血流の数値シミュレーション：CFD結果とin vivo MRI計測の比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、患者固有の磁気共鳴（MR）血管造影および速度計測データから構築したCFDモデルが、in vivo計測と良好に一致する流れ場を予測できることを示し、その臨床的有用性を明らかにすることである。
  • 方法として、造影増強MR血管造影データに基づき4例の脳底動脈瘤の患者固有表面モデルを作成し、入口血管におけるMR速度計測から抽出した患者固有の流量条件を用いてCFDシミュレーションを実施した。
  • 結果として、関心血管領域を横切るスライスについて、in vivoの位相コントラストMRによるin-plane速度計測とCFD予測を比較したところ、両者の間に良好な一致が認められた。また、各動脈瘤モデルに対し5つの入口流量シナリオを与えて入口流量比の変化に対する感度を評価した結果、多くの症例で入口流量比の変更が動脈瘤内の予測流れ場に大きな変化をもたらした。
  • 結論として、本研究はMR画像化および数値モデリングの両手法の整合性と信頼性を示すとともに、動脈瘤血管に対する数値シミュレーションでは現実的な患者固有の流れ条件が必要であること、ならびに計算モデルの臨床的妥当性を示唆した。

(015) Isoda [101]

📕 書誌情報

Comparison of hemodynamics of intracranial aneurysms between MR fluid dynamics using 3D cine phase-contrast MRI and MR-based computational fluid dynamics.

Haruo Isoda, Yasuhide Ohkura, Takashi Kosugi, Masaya Hirano, Marcus T Alley, Roland Bammer, Norbert J Pelc, Hiroki Namba, Harumi Sakahara

Neuroradiology, 2010 Oct

💬 AI 翻訳タイトル

3Dシネ位相コントラストMRI（4Dフロー）に基づくMR流体力学とMRベース計算流体力学による頭蓋内動脈瘤の血行動態の比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、1.5 Tの3Dシネ位相コントラストMRI（4Dフロー）に基づくMR流体力学（MRFD）と、MRに基づく計算流体力学（CFD）との間で、頭蓋内動脈瘤の血行動態を比較することである。
  • 1.5 TのMRスキャナにより5例の頭蓋内動脈瘤で4Dフローを実施し、幾何学情報には3D TOF MRアンギオグラフィを用いた。
  • 血流は有限要素法に基づくCFDシミュレーションでモデル化し、血管モデルにはMRアンギオグラフィデータ、境界条件にはMRの流れ情報を使用した結果、3D速度ベクトル場、3Dストリームライン、せん断速度（shearing velocity）マップ、壁面せん断応力（WSS）分布、および振動せん断指数（OSI）分布をMRFDとCFDの両方で算出して比較した。
  • 回帰分析により、MRFDとCFDの間で3D速度ベクトル場は中等度〜高い相関を示し、動脈瘤のWSSは低〜中等度の相関を示したが、3Dストリームラインのパターンは類似していた；動脈瘤内のらせん状流れの上部では小さく回転するせん断速度および高いOSIが観察され、せん断速度のパターンと位置、ならびにMRFDで得られた高OSIの位置はCFDで得られたそれに近かったため、頭蓋内動脈瘤のMRFDとCFDは比較的良好に相関した。

(016) Wang [93] ⭐

📕 書誌情報

Aortic arch morphogenesis and flow modeling in the chick embryo.

Yajuan Wang, Onur Dur, Michael J Patrick, Joseph P Tinney, Kimimasa Tobita, Bradley B Keller, Kerem Pekkan

Ann Biomed Eng, 2009 Jun

💬 AI 翻訳タイトル

ニワトリ胚における大動脈弓の形態形成と血流モデリング

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、正常な大動脈弓の形態形成の過程における幾何学的変化、血流分布、およびせん断応力（WSS: wall shear stress）パターンの時系列的変化を定量化し、生体力学的要因の関与を明らかにすることである。
  • 方法として、ニワトリ胚大動脈弓の複合的3次元（3D）モデルを作成し、Hamburger-Hamilton（HH）発生段階HH18およびHH24で、蛍光色素注入、micro-CT、パルスドプラ速度計測、さらに拍動流を扱う被験者固有のCFD（computational fluid dynamics）を用いて評価した。
  • 結果として、発生段階に沿った各大動脈弓径の統計学的に有意な変化が報告され、それらはCFDにより算出されたWSSと相関した；さらにCFDシミュレーションにより、流出路から大動脈弓を経て分配される拍動性血流がHH18とHH24で定量化され、3対の大動脈弓への灌流の変化が、in vivoで観察される咽頭弓の先天異常（common pharyngeal arch defect）の進行と関連づけられた。
  • 結論として、早期胚期大動脈弓におけるWSSおよび速度の複雑な空間分布はHH18からHH24で移行し、流速の増大と解剖学的形状の変化と整合していた；最狭部においてWSSが最大となり、入口流ストリーム分布の変化によって各大動脈弓内の流れおよびWSSの変化を模擬できることから、入口流ストリーム分布、3Dの大動脈嚢および大動脈弓形状、ならびに空間的WSS変動に対する局所的血管生物学的応答が形態形成の制御に重要である可能性が示された。

(017) Ford [84] ⭐

📕 書誌情報

An objective approach to digital removal of saccular aneurysms: technique and applications.

M D Ford, Y Hoi, M Piccinelli, L Antiga, D A Steinman

Br J Radiol, 2009 Jan

💬 AI 翻訳タイトル

嚢状動脈瘤の客観的デジタル除去：手法と応用

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、嚢状動脈瘤の発症に関わる血行動態因子を人で検討するために必要となる、動脈瘤形成前の血管（parent artery）形状を得ることを念頭に、動脈瘤を客観的かつ自動的にデジタル除去し、parent artery を再構築する手法を提示することである。
  • 方法として、本手法は血管造影画像からセグメント化した内腔形状に基づき、頑健な計算幾何学（特に、デジタイズされた内腔表面のVoronoi図）を用いて動脈瘤の付着領域を、内腔中心線により客観的に定義した上で、付着領域内の中心線を滑らかな補間で置換し、その補間が付着領域内のVoronoi点の補間を導く枠組みを採用している。
  • その結果、ANEURISK project のデータセットに含まれる10個の側壁型または末端部の動脈瘤に対して、サイズや形状が多様であっても、動脈瘤のないparent artery 内腔を自動的に再構成可能であることが示され、さらに画像ベースのCFD解析を5例の側壁型動脈瘤データに適用したところ、提案された勾配振動数（gradient oscillatory number: GON）と動脈瘤形成部位との関連が5例中4例で認められた一方、GON上昇は動脈瘤以外の部位でも観察された。
  • 結論として、本手法は動脈瘤の発生・破裂・治療に関する血行動態および形態学的因子の検討を、大規模臨床研究や日常臨床で利用可能な形で実施するための広範な基盤となり得るが、再構成されたparent arteryが動脈瘤形成前の血管を忠実に表現しているかどうかは、なお検証が必要である。

(018) Hollnagel [82] ⭐

📕 書誌情報

Comparative velocity investigations in cerebral arteries and aneurysms: 3D phase-contrast MR angiography, laser Doppler velocimetry and computational fluid dynamics.

Dorothea I Hollnagel, Paul E Summers, Dimos Poulikakos, Spyros S Kollias

NMR Biomed, 2009 Oct

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈および動脈瘤における速度の比較検討：3次元位相コントラストMR血管造影、レーザードップラー流速計測、ならびに計算流体力学

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤の病因解明や個別患者に最適な治療手技の選択に資するため、非侵襲的な速度計測法である3D位相コントラストMR血管造影（PC-MRA）と、レーザードップラー流速計測（LDV）および計算流体力学（CFD）に基づく血流速度評価を比較し、その精度と適用可能性を検証することである。
  • 方法として、患者特異的なシリコーン・ファントムにおいて、良好に定義された条件下で現実的な一過性（transient）流れ場を対象とし、同一の流量条件で3T MRIによるPC-MRA、LDV、およびCFD解析を同一モデルに対して実施した。
  • 結果として、PC-MRAはLDVおよびCFDと定性的には整合していたが、定量的には顕著な差異が認められた一方、LDVとCFDは良好に一致した。
  • 結論として、PC-MRAによる速度定量の精度は、主流方向に対して測定面が垂直である直線部で最良であり、乱流（disturbed flow）領域や主流方向に対して測定面が直交していない場合には低下するため、動脈瘤のような乱流領域における速度やせん断応力（shear stresses）をPC-MRA計測速度場から直接導出するよりも、数値シミュレーションの入口・出口条件としてPC-MRAを用いることが適切である。

(019) Gordon [73] ⭐

📕 書誌情報

Cerebral folate deficiency.

Neil Gordon

Dev Med Child Neurol, 2009 Mar

💬 AI 翻訳タイトル

脳葉酸欠乏症（Cerebral folate deficiency）

💬 AI 要約

  • 脳葉酸欠乏症（CFD）は、血漿および赤血球中の葉酸が正常である一方、脳脊髄液（CSF）中の5-メチルテトラヒドロ葉酸が低値であることに関連することを示す。
  • 本疾患の発症時期としては生後4〜6か月頃に症状が出現し、その後、頭部成長の減速、低緊張、運動失調などの遅発的発達障害に続いて、約3分の1の小児で不随意運動（コレア・アテトーゼ、片側性バリズム）、痙縮、言語障害、てんかんへと進展することが述べられている。
  • CSF中の5-メチルテトラヒドロ葉酸低下は、血液脳関門を介した輸送低下によって生じ得ること、具体的には脈絡叢に存在する葉酸受容体への葉酸受容体抗体の結合により、CSFへの葉酸輸送が阻害されることが最も可能性の高い機序であると考察されている。
  • 長期間のホスホリニック酸（folinic acid）による治療により臨床症状が有意に改善し、CSF中の5-メチルテトラヒドロ葉酸が正常化し得ることから、原因不明の神経学的障害を有する患者に対するCSFスクリーニングの必要性が提唱されている。

(020) Karmonik [66]

📕 書誌情報

Intra-aneurysmal flow patterns and wall shear stresses calculated with computational flow dynamics in an anterior communicating artery aneurysm depend on knowledge of patient-specific inflow rates.

Christof Karmonik, Christopher Yen, Robert G Grossman, Richard Klucznik, Goetz Benndorf

Acta Neurochir (Wien), 2009 May

💬 AI 翻訳タイトル

前交通動脈瘤における動脈瘤内の流れパターンと壁面せん断応力は、患者固有の流入量に関する知識に依存する：計算流体力学による算出

💬 AI 要約

  • 本研究は、前交通動脈（AcomA）の未破裂動脈瘤において、計算流体力学（CFD）シミュレーションの内蔵（inflow）境界条件に患者固有の流入データが必要かどうかを評価することを目的とした。
  • 71歳の1症例で、3次元デジタルサブトラクション血管造影（3D-DSA）と位相コントラストMRI（pcMRI）画像を取得し、pcMRIで測定した流入量を用いて基準CFDシミュレーションを実施した。
  • 動脈瘤内の流れパターン、ならびに壁面せん断応力（WSS）の最大・最小・平均値およびWSSヒストグラムを算出し、さらに右A1および左A1からの流入をそれぞれ変化させつつ総流入量を一定に保つ5つの追加シミュレーションを行った結果、pcMRI由来の動脈瘤内流れパターンとは基準条件で良好な定性的整合が得られた一方で、流入条件の変更により流れパターンとWSSは大きく変化した。
  • 特に右A1と左A1間の流量分配の変化は、平均WSSに最大43%の差異を生じさせたため、前交通動脈瘤におけるCFDによる動脈瘤内流れパターンおよびWSS算出には、事前にpcMRIで測定された患者固有の流れデータが強く必要であることが示唆された。

(021) Castro [63]

📕 書誌情報

Hemodynamics and rupture of terminal cerebral aneurysms.

Marcelo Castro, Christopher Putman, Alessandro Radaelli, Alejandro Frangi, Juan Cebral

Acad Radiol, 2009 Oct

💬 AI 翻訳タイトル

終末部脳動脈瘤における血行動態と破裂

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、位置にかかわらず同一の形態を有する脳動脈瘤において、血行動態パターンと動脈瘤破裂との関連を検討することであり、特に前方循環および後方循環の両方に存在する終末部動脈瘤を対象とした。
  • 3次元回転血管撮影画像から患者固有の血管モデルを合計42例作成し、画像ベースの計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）モデルにより、動脈瘤内速度および壁面せん断応力（wall shear stress; WSS）の分布を算出した。
  • 流入ジェットが2本の二次ジェットに分岐し、そのうち1本が娘血管へ到達する前に動脈瘤内へ進入する型（type B）を示す群が、最大WSSおよび最大破裂率を示した。
  • 破裂群では流速型ごとの平均最大WSSが高値であり、破裂群（全型）の平均最大WSSは188 dyn/cm(2)で、非破裂群の118 dyn/cm(2)と比較して高かった；これらの結果は先行研究（前交通動脈瘤のみを対象）とも整合的であり、統計学的に症例数を増やして確認できれば、血管造影時に観察されるフロー型をWSSカテゴリと結び付けることで、どの動脈瘤が破裂しやすいかを評価する一助となり得ることを示している。

(022) Tully [61]

📕 書誌情報

Coupling poroelasticity and CFD for cerebrospinal fluid hydrodynamics.

Brett Tully, Yiannis Ventikos

IEEE Trans Biomed Eng, 2009 Jun

💬 AI 翻訳タイトル

脳脊髄液動態に対するポロ弾性とCFDの結合

💬 AI 要約

  • 本研究は、中脳水道の狭窄に起因する急性水頭症を対象として、ポロ弾性理論と計算流体力学（CFD）を新たに結合することで、その機序を解明することを目的とする。
  • ポロ弾性理論を中脳水道の多次元シミュレーションと結合することにより、初めて、物理的に妥当な狭窄パターンが脳室拡大へ及ぼす影響を、脳室系の非直感的な長時間履歴応答を考慮しながら検討できるようにした。
  • 予備的な結果は、流体—ポロ弾性の結合が重要であることを明確に示し、狭窄パターンが局所的である場合には脳室拡大が有意に小さく、観測可能な圧力低下のほぼすべてが狭窄部位を横切って生じることを示した。
  • さらに、短い時間スケール効果（O（心拍））を解析し、それらが長時間スケールの応答に与える寄与を検証した。

(023) Chien [60] ⭐

📕 書誌情報

Quantitative hemodynamic analysis of brain aneurysms at different locations.

A Chien, M A Castro, S Tateshima, J Sayre, J Cebral, F Viñuela

AJNR Am J Neuroradiol, 2009 Sep

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤の局在の違いに基づく定量的血行動態解析

💬 AI 要約

  • 脳動脈瘤の発生および破裂リスクは局在により異なることが示されているが、なぜ脳動脈の異なる分岐部に存在する動脈瘤で臨床像が異なるのかは明らかでない。本研究の目的は、動脈瘤の局在の違いにおける流動パラメータを解析し比較することにより、血行動態の寄与を検討することである。
  • 3次元回転血管造影（3D rotational angiographic）データを用いて、患者個別の動脈瘤モデルを計24例構築し、既報の計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）ソフトウェアにより各動脈瘤における血流特性をシミュレーションした。
  • 心周期における最大の脈動流（peak pulsatile flow）の時点で血行動態データを記録し、動脈瘤および親血管（parent arteries）における壁面せん断応力（wall shear stress; WSS）と流量を定量的に比較した。
  • 動脈瘤のWSSおよび流量は局在間で大きさが異なり、多重比較の結果、中大脳動脈（middle cerebral artery）動脈瘤ではWSSと流量が高く、脳底動脈（basilar artery）および前交通動脈（anterior communicating artery）動脈瘤ではWSSと流量が低いことが示された。さらに、この差異は動脈瘤の局在に関連し得る血行動態指標の変化を示唆するものであり、多数例での追加研究により仮説の検証が必要である。

(024) Hietaharju [59]

📕 書誌情報

Elevated cerebrospinal fluid adiponectin and adipsin levels in patients with multiple sclerosis: a Finnish co-twin study.

A Hietaharju, H Kuusisto, R Nieminen, K Vuolteenaho, I Elovaara, E Moilanen

Eur J Neurol, 2010 Feb

💬 AI 翻訳タイトル

多発性硬化症患者における脳脊髄液中アディポネクチンおよびアディプシンの上昇：フィンランドの共腹双生児研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、多発性硬化症（MS）で一方の双生児のみを発症している（discordant）双生児を対象として、血清および脳脊髄液（CSF）における3つのアディポサイトカイン（レプチン、アディポネクチン、アディプシン）の濃度を検討することである。
  • 方法として、血漿試料は12組の双生児から、CSF試料はMSに不一致な4組の双生児から採取し、酵素免疫測定法（enzyme immuno assay）により血漿およびCSF中のインターロイキン（IL）-6、アディポネクチン、アディプシン、レプチン濃度を定量した。
  • 結果として、CSF中のアディポサイトカイン濃度には有意な差が認められ、MSを有する双生児では無症候の同胞双生児と比較してアディポネクチン（P = 0.039）およびアディプシン（P = 0.039）の濃度が高かった。
  • 結論として、CSF中のアディポネクチンおよびアディプシン濃度が血漿中濃度と相関しなかったことから、MSにおいてこれらアディポサイトカインが髄腔内（intrathecal）で二次的に産生されている可能性が示唆された。

(025) Cebral [58] ⭐

📕 書誌情報

Hemodynamics in a lethal basilar artery aneurysm just before its rupture.

J R Cebral, S Hendrickson, C M Putman

AJNR Am J Neuroradiol, 2009 Jan

💬 AI 翻訳タイトル

破裂直前の致死性脳底動脈瘤における血行動態

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤の発生、進展、および破裂の機序において血行動態が重要な役割を果たすという考えのもと、破裂直前の脳動脈瘤について血行動態学的解析を提示し、これまでに同定された血行動態的特徴が本瘤を高リスク群に分類しうるかを評価することである。
  • 患者固有の計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）モデルを、破裂の数時間前に取得された3D回転血管造影画像から構築した。
  • 拍動流シミュレーションを実施し、流入（inflow）ジャットの濃縮度、流れの衝突（impingement）領域の大きさ、ならびに流れのパターンの複雑性および安定性によって血行動態を特徴づけた。
  • その結果、当該瘤では濃縮した流入ジャットが瘤の頂部（dome）の小さな領域に衝突し、複雑で不安定な流れのパターンを形成していることが認められた。本研究は、画像ベースの計算モデルから得られる血行動態的特徴が脳動脈瘤の破裂高リスクを同定するために用いられる可能性を支持するものである。

(026) Howden [58]

📕 書誌情報

Three-dimensional cerebrospinal fluid flow within the human ventricular system.

L Howden, D Giddings, H Power, A Aroussi, M Vloeberghs, M Garnett, D Walker

Comput Methods Biomech Biomed Engin, 2008 Apr

💬 AI 翻訳タイトル

ヒト脳室系における脳脊髄液の三次元流動

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳室系（HVS）内における脳脊髄液（CSF）の拍動に伴う三次元的な運動を、幾何学的に正確な計算流体力学（CFD）モデルにより明らかにすることである。
  • 方法として、MRI画像から構築した幾何学的に忠実な3次元HVS CFDモデルを用い、CSFの産生部位および排出（ドレナージ）部位を適切に配置した上で、CSF流量を定常条件として500 mL/日とし、さらに心拍由来の拍動が脈絡叢に与える影響を模擬するため入口にパルス状速度分布を付加した。
  • 結果として、脳水道（cerebral aqueduct）で最速の流れが認められ、5サイクルにわたり最大速度11.38 mm/sが観察された；シミュレーション中の最大Reynolds数は15であり、平均Reynolds数は0.39オーダーであったことから、計算領域の大部分ではCSF運動がcreeping flow（微小レイノルズ数流れ）に相当し、流れはモデルの幾何形状に従うことが示された。
  • 結論として、CSF圧力は幾何に依存して変動し、脳水道を通過する際の最大圧力降下は1.14 Paであった一方、入口から遠い領域では流速が大幅に低下し、ある領域ではほぼ停滞（near-stagnant）に近い状態となることが明らかとなった。

(027) Linge [57]

📕 書誌情報

CSF flow dynamics at the craniovertebral junction studied with an idealized model of the subarachnoid space and computational flow analysis.

S O Linge, V Haughton, A E Løvgren, K A Mardal, H P Langtangen

AJNR Am J Neuroradiol, 2010 Jan

💬 AI 翻訳タイトル

くも膜下腔の理想化モデルに基づく計算流体解析によって検討した、頭蓋頚椎移行部における髄液（CSF）流動ダイナミクス

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、くも膜下腔の解剖学的形状によって髄液（CSF）流動がどのように変化するかが十分に解明されていない点を踏まえ、理想化した3次元計算モデルを構築し、解剖学的変動がCSF圧力および速度に及ぼす詳細な時空間的影響を検討することである。
  • 具体的には、コンピュータ支援設計（computer-assisted design: CAD）プログラムを用いて幾何学モデルを作成し、脳および脊髄軸の中心構造と、くも膜下腔の末梢境界を表す第2の周辺構造を含めた上で、正常なヒトの後頭蓋窩および頚髄解剖の主要特徴を捉えるよう寸法を調整した。
  • CSF流は時間に対して正弦波状の流れパターンとして水（water）でモデル化し、頭から尾（craniocaudal）方向および尾から頭（caudocranial）方向の流動時における速度と圧力を計算流体力学（CFD）ソフトウェアにより算出し、さらに模擬流れを健康な被験者における公表された位相差（phase-contrast）MRIによるCSF流量・流れ計測結果と比較した。
  • その結果、流速はサイクル時間と空間位置に依存して変化し、空間的な変化様式は健康被験者で報告された傾向に類似していたほか、レイノルズ数は中程度であり層流レジームを示した; また、圧力は頭尾軸方向に沿ってほぼ一様に変化した。理想化したヒトのくも膜下腔の幾何学的近似において、CSFの速度および圧力を時空間的な詳細さをもって数学モデルとして解析できることが示された。

(028) Baek [56]

📕 書誌情報

Wall shear stress and pressure distribution on aneurysms and infundibulae in the posterior communicating artery bifurcation.

Hyoungsu Baek, Mahesh V Jayaraman, George Em Karniadakis

Ann Biomed Eng, 2009 Dec

💬 AI 翻訳タイトル

後交通動脈分岐部における動脈瘤および漏斗部（infundibulum）の壁面せん断応力と圧力分布

💬 AI 要約

  • 後交通動脈（PCoA）の漏斗部での破裂、漏斗部の明らかな動脈瘤への進展、およびくも膜下出血（SAH）の報告が増加していることから、本研究では漏斗部／動脈瘤における血流力学的要因を解明することを目的とした。
  • 高解像度の患者個別幾何学モデル（前床突起上部の内頸動脈［ICA］にPCoAの漏斗部または動脈瘤を付加）を用い、スペクトル／hp有限要素法によりNavier-Stokes方程式を解く高解像度CFDシミュレーションを実施した。
  • 計算結果より、漏斗部外側のICA屈曲部近傍において流れが漏斗部遠位壁へ衝突し、高圧領域（4–5 mmHg）と、その周囲を取り囲む高い壁面せん断応力（WSS：平均20–30 N/m^2）の帯状領域が形成された。
  • また漏斗部近位端には低WSS（<1 N/m^2）および高い振動せん断指標を特徴とする停滞領域が形成され、これらの衝突領域は漏斗部の破裂部位や動脈瘤への進展部位と一致する可能性が示された。さらに動脈瘤（または動脈瘤様の漏斗部）により拍動流が不安定化し、動脈瘤内のWSS時間変動が血管壁の変性過程を促進する可能性が考えられた。

(029) Chien [54] ⭐

📕 書誌情報

Patient-specific flow analysis of brain aneurysms at a single location: comparison of hemodynamic characteristics in small aneurysms.

Aichi Chien, Satoshi Tateshima, Marcelo Castro, James Sayre, Juan Cebral, Fernando Viñuela

Med Biol Eng Comput, 2008 Nov

💬 AI 翻訳タイトル

単一の解剖学的位置における脳動脈瘤の患者別血流解析：小型動脈瘤における血行動態特性の比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、同一の解剖学的位置に存在する小型脳動脈瘤における血行動態特性を検討し、比較することである。
  • 10 mm未満の内頸動脈—眼動脈分岐部動脈瘤6例を選択し、画像に基づく計算流体力学（CFD）手法により動脈瘤内の血行動態をシミュレーションした。
  • 流速および壁面せん断応力（WSS）を、絶対値および親血管を基準とした相対値の両面から定量的に比較した結果、破裂例と未破裂例の小型動脈瘤では流動特性が概ね類似していた一方で、動脈瘤部位のWSSは未破裂動脈瘤では低く、破裂動脈瘤では高かった（P < 0.05）。
  • 同一の部位でサイズが類似した脳動脈瘤に対する血行動態解析により、動脈瘤の血行動態と臨床像を直接比較可能であり、その結果は、動脈瘤瘤内（aneurysm sac）のWSSが、脳動脈瘤の増大および破裂の機序に関連する重要な血行動態パラメータとなり得ることを示唆する。

(030) Long [49]

📕 書誌情報

Study of the collateral capacity of the circle of Willis of patients with severe carotid artery stenosis by 3D computational modeling.

Quan Long, Luca Luppi, Carola S König, Vittorio Rinaldo, Saroj K Das

J Biomech, 2008 Aug 28

💬 AI 翻訳タイトル

重度頸動脈狭窄患者におけるウィリス動脈輪の側副血行能の3次元（3D）計算モデリングによる検討

💬 AI 要約

  • 本数値計算研究は、片側頸動脈（carotid）動脈狭窄患者において、ウィリス動脈輪（circle of Wills: CoW）が側副血行による血液供給能をどの程度有するかを明らかにすることを目的とした。
  • 磁気共鳴血管撮影（magnetic resonance angiogram: MRA）に基づき健常成人のCoWの基本3次元幾何学形状を再構築し、内部頸動脈（ICA）に人工的に対称（軸対称）狭窄を種々の管腔面積低減率で挿入した上で、境界条件を変化させながら4つの幾何学的構成に対して計52件の流体数値シミュレーション（computational fluid dynamics: CFD）を実施した。
  • 狭窄の程度が86%を超える場合にのみ、同側ICAと中大脳動脈（middle cerebral artery: MCA）間の血液灌流圧低下が有意となった；また重度狭窄症例ではCoW幾何学構成間で脳の自動調節（cerebral autoregulation）範囲が大きく変動した。
  • さらに、流出動脈末端（efferent arterial ends）での流量低下を生じさせずに、同側ICAの平均灌流圧は、管腔面積低減率96%の狭窄においてCoWモデル（a）〜（d）でそれぞれ100から73、67、92、84 mmHgまで低下しうることが示され、追加経路は総灌流量を低下させることなく同側MCA圧を有意に上昇させ得た；ただし自動調節効果は本研究に直接組み込まれていないため、生物学的・臨床的意義については慎重な解釈が必要である。

(031) Kaufmann [46] ⭐

📕 書誌情報

Flow distribution during cardiopulmonary bypass in dependency on the outflow cannula positioning.

Tim A S Kaufmann, Marcus Hormes, Marco Laumen, Daniel L Timms, Thomas Schmitz-Rode, Anton Moritz, Omer Dzemali, Ulrich Steinseifer

Artif Organs, 2009 Nov

💬 AI 翻訳タイトル

大動脈外向きカニューレ配置の依存性に基づく心肺バイパス中の流量分布

💬 AI 要約

  • 目的：心肺バイパス（CPB）中の右脳における酸素欠乏は一般的な問題であり、その要因として頸動脈および椎骨動脈への灌流不全が関連している。本研究では、これらの血管への流量が外向きカニューレ位置に強く影響される点に着目し、従来の上行大動脈への還流法と、右鎖骨下動脈経由の還流法の妥当性を明らかにすることを目的とした。
  • 方法：計算流体力学（CFD）により両手法の検討を行い、粒子画像流速測定（PIV）で検証した。リアルタイムのCTおよびMRIデータから心血管（CV）系の3次元コンピュータ支援設計モデルを作成し、モデル構築にはメッシュ生成（CFD）とラピッドプロトタイピング（PIV）を用いた。CPBの通常条件を仮定し、PIV検証には同一の境界条件を適用した。
  • 結果：上行大動脈内の55のカニューレ位置について流量分布を解析し、さらに鎖骨下カニューレ挿入では、カニューレ先端と椎骨動脈分岐までの距離との関係を評価した。その結果、臨床で観察される脳灌流低下の主因は、カニューレ・ジェットによって生じるベンチュリ効果（Venturi effect）であることが示唆された。
  • 結論：本研究は、CV系における流量分布を評価するための、PIVで検証されたCFD解析手法を提示しており、他の応用にも移植可能である。

(032) Kaufmann [42]

📕 書誌情報

The impact of aortic/subclavian outflow cannulation for cardiopulmonary bypass and cardiac support: a computational fluid dynamics study.

Tim A S Kaufmann, Marcus Hormes, Marco Laumen, Daniel L Timms, Torsten Linde, Thomas Schmitz-Rode, Anton Moritz, Omer Dzemali, Ulrich Steinseifer

Artif Organs, 2009 Sep

💬 AI 翻訳タイトル

体外循環および心臓補助における大動脈／鎖骨下流出カニューレ留置の影響：計算流体力学（CFD）研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、体外循環（cardiopulmonary bypass: CPB）中の脳の酸素欠乏と関連する頸動脈および椎骨動脈への灌流への影響が、流出カニューレの留置位置によってどのように変化するかを、計算流体力学により明らかにすることである。
  • 方法として、若年の健常者における実データのCT／MRIから血管モデルを作成し、通常のCPB条件でシミュレーションを実施した；さらに大動脈内でのカニューレ位置の違いによる血流分配を解析し、鎖骨下留置では椎骨動脈分岐からカニューレ先端までの距離の影響も評価した。
  • 結果として、臨床で観察される灌流低下には2つの要因が関与することが示された：無名（腕頭）動脈幹下での渦の形成と、カニューレジェット近傍における低圧領域の出現である。
  • 結論として、鎖骨下動脈へのカニューレ留置は、カニューレ先端が椎骨動脈分岐から十分に離れている場合に望ましい一方、大動脈内留置では左側（左体側）からの注入が適切であることが示唆された。また、血管系における流れ分配を迅速に解析する手法として本研究は、補助人工心臓（ventricular assist device）の支持など他の用途へも適用可能である。

(033) Chrysikopoulos [42]

📕 書誌情報

Idiopathic normal pressure hydrocephalus: thoughts on etiology and pathophysiology.

Haris Chrysikopoulos

Med Hypotheses, 2009 Nov

💬 AI 翻訳タイトル

特発性正常圧水頭症：病因および病態生理に関する考察

💬 AI 要約

  • 特発性正常圧水頭症（normal pressure hydrocephalus: NPH）は、多くの研究が行われているにもかかわらず、その病因および病態生理にはなお不明な点が多く、本研究はその理解の空白を埋めるための新たな仮説を提示することを目的とした。
  • 本論文では、血管コンプライアンスの低下と血管拍動の再分配という既存理論を踏まえつつ、脳動脈血行動態の慢性的な破綻に起因する側脳室収縮（ventricular systole）の正常伝播の反復的な障害がNPHを引き起こすという考え方を提案した。
  • その結果として、側・間室および／または内室における脳脊髄液（cerebrospinal fluid: CSF）流の機能的閉塞が生じ、能動的かつ進行性の側脳室拡大（ventriculomegaly）に至ること、さらに経壁移行によるCSFの流入が周脳室領域の浸透圧バランスを攪乱し、細胞および軸索の障害と機能不全に寄与する可能性が示された。
  • この仮説は計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）および動物モデルで検証可能であるとし、加えてNPHに対する多段階の治療戦略として、まず低浸透圧のCSF様溶液へのCSF交換、次に経壁経路を介した周脳室組織への血管拡張薬の注入、続いて標準的な脳室ドレナージ、さらに経口降圧薬により動脈収縮期血圧を低下させつつ拡張期血流を増加させる段階を提案し、外科的適応のない患者および早期／無症候期の患者への有用性も示唆した。

(034) Karmonik [41] ⭐

📕 書誌情報

Blood flow in cerebral aneurysms: comparison of phase contrast magnetic resonance and computational fluid dynamics--preliminary experience.

C Karmonik, R Klucznik, G Benndorf

Rofo, 2008 Mar

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤における血流：位相コントラスト磁気共鳴と計算流体力学の比較—予備的経験

💬 AI 要約

  • 本研究は、位相コントラスト磁気共鳴画像法（phase contrast magnetic resonance imaging; pcMRI）を非侵襲的手法として用い、脳動脈瘤内血流パターンをin vivoで測定できる可能性を、計算流体力学（CFD）解析と比較して検討することを目的とした。
  • 方法として、NOVA（Vassol Inc.）による最適スライス定義のための専用ソフトウェアをガイドにpcMRIを実施し、3つの未破裂脳動脈瘤に対する動脈流入の体積流量と、心周期にわたる動脈瘤内血流パターンの時間変化を計測した。
  • 一方、経時的CFDシミュレーションを、3Dデジタルサブトラクション血管造影（3D digital subtraction angiograms）から得た動脈瘤形状モデルに対して実施し、動脈流入が最大および最小となる時点での計算血流パターンをpcMRIで計測したものと比較した。
  • 3つの動脈瘤すべてにおいて、pcMRIで得られた動脈瘤内血流パターンの主要特徴は正の速度成分領域と負の速度成分領域から構成され、速度は概ね±60〜±100 cm/sの範囲であった; CFDはこれら領域の空間分布に関して良好な一致を示したが、速度の大きさには相違が認められた。また、pcMRIで計測した流入境界条件を用いたCFDは、pcMRI測定に対応する動脈瘤内速度パターンの主な特徴を再現したことから、pcMRIはCFDの研究に対する補完的なin vivo参照データ取得法となり得るが、両手法の能力を十分に検証し比較するにはさらなるデータが必要である。

(035) Jiang [41]

📕 書誌情報

Computational fluid dynamics simulations of intracranial aneurysms at varying heart rates: a "patient-specific" study.

Jingfeng Jiang, Charles Strother

J Biomech Eng, 2009 Sep

💬 AI 翻訳タイトル

心拍数の変化に応じた頭蓋内動脈瘤の計算流体力学（CFD）シミュレーション：患者固有（patient-specific）研究

💬 AI 要約

  • 頭蓋内動脈瘤（intracranial aneurysm: IA）の破裂は、強い身体的負荷および／または感情的興奮と関連することが多く、これらは通常、心拍数と血圧の両者に急激かつ大きな変化を伴う。一方で、心拍数の変化が動脈瘤の内外の血行動態パラメータに与える影響を検討した実験研究は非常に限られているため、本研究は破裂に寄与し得る血行動態学的特徴との関連を意識しつつ、患者固有の2つのIAにおける拍動流の特徴を3つの心拍数条件で解析することを目的とした。
  • 3次元X線血管造影（3D-DSA）データを用いて、正確かつ患者固有の動脈瘤形状を再構築し、その後計算流体力学（CFD）手法により2つの動脈瘤の内外における血流の特性を解析した。
  • シミュレーションでは、経頭蓋ドプラ（transcranial Doppler）超音波により測定された生理学的に妥当な流入条件を用いた結果、心拍数の変化に伴い、渦の形成や移動などを含む全体的な流れのパターンに有意な変化が認められた。
  • 2つの動脈瘤のいずれにおいても、心拍数の増加により壁面せん断応力（wall shear stress）は顕著に上昇したことから、心拍数変動に伴う局所の血行動態学的な力の変化は心拍数だけでなく動脈瘤の形状にも依存し、したがって心拍数の変動がIAに与える影響を一般化して適用することはできないことを示唆する。

(036) Imai [38]

📕 書誌情報

Inflow into saccular cerebral aneurysms at arterial bends.

Yohsuke Imai, Kodai Sato, Takuji Ishikawa, Takami Yamaguchi

Ann Biomed Eng, 2008 Sep

💬 AI 翻訳タイトル

動脈分岐部における嚢状脳動脈瘤への流入

💬 AI 要約

  • 本研究は、従来の血管内デバイスの設計上の不十分性を明らかにするため、種々の動脈の屈曲部に存在する未治療の嚢状脳動脈瘤に対する流入（inflow）特性を、計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）により検討した。
  • 予備的検討として、U字型、ねじれ（twisted）型、およびS字型の動脈において作製した動脈瘤の定常状態における流入を解析した。
  • 流入パターンおよび流入フラックス（inflow flux）は、ともに動脈形状と、動脈瘤と動脈のなす構成角（configuration angle）に強く依存することを示した。
  • 親動脈内で生成される二次流れ（secondary flow）が、流入に対して支配的な因子であることを明らかにし、血管内デバイスの設計では動脈幾何学と二次流れを考慮すべきであると結論づけた。

(037) Cheng [38]

📕 書誌情報

The effects of the interthalamic adhesion position on cerebrospinal fluid dynamics in the cerebral ventricles.

Shaokoon Cheng, Kristy Tan, Lynne E Bilston

J Biomech, 2010 Feb 10

💬 AI 翻訳タイトル

第三脳室における間脳間接着部位の位置が脳室内脳脊髄液動態に及ぼす影響

💬 AI 要約

  • 本研究は、第三脳室の特異的解剖学的特徴である間脳間接着が、その位置の個人差に応じて脳室内の圧力分布および脳脊髄液（CSF）動態に与える影響を明らかにすることを目的とした。
  • 方法として、間脳間接着を第三脳室内の異なる位置に配置した4つの3次元モデルを用い、計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）解析を実施した。
  • CSFは非圧縮のニュートン流体としてモデル化し、流れは層流と仮定したうえで、心周期（拡張期から開始）のCSF流動の周期的運動をモンロー孔での入口境界条件として与えた。
  • その結果、間脳間接着の位置は脳室内の圧力分布パターンに影響し、第三脳室におけるCSF最高圧は間脳間接着の位置により約50%変動し得ることが示された; 著者らは、この間脳間接着が水頭症（hydrocephalus）の発症・発達に機能的意義を持つ可能性があるため、将来の研究では当該解剖学的特徴をモデルに組み込むことが重要であると提案した。

(038) Chien [35]

📕 書誌情報

Patient-specific hemodynamic analysis of small internal carotid artery-ophthalmic artery aneurysms.

Aichi Chien, Satoshi Tateshima, James Sayre, Marcelo Castro, Juan Cebral, Fernando Viñuela

Surg Neurol, 2009 Nov

💬 AI 翻訳タイトル

小型内頸動脈—眼動脈（ICA-Oph）動脈瘤に対する患者特異的血行動態解析

💬 AI 要約

  • 未破裂の小脳動脈瘤に対する予防的治療は破裂リスクが低いため依然として議論の余地があることから、破裂リスクを有する小型動脈瘤を識別することが治療上重要である。
  • 本研究では、先行研究で示されている破裂に関連しうる血行動態指標を、同一部位に存在する既破裂および未破裂の小型動脈瘤の文脈で血行動態学的原理にもとづき評価し、UCLAデータベースから抽出した8例の小型内頸動脈—眼動脈（ICA-Oph）動脈瘤（<10 mm）を対象として、患者特異的計算流体力学（CFD）ソフトウェアにより血流パターン、壁面せん断応力（WSS）、および流れの衝突（flow impingement）を解析した。
  • 既破裂動脈瘤では動脈瘤ドーム内に複雑な流れパターンを認めた一方、未破裂症例ではいずれも単純な渦（vortex）が観察された。また、親血管と動脈瘤嚢の間で流速が低下する所見は全症例で共通しており、動脈瘤内部における最大流速は頂部（apex）または頸部（neck）のいずれかで認められた。
  • さらに、既破裂動脈瘤では未破裂動脈瘤に比べてWSS分布が高値かつ不均一である傾向があり（既破裂：10.66±5.99 Pa、未破裂：6.31±6.47 Pa；P<.01）、破裂・未破裂の小型ICA-Oph動脈瘤間では同サイズかつ同一解剖学的位置でも血行動態特性が異なりうることが示されたことから、WSSは小型動脈瘤の破裂を検討するうえで有用な血行動態因子となり得る。

(039) Bowker [35]

📕 書誌情報

Rest versus exercise hemodynamics for middle cerebral artery aneurysms: a computational study.

T J Bowker, P N Watton, P E Summers, J V Byrne, Y Ventikos

AJNR Am J Neuroradiol, 2010 Feb

💬 AI 翻訳タイトル

中大脳動脈瘤における安静時と運動時の血行動態：計算（computational）研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、運動に伴う血流量および心拍数の増加が脳動脈瘤に及ぼす影響が不明であることを背景として、患者が運動する際に頭蓋内動脈瘤内で生じる血行動態条件の変化をシミュレーションすることである。
  • 方法として、回転型3次元デジタルサブトラクション血管造影（3D rotational digital subtraction angiography）から患者固有形状を再構成し、中大脳動脈分岐部に位置する3つの動脈瘤について検討した; CFDにより安静時および運動時の条件下での非定常流れ場を解いた。
  • 入口条件は、中大脳動脈に関する既報の経頭蓋ドプラ（transcranial Doppler sonography）データを用いて設定し、速度場を解析・後処理して生理学的に関連する指標を算出した結果、全体的な流れパターンは運動中に大きくは変化しなかった。
  • 定量的には、運動シミュレーション中の時間平均壁面せん断応力（WSS）は平均20%（範囲4%-34%）増加し、壁面近傍流における粒子のRRT（相対的壁面滞留時間, RRT）は平均28%（範囲13%-40%）低下したが、動脈瘤壁に作用する時間平均圧は有意に変化しなかった; さらに2つの動脈瘤では動脈瘤と周辺血管のRRTに3桁オーダーの空間差が観察された。中等度の有酸素運動を模擬した条件ではWSSは有意に増加しない一方、運動に伴うRRT低下は動脈瘤組織内への栄養供給（栄養分の補充）の改善につながる可能性がある。

(040) Haiju [30]

📕 書誌情報

The combined detection of umbilical cord nucleated red blood cells and lactate: early prediction of neonatal hypoxic ischemic encephalopathy.

Zhang Haiju, Hao Suyuan, Fan Xiufang, Yang Lu, Ruopeng Sun

J Perinat Med, 2008

💬 AI 翻訳タイトル

臍帯血における有核赤血球（nucleated red blood cells）の検出と乳酸の併用：新生児仮死性低酸素性虚血性脳症（hypoxic ischemic encephalopathy）を早期に予測する手法

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、臍帯血中の有核赤血球数（NRBC/100 WBC）と乳酸（lactate）濃度の変動を評価することで、低酸素性虚血性脳症（HIE）の発症を可能な限り早期に予測する簡便かつ迅速な方法を確立することである。
  • 急性胎児機能不全（AFD）46例および慢性胎児機能不全（CFD）54例の新生児において、臍帯血中の有核赤血球の割合（NRBCs/100 WBC）および乳酸濃度を測定した。
  • 乳酸濃度およびNRBC/100WBCはいずれも、AFD群およびCFD群で対照群より高かった（いずれもP<0.01）。また、中等度〜重度HIE群では軽度HIE群よりもNRBC/100WBC値と乳酸値が高かった（P=0.002およびP=0.042）。
  • NRBCと乳酸の併用検出により、HIE予測の感度94%および特異度96%が、閾値15 NRBC/100WBCおよび4.25 mmol/Lで得られた；臍帯血で最も高いNRBC/100WBCと乳酸を示した3児（死亡1例・生存2例）では、生存2例の精神発達指数（MDI）および運動機能発達指数（PDI）が最も低かった（PDI/MDI関連）。これらのパラメータをNRBC/100WBCと乳酸で併用することで、HIEの発達および重症度を早期に予測でき、当該指標はHIE児の神経発達転帰と関連する。

(041) Ortega [27]

📕 書誌情報

Post-treatment hemodynamics of a basilar aneurysm and bifurcation.

J Ortega, J Hartman, J Rodriguez, D Maitland

Ann Biomed Eng, 2008 Sep

💬 AI 翻訳タイトル

脳底動脈瘤および分岐部に対する治療後の血行動態

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、動脈瘤の治療が成功した場合に、親血管へ有害な血行動態学的応力を負荷し得るかどうかを検討することであり、患者固有の脳底動脈瘤および分岐部を対象として、治療前後の計算流体力学（CFD）シミュレーションを実施した。
  • 方法として、仮想的な血管内治療を行う前後の状態を用い、治療前は収縮期に動脈瘤が周期的な渦管（vortex tubes）の列で満たされ、渦管が動脈瘤頸部で形成されてドーム内へ上方に搬送される過程を解析した。
  • 治療後は、動脈瘤充填材が渦管列の運動を抑制し、その結果として渦管が動脈瘤頸部下方の領域に封じ込められることが示された。さらに、治療後の流れ場の解析では、治療された動脈瘤頸部へ脳底動脈流が衝突すること、ならびに渦管が親血管壁に近接することによって、収縮期の最大壁面せん断応力が約50 Paまで増大することが明らかとなった。
  • 時間平均壁面せん断応力の算出では、親血管においてFry［Circ. Res. 22(2):165-197, 1968］が血管内皮細胞へ重篤な損傷を与えると示した37.9 Paを超える壁面せん断応力に曝露される面積が1.4×10^(-7) m^2存在することが示された。以上より、動脈瘤を循環から確実に隔離し動脈瘤頸部の残存がない治療手技であっても、血管壁に障害性のレベルへ血行動態学的応力を高め得ることが本研究の結果として示された。

(042) Ferns [26]

📕 書誌情報

Intracranial blood-flow velocity and pressure measurements using an intra-arterial dual-sensor guidewire.

S P Ferns, J J Schneiders, M Siebes, R van den Berg, E T van Bavel, C B Majoie

AJNR Am J Neuroradiol, 2010 Feb

💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内血流速度および圧力の、動脈内デュアルセンサーガイドワイヤによる計測

💬 AI 要約

  • 血行動態は、頭蓋内動脈瘤の成長および破裂に関与する可能性があると考えられている。
  • 未破裂動脈瘤の内部および周囲の血管内において、デュアルセンサー（圧力）およびドプラ速度（Doppler velocity）を備えたワイヤを用い、4例で局所圧力とBFV（blood flow velocity）を取得した。
  • 局所BFVは計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）の境界条件として利用できる一方で、圧力記録は動脈瘤に加わる機械的負荷に関する直接的な情報を提供する。
  • 以上より、BFVと圧力の両測定は、患者特異的な破裂リスク評価の精度向上に寄与し得る。

(043) Schirmer [22]

📕 書誌情報

Estimation of wall shear stress dynamic fluctuations in intracranial atherosclerotic lesions using computational fluid dynamics.

Clemens M Schirmer, Adel M Malek

Neurosurgery, 2008 Aug

💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学により頭蓋内動脈硬化性病変における壁面せん断応力（WSS）の動的変動を推定すること

💬 AI 要約

  • 頭蓋内狭窄（intracranial stenosis: IS）は、低灌流および血栓塞栓に起因する罹患率および死亡率の上昇と関連する。血管内皮機能の重要な調節因子である壁面せん断応力（wall shear stress: WSS）に着目し、経皮的血管形成術およびステント留置を受ける患者ベースのIS病変における病変内のWSSのパターンを評価することを目的とした。
  • 患者の高解像度3次元回転血管造影データを再構築して高精細計算メッシュを作成し、非ニュートン（non-Newtonian）かつ現実的な血液モデルを用いた拍動流（pulsatile）CFD解析を行った。WSSおよびその勾配を、経皮的血管形成術およびステント留置の前後の5つのIS病変について、時空間的に解析した。
  • 狭窄部におけるWSSは平均せん断大きさ1870 ± 783 dyn/cmに達し、さらに急速にせん断方向が反転して、再循環（recirculation）領域では振動性の低値へ移行した。WSSベクトルは、健常領域では観察されない複雑な動的方向・振幅の振動を示し、心周期の間に病変を横断して往復する時間依存的な収束・発散ストリップとして現れた。
  • これらの領域では短時間の区間においてWSSが2052 ± 909 dyn/cmで極端に時間的に変動したが、本研究で経皮的血管形成術およびステント留置によって正規化されたこのような極端なWSSの大きさと勾配に対する内皮のメカノトランスダクション（mechanotransductive）応答は未解明である。ISに対するCFD解析は、時間と空間にわたって広範かつ急峻なせん断変化を特徴とする複雑で過酷な微小血行力学的環境の存在を明らかにし、壁に作用する機械的力の特徴付けは、内皮の分子応答および狭窄の病態生理における血行動態的寄与の理解につながる可能性がある。

(044) Singh [18]

📕 書誌情報

The role of computational fluid dynamics in the management of unruptured intracranial aneurysms: a clinicians' view.

Pankaj K Singh, Alberto Marzo, Stuart C Coley, Guntram Berti, Philippe Bijlenga, Patricia V Lawford, Mari-Cruz Villa-Uriol, Daniel A Rufenacht, Keith M McCormack, Alejandro Frangi, Umang J Patel, D Rodney Hose

Comput Intell Neurosci, 2009

💬 AI 翻訳タイトル

未破裂脳動脈瘤の管理における計算流体力学の役割：臨床医の視点

💬 AI 要約

  • 脳動脈瘤（intracranial aneurysms; IAs）の発症機序における血行動態の重要性は広く受け入れられているが、血行動態予測のために計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）がますます用いられている一方で、これらの手法の開発および妥当性検証の進展と並行して臨床医の意見を収集することが不可欠である。
  • リスボン（ポルトガル）で開催された欧州低侵襲神経治療学会（European Society of Minimally Invasive Neurological Therapy; ESMINT）の教育コースの一環としてCFDワークショップを実施し、主に臨床医36名の参加者が欧州プロジェクト@neurIST内で開発された@neuFuseソフトウェアを用いてI Aの監督下でCFD解析を行った。
  • ワークショップに関するフィードバックを収集・解析し、参加者の課題遂行能力を1〜4の尺度で評価したところ、専門家の成績と比較して参加者の平均スコアは2.52（範囲0〜4）で、専門家ユーザの63%（範囲0〜100%）に相当した。
  • 参加者はCFDへの関心を明確に示したものの、I Aの発症機序における血行動態の役割、ならびに本領域におけるCFDの使用に関する認識の不足が認められたため、臨床医の理解を促進するためのさらなる取り組みが必要である。

(045) Tsuei [15]

📕 書誌情報

Vertebrobasilar junction fenestration with dumbbell-shaped aneurysms formation: computational fluid dynamics analysis.

Yuang-Seng Tsuei, Yasushi Matsumoto, Makoto Ohta, Toshio Nakayama, Masayuki Ezura, Akira Takahashi

Surg Neurol, 2009 Dec

💬 AI 翻訳タイトル

紡錘形（dumbbell-shaped）動脈瘤形成を伴う椎骨脳底動脈移行部（vertebrobasilar junction）瘤様分岐（fenestration）：計算流体力学解析

💬 AI 要約

  • 本研究は、椎骨脳底動脈移行部のfenestrationに関連して対をなす稀なdumbbell-shaped動脈瘤（AN：aneurysm）を8例報告し、対をなすANの血流パターンを（定性的および患者特異的）CFD（computational fluid dynamics）で明らかにすることを目的とした。
  • 5例において対をなすANに対する定性的CFD解析による流動様式を提示し、さらに8例の2次元および3次元の血管造影学的所見を後方視的に検討した；うち5例では患者特異的な幾何学モデル9件を作成し、血流解析を実施した。
  • 全8例で、椎骨脳底動脈移行部のfenestrationの近位端から左右に反対方向へ突出する大瘤と小瘤の2つのANを認め、右椎骨動脈（right VA）と左椎骨動脈（left VA）間の血管造影所見の差は、それぞれのVAにおける異なる血行動態特性を示唆した。
  • CFD解析により、対をなすANへの流入が右VAと左VAで異なることが示され、さらにCFDによる流れのシミュレーション結果は血管造影所見と整合した；fenestrated椎骨脳底動脈移行部における固有の壁欠損と、2つの流入に由来する特定の血行力学的ストレスが、dumbbell-shapedな対形成に寄与する可能性が示された。

(046) Spiegel [13]

📕 書誌情報

Tetrahedral and polyhedral mesh evaluation for cerebral hemodynamic simulation--a comparison.

Martin Spiegel, Thomas Redel, Y Zhang, Tobias Struffert, Joachim Hornegger, Robert G Grossman, Arnd Doerfler, Christof Karmonik

Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc, 2009

💬 AI 翻訳タイトル

脳血行動態シミュレーションにおける四面体および多面体メッシュ評価—比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、患者特異的な医用画像に基づくCFD（computational fluid dynamics）を用いた脳動脈瘤の血行動態解析において、メッシュパラメータを最適化しうる指針を示すことにある。
  • 方法として、内頸動脈の側壁動脈瘤および椎骨動脈分岐部動脈瘤の2種類の形状に対し、四面体メッシングと多面体体積要素メッシングを比較し、体積要素数（5,119〜228,118）を変化させたCFD解析を行った。
  • 結果として、異なるメッシュの評価は、動脈瘤の成長評価のための可能な指標として先行研究で同定された壁面せん断応力（wall shear stress）に基づいて実施され、多面体メッシュは四面体メッシュよりも精度が高く、必要メモリ量が少なく、計算時間が短く、収束挙動も速いことが示された（平均で369反復の削減）。
  • 結論として、多面体メッシュは脳動脈瘤CFDにおいて、計算効率と解析精度の両面で有利であり、血行動態シミュレーションの信頼性向上と手術・介入計画に向けた実用性の改善に寄与しうる。

(047) Avolio [8]

📕 書誌情報

Hemodynamic models of cerebral aneurysms for assessment of effect of vessel geometry on risk of rupture.

Alberto Avolio, Azadeh Farnoush, Michael Morgan, Yi Qian

Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc, 2009

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤の破裂リスク評価における血管形状の影響を調べるための血行動態モデル

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤の治療方針決定が主として動脈瘤サイズに依存している状況を踏まえ、母血管の幾何学的形状が動脈瘤内の流動パターンおよび質量流量に及ぼす影響を評価することである。
  • 方法として、計算流体力学（computational fluid dynamics；CFD）と有限要素法（finite element）によるモデリングを用い、異なるサイズおよびアスペクト比を有する嚢状（saccular）動脈瘤に流入する、直線状および屈曲した母血管モデルを作成し解析した。
  • その結果、同一の形状・サイズであっても母血管が屈曲している場合には動脈瘤内の流量が2倍を超える増加を示し、流速分布および二次流れの発達様式が大きく異なることが明らかとなった。
  • 結論として、これらは動脈瘤サイズに加えて破裂リスクの増大に寄与し得る重要な血行動態学的因子であり、母血管形状の依存性は動脈瘤アスペクト比に関数的に関連し、アスペクト比1.68では最小の依存性を示したことから、臨床画像から検出された脳動脈瘤の破裂リスクをより精密に定量化し、外科的意思決定を支援し得ると考えられる。

(048) Chang

📕 書誌情報

Computer-assisted extraction of intracranial aneurysms on 3D rotational angiograms for computational fluid dynamics modeling.

Herng-Hua Chang, Gary R Duckwiler, Daniel J Valentine, Woei Chyn Chu

Med Phys, 2009 Dec

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💬 AI 翻訳タイトル

計算機支援による3次元回転血管造影像からの脳動脈瘤の抽出：計算流体力学（CFD）モデリングのための方法

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、3次元回転血管造影（3DRA）画像から得られる脳血管形状の幾何学的記述を高精度化し、計算流体力学（CFD）解析に資する脳動脈瘤のセグメンテーション手法を提案することである。
  • 方法として、領域拡張型（region-growing）セグメンテーションに、荷電流体モデルに基づく変形可能輪郭（deformable contour）の3次元拡張を統合した新規アルゴリズムを開発し、操作者が平面画像上で血管区間を選択した後に血管を自動抽出する枠組みを構築した。
  • 実験により15症例で動脈瘤構造が有効に抽出され、手動による輪郭描出結果と良好に一致することが示された。
  • 既存手法と比較して重なり指標（overlap index）が大幅に高く、さらに血管構造を明瞭に表現できることから、本提案手法は3DRA画像ボリュームにおける動脈瘤の自動抽出において有望であり、CFDのための追加検討を可能にする独自の特性を有することが結論づけられた。

(049) Sforza

📕 書誌情報

Hemodynamics of Cerebral Aneurysms.

Daniel M Sforza, Christopher M Putman, Juan Raul Cebral

Annu Rev Fluid Mech, 2009 Jan 01

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💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤の血行動態

💬 AI 要約

  • 脳動脈瘤の発生および進行は、生物学的因子と血行動態的因子の複雑な相互作用によって駆動される動脈壁の変性過程である。
  • 血管壁上の内皮細胞は血流パターンに生理学的に応答し、正常条件下では非病理学的な組織リモデリングおよび適応に関連することが述べられている。
  • 異常な血流パターンと遺伝学的素因の組合せは、動脈瘤の病理学的形成につながりうるとされる。
  • 本論文では、血行動態パターンの役割に焦点を当てつつ、動脈瘤形成および進展に関する基本メカニズムについての近年の進展を概説している。

(050) Cebral

📕 書誌情報

Hemodynamics in Normal Cerebral Arteries: Qualitative Comparison of 4D Phase-Contrast Magnetic Resonance and Image-Based Computational Fluid Dynamics.

Juan R Cebral, Christopher M Putman, Marcus T Alley, Thomas Hope, Roland Bammer, Fernando Calamante

J Eng Math, 2009 Aug 01

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💬 AI 翻訳タイトル

正常な脳動脈における血行動態：4D位相差コントラスト磁気共鳴と画像ベース計算流体力学に基づく定性的比較

💬 AI 要約

  • 脳動脈における血行動態条件の詳細な知見は、脳血管疾患の発症および進展に至る基盤メカニズムの理解に重要であり、脳動脈瘤や動脈狭窄のような病的状態との比較に資するため、壁面せん断応力などの血行動態変数のベースライン値が必要である。
  • 本研究の目的は、正常被験者の脳動脈における血流パターンを、4D位相差コントラスト磁気共鳴と画像ベース計算流体力学の手法によってそれぞれ同定し、それらの整合性を評価するとともに差異を明確化することであった。
  • 本研究は、両手法の結果を直接検証（あるいは否定）することを目的とせず、それぞれの手法で不一致が生じ得る領域を特定し、各手法が生成したデータの解釈に際しての指針を提示することに焦点を当てた。
  • 以上より、正常脳動脈における血行動態解析において、4D位相差コントラスト磁気共鳴と画像ベースCFD（computational fluid dynamics）の間で想定される不一致領域を示し、各手法の出力データの読み替えに有用な考察を提供した。

(051) McGregor

📕 書誌情報

Exploring the use of proper orthogonal decomposition for enhancing blood flow images via computational fluid dynamics.

R H P McGregor, D Szczerba, M von Siebenthal, K Muralidhar, G Székely

Med Image Comput Comput Assist Interv, 2008

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💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学を用いた血流画像の強化における適切直交分解（proper orthogonal decomposition）の利用の検討

💬 AI 要約

  • 患者固有の流速情報を高品質に取得することは容易ではなく、利用可能な臨床データは一般に解像度が不十分であり、かつ多量のノイズを含むことが多い。
  • 本研究では、計算流体力学（CFD）と計測データを統合し、この困難を克服するための新規アプローチを提案する。
  • 血管位置を固定し、種々の解剖学的構成に対してシミュレーションされた血流パターンに対し適切直交分解（proper orthogonal decomposition）を実施することで、流れの再構成のための基底モデルを得られることを示す。
  • 得られた基底モデルを用いることで、個々の患者ごとに完全な流体シミュレーションを行うことなく、画像データをインテリジェントに補間できる可能性があり、本研究では当該手法の実現可能性を評価することに焦点を当てる。

(052) Sato

📕 書誌情報

The importance of parent artery geometry in intra-aneurysmal hemodynamics.

Kodai Sato, Yohsuke Imai, Takuji Ishikawa, Noriaki Matsuki, Takami Yamaguchi

Med Eng Phys, 2008 Jul

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💬 AI 翻訳タイトル

動脈瘤内血行動態における親動脈形状の重要性

💬 AI 要約

  • 本研究は、動脈瘤内血行動態における動脈の幾何学的形状の重要性を明らかにすることを目的とした。
  • 親動脈の形状および親動脈内における動脈瘤の配置をパラメータ化した新規の幾何学的パラメトリック（parameterized）嚢状動脈瘤モデルを用い、パラメトリック計算流体力学（CFD）解析を実施した。
  • 嚢状動脈瘤の形状（動脈瘤高径／動脈瘤頸部径の比）および配置（動脈瘤のねじれ角（torsion angle）と親動脈の上流部との角度）を変化させた側方性の嚢状動脈瘤モデルを比較したところ、同一の動脈瘤形状であっても、親動脈の曲率（曲がり）に対して外側に位置する動脈瘤は、内側または外側に位置する動脈瘤よりも壁面せん断応力（wall shear stress）が有意に高かった。
  • 以上の結果は、動脈瘤が親動脈に対してどのように配置されているかというコンフィギュレーションが、動脈瘤内血行動態において重要な役割を果たすことを示唆する。

(053) Karmonik

📕 書誌情報

Comparison of velocity patterns in an AComA aneurysm measured with 2D phase contrast MRI and simulated with CFD.

Christof Karmonik, Richard Klucznik, Goetz Benndorf

Technol Health Care, 2008

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💬 AI 翻訳タイトル

2D位相コントラストMRIで測定しCFDでシミュレーションした前交通動脈（AComA）動脈瘤における速度パターンの比較

💬 AI 要約

  • 目的：頭蓋内動脈瘤における血行動態のモデリングに対してCFDの利用が拡大している一方で，結果の検証（validation）の必要性が残っているため，2D位相コントラスト磁気共鳴（pcMRI）でin vivoに計測した速度パターンに基づき，CFDシミュレーションの参照データとしてpcMRIが担う役割を検討することを目的とした。
  • 方法：前交通動脈（AComA）動脈瘤の2D pcMRI計測から得た流入境界条件を用いて非定常CFDシミュレーションを実施し，動脈瘤内の速度プロファイルを2D pcMRIで取得するとともにCFDで算出した。
  • 結果：両手法で得られた速度プロファイルでは，最大および最小の流入における正（positive）および負（negative）速度の相対面積の形状が類似していた。さらに，心周期全体にわたる相対面積の大きさの相対的差は1%〜25%（平均12%）の範囲であった。
  • 結論：2D pcMRIは，前交通動脈領域の動脈瘤においてin vivoで速度プロファイルを記録可能であり，これらの速度プロファイルはCFDシミュレーションの検証に資する参照データとなり得る。今後，CFDシミュレーションにおけるpcMRIの役割をより詳細に検討するさらなる研究が必要である。

(054) Kim

📕 書誌情報

Quantification of hemodynamic changes induced by virtual placement of multiple stents across a wide-necked basilar trunk aneurysm.

Minsuok Kim, Elad I Levy, Hui Meng, L Nelson Hopkins

Neurosurgery, 2007 Dec

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💬 AI 翻訳タイトル

広頸部基底動脈瘤に対するバーチャルな複数ステント留置によって誘発される血行動態変化の定量化

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、計算流体力学（CFD）を用いて、透過性（ポーラス）ステントが動脈瘤の血行動態に与える影響を定量化することであり、単独治療としてステントのみを用いた場合に完全な瘤内血栓化が得られない可能性に対処する学術的貢献を目指した。
  • 患者のCT血管造影（computed tomographic angiography）画像から広頸部の嚢状基底動脈瘤形状を再構築し、3種類の市販ステント（Neuroform2、Wingspan、Vision）をモデル化したうえで、1〜3本のステントを仮想的に血管内腔へ適合させ、動脈瘤の入口部をまたぐように留置したモデルを作成し、ステント未留置モデルを対照とした。
  • 各モデルに対して、動脈瘤の病態形成および血栓化に重要とされる血行動態指標を算出するCFD解析を実施した結果、ステント留置により未留置動脈瘤で観察された複雑な流れパターンは抑制された。
  • ステント留置は動脈瘤内の壁面せん断応力を低下させ、その効果は追加ステントの留置により増強され、滞留（ターンオーバー）時間は1本および2本留置後には中等度に増加し、3本留置後には顕著に増加した；さらに血行動態指標に対するステント設計の影響は2本留置モデルでより大きかったことから、複数ステントの配置は動脈瘤血行動態を有意に改変し得るが、関連する改変は破裂リスクの観点で有益にも有害にもなり得るため、本手技の適用には慎重な検討が必要であると結論づけた。

(055) Ford

📕 書誌情報

On the effect of parent-aneurysm angle on flow patterns in basilar tip aneurysms: towards a surrogate geometric marker of intra-aneurismal hemodynamics.

Matthew D Ford, Sang-Wook Lee, Stephen P Lownie, David W Holdsworth, David A Steinman

J Biomech, 2008

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💬 AI 翻訳タイトル

親動脈—動脈瘤角度が脳底動脈末端動脈瘤における流れのパターンに及ぼす影響：動脈瘤内血行動態の代理幾何学マーカーに向けて

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、先行するCFD検証研究で観察された脳底動脈末端動脈瘤における2種類の流れ（動脈瘤内渦の位置と強度により特徴づけられる「血行動態表現型」）が、親動脈に対する動脈瘤バルブの角度という単純な幾何学的パラメータにより予測可能であるかを検討することである。
  • そのため、当該角度を独立に制御できる理想化した脳底動脈末端動脈瘤モデルを構築し、角度を2°から30°まで変化させたCFDシミュレーションを実施した（これらの極値は、解剖学的に現実的な2モデルで測定された角度に対応する）。
  • 理想化モデルにおいて、2°および30°で予測された巨視的血行動態は、対応する解剖学的モデルで観察された流れの特徴と整合していた一方で、流れタイプは8°〜12°の角度範囲で切り替わり、その近傍では流入運動量に対して血行動態表現型が感受的であることが感度解析により示された。
  • しかしながら、その角度範囲を外れる領域では、親動脈—バルブ角度が血行動態表現型を頑健に予測する指標となることが示唆され、脳底動脈末端動脈瘤の血流は2つの広い表現型に分類され、それぞれが異なる血行動態的力の影響を受ける可能性がある。さらに、比較的測定が容易な幾何学パラメータからこれらの流れタイプの一般的特徴を推定できることは、血行動態情報を日常的な臨床意思決定に導入する際の障壁を低減し得る。

(056) Mitsos

📕 書誌情報

Haemodynamic simulation of aneurysm coiling in an anatomically accurate computational fluid dynamics model: technical note.

Aristotelis P Mitsos, Nikolaos M P Kakalis, Yiannis P Ventikos, James V Byrne

Neuroradiology, 2008 Apr

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💬 AI 翻訳タイトル

解剖学的に正確な計算流体力学モデルにおける動脈瘤コイリングの血行動態シミュレーション：技術ノート

💬 AI 要約

  • 計算流体力学（CFD）は脳動脈瘤における血行動態パラメータの解析に用いられる数値手法であり、本研究の目的は、解剖学的に正確な頭蓋内動脈瘤を計算モデル内で表現した上で、コイルによる嚢内塞栓（endosaccular occlusion）を模擬し、その誘発する血行動態変化を示すことである。
  • 方法として、近年破裂した前交通動脈瘤の回転3次元デジタルサブトラクション血管造影（3-D DSA）から得たデータを3次元幾何学モデルへ変換し、開発済みの計算手法により離散化データを処理した。
  • コイル塞栓術のシミュレーションは、多孔質媒体を用いて流れの通過を妨げ、その特性を一連の塞栓コイルに従うよう設定することで実現した；評価した血行動態パラメータは、血管壁上の圧力分布、血液速度、ならびに血液流動パターンである。
  • 最初のコイル留置後に有意な血行動態変化が認められ、以後のコイリング段階では同様の変化がより小さい程度で生じた；速度低下に伴い動脈瘤内腔の渦状性が減少して停滞に至り、動脈瘤底部（fundus）の壁圧も段階的に低下したさらに、ネック残存部に形成される血行動態特性は、遅発性のコイル圧密（delayed coil compaction）や動脈瘤再増大の可能性評価の基礎となり得ることが示唆された。

(057) Schirmer

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Prediction of complex flow patterns in intracranial atherosclerotic disease using computational fluid dynamics.

Clemens M Schirmer, Adel M Malek

Neurosurgery, 2007 Oct

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計算流体力学（CFD）により頭蓋内動脈硬化性疾患（ICAD）での複雑な血流パターンを予測する

💬 AI 要約

  • 頸動脈および椎骨領域の頭蓋内動脈硬化性疾患（ICAD）は血行力学的な不全と血栓塞栓をいずれも引き起こし得るが、その流体力学的特性は、複雑な特徴と三次元形状のために未解明である。
  • 本研究では、症候性ICAD病変の血行動態を、症候性病変9例（頸動脈6例、椎骨2例、中大脳動脈1例）に対する高解像度カテーテルベースデジタル回転血管撮影から得た病変の三次元再構成体積をセグメンテーションし、ハイブリッド計算メッシュを生成して動的拍動CFD解析を行った。
  • 血液粘度はせん断依存の非ニュートンモデルで評価し、CFD結果ではICAD病変内に複雑な流れが認められ、狭窄部の中等度狭窄におけるせん断速度が19,000/s超となって高せん断による血小板活性化を誘導し得ることが示された。
  • さらに、狭窄部での渦度およびヘリシティの後に急激な減速と渦コア形成が観察され、圧力勾配は主として75%以上の狭窄で顕著で平均時間平均圧低下27.2±17.8 mmHgであったこと、またICADの術後（ステント血管形成術）では病変の血行動態プロファイルが対側対照と同等範囲に回復し、CFD解析により同定された病的環境が高せん断部位で活性化された血小板の遠位塞栓化の素因となる可能性が示唆された。

(058) Karmonik

📕 書誌情報

Wall shear stress variations in basilar tip aneurysms investigated with computational fluid dynamics.

Christof Karmonik, Goetz Benndorf, Richard Klucznik, Hani Haykal, Charles M Strother

Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc, 2006

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💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学により検討した基底動脈瘤（basilar tip aneurysm）における壁面せん断応力の変動

💬 AI 要約

  • 血行動態は、内血管治療により治療される脳動脈瘤の形成、血栓形成、再開通、増大、再出血に重要な役割を担うと考えられているが、その正確な役割および相互作用は不明であり、さらなる検討が必要である。
  • 頭蓋内動脈瘤における血行動態の体系的分類に向けて、基底動脈瘤3例を対象として、流入条件を変化させた場合に、動脈瘤近傍における壁面せん断応力の大きさ（magnitude）がどのように依存するかを調べた。
  • 動脈瘤近傍の壁面せん断応力の値が、流入条件の変化に伴って変動することを検討し、その依存性を明らかにすることを目的とした。
  • 以上より、基底動脈瘤における壁面せん断応力の変動が流入条件に依存するという観点から、頭蓋内動脈瘤の血行動態を分類するための基礎的知見が提供される。

(059) Alnaes

📕 書誌情報

Computation of hemodynamics in the circle of Willis.

Martin Sandve Alnaes, Jørgen Isaksen, Kent-André Mardal, Bertil Romner, Michael K Morgan, Tor Ingebrigtsen

Stroke, 2007 Sep

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ウィリス動脈輪における血行動態の計算

💬 AI 要約

  • 本研究は、脳動脈瘤の発症における重要因子である壁面せん断応力（WSS）および圧力に着目し、ウィリス動脈輪全体の血流を対象とした計算流体力学（CFD）シミュレータを開発することを目的とした。
  • 方法として、血液は剛性の血管壁内において不完全流体（incompressible）かつニュートン流体として扱い、血管内流れをNavier-Stokes方程式によりモデル化した。さらに、ウィリス動脈輪の幾何学形状を立方体曲線（cubic curves）周囲の管のネットワークとして近似し、入口には拍動性流量、出口には一定圧力を境界条件として与えた。
  • 結果として、血管径の違いおよび分岐角の非対称性が、WSSの大きさと血管壁上での空間分布に影響することがシミュレーションで確認された。
  • 結論として、CFD解析はウィリス動脈輪全体に適用可能であり、動脈瘤発症リスク因子を含む本複雑な血管構造の病態生理を検討するために用いるべきである。また、本手法は今後、柔軟な血管壁を用いたシミュレーションを含めて発展させる必要がある。

(060) Cebral

📕 書誌情報

Computational fluid dynamics modeling of intracranial aneurysms: qualitative comparison with cerebral angiography.

Juan R Cebral, Richard S Pergolizzi, Christopher M Putman

Acad Radiol, 2007 Jul

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💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤に対する計算流体力学（CFD）モデリング：脳血管造影との質的比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）モデリングが、従来の血管造影で同定可能な主要な動脈瘤内の血流構造の位置を正しく予測できるかどうかを検証することである。
  • 3例の脳動脈瘤について、三次元回転血管造影（three-dimensional rotational angiography）画像から患者固有モデルを構築し、CFDシミュレーションを実施した。
  • 速度場（velocity fields）を用いて造影剤輸送（contrast transport）を模擬し、「仮想」血管造影（virtual angiogram）となる可視化画像を作成した後、高フレームレートの従来型脳血管造影画像と比較して血流構造を評価した。
  • CFDシミュレーションでは、単純から複雑までの3種類の明瞭な流れのタイプが示され、仮想血管造影画像はいずれの動脈瘤においても、流入ジェットの大きさ・配向、衝突（impaction）領域、流れのタイプに関して従来の血管造影画像と良好な一致を示した；また、動脈瘤内の大きな渦（vortices）や流出（outflow）領域も対応していたが、心周期の後半における緩徐な再循環域では一致が相対的に低下した。

(061) Meng

📕 書誌情報

Complex hemodynamics at the apex of an arterial bifurcation induces vascular remodeling resembling cerebral aneurysm initiation.

Hui Meng, Zhijie Wang, Yiemeng Hoi, Ling Gao, Eleni Metaxa, Daniel D Swartz, John Kolega

Stroke, 2007 Jun

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動脈分岐部の頂点における複雑な血行動態は、脳動脈瘤の発症に類似した血管リモデリングを誘導する

💬 AI 要約

  • 動脈分岐部の頂点は脳動脈瘤の好発部位であり、流れの分流（flow divider）に関連する特異的な血行動態条件が、頂点の血管壁を動脈瘤形成へと誘導しうる可能性が示唆される。本研究は、動脈瘤発症に関連する不適応な血管リモデリングをもたらす特異的な血行動態上の障害（hemodynamic insult）を同定するとともに、組織および細胞レベルでの早期リモデリング事象を明らかにすることを目的とした。
  • 雌成犬6頭の頸動脈血管において新たな分岐点を外科的に作製し、in vivo 血管造影画像および計算流体力学（CFD）シミュレーションにより各分岐部の詳細な血行動態の微小環境を再構成した。その後、これらの血行動態情報を組織学的特徴と空間的に対応付け、特定の組織応答を示す部位との関連を検証した。
  • 血管壁のリモデリングには2つの明確なパターンを認めた。(1) 分岐部頂点に内膜パッド（intimal pad）を形成する過形成（hyperplasia）、および(2) 流れの加速（flow acceleration）部位に隣接する領域での破壊的リモデリングであり、内頸弾性板（internal elastic lamina）の破綻、内側平滑筋細胞の喪失、平滑筋細胞の増殖低下、フィブロネクチンの喪失を特徴とする、頭蓋内動脈瘤の開始に類似していた。
  • 加速流に相当する領域への動脈瘤型リモデリングの強い局在性は、高い壁面せん断応力（wall shear stress）と壁面せん断応力勾配（gradient）の高さの組合せが「危険（dangerous）」な血行動態条件を構成し、分岐部頂点の血管壁を動脈瘤形成へと傾けることを示唆する。

(062) Dempere-Marco

📕 書誌情報

CFD analysis incorporating the influence of wall motion: application to intracranial aneurysms.

Laura Dempere-Marco, Estanislao Oubel, Marcelo Castro, Christopher Putman, Alejandro Frangi, Juan Cebral

Med Image Comput Comput Assist Interv, 2006

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💬 AI 翻訳タイトル

壁運動の影響を取り入れたCFD解析：頭蓋内動脈瘤への適用

💬 AI 要約

  • 頭蓋内動脈瘤の進展および破裂において、特に壁面せん断応力が重要な役割を担うと考えられている。本研究では、非剛体（non-rigid）レジストレーションによる画像ベースの壁運動推定と計算流体力学（CFD）シミュレーションを統合し、動脈瘤内の現実的な流動パターンを提示するとともに、変形する壁が血行動態パターンに及ぼす影響を理解することを目的とした。
  • 提案手法は、従来のように壁を剛体として扱う、あるいはCFD解析のために経験的な弾性パラメータを仮定する代わりに、測定された壁運動を境界条件として課すことで壁コンプライアンス（wall compliance）を本研究に組み込んだ。
  • 壁運動を考慮した場合には動脈瘤の血行動態に変動が観察されたが、壁面せん断応力分布の全体的な特徴は大きくは変化しないように見えた。
  • 観察された壁面せん断応力の変動の臨床的意義を確立するためには、より多くの症例を対象とした追加の実験が必要であると結論づけた。

(063) Linninger

📕 書誌情報

Cerebrospinal fluid flow in the normal and hydrocephalic human brain.

Andreas A Linninger, Michalis Xenos, David C Zhu, MahadevaBharath R Somayaji, Srinivasa Kondapalli, Richard D Penn

IEEE Trans Biomed Eng, 2007 Feb

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💬 AI 翻訳タイトル

正常および水頭症患者におけるヒト脳の脳脊髄液（CSF）流動

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、磁気共鳴（MR）画像に基づいて脳脊髄液（CSF）流動を推定する計算枠組みを構築し、正常および交通性水頭症における拍動性CSF流動と圧力動態の特徴を明らかにすることである。
  • 方法として、MR画像から得た患者個別の脳形状（側脳室およびくも膜下腔（SAS）の寸法）とCSF充填領域を再構成し、有限の計算メッシュ上でCSFの質量および運動量保存則を解くことにより、患者のCSF流動と圧力場を予測した。
  • 結果として、側脳室間とSASの間には小さな経壁圧（transmantle pressure）差（約10 Pa）が予測され、さらに水頭症患者においても経壁圧差は小さいまま（約30 Pa）である一方、頭蓋内圧（ICP）の拍動性は4倍に増大することが示された。
  • 結論として、予測されたCSF流速はCine MRI計測と良好に一致したが、前橋部（prepontine area）では予測値と観測値の差がみられ、脳—CSF相互作用の複雑性が示唆された。また、本論文は頭蓋腔内における拍動性CSF流動を予測するための包括的な計算モデルを提示している。

(064) Hoi

📕 書誌情報

Validation of CFD simulations of cerebral aneurysms with implication of geometric variations.

Yiemeng Hoi, Scott H Woodward, Minsuok Kim, Dale B Taulbee, Hui Meng

J Biomech Eng, 2006 Dec

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💬 AI 翻訳タイトル

嚢状脳動脈瘤のCFDシミュレーションの検証：幾何学的変動の影響に関する含意

💬 AI 要約

  • 本研究は、粒子画像流速測定（PIV）を用いて、医用画像由来の血管形状に基づくCFD手法を嚢状脳動脈瘤の流体解析に適用しうるか検証し、さらに動脈瘤モデルにおける微小な幾何学的変動がCFDで得られる血行動態に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。
  • シリコーンエラストマーで実験用ファントムを作製し、球状動脈瘤モデルをできるだけ模擬した。作製ファントムからPIV計測を実施し、理想的な球状動脈瘤モデル（S1）のCFD結果と比較した。加えて、ファントムの3次元画像から再構成した幾何形状に基づくCFD結果ともPIV結果を比較したのち、ファントムの2種類の幾何学的変動モデル（S2、S3）に対してCFD解析を行い、血流場への影響を評価した。
  • 理想的な球状動脈瘤モデル（S1）に基づくCFD結果は、ファントムから得たPIV計測結果と概して一致せず、副次的な流れのパターンにも不整合が認められた。一方で、実際のファントム幾何形状に基づくCFDはPIV計測と良好に一致した。
  • モデルS2およびS3のCFDは、ファントムと定性的に類似した流れ場を示したが、渦度、正の循環、壁面せん断応力などの主要な血行動態指標では定量的に有意な変化が生じた。CFDシミュレーションは、計測と解析の双方が同一の幾何形状に基づく場合に限り、実験計測と高い整合性を得られる可能性があること、また動脈瘤モデルの微小な幾何学的変動が流れ場および主要な血行動態パラメータを大きく変えうることが示された。さらに、医用画像には幾何学的不確実性が含まれるため、画像ベースの患者固有CFD結果を臨床的フィードバックに用いる前に慎重な精査が必要である。

(065) Meng

📕 書誌情報

A model system for mapping vascular responses to complex hemodynamics at arterial bifurcations in vivo.

Hui Meng, Daniel D Swartz, Zhijie Wang, Yiemeng Hoi, John Kolega, Eleni M Metaxa, Michael P Szymanski, Junichi Yamamoto, Eric Sauvageau, Elad I Levy

Neurosurgery, 2006 Nov

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💬 AI 翻訳タイトル

生体内における動脈分岐部の複雑な血行動態と血管反応を対応付けるためのモデルシステム

💬 AI 要約

  • 目的：脳動脈瘤は複雑な血行動態を伴う動脈分岐部の頂部に好発するため、局所血行動態と血管反応との因果関係を解明することを目的として、疾病発症機序に関連する基盤的理解を目指した。
  • 方法：2匹のイヌで、先天的総頸動脈から外科的に動脈分岐部を作製し、2週間および2か月後に血管造影により画像化したのち摘出した。操作した血行動態に対する応答として、局所の形態変化を評価し、得られたin vivo画像に対して計算流体力学（CFD）シミュレーションを実施して、その結果を組織学画像へ対応付けた。
  • 結果：高い壁面せん断応力（wall shear stress）や高い壁面せん断応力勾配（gradient）などの局所流れ条件が、流れの衝突領域における内膜パッド（intimal pad）や、初期動脈瘤の特徴を有する「溝（groove）」を含む血管変化と関連していることが示された。
  • 結論：本新規手法であるhistohemodynamic micromapping（組織血行動態マッピング）は、変化した血行動態の微小環境と、動脈瘤発生に整合的な血管反応との間に直接的な相関が存在することを明らかにする。

(066) Castro

📕 書誌情報

Patient-specific computational fluid dynamics modeling of anterior communicating artery aneurysms: a study of the sensitivity of intra-aneurysmal flow patterns to flow conditions in the carotid arteries.

M A Castro, C M Putman, J R Cebral

AJNR Am J Neuroradiol, 2006

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💬 AI 翻訳タイトル

前交通動脈瘤に対する患者特異的計算流体力学モデル：頸動脈の流れ条件に対する動脈瘤内血流パターンの感度に関する検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、左右の内頸動脈（internal carotid arteries; ICAs）における不均等な生理学的流量条件が前交通動脈瘤の血行動態に及ぼす影響を明らかにすることである。
  • 左右の3次元回転血管造影（3D rotational angiograms）から患者特異的な2つの脳動脈瘤の計算流体力学モデルを構築し、ICAs間の不均等な平均流量、位相シフト、および波形の違いを与えた条件下で瘤内流れの力学を解析した。
  • 各患者について計9通りのシミュレーションを実施し、各流れ条件に対してシネ（cine）流速シミュレーションおよび非定常の壁面せん断応力（wall shear stress; WSS）マップを作成したうえで、瘤の選択領域における平均WSS大きさの時間依存曲線を構築した。
  • 供給血管における平均流量のアンバランスは、高WSS領域を支配的な流入ジェット側へと移動させ、WSSピークの大きさを変化させる傾向を示した一方で、WSS分布と速度シミュレーションの全体的な定性的な外観は大きくは変化しなかった；さらに位相および波形の非対称性は血行動態パターンの時間的複雑性を増大させ、流れパターンを不安定化する傾向が認められた。ICAsにおける相対位相および波形形状の差は、血行動態に由来する力分布の複雑性と安定性に有意な影響を及ぼし、その影響の大きさは動脈瘤および流入血管の幾何学的特徴に関連することから、複数の流入経路を有する脳動脈瘤では、親血管における流れ特性に影響する条件を流れモデルに組み込むべきである。

(067) Meng

📕 書誌情報

Saccular aneurysms on straight and curved vessels are subject to different hemodynamics: implications of intravascular stenting.

H Meng, Z Wang, M Kim, R D Ecker, L N Hopkins

AJNR Am J Neuroradiol, 2006 Oct

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直線血管および湾曲血管に存在する嚢状動脈瘤は異なる血行動態に支配される：血管内ステント留置の影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、イヌの静脈ポーチ（側壁型または直線血管型）およびウサギのエラスターゼ誘発（湾曲血管型）動脈瘤モデルにおける、血管内ステント留置が血行動態に与える影響を検討することである。
  • 側壁型および直線血管型、ならびに湾曲血管型の動脈瘤に対して、Wallstent を用いたステント留置群と無ステント群を設定し、計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）シミュレーションおよび in vitro の流れ可視化により、動脈瘤内の流れの滞留（stagnancy）と流れの衝突（impingement）に対するステント配置の影響に焦点を当てて解析した。
  • 結果として、側壁型および湾曲型の動脈瘤モデルは、せん断駆動型（shear-driven）と慣性駆動型（inertia-driven）という本質的に異なる血行動態を示し、そのためステント留置の結果も異なることが明らかとなった。
  • 以上より、嚢状動脈瘤の血行動態は血管形状（直線／湾曲、側壁／湾曲）により基礎的に異なり、その違いがステント留置の血流パターンに対する帰結を規定する可能性が示唆された。

(068) Castro

📕 書誌情報

Computational fluid dynamics modeling of intracranial aneurysms: effects of parent artery segmentation on intra-aneurysmal hemodynamics.

M A Castro, C M Putman, J R Cebral

AJNR Am J Neuroradiol, 2006 Sep

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💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤に対する計算流体力学（CFD）モデリング：親動脈のセグメンテーションが動脈瘤内血行動態に及ぼす影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤の動脈瘤内血行動態に対して、上流側の親動脈（parent artery）形状が及ぼす影響を明らかにすることである。
  • 3次元回転血管造影画像（3D rotational angiography）から、4例の患者固有モデル（後交通動脈［PcomA］1例、中大脳動脈［MCA］2例、前交通動脈［AcomA］1例）を構築し、各動脈瘤につき2種類の幾何学モデルを作製した。
  • すなわち、1つは親血管の自然形状を保持したモデルであり、もう1つは動脈瘤の約1 cm上流で親血管を切除し、親血管を直線円柱に置換したモデルである。
  • 対応する有限要素格子を生成し、拍動流条件下でCFDシミュレーションを実施した結果、切除モデルではいずれの症例でも動脈瘤内の壁面せん断応力（WSS）を過小評価し、インパクション（impaction）領域を頸部側へ移すことが確認された；これらの影響は上流の湾曲が大きいPcomAおよびAcomAでより顕著であり、M1区間が長いMCAでは最も影響が小さかった。さらに、切除モデルにおける親血管内のより層流的な流れは、動脈瘤内の流れの複雑性を低下させ（渦の数が減少し、瘤頂部での速度が低下）、上流側親動脈からの流入流れを適切にモデル化できないことが動脈瘤内血行動態モデルの結果に大きく影響し得ることが示された。したがって、動脈瘤の親血管における上流部分を含めて、動脈瘤内血行動態を正確に表現することが必要である。

(069) Kurtcuoglu

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Computational investigation of subject-specific cerebrospinal fluid flow in the third ventricle and aqueduct of Sylvius.

Vartan Kurtcuoglu, Michaela Soellinger, Paul Summers, Kevin Boomsma, Dimos Poulikakos, Peter Boesiger, Yiannis Ventikos

J Biomech, 2007

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💬 AI 翻訳タイトル

第三脳室およびシルビウス水道における被験者固有の脳脊髄液流れの計算的検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、MRIに基づく被験者固有の境界条件を用いて、第三脳室およびシルビウス水道における脳脊髄液（CSF）の流れ特性を計算流体力学（CFD）により定量的に明らかにすることである。
  • 方法として、解剖学的MRIから手動画像セグメンテーションにより流れ場の幾何形状を再構築し、さらにMRI脳運動スキャンに基づいて計算領域境界の移動を導出した。
  • 速度MRI（velocimetric MRI）により、パイプ内の拍動流の理論に基づいてシルビウス水道の下流端における速度場を再構成し、モンロー孔には一定圧境界条件を与えた。
  • その結果、シルビウス水道から噴出するジェット、ジェット上方に位置する中等度に移動する再循環領域、およびジェット下方に位置する移動する再循環領域の3つの主要な流れの特徴が観察され、領域全体の流れは層流であり、水道内の最大レイノルズ数は340であった；以上より、MRIとCFDを組み合わせることで第三脳室およびシルビウス水道における流れ場の被験者固有の詳細な定量情報が得られることを示した。

(070) Acevedo-Bolton

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Estimating the hemodynamic impact of interventional treatments of aneurysms: numerical simulation with experimental validation: technical case report.

Gabriel Acevedo-Bolton, Liang-Der Jou, Bradley P Dispensa, Michael T Lawton, Randall T Higashida, Alastair J Martin, William L Young, David Saloner

Neurosurgery, 2006 Aug

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💬 AI 翻訳タイトル

動脈瘤に対する血管内治療の血行動態学的影響の推定：実験的検証を伴う数値シミュレーション—テクニカル・ケースレポート

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、位相差（phase-contrast）磁気共鳴画像法（MRI）および計算流体力学（CFD）を用いて、巨大紡錘状動脈瘤を有する患者に対する異なる介入選択肢がもたらし得る血行動態学的転帰を推定することである。
  • 手術の明確な選択肢がない巨大頭蓋内動脈瘤患者群を追跡し、そのうち動脈瘤が劇的に増大した1例を詳細解析対象として選定した。
  • コントラスト強調磁気共鳴血管撮影（MRA）および位相差MRIにより動脈瘤形状ならびに流入・流出の条件を計測し、得られたデータをCFDプログラムへ入力して、提示生理状態および対側の椎骨動脈を閉塞または開通させた場合の速度場と壁面せん断応力分布を算出した。
  • 幾何学的に厳密なシリコーン流体ファントムを用いたin vitro流れ実験によりモデルを検証したところ、シミュレーションでは2本の椎骨動脈間の流量比の変更により主血流ジェットが動脈瘤の腹部へ偏向し、その結果として増大部位における低い壁面せん断応力領域の広がりが抑制される可能性が示された；さらに、患者固有の複雑な動脈瘤形状に対するCFD解析は、in vivoおよびin vitroの位相差MRIにより検証され、動脈瘤に対する介入治療の予測される血行動態学的影響をモデル化するのに有用であることが示された。

(071) Castro

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Patient-specific computational modeling of cerebral aneurysms with multiple avenues of flow from 3D rotational angiography images.

Marcelo A Castro, Christopher M Putman, Juan R Cebral

Acad Radiol, 2006 Jul

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💬 AI 翻訳タイトル

3D回転血管撮影画像に基づく複数の流入経路を有する脳動脈瘤の患者固有計算モデリング

💬 AI 要約

  • 目的：3D回転血管撮影（3D rotational angiography; 3DRA）画像に基づく動脈瘤の血流動態に関する既存研究は、単一の流入経路をもつ動脈瘤に限定されていたが、本研究ではウィリス動脈輪の動脈瘤のように複数の流入源を伴う症例へ適用可能な患者固有のCFD（computational fluid dynamics）モデル構築手法を提示することを目的とした。
  • 方法：動脈瘤への流入を与える各血管に対して造影剤注入によりRA画像を取得し、画像の共登録と表面のマージ（surface merging）を組み合わせた新規手法により、複数の流入経路を有する患者固有動脈瘤モデルをRA画像から構築した。
  • 結果：個々の血管樹とは独立に解剖学的モデルを作成し、それらを単一モデルへ融合した上で、血行動態のCFD解析に用いる有限要素格子を作成した。症例例として、前交通動脈瘤、脳底部先端部動脈瘤、および一致して存在する5つの動脈瘤を含むウィリス動脈輪全体モデルを提示し、さらに前交通動脈瘤の数値ファントムによって手法を評価した。
  • 結論：本手法により、複数流入を統合したネットワーク型の数値モデルをCFDモデリング用に作成できることが示され、さらに動脈瘤内の流れパターンは2つの流入ストリームのマージによって強く影響される一方で、その影響はマージ部位からの距離が増すにつれて低下した。

(072) Mantha

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Hemodynamics in a cerebral artery before and after the formation of an aneurysm.

A Mantha, C Karmonik, G Benndorf, C Strother, R Metcalfe

AJNR Am J Neuroradiol, 2006 May

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💬 AI 翻訳タイトル

動脈瘤形成前後における脳動脈の血行動態

💬 AI 要約

  • 目的：3Dデジタルサブトラクション血管造影（3DDSA）で得られたデータに基づき、動脈瘤形成前後の脳動脈における血行動態学的要因を計算流体力学（CFD）により評価すること。
  • 方法：まず、3つの傍鰭（paraclinoid）動脈瘤について、幾何学的に正確なモデルを用いて血行動態因子を解析し、その後、動脈瘤を仮想的に除去して親動脈を再構築した形状に対して再度シミュレーションを行った。
  • 結果：各動脈瘤が発生した部位において、比較的低い壁面せん断応力（wall shear stress）と回転成分を伴う（rotating）壁面せん断応力が観察される領域が確認された。
  • 結論：この低く回転する壁面せん断応力の現象は、著者らの知る限り先行報告がなく、脳動脈瘤の形成部位に関連する血行動態学的特徴として新たな示唆を与える。

(073) Kurtcuoglu

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Reconstruction of cerebrospinal fluid flow in the third ventricle based on MRI data.

Vartan Kurtcuoglu, Michaela Soellinger, Paul Summers, Kevin Boomsma, Dimos Poulikakos, Peter Boesiger, Yiannis Ventikos

Med Image Comput Comput Assist Interv, 2005

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💬 AI 翻訳タイトル

MRIデータに基づく第三脳室における脳脊髄液（CSF）流れの再構築

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、MRIデータに基づき第三脳室およびシルビウス水道を含む脳脊髄液（CSF）システムの流速・圧力場を再構築することである。
  • 方法として、第三脳室とシルビウス水道を包含するCSF流体領域に対し有限体積（finite-volume）モデルを用い、脳解剖のMRIスキャンのセグメンテーションにより流体領域形状を取得した。
  • さらに、脳運動MRIから得られる領域壁の変位を補間し、モンロー孔には一定圧境界条件（BC）を、シルビウス水道の下端には速度論的MRI（velocimetric MRI）から再構成した時間依存（transient）の速度境界条件を適用した。
  • その結果、MRIスキャンと計算流体力学（CFD）シミュレーションの組合せにより第三脳室内の流れ場を再構築できることが示され、閉塞性水頭症などにおけるシャント（shunt）留置といった神経外科的介入の改善に、患者固有の事前情報としてCSF流れが有用となり得ることが示唆された。

(074) Ormazabal

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Determination of 5-methyltetrahydrofolate in cerebrospinal fluid of paediatric patients: reference values for a paediatric population.

Aida Ormazabal, Angels García-Cazorla, Belén Pérez-Dueñas, Veronica Gonzalez, Emilio Fernández-Alvarez, Mercé Pineda, Jaume Campistol, Rafael Artuch

Clin Chim Acta, 2006 Sep

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小児の脳脊髄液における5-メチルテトラヒドロ葉酸（5-MTHF）の測定：小児集団における基準値の設定

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、小児対照集団および各種神経疾患患者における脳脊髄液（CSF）中の5-メチルテトラヒドロ葉酸（5-MTHF）濃度を解析し、基準値を確立することである。
  • 方法として、年齢2日〜18歳（平均3.8歳）の小児対照63例および年齢1日〜22歳（平均5.0歳）の原因不明の重症てんかん性脳症、運動障害、レット症候群、ミトコンドリア病を含む165例について、血漿とCSF検体を用いて5-MTHFを逆相HPLCにより蛍光検出（励起295 nm、蛍光355 nm）で定量した。
  • 結果として、対照群では5-MTHF値と年齢の間に負の相関（r=-0.468；p<0.0001）が認められたため、基準値を3つの年齢群に層別化した。患者では165例中122例がCSF 5-MTHF値正常であり、43例で低下（重度から軽度まで）がみられたほか、CSF総蛋白値の上昇が低5-MTHF濃度の存在と関連していた（chi(2)=7.796；p=0.005）。
  • 結論として、本法の適用は小児における5-MTHFの基準値設定および小児における脳葉酸欠乏（CFD）の診断に有用であり、さらにCSF総蛋白濃度の上昇は可能性のあるCFDのマーカーとして考慮されるべきである。

(075) Hoi

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Flow modification in canine intracranial aneurysm model by an asymmetric stent: studies using digital subtraction angiography (DSA) and image-based computational fluid dynamics (CFD) analyses.

Yiemeng Hoi, Ciprian N Ionita, Rekha V Tranquebar, Kenneth R Hoffmann, Scott H Woodward, Dale B Taulbee, Hui Meng, Stephen Rudin

Proc SPIE Int Soc Opt Eng, 2006 Mar 13

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非対称ステントによる犬の頭蓋内動脈瘤モデルにおける血流修飾：デジタルサブトラクション血管造影（DSA）および画像ベースの計算流体力学（CFD）解析による研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、非対称ステントによって誘起される血流場を、数値解析とデジタルサブトラクション血管造影（DSA）法の双方を用いて評価し、さらに生体内動脈瘤モデルにおける非対称ステントの血流力学的効果を定量化することである。
  • 犬の頸動脈にベインポーチ型動脈瘤モデルを作製し、動脈瘤頸部に25%の低多孔パッチ、その他領域に80%の高多孔率となる非対称ステントを留置したのち、コーンビームCTでステント前後の動脈瘤形状を取得してCFD解析用に再構成した。
  • 計算コストを低減するため、低多孔パッチが存在する動脈瘤入口部の層に圧力損失（pressure drop）を与えることで非対称ステント効果をモデル化し、定常状態および動脈瘤モデルで計測した波形に基づく拍動流条件下で血流を評価した。
  • CFDの結果、非対称ステントは動脈瘤への流入を51%減少させ、血栓形成を促す停滞（stasis）様の環境の形成が示唆された；DSAシーケンスにおいても動脈瘤内への流れの顕著な低下が確認され、非対称ステントは所望の血流修飾特性を備えた頭蓋内動脈瘤治療に対する画像誘導（image guided）介入として有望である可能性が示された。

(076) Kim

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Numerical simulation of local blood flow in the carotid and cerebral arteries under altered gravity.

Changsung Sean Kim, Cetin Kiris, Dochan Kwak, Tim David

J Biomech Eng, 2006 Apr

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💬 AI 翻訳タイトル

変重力条件下における頸動脈および脳動脈の局所血流の数値シミュレーション

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、変重力条件下で頸動脈分岐部および脳動脈における血流を（computational fluid dynamics: CFDにより）モデル化し、その血行力学的影響を明らかにすることである。
  • 方法として、流体—壁相互作用に基づく動脈壁運動モデル、血液のせん断減粘（shear thinning）特性を表すモデル、流出境界条件のための血管床（vascular bed）モデル、ならびに自己調節（autoregulation）機構のモデルを導入し、3次元非圧縮・非定常Navier-Stokes方程式を反復的に解いた。
  • 具体的には、Navier-Stokes方程式に重力の影響を反映するための重力項を付加し、疑似圧縮性法（pseudocompressibility method）および二重時間ステッピング（dual time stepping）により連成したモデルを解いた；さらに複雑形状にはchimera overset grid技術を採用して動脈分枝間の接続性を確保し、コード検証では定常および時間依存の流れについて実験データとの比較を行った。
  • その結果、頸動脈分岐部モデルおよび2種類のCircle of Willisモデル（理想化形状と解剖学的データセット）に対する数値計算を通じて、変重力が動脈の収縮／拡張に対して顕著な影響を与え、それに伴う流れの条件の変化が生じることが示された。

(077) Maurits

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The influence of vessel wall elasticity and peripheral resistance on the carotid artery flow wave form: a CFD model compared to in vivo ultrasound measurements.

N M Maurits, G E Loots, A E P Veldman

J Biomech, 2007

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💬 AI 翻訳タイトル

頸動脈における血管壁弾性と末梢抵抗が血流波形に及ぼす影響：CFDモデルとin vivo超音波計測の比較

💬 AI 要約

  • ドプラ血流波形および拍動指数などの派生指標は、動脈疾患の評価において臨床的に重要な手段であるが、その波形の典型的な形状は末梢抵抗と血管壁の弾性特性の両者により大きく規定されることが生理学的に知られている。本研究では、頸動脈分岐部における血流CFD（computational fluid dynamics）シミュレーションから得られる血流波形に対する血管壁弾性と末梢抵抗の影響を体系的に検討することを目的とした。
  • 方法として、頸動脈分岐部の血流を対象とするCFDモデルにより血流波形を算出し、その数値結果をin vivo超音波計測により得られた結果と比較した。in vivo計測は、現実的な幾何形状、局所的な弾性特性、および数値実験の入力血流波形を提供し、頸動脈分枝の3つの異なる部位において計算と実験を対比した。
  • 結果として、末梢抵抗は外頸動脈における速度に対して顕著な低下効果を示した。さらに血管壁弾性を考慮すると、計算された収縮期ピーク速度は大幅に低下し、血流波形のより現実的な平滑化が認められた。
  • 結論として、実験的に得られたドプラ血流波形を数値的に再現するには、血管壁弾性と正の末梢抵抗の両方を同時に考慮する必要があることが示された。

(078) Kim

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Evaluation of an asymmetric stent patch design for a patient specific intracranial aneurysm using Computational Fluid Dynamic (CFD) calculations in the Computed Tomography (CT) derived lumen.

Minsuok Kim, Ciprian Ionita, Rekha Tranquebar, Kenneth R Hoffmann, Dale B Taulbee, Hui Meng, Stephen Rudin

Proc SPIE Int Soc Opt Eng, 2006

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💬 AI 翻訳タイトル

CT（Computed Tomography）由来内腔に基づく計算流体力学（CFD）解析により、患者固有の頭蓋内動脈瘤に対する非対称ステントパッチ設計の評価

💬 AI 要約

  • 本研究は、脳動脈瘤に対する低侵襲治療としてのステント留置の有用性に着目し、従来の多孔質ステントでは臨床的動脈瘤の血流を十分に改変できない可能性を踏まえて、患者固有形状の動脈瘤に対する非対称ステントパッチ設計の効果を評価することを目的とした。
  • 前方脳動脈（anterior cerebral artery）の患者固有形状の動脈瘤に対して、低孔率パッチを多孔質ステント上に溶接した非対称ステントを設計し、パッチを動脈瘤形状へ「仮想的に」埋め込んだ上で、患者のCT再構成からセグメント化した内腔に適合するようにパッチを計算上変形させてCFD解析を実施した。
  • 解析後、同一設計のパッチをレーザーカッティングで作製して市販の多孔質ステントに溶接し、患者固有の非対称ステントとしてファントムへ留置し、X線血管造影により未処置およびステント留置後の動脈瘤の血行動態を計算上および実験上で比較した結果、非対称ステントは強い流入ジェットを動脈瘤内へ効果的に遮断し、動脈瘤頂部（dome）での壁面への衝突を消失させた。
  • さらに、壁面せん断応力（wall shear stress）の上昇を伴う影響領域を除去でき、動脈瘤内の血流活性および流量を大幅に低減できたことが示され、実験結果はCFD結果と定性的に良好に一致したことから、この非対称ステントは動脈瘤の増大および破裂リスク低減に資する新たな画像誘導型の低侵襲介入につながり得る。

(079) Ford

📕 書誌情報

Virtual angiography for visualization and validation of computational models of aneurysm hemodynamics.

Matthew D Ford, Gordan R Stuhne, Hristo N Nikolov, Damiaan F Habets, Stephen P Lownie, David W Holdsworth, David A Steinman

IEEE Trans Med Imaging, 2005 Dec

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💬 AI 翻訳タイトル

動脈瘤血行動態の計算モデルを可視化し検証するためのバーチャル血管造影

💬 AI 要約

  • 本研究は、3次元（3-D）X線血管造影と計算流体力学（CFD）の結合により、患者固有の動脈瘤血流動態をシミュレーション可能となりつつある状況を踏まえ、画像ベースのCFDモデルが予測目的で利用される前に、in vivoの血行動態環境を再現できることを示すための検証手法を提示することを目的とした。
  • 手法として、in vivoで複雑な血流速度場を十分に計測する手段が現状では乏しい点に動機づけられ、シネ（cine）X線血管造影像を、患者固有のCFDモデルの間接的な妥当性確認（validation）のためにどのようにシミュレーションできるかを記述した。
  • 具体的には、あらかじめ患者固有のCFDモデルでコントラスト剤（造影剤）の時間変化する注入をシミュレートし、さらに計算された3-Dコントラスト剤の流動ダイナミクスを通したX線の減衰をシミュレートすることで、画像時系列を構築した。
  • 巨大動脈瘤を対象とした画像ベースCFDモデルから得られたバーチャル血管造影画像および滞留時間（residence time）マップは、対応する臨床画像および滞留時間マップと優れた一致を示したが、その一致は、準定常的な造影剤注入と拍動性（pulsatile）流れとの相互作用を適切に考慮した場合に限られた；これにより、日常的に入手可能な臨床データに対して画像ベースCFDモデルを検証する道が開かれ、臨床的に関連した形で複雑な3-D血流動態を可視化できること、さらに造影剤注入が正常な血流パターンをどのように攪乱するかを明確に示すことができる点で、画像ベースCFDの有用性が示された。

(080) Opladen

📕 書誌情報

Analysis of 5-methyltetrahydrofolate in serum of healthy children.

Thomas Opladen, Vincent Th Ramaekers, Gerhard Heimann, Nenad Blau

Mol Genet Metab, 2006 Jan

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💬 AI 翻訳タイトル

健常児の血清中における5-メチルテトラヒドロホウ酸（5MTHF）の解析

💬 AI 要約

  • 本研究は、脳葉酸欠乏症（cerebral folate deficiency: CFD）の診断に重要な5-メチルテトラヒドロホウ酸（5MTHF）について、血清中での定量法を確立し、小児集団における基準値を設定することを目的とした。
  • 方法として、健常児64名から得た血清をSep-Pak C18カートリッジで前処理し、逆相（RP）HPLCにより5MTHFを分離したのち、電気化学検出により定量するHPLC手法を開発・評価した。
  • その結果、5MTHFは他の葉酸から分離され、8.7分で検出され、1600 nmol/Lまで直線性を示した；検出限界は4.5 nmol/Lで、低・高濃度における固相抽出回収率はそれぞれ66%および62%であった。
  • また、健常児における5MTHF濃度は年齢依存性を示し、新生児で158.0 nmol/Lから16歳超の児で60.1 nmol/Lへと低下したことから、本研究で提示する手法は、血清400 μLからの5MTHF解析において高感度・高選択性かつ信頼性の高い測定法であると結論づけられた。

(081) Cebral

📕 書誌情報

Characterization of cerebral aneurysms for assessing risk of rupture by using patient-specific computational hemodynamics models.

Juan R Cebral, Marcelo A Castro, James E Burgess, Richard S Pergolizzi, Michael J Sheridan, Christopher M Putman

AJNR Am J Neuroradiol, 2005

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💬 AI 翻訳タイトル

患者特異的な計算流体力学（CFD）血行動態モデルを用いた破裂リスク評価のための脳動脈瘤の特性評価

💬 AI 要約

  • 血行動態因子は、脳動脈瘤の発生、増大、および破裂に重要な役割を果たすと考えられている。本研究は、CFD（computational fluid dynamics）モデルから得られる動脈瘤内血行動態特性と脳動脈瘤の破裂との関連を検討するパイロット臨床研究を報告することを目的とした。
  • 3D血管造影画像から計62例の患者特異的脳動脈瘤モデルを構築し、正常被験者で計測された拍動流条件下でCFDシミュレーションを実施した。
  • 動脈瘤は、流れパターンの複雑性と安定性、流入噴流（impinging）領域の位置と大きさ、ならびに流入ジェット（inflow jet）の大きさに基づいて分類した結果、破裂例では複雑または不安定な流れパターンが72%、小さなimpingement領域が80%、小さなjetサイズが76%を占めた。一方、非破裂例では、単純で安定した流れパターン、大きなimpingement領域、大きなjetサイズを有する動脈瘤がそれぞれ73%、82%、75%を占め、小さなimpingementサイズを持つ動脈瘤は大きなimpingementサイズの動脈瘤より破裂を経験している可能性が6.3倍高かった（P=.01）。
  • 画像に基づく患者特異的な数値モデルは、動脈瘤内血行動態に関する臨床研究を可能にする効率的な方法で構築できることが示された。さらに、単純な流れの特徴づけ（flow characterization）システムを提案し、血行動態特徴と動脈瘤破裂との関連に関する興味深い傾向が観察された。

(082) Schmitt

📕 書誌情報

Reconstruction of blood propagation in three-dimensional rotational X-ray angiography (3D-RA).

Holger Schmitt, Michael Grass, Rolf Suurmond, Thomas Köhler, Volker Rasche, Stefan Hähnel, Sabine Heiland

Comput Med Imaging Graph, 2005 Oct

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💬 AI 翻訳タイトル

三次元回転X線血管造影（3D-RA）における血液伝播の再構成

💬 AI 要約

  • 本論文は、3D-RA画像上の血管に血流情報を対応付け（マッピング）するための非対話型アルゴリズムの枠組みを提示し、その学術的貢献として放射線科医の煩雑な比較作業を代替し、結果の可視化を実現することを目的とする。
  • 提案法では、3D-RA画像内の血管片を前方投影して、短い追加造影ボーラスの伝播を捉える二次元投影系列へ写像することで血流情報を再構成する。さらに、2D-3D画像レジストレーションのための効率的な患者運動補償手法を導入し、ボーラス到達時間を強度-時間（intensity-time）曲線のマッチングにより血管片ごとに推定する。
  • 再構成に伴う射影の曖昧性およびノイズによる誤差を扱うため、血管の給血構造を線形計画法（linear programming）でモデル化する妥当性検証（plausibility check）枠組みを開発し、12例の脳血管病変（狭窄、AVM、動脈瘤）に適用して臨床環境での実行可能性を示した。
  • その結果、注入造影剤の三次元伝播を再構成して可視化でき、狭窄の重症度に応じて中大脳動脈（MCA）の血流が阻害されることや、AVMにおける給血構造の解明など、血流に関連する有用な情報の描出が可能であることを結論づける。

(083) Moore

📕 書誌情報

One-dimensional and three-dimensional models of cerebrovascular flow.

S M Moore, K T Moorhead, J G Chase, T David, J Fink

J Biomech Eng, 2005 Jun

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💬 AI 翻訳タイトル

ウィリス動脈輪における脳血管血流の一次元および三次元モデル

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳底部に位置する環状血管構造であるウィリス動脈輪に対して、脳血管血流のリスク評価に資する計算シミュレーション手法を提供することであり、一次元（1D）および三次元（3D）CFD（computational fluid dynamics）モデルを構築する点に学術的貢献がある。
  • 方法として、これらの1D/3Dモデルは、PI（proportional-integral）コントローラを用いて求心性および遠心性の血行動態を制御し、与えられた環状幾何および求心性血圧に対して最適な遠心性流量を維持するように遠心性動脈抵抗を調整することで、脳血行動態の自動調節を表現した。
  • 結果として、過渡的な遠心性フラックス（effluent flux）プロファイルにおいて両モデル間で良好な一致が示された一方、1Dモデルでは1D内での厳密なポアズイユ（Poiseuille）流の仮定により、幾何学的に極端な交通動脈（communicating arteries）を通過する流量が3Dモデルより多くなることが明らかとなった。
  • 結論として、この不一致は1Dモデルにおいて前交通動脈（anterior communicating artery）の流動抵抗を増加させることで3D結果で見られる抵抗により適合させることで解消でき、手術前や他の臨床手技の前にリスクのある脳血管形状・条件を同定しうるシミュレーション基盤として、特に計算時間の短い1Dモデルの臨床的有用性が支持された。

(084) Kurtcuoglu

📕 書誌情報

Computational modeling of the mechanical behavior of the cerebrospinal fluid system.

Vartan Kurtcuoglu, Dimos Poulikakos, Yiannis Ventikos

J Biomech Eng, 2005 Apr

  • Keywords:

  • DOI: NA

  • Article: NA

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    • FWCI: None
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💬 AI 翻訳タイトル

脳脊髄液システムの機械的挙動に関する計算モデリング

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳室系を対象とした脳脊髄液システムの計算流体力学（CFD）モデルを構築し、第三脳室と側脳室間における圧力伝播の特徴を評価することである。
  • 方法として、脳室および連結経路の単純化形状に基づくCFDモデルを作成し、第三脳室側壁の規定した正弦波状運動によって流れを駆動した一方、他の境界は剛体として扱った。
  • 結果として、中脳水道狭窄（aqueduct stenosis）の存在下では側脳室における圧力振幅が増大することが示され、また狭窄によって第三脳室側壁運動と側脳室圧力との間の位相ずれに差は観察されなかった。
  • 結論として、CFDは脳室壁運動に対する圧力伝播および位相ずれを解析するために利用可能であり、定量的に流量・圧力を議論するには、脳室間の結合を考慮し、元の形状を可能な限り正確に表現し、かつ脳室境界運動を現実的に再現するモデルが必要であると推定された。

(085) Moore

📕 書誌情報

3D models of blood flow in the cerebral vasculature.

S Moore, T David, J G Chase, J Arnold, J Fink

J Biomech, 2006

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  • DOI: NA

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  • OpenAlex: NA

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💬 AI 翻訳タイトル

脳血管における血流の3次元モデル

💬 AI 要約

  • ウィリス動脈輪（CoW）は脳底部に位置する環状の動脈構造であり、脳全体へ酸素化血液を分配する役割を担うため、CoWの複雑な3次元形状と解剖学的個体差が脳血行動態に及ぼす影響を検討することを目的とした。
  • 磁気共鳴データとコンピュータ支援設計（CAD）ソフトウェアの組合せにより、CoWの生理学的に妥当なモデルを生成する手法を作成し、さらに全身の脳血管自動調節機構に関する数学モデルを構築したうえで、流入血圧の変化に対する血行動態を模擬するための多数の計算流体力学（CFD）シミュレーションを実施した。
  • 解析では、完全なCoW、胎児P1、A1欠損の3つの病的条件を対象とし、それぞれにおける血行動態の応答を計算した。
  • 本研究では、脳血行動態モデリングのための方法論を提案し、将来的な臨床応用を見据えた診断支援ツールとしての可能性を示した。

(086) Narracott

📕 書誌情報

Development and validation of models for the investigation of blood clotting in idealized stenoses and cerebral aneurysms.

Andrew Narracott, Stephen Smith, Patricia Lawford, Hao Liu, Ryutaro Himeno, Iain Wilkinson, Paul Griffiths, Rodney Hose

J Artif Organs, 2005

  • Keywords:

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    • FWCI: None
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💬 AI 翻訳タイトル

理想化狭窄および脳動脈瘤における血栓形成の検討のためのモデル開発と検証

💬 AI 要約

  • 目的：血液凝固のin vitroモデルを提示し、理想化狭窄および脳動脈瘤における血栓形成を計算流体力学（CFD）により再現・評価するためのモデルを開発し検証することを目的とした。
  • 方法：高凝固性（hypercoaguable）ミルクを血液アナログとして用い、理想化狭窄形状内で2、5、10、20、30分間のミルク凝固（clot formation）を観察し、写真撮影、凝固物の鋳型化（clot casting）、ならびに凝固塊質量の算出により評価した。
  • 結果：凝固物の流体内分布は、トロンビン溶液における凝固形成領域を予測する滞留時間（residence time）モデルを用いた先行研究の結果と良好に一致した。さらにCFX（computational fluid dynamics package）上で、血液凝固の局所的な活性化を模擬する数値モデルを構築し、理想化脳動脈瘤形状に適用した。これでは動脈瘤内に理想化コイル形状を含め、凝固流体濃度および流体滞留時間をCFX内の輸送方程式でモデル化し、粘度を滞留時間と凝固流体濃度の双方の関数として定義した。
  • 結論：本モデルは、脳動脈瘤内における血栓症の観測所見と整合する特徴を再現できる一方で、純粋な滞留時間モデルに見られる近壁領域での不現実な凝固物の蓄積（build up of clot）を回避することが示された。

(087) Cebral

📕 書誌情報

Efficient simulation of blood flow past complex endovascular devices using an adaptive embedding technique.

Juan R Cebral, Rainald Löhner

IEEE Trans Med Imaging, 2005 Apr

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  • DOI: NA

  • Article: NA

  • OpenAlex: NA

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    • FWCI: None
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💬 AI 翻訳タイトル

適応埋め込み手法による複雑な血管内デバイス周りの血流の効率的シミュレーション

💬 AI 要約

  • コイルやステントのような血管内デバイスは複雑な幾何学を有するため、それらの周囲を流れる血流のシミュレーションは困難である。
  • 本研究では、複雑な流体構造連成問題向けに既に開発された適応格子埋め込み手法を、血管内デバイスのシミュレーションへ適用することを記述する。
  • 提案手法ではハイブリッドアプローチを用い、血管壁は境界に適合する（body conforming）格子で扱い、一方の血管内デバイスは適応メッシュ埋め込み技術によって表現する。
  • 本手法は画像ベースの計算流体力学（image-based computational fluid dynamics）の枠組みに自然に適合し、治療選択肢の検討や血管内治療のパーソナライズ（personalization）を可能にする道を拓く。

(088) Mess

📕 書誌情報

The depth of microembolic signal direction change corresponds with vessel anatomy.

W H Mess, J M Willigers, R G A Ackerstaff, Th W O Elenbaas, A P G Hoeks

Cerebrovasc Dis, 2005

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💬 AI 翻訳タイトル

微小塞栓信号の方向変化の深さは血管解剖に対応する

💬 AI 要約

  • 微小塞栓信号（microembolic signals; MES）の解析は、流れ方向の変化（change of flow direction; CFD）を示唆するが、本研究の目的は、無線周波（radiofrequent; RF）信号に基づく振幅プロット上のMES方向を、経頭蓋カラーコード化ドプラ（transcranial color-coded duplex; TCCD）で観察される血管解剖と関連づけることであった。
  • 心臓弁手術または大動脈弓置換を受けた5例において、術前に右側の内頸動脈遠位部、ならびに中大脳動脈および前大脳動脈のTCCDを行い、流れ方向変化が生じ得る深さを推定した。
  • 周術期には右側側頭骨上に経頭蓋パルスドプラ（transcranial Doppler; TCD）モニタリングプローブを固定し、TCD装置に接続したカスタムRFベースのシステムでMESを取得・保存したのち、クラッタ除去後のRF信号の色分け振幅を時間（サンプル間隔0.17 ms）および深さ（サンプル間隔0.05 mm）に対してオフラインでプロットした。
  • 4例で計313個のMESが記録され、そのうち66個（21%）にCFDが認められたが、CFDを示すMESは最大3つの異なる深さに割り当て可能であり、RF解析で同定されたCFD深さ8値のうち6値はTCCDに基づく流れ方向の転回に対して1 mm以内に位置していたことから、MESのCFDは限られた深さで生じ、主としてTCCDで観察される頭蓋内血管の流れ方向転回という血管解剖に対応していた。