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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
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    • 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 (OpenAI, 2025-10)
    • データ更新日：2025-10-31

(001) 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

  • Keywords: NA

  • DOI: NA

  • Article: NA

  • OpenAlex: NA

    • Cited by: NA
    • FWCI: None
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💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学（CFD）モデリングのための3D回転血管撮影（3DRA）における頭蓋内動脈瘤のコンピュータ支援抽出

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、計算流体力学（CFD）解析に資する正確な血管形状記述を得るため、事前の解剖学的知識を要さずに3D回転血管撮影（3DRA）から頭蓋内動脈瘤を自動抽出できる新規セグメンテーション手法を開発することである。
  • 提案法は、領域成長法によるセグメンテーションと、帯電流体（charged fluid）モデルに基づく三次元拡張変形可能輪郭（deformable contour）を組み合わせ、ユーザーが平面画像上で血管部分を指定するだけで血管構造を自動的に抽出する。
  • 15例の3DRAデータに対する実験では、動脈瘤構造が手動描画（manual delineation）と良好に一致して効果的に抽出され、既存法と比べて真値（ground truth）に対する重なり指数（overlap index）が高く、血行力学解析に有利なクリーンな血管表現が得られた。
  • 以上より、本フレームワークは3DRAボリュームにおける血管構造の自動セグメンテーションを実現し、頭蓋内動脈瘤の適切な抽出において有望な性能と独自の特性を示し、後続のCFD研究に適用可能である。

(002) 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

心肺バイパス中の流れ分布の送血カニューレ位置依存性

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、心肺バイパス(CPB)中に生じる右脳の酸素不足に関連する頸動脈・椎骨動脈の灌流不全に対して、上行大動脈送血と右鎖骨下動脈送血という二つの送血経路における送血カニューレ位置が脳主幹動脈への流れ分布に及ぼす影響を定量的に評価することである。
  • リアルタイムCTおよびMRIから構築した心血管系の3次元コンピュータ支援設計(CAD)モデルを用い、計算流体力学(CFD)シミュレーションを実施し、同一の境界条件下で粒子画像流速測定(PIV)により検証したうえで、メッシュ生成とラピッドプロトタイピングを用いてモデルを構築し、上行大動脈内の55通りのカニューレ位置と右鎖骨下動脈送血におけるカニューレ先端と椎骨動脈分岐の距離の影響を解析した。
  • その結果、臨床で観察される脳灌流低下の主因は送血カニューレ噴流に起因するベンチュリ効果であり、流れ分布はカニューレ位置および右鎖骨下動脈送血時のカニューレ先端と椎骨動脈分岐との距離に強く依存し、CFDの予測はPIVにより検証された。
  • 本研究は、心血管系における流れ分布を評価するためのPIVで検証されたCFD手法を提示し、脳灌流低下の機序解明と最適な送血カニューレ配置の検討に資する知見を示し、他の応用にも展開可能であることを示した。

(003) Isoda [103]

📕 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

3次元シネ位相コントラストMRI（4D-Flow）を用いたMR流体力学とMRベース計算流体力学におけ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テスラ装置による3次元シネ位相コントラストMRI（4D-Flow）から得たMR流体力学（MRFD）と、MR情報を用いた計算流体力学（CFD）との間で頭蓋内動脈瘤の血行動態を比較し、とくに三次元速度ベクトル場、壁面せん断応力（WSS）、振動性せん断指数（OSI）の一致性を評価することであった。
  • 5例の頭蓋内動脈瘤に対し1.5テスラMRIで4D-Flowを施行し、形態情報には3D TOF（time-of-flight）MR血管撮影を用いたうえで、有限要素法に基づくCFDを構築し、血管形状はMR血管撮影データ、境界条件はMRで得られた流れ情報を用いた。
  • MRFDおよびCFDから三次元速度ベクトル場、三次元流線、せん断速度（shearing velocity）マップ、WSS分布、OSI分布を算出して比較した結果、回帰解析により三次元速度ベクトル場には中等度〜高い相関、WSSには低〜中等度の相関が認められ、流線パターンも類似しており、さらに動脈瘤内のスパイラルフロー（spiral flow）の頂部ではせん断速度が小さく回転しOSIが高い領域が示され、せん断速度のパターンと位置および高OSIの位置はMRFDとCFDで近似していた。
  • これらの所見より、頭蓋内動脈瘤におけるMRFDとMRベースCFDは概ね良好に一致し、4D-Flowに基づくMRFDは動脈瘤血行動態の非侵襲的評価およびCFDの検証に資する有用な手法であることが示唆された。

(004) 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

血管形状が破裂リスクに及ぼす影響を評価するための脳動脈瘤血行力学モデル

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、嚢状脳動脈瘤において、親血管の形状が瘤内の流速パターンおよび質量流量に及ぼす影響を評価し、サイズ以外の因子としての重要性を検証することである。
  • 計算流体力学（Computational Fluid Dynamics; CFD）および有限要素法（Finite Element Method; FEM）を用い、サイズとアスペクト比（aspect ratio）の異なる嚢状動脈瘤に対して、直線状および湾曲した親血管モデルを構築して流動解析を行った。
  • その結果、形状とサイズが同等の動脈瘤でも親血管が湾曲している場合には流量が2倍超に増加し、流速パターンが著しく変化して二次流が発達し、さらに親血管形状への依存性は動脈瘤のアスペクト比の関数でありAR=1.68で最小となった。
  • これらの血行力学的要因は動脈瘤サイズに加えて破裂リスク増大に寄与し得る重要因子であり、得られた知見は臨床画像モダリティから検出された脳動脈瘤の破裂リスクの定量化を改善し、外科的意思決定を支援する可能性がある。

(005) 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の評価：比較研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、患者固有の医用画像に基づく脳動脈瘤の数値流体力学（CFD）シミュレーションにおいて、四面体メッシュと多面体メッシュのメッシュ条件を最適化し、その性能を比較することである。
  • 内頸動脈の側壁性動脈瘤および脳底動脈分岐部動脈瘤の2つの幾何に対して、要素数5,119〜228,118の範囲で空間解像度を変えたメッシュを作成し、動脈瘤成長評価の一指標とされる壁面せん断応力に基づいて妥当性、メモリ使用量、計算時間、収束特性を評価した。
  • 多面体メッシュは四面体メッシュに比べ、精度が高く、メモリ使用量が少なく、計算が高速で、収束も速い（平均して反復回数が369回少ない）ことが示された。
  • 以上より、介入計画への応用を念頭に置いた患者固有CFDでは、多面体メッシュが四面体メッシュよりも効率的かつ信頼性の高い選択肢となり得る。

(006) Bowker [31]

📕 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：計算流体力学（CFD）による研究

💬 AI 要約

  • 運動は心血管健康を改善する一方で脳動脈瘤の血行動態への影響は不明であるため、本研究は患者固有の中大脳動脈分岐部動脈瘤を対象に、安静時と運動時の血行動態変化をCFDで比較検討することを目的とした。
  • 回転型3次元デジタルサブトラクション血管造影から3例の患者固有形状を再構築し、経頭蓋ドプラソノグラフィに基づく中大脳動脈の流入条件を用いて、安静および運動（中等度有酸素運動を模擬）の非定常流れ場をCFDで解き、速度場を解析・後処理して生理学的指標（時間平均壁面せん断応力［WSS］、相対滞留時間［RRT］、時間平均壁圧など）を算出した。
  • 全体的な流れパターンは運動時にも大きく変化せず、運動条件では被験例全体で時間平均WSSが平均20%（4%–34%）増加し、近壁領域の粒子のRRTが平均28%（13%–40%）低下し、動脈瘤壁の時間平均圧力は有意に変化しなかった；さらに2例では、動脈瘤と周囲血管の間でRRTに三桁規模の空間的不均一性が認められた。
  • 中等度の運動を模擬した条件においてWSSの増加は限定的であった一方、RRT低下は空間的不均一性に比べて小さいながらも、動脈瘤組織内の細胞への栄養補給の改善などRRT低下に関連する潜在的な有益性を示唆する。

(007) Cheng [36]

📕 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

視床間癒合の位置が脳室系における脳脊髄液動態に及ぼす影響

💬 AI 要約

  • 本研究は、第三脳室内の視床間癒合の位置が脳室系における脳脊髄液（CSF）流動および圧力場に及ぼす影響を定量的に評価することを目的とした。
  • 視床間癒合の位置のみを変化させた4つの三次元脳室モデルに対して、CSFを非圧縮性ニュートン流体、流れを層流と仮定した数値流体力学（CFD）解析を実施し、Monro孔における拡張期から始まる心周期同期の周期的流入を入口境界条件として与えた。
  • その結果、視床間癒合の位置は脳室内の圧力分布パターンに顕著な影響を及ぼし、第三脳室におけるCSFの最高圧は位置により約50%まで変動した。
  • これらの所見は、視床間癒合が水頭症の発症に対して機能的含意を有する可能性を示し、将来のCSF動態研究やモデル化において本解剖学的構造を明示的に取り扱う重要性を強調する。

(008) Cebral [185] ⭐

📕 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

頭蓋内動脈瘤における血行動態とブレブ（bleb）形成

💬 AI 要約

  • 不整形やブレブ（bleb）を伴う頭蓋内動脈瘤は破裂リスク上昇と関連することが知られており、本研究の目的は、局所血行動態と脳動脈瘤におけるブレブ形成との関連を検討することであった。
  • 3D回転血管撮影から30個の明確なブレブを有する20例の動脈瘤モデルを構築し、解剖学的モデルからブレブを仮想的に除去してブレブ形成前形状を再現したうえで、拍動流条件下で数値流体力学（CFD）解析を行い、ブレブが生じた領域の流れ場および壁せん断応力（WSS）の可視化と解析を実施した。
  • ブレブの80%は形成前に最高WSSを呈し流れの衝突領域に近接する部位に発生し、83%は高〜中等度WSSに曝露された領域がブレブ形成後に低WSSへ移行し、77%は流入ジェットに整列（17%は流出ジェット、6%は非整列）し、さらに90%の症例で最大WSSが親動脈のWSSと同等以上であった。
  • 以上より、ブレブは高WSS領域に隣接し主要な瘤内流れ構造に沿って形成され、形成後は逆流渦（counter-current vortex）の出現を伴う低WSS状態をもたらすことが示され、局所的なWSS上昇が限局性の血管壁損傷を介してこれらの構造の形成に寄与しうることが示唆された。

(009) 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

  • Keywords: NA

  • DOI: NA

  • Article: NA

  • OpenAlex: NA

    • Cited by: NA
    • FWCI: None
    • Citation Percentile: NA

  • PubMed

  • Google Scholar: NA
  • OpenCitations: NA

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤の血行動態

💬 AI 要約

  • 本総説は、脳動脈瘤の発生および進展が生物学的因子と血行動態因子の複雑な相互作用により駆動されるという観点から、特に血行動態パターンの役割に焦点を当てて最近の知見を概説することを目的とする。
  • 最近の関連文献を対象に、血管内皮細胞の血流パターンへの生理学的応答と、血行動態因子と生物学的因子の相互作用が動脈壁の病態に及ぼす影響について知見を整理・統合した。
  • その結果、正常条件下では内皮細胞の応答は非病的な組織再構築と適応に結び付く一方で、異常な血流パターンと遺伝学的素因の組み合わせが動脈壁の変性を誘導し、脳動脈瘤の病的な形成と進展に寄与し得ることが示唆された。
  • 結論として、本総説は脳動脈瘤の病態形成における血行動態パターンの中心的役割を強調し、血行動態因子と生物学的因子の相互作用の理解が機序解明と今後の研究の発展に不可欠であることを指摘する。

(010) 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

心肺バイパスおよび循環補助における大動脈／鎖骨下動脈送血カニュレーションの影響：計算流体力学（CFD）による検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、心肺バイパス（CPB）における送血カニューレの位置（上行大動脈対右鎖骨下動脈）および配置が頸動脈・椎骨動脈を含む脳循環の灌流に及ぼす影響を、計算流体力学（CFD）により定量的に評価することである。
  • 若年健常者のCT/MRIデータから再構築した血管モデルを用い、通常のCPB条件下でCFDシミュレーションを行い、上行大動脈内の複数の送血位置および右鎖骨下動脈送血時のカニューレ先端と椎骨動脈分岐との距離が流量分布に与える影響を解析した。
  • その結果、臨床で観察される灌流低下を惹起する主因として、腕頭動脈直下に形成される渦と、カニューレ噴流近傍に生じる低圧領域という二つの流体力学的機序が同定された。
  • 本研究は心血管系の流量分布を迅速に評価でき、心室補助装置（VAD）などへの応用も可能な解析法を提示するとともに、右鎖骨下動脈へのカニュレーション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推奨され、上行大動脈送血では左側からの送血が望ましいことを示唆した。

(011) 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

動脈内二重センサーガイドワイヤを用いた頭蓋内血流速度および圧力の測定

💬 AI 要約

  • 脳動脈瘤の成長・破裂に関与する血行動態の患者個別評価に資するべく、動脈内二重センサーガイドワイヤを用いた頭蓋内の局所血流速度(BFV)および圧力の同時直接計測の有用性を検討した。
  • 4人の患者において、圧力とドプラ血流速度センサーを備えたガイドワイヤを未破裂脳動脈瘤内および周囲血管に挿入し、局所圧とBFVを取得した。
  • 得られた局所BFVは計算流体力学(Computational Fluid Dynamics: CFD)解析の境界条件として利用可能であり、圧力記録は動脈瘤に加わる力学負荷を直接的に示した。
  • これらの測定値の併用は、患者個別の破裂リスク評価に資する新たな定量情報を付加しうることが示唆された。

(012) Baek [54]

📕 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状拡張の壁面せん断応力と圧分布

💬 AI 要約

  • 後交通動脈（PCoA）の漏斗状拡張における破裂や動脈瘤への進展の報告が増加している背景の下、本研究は患者固有幾何学モデルに基づくCFDを用いてPCoA分岐部の壁面せん断応力（WSS）と圧分布を解析し、その血行力学的機序を解明することを目的とした。
  • 漏斗状拡張または動脈瘤を伴う床突起上部内頸動脈（supraclinoid ICA）の患者固有幾何学モデルに対し、スペクトル/hp要素法（spectral/hp element method）によりナビエ–ストークス方程式を解く高解像度数値流体力学（CFD）シミュレーションを実施し、圧力、WSS、および振動性せん断指数（OSI）を定量化した。
  • シミュレーションでは、内頸動脈（ICA）外側カーブ近傍の漏斗状拡張遠位側壁に流れが衝突し、高圧領域（4–5 mmHg）が形成され、その周囲を平均20–30 N/m^2（Pa）の高WSS帯が取り囲む一方、近位端には低WSS（<1 N/m^2）と高OSIを伴う停滞域が認められた；さらに、動脈瘤または動脈瘤様の漏斗状拡張の存在により拍動流が不安定化し、嚢内でWSSの時間変動が惹起された。
  • この衝突領域は漏斗状拡張の破裂や動脈瘤への進展が報告される部位と一致し、観察された流れの不安定化とWSSの変動は血管壁の変性過程を促進し得ることから、PCoA分岐病変におけるリスクの血行動態指標を示唆する学術的知見を提供する。

(013) 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と数値流体力学（CFD）解析を用いた頭蓋頸椎移行部における髄液流動動態の検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、くも膜下腔の理想化三次元計算モデルを構築し、頭蓋頸椎移行部における解剖学的変異が髄液の圧力および速度の時空間分布に及ぼす影響を解析することであった。
  • コンピュータ支援設計（CAD）により中枢軸（脳・脊髄）と周囲のくも膜下腔境界から成る幾何学モデルを作成し、寸法を正常成人の後頭蓋窩および頸部脊柱管の特徴に合わせて調整したうえで、髄液を水として時間的に正弦波状（sinusoidal）の流入条件で駆動し、頭尾方向および尾頭方向の流れにおける速度と圧力を数値流体力学（CFD）で算出し、さらに健常被験者の位相コントラストMRI（PC-MRI）による既報の測定値と比較した。
  • 本モデルは後頭蓋窩および脊柱管の幾何学的特徴を再現し、流速は拍動周期および空間位置により変動し、その空間分布は健常者データに類似しており、レイノルズ数は中程度で層流を示し、圧力は頭尾・尾頭いずれの流れにおいてもモデル長軸に沿って一様に変化した。
  • 以上より、ヒトくも膜下腔の理想化幾何学近似を用いることで、数学的モデルにより髄液の速度と圧力を時空間的に詳細に評価でき、in vivoのPC-MRI所見と整合する知見（層流レジームと長軸方向の一様な圧力変動）を提供し、解剖学依存的な髄液動態の検討基盤となることが示された。

(014) Jiang [43]

📕 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

心拍数を変化させた条件下における脳動脈瘤の計算流体力学（CFD）シミュレーション：患者固有研究

💬 AI 要約

  • 激しい身体的労作や情動の高ぶりに伴う心拍数および血圧の急変が脳動脈瘤（intracranial aneurysm, IA）破裂と関連することから、破裂に寄与し得る血行力学的特徴の理解を深めるべく、三つの心拍数条件下で二つの患者固有脳動脈瘤周囲の拍動流特性を検討した。
  • 三次元デジタルサブトラクション血管撮影（3D-DSA）から高精度な患者固有形状を再構築し、計算流体力学（CFD）により瘤内外の血流を解析し、境界条件には経頭蓋ドプラ超音波で測定した生理学的に現実的な流入波形を用いた。
  • その結果、心拍数の変化に伴い渦の形成や移動など全体的な流れパターンに顕著な変化が認められ、両症例とも心拍数の増加により壁せん断応力（wall shear stress, WSS）が大きく上昇した。
  • 以上より、心拍数の変動に関連する局所血行力学的力の変化は心拍数だけでなく瘤の幾何学形状にも依存することが示され、本研究で観察された心拍数変化の影響を脳動脈瘤一般に一律に適用することはできないと示唆される。

(015) Singh [19]

📕 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

未破裂脳動脈瘤管理における数値流体力学（CFD）の役割：臨床医の視点

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、未破裂脳動脈瘤の管理における数値流体力学（CFD）の役割に関する臨床医の見解を収集し、教育的介入の実施可能性と有用性を評価して、臨床実装に向けた課題を明らかにすることである。
  • 欧州低侵襲神経治療学会（ESMINT）教育コース（ポルトガル・リスボン）のワークショップにおいて、主に臨床医からなる36名が欧州プロジェクト@neurISTで開発された@neuFuseを用い、ある脳動脈瘤症例に対する指導下のCFD解析を実施し、1〜4点尺度でパフォーマンスを評価してエキスパートと比較するとともに、アンケートによるフィードバックを収集・解析した。
  • 未破裂脳動脈瘤の管理上のジレンマが参加動機の主因であり、多くの参加者が多施設共同試験への参加に関心を示した；参加者の平均スコアは2.52点（範囲0–4）で、エキスパートユーザーの63%（範囲0–100%）に相当した。
  • CFDへの関心は高い一方で、脳動脈瘤の病因・病態形成における血行動態の役割およびこの文脈でのCFD活用に関する認識は不十分であり、臨床医の理解を高めるためのさらなる教育と検証の取り組みが必要である。

(016) 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

  • Keywords: NA

  • DOI: NA

  • Article: NA

  • OpenAlex: NA

    • Cited by: NA
    • FWCI: None
    • Citation Percentile: NA

  • PubMed

  • Google Scholar: NA
  • OpenCitations: NA

💬 AI 翻訳タイトル

正常脳動脈における血行動態：4D位相コントラストMRIと画像ベース計算流体力学（CFD）の定性的比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳血管疾患の発症・進展機序の理解に資するため、正常被験者の脳動脈における血流パターンを4D位相コントラストMRIと画像ベース計算流体力学（CFD）で取得し、両者の整合性を評価するとともに相違点を明らかにすることである。
  • 正常脳動脈を対象として、壁せん断応力（wall shear stress, WSS）などの血行動態変数のベースライン情報の重要性を踏まえ、両手法から得られる血流パターンを定性的に比較検討した。
  • この比較により、手法間で一致しやすい領域と乖離が予期される領域が明瞭化され、各手法の仮定や制約に起因する差異がどこに生じやすいかが強調された。
  • 本研究は、いずれかの手法の妥当性を検証・否定することを意図するものではなく、乖離が予想される部位を特定し、各技術の出力の解釈に際する留意点と指針を提供する点に学術的意義がある。

(017) 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

椎骨脳底動脈移行部の窓形成に伴うダンベル状動脈瘤形成：計算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、椎骨脳底動脈移行部の窓形成に関連して生じる対をなすダンベル状動脈瘤の血管造影学的特徴と血行動態を明らかにすることであり、稀少な8症例を報告し、そのうち5例で定性的な計算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）解析により流れのパターンを示した。
  • 8例の2次元および3次元血管造影所見を検討し、5例において9つの患者固有形状のCFDモデルを作成して流れの定性解析を実施した。
  • 8例すべてで窓形成を有する椎骨脳底動脈移行部の近位端から対側に向かって、大きいものと小さいものの二つの動脈瘤が形成されており、右椎骨動脈と左椎骨動脈で造影所見が異なることがそれぞれの血行力学特性の差異を示唆し、CFD解析でも両側で動脈瘤への流入が異なることが示され、シミュレーション結果は造影所見と整合した。
  • これらの所見から、椎骨脳底動脈移行部の内在的な血管壁欠損に、左右からの二つの流入に由来する特異的な血行力学的応力が加わることが、一対のダンベル状動脈瘤の形成に寄与する可能性が示唆された。

(018) Chrysikopoulos [39]

📕 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：病因と病態生理に関する考察

💬 AI 要約

  • 本稿の目的は、特発性正常圧水頭症（iNPH）の病因・病態生理を、脳動脈血行動態の慢性的破綻による「脳室収縮（ventricular systole）の伝播の反復的障害」を核とする仮説として再構築し、検証可能な枠組みと治療戦略を提示することである。
  • 著者は既存知見を総合して、血管コンプライアンス低下と血管拍動の再配分が脳室間/脳室内の髄液（CSF）流を機能的に閉塞させ能動的・進行性の脳室拡大を生むという概念モデルを示し、その検証手段として計算流体力学（CFD）解析と動物モデルを提案するとともに、多段階治療スキームを設計した。
  • 本仮説では、上衣通過性（transependymal）のCSF移行が脳室周囲の浸透圧バランスを攪乱し、実質および血管の圧迫と有害代謝産物の蓄積を介して症候を説明しうるとともに、治療としては(1)低張性のCSF類似液によるCSF交換で上衣通過ルートにより実質の老廃物を洗い流し細胞・軸索を再水和し、(2)脳室内に血管拡張薬を投与して圧迫血管に到達させ、(3)標準的な脳室ドレナージを行い、(4)経口抗高血圧薬で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、という多段階介入を提案した。
  • この病態生理モデルと治療アルゴリズムは、iNPHの圧負荷・浸透圧負荷から脳室周囲組織を保護することを目的とし、手術不適応例や早期または亜臨床期の患者にも有用である可能性があり、CFDおよび前臨床研究での検証が学術的貢献となりうる。

(019) Wang [108] ⭐

📕 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

実験的に作製した頸動脈分岐部において、動脈瘤性リモデリングに関連する分子変化は高壁面せん断応力（WSS）領域に局在する

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、実験的に作製した頸動脈分岐部の高壁面せん断応力（WSS）および正のWSS勾配が重畳する領域で観察される不適応性リモデリングが、脳動脈瘤（IA）で報告される分子学的変化を再現するか、さらにそれらの分子変化が特定の血行力学的微小環境に空間的に対応するかを検証することである。
  • 6頭のイヌにおいて両側の自家総頸動脈を用いて新規の分岐を作製し、術後2週または2カ月に高解像度三次元血管撮影を行って数値流体力学（CFD）により流れ場を推定したのち、分岐頂部近傍の早期動脈瘤様変化を示す組織を採取し、IL‑1β、内皮型一酸化窒素合成酵素（eNOS）、誘導型一酸化窒素合成酵素（iNOS）、ニトロチロシン、マトリックスメタロプロテアーゼ（MMP）-2/-9およびCD68の免疫染色を行い、分子マーカーの空間分布をCFD結果と空間的重ね合わせ（co-mapping）した。
  • その結果、動脈瘤壁では周辺セグメント、流入動脈および正常対照と比べてeNOS発現が低下し、他の全てのマーカーは上昇しており、CD68免疫染色では炎症細胞の浸潤は認められず、これらの分子変化は高WSSかつ正のWSS勾配を呈する血行力学領域に限局していた。
  • 結論として、高WSSと正のWSS勾配の組合せが誘発する動脈瘤発生初期リモデリングは炎症細胞非依存的にIA関連の分子異常と連関し、これらの変化が高負荷な血行力学的微小環境に空間的に局在することを実験モデルで明確に示した。

(020) 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

終末部脳動脈瘤の血行動態と破裂

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、前方循環および後方循環にまたがる終末部脳動脈瘤において、部位に依存せず形態をそろえた条件下での血行動態パターンと動脈瘤破裂との関連を明らかにすることである。
  • 三次元回転血管造影像から42例の患者固有血管モデルを構築し、中大脳動脈、前交通動脈、内頚動脈終末部、内頚動脈‐後交通動脈、脳底動脈、前大脳動脈の終末部動脈瘤を対象として、画像ベースComputational Fluid Dynamics (CFD) により動脈瘤内流速と壁せん断応力（wall shear stress: WSS）分布を算出した。
  • 流入ジェットが二つの二次ジェットに分岐し、その一方が分枝血管に到達する前に動脈瘤内へ流入する流れタイプ（タイプB）が、ピークWSSおよび破裂率ともに最も高く、各流れタイプにおけるピークWSSの平均値は破裂群で高く、全タイプ合計では破裂群の平均ピークWSSは188 dyn/cm^2（非破裂群118 dyn/cm^2）であり、これは前交通動脈瘤のみを検討した先行研究とも一致した。
  • これらの所見は、より大規模な症例で統計学的に検証されれば、血管造影検査時に観察可能な流れタイプをWSSカテゴリーと結び付けることで、破裂しやすい動脈瘤の評価・層別化に資する可能性を示す。

(021) Hietaharju [60]

📕 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濃度の上昇：フィンランドの疾患不一致双生児研究

💬 AI 要約

  • 目的：多発性硬化症（MS）に不一致な双生児において、血清および脳脊髄液（CSF）中のレプチン、アディポネクチン、アディプシン濃度を評価し、MSにおけるアディポサイトカインの関与を検討した。
  • 方法：MS不一致双生児12名から血漿、4名からCSFを採取し、酵素免疫測定法によりインターロイキン6（IL-6）、アディポネクチン、アディプシン、レプチンの濃度を定量した。
  • 結果：CSF中のアディポサイトカイン濃度に有意差が認められ、MS側の双生児では無症候の同胞に比べアディポネクチンおよびアディプシンが有意に高値であった（いずれもP=0.039）；さらに、CSF中のアディポネクチンとアディプシン濃度は血漿中濃度と相関しなかった。
  • 結論：これらの所見は、MSにおいてアディポネクチンとアディプシンが血中とは独立して髄腔内で二次的に産生されている可能性を示唆し、アディポサイトカインの中枢神経系局所での病態生理学的関与を支持する。

(022) Hollnagel [79] ⭐

📕 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

脳動脈および脳動脈瘤における流速の比較検討：3次元位相コントラストMR血管撮影(PC-MRA)、レーザードップラー流速計測(LDV)、および数値流体力学(CFD)

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、患者特異的シリコンファントム内で再現した現実的な非定常流れ場において、位相コントラストMR血管撮影(PC-MRA)、レーザードップラー流速計測(LDV)、および数値流体力学(CFD)による脳動脈・脳動脈瘤内の流速評価を相互比較し、PC-MRA測定およびそれに基づくモデリングの精度と妥当性を検証することである。
  • 3テスラMRI装置でPC-MRAの速度マッピングを行い、同一の患者特異的シリコンモデルに対してLDV計測とCFD解析を同一の流量条件下で実施し、直線動脈部と擾乱を伴う領域、および測定断面の主流方向に対する角度の影響を考慮して各手法の速度場を比較した。
  • 結果として、PC-MRAはLDVおよびCFDと定性的には整合した一方で定量的には乖離が認められ、LDVとCFDは良好に一致し、PC-MRAの速度定量精度は主流に直交する測定断面を有する直線動脈部で高く、擾乱を伴う領域や測定断面が主流に直交しない場合には低下した。
  • 本研究はPC-MRAデータの適切な活用法に関する実験的・計算的検証を提供し、動脈瘤のような複雑流れ領域における流速およびせん断応力の推定にはPC-MRAを入口・出口境界条件として用いてCFDで計算することが適切であり、PC-MRAの全速度場から直接値を導出することは推奨されないことを示した。

(023) Chien [58] ⭐

📕 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

異なる部位における脳動脈瘤の定量的血行動態解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、動脈瘤の成長・破裂に関与し得る血行動態に着目し、異なる脳動脈分岐部位に発生した脳動脈瘤における流れパラメータを定量的に解析・比較することで、部位差による臨床像の相違の一端を明らかにすることである。
  • 24例の患者固有モデルを3次元回転血管造影データから構築し、既開発の計算流体力学(CFD)ソフトウェアを用いて血流特性をシミュレーションし、心周期のピーク時における動脈瘤および親血管内の壁面せん断応力(WSS)と流量を定量比較し、手法の妥当性評価として既報の手法との比較も行った。
  • 心周期ピーク時のWSSと流量は部位間で大きさが異なり、多重比較の結果、中大脳動脈(MCA)動脈瘤ではWSS・流量が高く、脳底動脈(BA)および前交通動脈(AComA)動脈瘤では低いことが示された。
  • これらの所見は、血行動態指標の変化が動脈瘤の発生部位に関連する可能性を示唆し、この仮説の検証にはより大規模な症例集積による追試が必要である。

(024) Tremmel [143] ⭐

📕 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

脳動脈瘤／親血管サイズ比が血行動態に及ぼす影響と破裂への示唆：仮想実験研究の結果

💬 AI 要約

  • 本研究は、破裂との強い相関が示されている動脈瘤／親血管サイズ比（size ratio; SR）が動脈瘤内血行動態にどのような影響を及ぼすかを検討し、その破裂リスクとの機序的関連を明らかにすることを目的とした。
  • 患者由来3次元血管造影画像から再構築した側壁型および終末型（terminal）脳動脈瘤の仮想モデルを用い、二つの独立したin silico（計算機内）実験において、動脈瘤サイズまたは親血管径の一方のみを変化させてSRを1.0〜3.5の範囲で調整し、脈動条件の計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）シミュレーションを実施した。
  • その結果、低SR（≤2）の形態では単一渦を伴う単純な流れが一貫して認められたのに対し、高SR（>2）では複数渦と複雑な流れが生じ、低壁せん断応力に曝される動脈瘤内の面積がSRの増加とともに拡大した；これらの所見は動脈瘤の型や絶対的な動脈瘤サイズ・血管径に依存しなかった。
  • 高SRで生じるこれらの血行動態変化は、過去の研究で破裂動脈瘤に関連付けられてきたパターンを再現しており、SRが破裂リスク予測指標として妥当であることに力学的裏付けを与える。

(025) Karmonik [64]

📕 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計算流体力学（CFD）で算出した瘤内血流パターンと壁面せん断応力は、患者特異的な流入流量の情報に依存する

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、前交通動脈（AComA）瘤において、瘤内血流パターンおよび壁面せん断応力（wall shear stress: WSS）のCFD計算の精度に、患者特異的な流入データの有無がどの程度影響するかを評価することである。
  • 未破裂AComA瘤を有する71歳症例に対し、3次元デジタルサブトラクション血管撮影（3D-DSA）および位相コントラストMRI（pcMRI）を取得し、pcMRIで測定した流入境界条件を用いたベースラインCFDで瘤内血流パターンとWSS（最大・最小・平均およびヒストグラム）を算出したうえで、総流量を一定に保ちながら右・左前大脳動脈A1部からの流入配分を変化させた5つの追加シミュレーションを行い、pcMRIの瘤内血流とCFD結果を定性的に比較した。
  • ベースラインCFDはpcMRIで観測された瘤内血流パターンと良好に一致し、流入条件を変えると瘤内血流パターンとWSSは大きく変化し、右・左A1間の流量配分の変化により平均WSSは最大43%まで変動した。
  • AComA瘤におけるCFD由来の瘤内血流パターンとWSSはA1部間の流量配分に強く依存し、正確なシミュレーションには事前にpcMRIで取得した患者特異的流入データが必要であり、さらにCFDで算出したWSSが動脈瘤の増大や破裂の予測に有用かを検証する追加研究が求められる。

(026) Wang [91] ⭐

📕 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、正常な大動脈弓形態形成の期間における幾何学的形状、血流、および壁せん断応力（WSS）の変化を定量化し、アーチ発生における生体力学的因子の役割を明らかにすることである。
  • ニワトリ胚のHamburger-Hamilton（HH）ステージHH18およびHH24において、蛍光色素またはインドインクの心室／心房内注入による左右弓の可視化、ポリマー鋳型のマイクロCT（micro-CT）による3次元形態取得、20 MHzパルスドプラと文献値による流入口条件および脳循環‐下半身分流の同定を行い、拍動性の個体特異的計算流体力学（CFD）で大動脈嚢から大動脈弓への血流をモデル化した。
  • CFDは流出路から各大動脈弓への拍動性血流分布を定量化し、発生のタイムラインに沿って各弓径に統計学的に有意な変化が生じ、最狭部でWSSが最大となること、ならびに解剖学的変化と流速増加に伴って速度場とWSSの空間分布がHH18からHH24へとシフトすることを示し、さらに三対の弓への灌流は咽頭弓の一般的欠損進展に関するin vivo所見と相関した。
  • これらの結果から、流入流線の分布、3Dの大動脈嚢および大動脈弓の幾何学、そしてWSSの空間的変動に対する局所血管生物学的応答が、大動脈弓の形態形成を制御する上で重要な要素であることが示唆される。

(027) 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

小型内頚動脈-眼動脈分岐部動脈瘤の患者特異的血行動態解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、小型の内頚動脈-眼動脈（ICA-Oph）動脈瘤における破裂関連血行動態特性を、同一解剖学的部位の破裂例と非破裂例で比較し、破裂リスク識別に資する指標を明らかにすることである。
  • UCLAデータベースから10 mm未満のICA-Oph動脈瘤8例を抽出し、既存の患者特異的計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）ソフトウェアを用いて、流れパターン、壁面せん断応力（wall shear stress: WSS）、流れのインピンジメント（flow impingement）を定量評価した。
  • 破裂例の多くで動脈瘤ドーム内流れは複雑であった一方、非破裂例は単純な渦を呈し、全例で親動脈に対して動脈瘤嚢内の流速が低下し最大流速は頂部または頸部に偏在し、さらに破裂例では非破裂例よりもWSSが高値かつ不均一である傾向が認められた（10.66 ± 5.99 Pa vs 6.31 ± 6.47 Pa、P < .01）。
  • 同一部位で大きさの近い小型動脈瘤間でも血行動態特性に差異が存在し、特にWSSが小型動脈瘤の破裂機序の研究および破裂リスク評価に有用な血行動態指標となり得ることを示した。

(028) Tully [60]

📕 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（CSF）動態における多孔質弾性とCFDの連成

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、多孔質弾性（poroelastic）理論と計算流体力学（CFD）を新規に連成し、中脳水道狭窄に起因する急性水頭症について、心室系の非直観的な長時間の時間履歴応答を考慮しつつ、物理的に妥当な狭窄パターンが心室拡大に及ぼす影響を初めて系統的に解明することである。
  • 方法として、多次元の中脳水道シミュレーションに多孔質弾性モデルを連成し、現実的な狭窄パターンを設定してCSF圧・流動・心室拡大を解析するとともに、心拍オーダー [O(heartbeat)] の短時間スケール効果とその長時間スケールへの寄与を評価した。
  • 予備的結果は、流体—多孔質弾性連成の重要性を明瞭に示し、局所的な狭窄パターンでは心室拡大が有意に小さく、観測される圧力降下のほぼ全てが狭窄部で生じることを示した。
  • 以上より、急性水頭症の病態力学の理解と予測には多孔質弾性とCFDの連成および狭窄形態の正確なモデリングが不可欠であり、心拍スケールのダイナミクスが長時間スケールの心室応答に実質的な影響を与えうることが示唆された。

(029) Gordon [67]

📕 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

💬 AI 要約

  • 本稿の目的は、脳葉酸欠乏症（cerebral folate deficiency; CFD）において血漿および赤血球の葉酸濃度が正常であるにもかかわらず髄液（CSF）中5-メチルテトラヒドロ葉酸（5-MTHF）が低下する病態の臨床像、基礎機序、ならびに治療的含意を概説することである。
  • 方法として、発症時期と経過、髄液所見、血液脳関門における葉酸輸送低下の機序—とりわけ脈絡叢の葉酸受容体に対する葉酸受容体抗体による結合・阻害—およびフォリン酸（folinic acid）補充療法への反応について、既存の臨床観察を総括した。
  • 結果として、生後4〜6カ月頃に発症し発達遅滞、頭囲成長の鈍化、筋緊張低下、失調を呈し、約3分の1で不随意運動（舞踏アテトーシス、片側バリスムス）、痙縮、構音・言語障害、てんかんを伴い、髄液中5-MTHF低値は血液脳関門を介した葉酸輸送の低下—とくに脈絡叢葉酸受容体への抗体結合によるブロッキング—と整合し、長期のフォリン酸投与により臨床症状の有意な改善と髄液中5-MTHFの正常化が認められた。
  • 結論として、これらの所見は免疫介在性の葉酸輸送障害がCFDの主要機序であることを支持し、早期診断とフォリン酸療法により生化学的異常と臨床症状が可逆的である可能性を示すとともに、原因不明の神経疾患患者に対する髄液スクリーニングの実施を提案する。

(030) Shimogonya [144] ⭐

📕 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

壁せん断応力の空間勾配の時間的変動は脳動脈瘤の形成開始を誘発し得るか？新規血行動態指標 勾配振動数（Gradient Oscillatory Number: GON）の提案

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、内皮細胞に作用する引張/圧縮力の時間的変動、すなわち壁せん断応力の空間勾配の変動に基づく新規血行動態指標Gradient Oscillatory Number（GON）を提案し、脳動脈瘤の形成開始との関連を検証することである。
  • 患者特異的な内頸動脈（ICA）動脈瘤症例の幾何形状から動脈瘤を仮想的に除去して形成前形状を再構築し、その上で計算流体力学（CFD）によりGONと5種類の指標（収縮期ピーク時の壁せん断応力（WSS）、時間平均WSS、壁せん断応力の空間勾配の時間平均、振動せん断指数（OSI）、潜在的動脈瘤形成指標（AFI））を算出し、各指標の分布を実際の動脈瘤形成部位で比較して妥当性を評価した。
  • その結果、提案するGONのみが動脈瘤形成部位と有意に相関し、他の指標はいずれも有意な相関を示さなかった。
  • 以上より、GONは脳動脈瘤の形成開始を捉える血行動態指標として有用であり、発生リスク部位の同定に資する可能性が示唆された。

(031) 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

脳動脈瘤における流動パターン、速度場、壁せん断応力の生体内位相コントラスト磁気共鳴画像法（MRI）計測：計算流体力学（CFD）との比較

💬 AI 要約

  • 脳動脈瘤の進展は壁せん断応力（WSS）や最大せん断応力（MSS）などの血行力学的因子に関連するとされており、本研究は、時間依存3D位相コントラストMRIで3方向速度成分をエンコードする手法（7D-MRV）の生体内（in vivo）における測定精度を、計算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）と比較して評価することを目的とした。
  • 脳動脈瘤を有する3例に対し7D-MRV計測と患者個別化CFDモデルリングを実施し、両手法により流動パターン、速度場、MSS、WSSの視覚的および定量的解析を行い、スピアマンの相関係数およびBland–Altmanプロットで一致度を検証した。
  • その結果、両手法の相関は速度場で0.56、MSSで0.48、WSSで0.59であり、視覚的解析とBland–Altman解析では流動パターンと速度に良好な一致がみられた一方、MSSおよびWSSには大きな乖離が認められた。
  • 7D-MRVは生体内で速度場を測定しMSSおよびWSSを推定する目的には有用であるが、現時点では後二者を高精度に定量化することは困難であることを示し、CFDに対するin vivo計測法としての実用性と限界を明確化した。

(032) 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

前交通動脈瘤における血行力学的パターン：破裂との関連の可能性

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、破裂リスクが高いことで知られる前交通動脈（AcomA）瘤における異なる血行動態の流れタイプを特徴づけ、破裂との関連を検討することである。
  • 3D回転血管撮影画像から26例の患者固有モデルを作成し、両側A1を有する15例では左右の動脈樹を融合して前方循環全体のモデルを構築したうえで、健常者で計測した脈動流条件を用いて数値流体力学（CFD）シミュレーションを実施し、流速、瞬時流線、壁せん断応力（WSS）を可視化して流れパターン、流入ジェット衝突域（impaction zone）の大きさ、最大動脈瘤内WSS（MWSS）を評価し、破裂歴との相関を解析した。
  • 衝突域が小さい動脈瘤は大きいものよりも破裂歴を有する割合が高く（83%対63%）であり、さらに動脈瘤内への流入量が高いことも破裂歴と関連し、未破裂例のMWSSは10～230 dyne/cm^2（平均114）であったのに対し、破裂例では35～1500 dyne/cm^2（平均271）と高値を示し、この差は90%の信頼水準で統計学的に有意であった（P=0.10）。
  • これらの所見は、流入ジェットの衝突域の縮小、高流入、ならびにMWSSの上昇がAcomA動脈瘤の破裂と関連する可能性を示唆し、本研究は患者固有CFDに基づきAcomA動脈瘤の流れパターンを体系化するとともに破裂リスク評価に資する血行力学的指標の候補を提示した。

(033) Ford [82] ⭐

📕 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

嚢状動脈瘤のデジタル除去に対する客観的アプローチ：手法と応用

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤の病因に関与する血行力学的因子の解明に不可欠な前瘤性血管形態の把握に資するため、血管造影画像からセグメンテーションした管腔幾何に基づき、嚢状動脈瘤をデジタル的に除去して親動脈を再構築する客観的かつ自動化された手法を提示することである。
  • 計算幾何学、とりわけデジタル化された管腔表面のボロノイ図を用いて管腔中心線に基づき動脈瘤付着領域を客観的に定義し、当該領域内の中心線を平滑補間で置換してその補間結果を付着領域内のボロノイ点の補間に反映させ、領域外のボロノイ点と統合することで動脈瘤のない親動脈管腔を再構成した。
  • ANEURISKプロジェクトのデータセットに含まれる多様なサイズと形状の側壁型および終末部型の10症例で自動的に妥当な再構成が得られ、さらに5例の側壁型症例に対する画像ベースの計算流体力学（CFD）解析では、最近提案された勾配振動数（gradient oscillatory number, GON）が動脈瘤形成部位と4/5例で関連した一方、非瘤部位でもGONの上昇が認められた。
  • 本手法は、動脈瘤の発生・破裂・治療に関与する血行動態および形態学的因子を大規模臨床研究や日常臨床で検討し得る広範なプラットフォームとなり、形態学的特性評価のための動脈瘤自動輪郭抽出にも資する可能性を有するが、再構成された親動脈が前瘤性血管を忠実に表現しているかについては今後の検証を要する。

(034) Gupta [125]

📕 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被験者特異的脳脊髄液流動の三次元計算モデリング

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、有限体積法に基づく数値流体力学（CFD）と磁気共鳴画像法（MRI）計測を組み合わせ、下位頭蓋腔、上位脊髄くも膜下腔（SAS）、および第四脳室における被験者特異的三次元脳脊髄液（CSF）動態を解明することである。
  • 高分解能T2強調MRIから健常被験者のSAS全体の解剖学的に忠実な3Dモデルを再構築し、橋槽、小脳延髄槽、ならびに脊髄SASの断面において速度計測MRI（velocimetric MRI）で取得した被験者特異的拍動性速度境界条件を与えるとともに、中脳水道と第四脳室の接合部に一定圧境界条件を課し、さらにSASの複雑な小梁（trabecula）形態を異方性透水性を備えた新規多孔質媒体モデルで表現して有限体積CFDで支配方程式を解いた。
  • その結果、検討領域の全圧は1心周期で−42～40 Paの範囲で変動し、最大CSF速度は中脳水道下部で約15 cm/s、左ルシュカ孔で14 cm/s、マジャンディ孔で9 cm/sに達し、右ルシュカ孔では有意に低く三次元的な左右非対称性が示され、小脳延髄槽の流れはピークReynolds数（Re）=72の拡散優位、橋槽ではRe=386の対流優位であり、脊柱管の純体積流量は最大体積流量が109 mL/minに達する顕著な往復動にもかかわらず無視可能で、時間変動する流動パターンは頭蓋内くも膜下腔の順応性（compliance）を示すものの、脳実質表面の大きさにより推定変形は小さかった。
  • 解剖学的および速度計測MRIデータを、多孔質SAS形態の表現を組み込んだCFDと統合することで、くも膜下腔における被験者特異的CSF流動を再構成する手法を確立し、本モデルは髄腔内薬物送達の最適化や脊髄空洞症（syringomyelia）における空洞（syrinx）形成の計算機支援評価などの計算ツール開発の基盤となり得る。

(035) Rayz [106] ⭐

📕 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

脳動脈瘤内血流の数値シミュレーション：CFD結果と生体内MRI計測の比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、患者特異的な磁気共鳴血管撮影(MRA)およびMR速度計測データから構築した計算流体力学(CFD)モデルが、生体内(in vivo)計測と良好に一致する流れ場を予測し得ることを示すとともに、入口流量条件が算出される速度場に与える影響を検討することである。
  • 造影MRAから四例の脳底動脈瘤の患者特異的表面モデルを作成し、入口血管のMR速度計測から抽出した患者特異的流入条件を用いてCFDを実行し、関心領域の断面における計算面内速度場を位相コントラストMRI(PC-MRI)による面内速度計測と比較し、さらに各モデルにつき五通りの入口流量比シナリオを設定して感度解析を行った。
  • 多数の症例で入口流量比を変更すると動脈瘤内の流れ場は大きく変化し、PC-MRIによる面内速度計測とCFD予測との間には良好な一致が認められた。
  • 本研究はMRイメージングおよび数値モデリング手法の整合性と信頼性を示すとともに、計算モデルの臨床的有用性を裏付け、動脈瘤血管内の流れを数値解析する際には現実的な患者特異的流入条件が不可欠であることを示唆する。

(036) 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

  • Keywords: NA

  • DOI: NA

  • Article: NA

  • OpenAlex: NA

    • Cited by: NA
    • FWCI: None
    • Citation Percentile: NA

  • PubMed

  • Google Scholar: NA
  • OpenCitations: NA

💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学（CFD）を活用した血流画像の高精度化に向けた固有直交分解（POD）の利用可能性の検討

💬 AI 要約

  • 患者特異的な高品質血流速度情報の取得が困難であるという臨床的課題に対し、計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）と測定データの統合により解決を図ることを目的とした。
  • 特定の血管部位において多様な解剖学的構成を仮定した血流のCFDシミュレーションを実施し、得られた流れ場に固有直交分解（Proper Orthogonal Decomposition: POD）を適用して再構成用の基底モデルを構築し、これを用いて各患者ごとに完全な流れ計算を行うことなく画像データを知的に補間する枠組みを提案した。
  • このPOD基底は、空間分解能が低くノイズを含む臨床データから患者特異的な流れ場を再構成し、画像情報を補間・高質化できる可能性を示す基盤を提供する。
  • 本研究は手法の実現可能性の評価に焦点を当てており、CFD由来の低次元基底と測定データの統合が計算負荷を抑えつつ血流画像の質向上に資する可能性を示唆する。

(037) 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

同一部位における患者特異的脳動脈瘤血流解析：小型動脈瘤の血行力学的特性の比較

💬 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の血行力学的特性を検討・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例を対象に、画像ベースの数値流体力学（computational fluid dynamics: CFD）により血行動態をシミュレーションし、流速および壁せん断応力（wall shear stress: WSS）を、絶対値と親動脈を基準とした相対値の双方で定量比較した。
  • 破裂例と未破裂例の小型動脈瘤における流れの性状は類似していたが、動脈瘤部位のWSSは未破裂例で低く、破裂例で高いことが示され（P<0.05）、有意差を認めた。
  • 同一部位かつ類似サイズの症例に対する血行力学解析は、脳動脈瘤の血行動態と臨床像を直接比較することを可能にし、瘤嚢内のWSSが脳動脈瘤の増大および破裂機序に関連する重要な血行力学パラメータである可能性を示唆した。

(038) Cebral [59] ⭐

📕 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

破裂直前の致死的脳底動脈瘤における血行力学

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、破裂直前に取得された脳動脈瘤の血行力学を解析し、先行研究で提案された血行力学的特徴に基づく高リスク分類の妥当性を検証することである。
  • 破裂数時間前に得られた3次元回転血管造影画像から患者特異的数値流体力学（computational fluid dynamics: CFD）モデルを構築し、拍動流シミュレーションを実施して、流入ジェット（inflow jet）の集中度、流れの衝突領域（impingement region）の大きさ、ならびに流れパターンの複雑性と安定性で血行力学を特徴づけた。
  • その結果、当該動脈瘤では瘤頂（dome）の小領域に集中して衝突する流入ジェットが認められ、複雑で不安定な流れパターンが形成されていた。
  • これらの所見は、画像ベースの計算モデルから導出される血行力学的指標が、破裂高リスクの脳動脈瘤を同定する上で有用であることを支持する。

(039) Schirmer [21]

📕 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（CFD）を用いた頭蓋内アテローム性狭窄病変における壁面せん断応力の動的変動の推定

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頭蓋内動脈狭窄（IS）における病変内腔の壁面せん断応力（WSS）の時空間的パターンと、その経皮的血管形成術およびステント留置の影響を、患者個別の計算流体力学（CFD）解析により解明することである。
  • 高解像度3次元回転血管造影データから高精細計算メッシュを再構成し、非ニュートン粘性を考慮した実血液モデルによる拍動流CFD解析を実施して、5件のIS病変について介入前後でWSSおよびその勾配を時空間的に評価した。
  • 狭窄部ではWSSが平均1870±783 dyn/cm^2に達し、再循環域で低値へ振動しつつ方向が急速に反転し、健常部位では見られない方向・振幅の複雑な動的振動と心周期に伴い病変部を往復掃引する時間依存的な収束・発散帯が観察され、短時間にわたる極端な時間的WSS振動（2052±909 dyn/cm^2）も認められ、これらの極端なWSSの大きさと勾配は経皮的血管形成術およびステント留置により正常化した。
  • CFD解析により、IS病変は時間・空間的に急峻で広範なせん断変動を伴う複雑かつ過酷な微小血行動態環境にあることが明らかとなり、これら極端なWSSと勾配に対する内皮のメカノトランスダクション（mechanotransduction）応答は未解明であるものの、壁に作用する機械的力の特性化がその分子応答の解明と狭窄病態における血行動態的寄与の理解深化に寄与し得ることが示唆された。

(040) Rayz [154] ⭐

📕 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

頭蓋内動脈瘤内血流の数値モデリング：血栓形成好発部位の予測

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、紡錘状脳底動脈瘤において、患者固有の計算流体力学（CFD）解析から得られる血行力学的特徴により、管腔内血栓の沈着が生じやすい領域を予測可能かを検証することである。
  • 血栓形成前のベースライン無血栓形状に基づき、磁気共鳴血管撮像（MRA）から再構築した3例の患者固有幾何を用いてCFDモデルを構築し、患者別の入口流量条件を磁気共鳴速度計測で取得して拍動流シミュレーションを実施し、血液はニュートン流体および非ニュートン流体として取り扱った。
  • CFDで予測された瘤内の低速度・再循環流領域は追跡MRAで観察された血栓沈着部位と強く一致し、計算上の低せん断応力領域も後に血栓化が認められた領域と一致し、さらに瘤径の大きい2症例では血液の非ニュートン挙動を考慮すると低速度域と閉塞域の一致度が向上した。
  • これらの結果は、無血栓の初期幾何に基づく患者固有CFD解析が、頭蓋内動脈瘤（とくに脳底動脈の紡錘状瘤）における血栓形成リスク部位の同定に有用であり、特に大きな瘤では非ニュートン特性をモデル化することが予測精度の向上に資することを示唆する。

(041) 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

  • Keywords: NA

  • DOI: NA

  • Article: NA

  • OpenAlex: NA

    • Cited by: NA
    • FWCI: None
    • Citation Percentile: NA

  • PubMed

  • Google Scholar: NA
  • OpenCitations: NA

💬 AI 翻訳タイトル

動脈瘤内血行動態における親血管幾何学の重要性

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、親血管の幾何学（形状）および親血管に対する動脈瘤の配置が、動脈瘤内血行動態に及ぼす影響を明らかにすることである。
  • 親血管形状と動脈瘤配置をパラメータとして組み込んだ新規の幾何学パラメータ化嚢状動脈瘤モデルを用いてパラメトリックな数値流体力学（CFD）解析を行い、側壁性嚢状動脈瘤モデルに対して動脈瘤形状（高さ/頸部径比）および配置（上流側親血管に対する捻転角）を系統的に変化させて検討した。
  • 同一の動脈瘤形状であっても、親血管の屈曲平面に対して側方に位置する動脈瘤は、屈曲の内彎側または外彎側に位置する動脈瘤に比べて有意に高い壁面せん断応力（wall shear stress: WSS）を示した。
  • これらの結果は、動脈瘤内血行動態の評価において、動脈瘤の形状そのものだけでなく、親血管に対する動脈瘤の配置（configuration）を考慮した親血管幾何学の取り扱いが重要であることを示唆する。

(042) 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

3次元数値モデルを用いた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検討

💬 AI 要約

  • 本数値的研究の目的は、片側頸動脈狭窄患者においてウィリス動脈輪（CoW）が側副血行を提供しうる能力を評価することである。
  • 健常者の磁気共鳴血管撮影（MRA）に基づきCoWの基本3次元幾何形状を再構築し、内頸動脈（ICA）に種々の内腔面積低下率をもつ軸対称狭窄を人工的に挿入した4つの幾何構成［(a)全ての交通動脈を備えた正常CoW、(b) (a)に対し交通動脈径を拡大、(c) (a)から同側後交通動脈を欠如、(d) (c)に対し交通動脈径を拡大］について、様々な境界条件下で計52件の計算流体力学（CFD）シミュレーションを実施した。
  • 重度狭窄条件では構成間で脳血流自己調節の許容範囲が大きく異なり、同側ICAから中大脳動脈（MCA）への灌流圧低下が顕著となるのは狭窄度が86％を超える場合で、内腔面積が96％低下した場合には流出動脈末端での流量を低下させることなく同側ICAの平均灌流圧が100 mmHgからモデル(a)～(d)でそれぞれ73、67、92、84 mmHgへ低下し、追加の交通路により同側MCA圧を総灌流量を減少させずに有意に上昇させ得た。
  • 以上より、CoWの形態や交通動脈径の差異は重度頸動脈狭窄における側副血行と灌流圧維持に大きく影響しうることが示唆される一方で、本研究には脳血流自己調節を直接モデル化していないという限界があり、生物学的および臨床的解釈には慎重を要する。

(043) Ortega [26]

📕 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の治療後血行力学

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳底動脈瘤に対する成功した血管内治療が、親動脈に有害な血行力学的ストレスを生じ得るかを検討することである。
  • 患者固有の脳底動脈瘤および分岐部幾何に対し、治療前後の仮想血管内治療モデルで計算流体力学（CFD）解析を実施し、収縮期における流れ構造—頸部で生成されドーム部へ移流する周期的渦管（vortex tube）と、充填材によるその運動の抑制—を評価した。
  • 解析の結果、治療後には脳底動脈流の治療後動脈瘤頸部への衝突と親動脈壁近傍の渦管の存在により収縮期の最大壁せん断応力（WSS）が約50 Paに達し、さらに時間平均壁せん断応力では親動脈上の1.4×10^-7 m^2の領域が37.9 Paを超える暴露を受け、これはFry（Circ Res 22:165–197, 1968）が内皮細胞に重篤な損傷を与えると示した閾値を上回った。
  • したがって、本研究は、循環から動脈瘤を完全に隔離し頸部残存を生じない治療であっても親動脈壁の血行力学的負荷を傷害性水準にまで高め得ることを定量的に示し、治療設計・評価における親動脈側リスクの考慮が不可欠であることを学術的に明確化した。

(044) Jou [310] ⭐

📕 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

内頚動脈における破裂および未破裂脳動脈瘤の壁せん断応力

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、同一解剖学的部位に位置する内頚動脈の脳動脈瘤における壁せん断応力（wall shear stress: WSS）を特徴づけ、破裂との関連を明らかにすることである。
  • 2006年7月〜2007年7月に25例から収集した内頚動脈の傍床突起部および床突起上部に位置する脳動脈瘤26病変（破裂8、未破裂18）を後ろ向きに解析し、数値流体力学（computational fluid dynamics: CFD）によりWSS分布を算出、形態学的・血行動態学的指標をマン・ホイットニーの順位和検定（Mann–Whitney rank sum test）で比較し、WSSの空間分布が心周期を通じて定性的に同様であったため拡張末期（end of diastole）の値のみを評価した。
  • 最大WSSは破裂瘤と未破裂瘤で同程度（26対23 N/m^2）であり、平均WSSは動脈瘤面積に依存していた一方、破裂瘤では低WSS（low wall shear stress）領域の占有率が有意に高かった（27%対11%、P=0.03）。
  • 以上より、内頚動脈の脳動脈瘤では低WSS領域の存在が破裂と関連し、ピークWSSは破裂の識別指標としての有用性が限定的である可能性が示唆された。

(045) Radaelli [156] ⭐

📕 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

患者固有ステント留置脳動脈瘤モデルにおける血行力学シミュレーションの再現性—Virtual Intracranial Stenting Challenge 2007 の報告

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、Virtual Intracranial Stenting Challenge 2007 (VISC 2007) を通じて、患者固有のステント留置脳動脈瘤モデルに対する最先端血行力学シミュレーションの再現性を検証し、関連技術の成熟度を明らかにすることである。
  • 多施設共同の管理下ベンチマークとして、国際チームが多様な格子生成および計算流体力学 (CFD) 手法を用いて患者固有ステント留置モデルの血行動態を数値解析し、3種類の市販頭蓋内ステントの性能を比較評価した。
  • その結果、異なる格子生成法やCFD技術間でも結果は良好に一致し、各チームが3製品の頭蓋内ステントの血行力学的性能を一貫して定量化できることが示された。
  • これにより、ステント留置後の脳動脈瘤血行動態評価における数値シミュレーションの信頼性が強化され、診断およびインターベンション計画ならびに個別化された最適ステント選択を支援する臨床実装に向けた重要な一歩となることが示唆された。

(046) Haiju [29]

📕 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

臍帯血中有核赤血球数と乳酸の併用測定：新生児低酸素性虚血性脳症の早期予測

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、臍帯血中の有核赤血球（NRBC）/白血球100個当たり（NRBC/100 WBC）の数および乳酸濃度の変動を検討し、低酸素性虚血性脳症（HIE）の発症を可能な限り早期に予測し得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のNRBC/100 WBCと乳酸を測定し、対照群と比較するとともに、HIEの重症度別に解析した。
  • CFD群およびAFD群では対照群に比べ乳酸値とNRBC/100 WBCがいずれも有意に高値で（ともにP<0.01）、中等度〜重度HIE群は軽症HIE群よりNRBC/100 WBCおよび乳酸が高値であり（P=0.002およびP=0.042）、さらにNRBC/100 WBCが15、乳酸が4.25 mmol/Lという閾値を併用した場合、HIE予測の感度94%・特異度96%が得られ、臍帯血で両指標が最高値であった3例では1例が死亡し、2例は精神発達指数（MDI）および運動発達指数（PDI）が最低であった。
  • NRBC/100 WBCと乳酸の併用測定はHIEの発生および重症度の早期予測に有用であり、これらの指標レベルはHIE児の神経発達転帰と関連することが示された。

(047) 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

動脈屈曲部に存在する嚢状脳動脈瘤内への流入

💬 AI 要約

  • 目的: 従来型の血管内治療デバイスの設計上の課題を明らかにするため、未治療の動脈屈曲部に位置する嚢状脳動脈瘤への流入特性を計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）により検討した。
  • 方法: 予備的検討として、U字状、ねじれ、S字状の親動脈上に仮想的に作成した動脈瘤モデルについて、定常状態の流入（定常流入）解析を実施した。
  • 結果: 流入パターンおよび流入流量は動脈の形状と動脈に対する動脈瘤の配向角に強く依存し、さらに親動脈内で生成される二次流れが流入を規定する支配的要因であることが明らかとなった。
  • 結論: これらの所見から、動脈幾何形状と二次流れを血管内治療デバイスの設計において考慮すべきであると示唆される。

(048) 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

  • Keywords: NA

  • DOI: NA

  • Article: NA

  • OpenAlex: NA

    • Cited by: NA
    • FWCI: None
    • Citation Percentile: NA

  • PubMed

  • Google Scholar: NA
  • OpenCitations: NA

💬 AI 翻訳タイトル

2次元位相コントラストMRI計測およびCFDシミュレーションによる前交通動脈（AComA）動脈瘤内の速度パターンの比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、in vivoで2次元位相コントラストMRI（pcMRI）により計測した速度パターンとCFD（Computational Fluid Dynamics）でシミュレーションした速度パターンを定量的に比較し、CFD検証の参照データとしてのpcMRIの有用性を検討することである。
  • 前交通動脈（AComA）動脈瘤症例に対して、pcMRI計測から取得した流入境界条件を用いた非定常CFD解析を実施し、動脈瘤内の速度プロファイルをpcMRIで記録するとともにCFDで算出し、最大および最小流入時における正方向・負方向速度の相対面積を算出した。
  • 両手法で得られた速度プロファイルには、形状が類似した正方向および負方向の速度領域が観察され、心周期全体での相対面積の差は1～25%（平均12%）であった。
  • 2D pcMRIはAComA動脈瘤内の速度プロファイルをin vivoで取得可能であり、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ことが示唆されたが、その役割をさらに明確化するためには追加研究が必要である。

(049) Cebral [147] ⭐

📕 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、患者固有の流量データが得られない状況でも脳動脈瘤の血行力学解析における生理学的流入条件を適切に設定し、症例間や群間の比較を可能にするため、流入動脈の血流量と血管断面積の関係を内頸動脈および椎骨動脈について導出することである。
  • 正常被験者を対象に、内頸動脈および椎骨動脈における血流および血管面積を位相コントラスト磁気共鳴法（phase-contrast magnetic resonance; PC-MR）で計測し、両者の関係式をデータから推定した。
  • その結果、正常被験者の内頸動脈および椎骨動脈における血流量と断面積の間に定量的な関係が得られ、流入動脈の面積に応じて流量をスケーリングできる実証的根拠が示された。
  • 本研究で得られた流量–断面積関係は、患者固有データがない場合でも数値流体力学（CFD）や実験モデルの流入条件を生理学的に整合的に設定し、破裂例と未破裂例などの群間で血行力学量の大きさを厳密に比較するための方法論的基盤を提供する。

(050) Ford [210] ⭐

📕 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

解剖学的形状を反映した脳動脈瘤モデルにおけるPIV計測とCFD予測の流れ動態の比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、患者特異的脳動脈瘤に対する計算流体力学（CFD）解析の妥当性を、従来のバーチャル血管造影（virtual angiography）による間接検証に加えて、粒子画像流速測定法（PIV）で取得した詳細速度場と直接比較することで、より厳密に評価することである。
  • 透明シリコーンエラストマー製の解剖学的流通型ファントム2体（巨大内頸動脈［ICA］動脈瘤および脳底動脈［BA］先端部動脈瘤）をコンピュータ制御の循環流路系に設置し、代表的流量波形下で前後方向（AP）および側面（LAT）の複数平面でPIV画像を取得し、マイクロCT再構成形状とPIV実験で計測した流量に基づく流入・流出境界条件を用いて自家開発ソルバによりCFDを実行した。
  • ICA動脈瘤では中央AP面で心周期を通じて大きく安定した渦が、中央LAT面でも複雑な渦ダイナミクスがPIV・CFDともに観察され、速度ベクトル場は概ね良好に一致した一方、BA動脈瘤では両平面で逆回転渦対のダイナミクスが同様に再現され、周期的境界条件を課したCFDにもかかわらず心拍間変動が現れ、その振幅と空間分布は同一形状でのPIV計測と良好に一致した。
  • これらの一致は、解剖学的に現実的なin vitroモデルにおいて、CFDが動脈瘤内の詳細な流れ動態を信頼性高く予測し得ることを示唆する一方、各種モデリング仮定の存在により生体内血行動態の忠実な再現を証明するものではなく、可能な限りin vivoデータによる検証が望まれる。

(051) Howden [50]

📕 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、従来の簡略化幾何モデルの限界を踏まえ、磁気共鳴画像（magnetic resonance imaging: MRI）に基づく幾何学的に正確な三次元計算モデルを用いて、ヒト脳室系における脳脊髄液（cerebrospinal fluid: CSF）の拍動性流動を定量的に解明することである。
  • CSFをニュートン流体として取り扱い、計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）により産生および排出部位を適切に配置した脳室系の忠実な全体モデルを構築し、流量を500 mL/日に固定して脈絡叢への心拍影響を反映する入口の拍動速度プロファイルを付加し、マジャンディ孔（正中孔）およびルシュカ孔（外側孔）の出口境界条件は中枢神経系（central nervous system: CNS）の簡略全体モデルを用いるネスティング（nesting）手法により時間変動圧力として与えた。
  • その結果、最速流は中脳水道で観察されて5サイクルにわたり最大速度11.38 mm/sを示し、最大レイノルズ数は15、平均は約0.39で大部分の領域が低レイノルズ数のクリーピング流れであり、最大圧力損失は中脳水道における1.14 Paで、入口から遠い領域では流速が著しく低く一部はほぼ停滞した。
  • 以上より、脳室系内のCSF動態は幾何形状に強く支配される低レイノルズ数の拍動性流れであり、MRI由来の幾何学的に忠実な三次元モデルとネスティング境界条件の組合せが心拍駆動や中脳水道などの解剖学的狭窄がCSF流れを規定する機序を現実的に再現し得ることを示した。

(052) Karmonik [42]

📕 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

脳動脈瘤内血流：位相コントラスト磁気共鳴画像法（pcMRI）と計算流体力学（CFD）の比較—予備的経験—

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、スライス設定最適化ソフトウェア（NOVA, Vassol Inc.）でガイドした位相コントラスト磁気共鳴画像法（pcMRI）により生体内の脳動脈瘤内血流パターンを非侵襲的に測定し、その結果を計算流体力学（CFD）と質的に比較してpcMRIの能力を評価することである。
  • 3例の未破裂脳動脈瘤に対し、pcMRIで瘤への体積流量および心周期に伴う瘤内血流パターンの時間変動を記録し、3次元デジタルサブトラクション血管造影（3D-DSA）由来の幾何学モデルに対して非定常CFDシミュレーションを実施し、動脈流入が最大および最小となる時相でのパターンと心周期全体の変動を比較した。
  • pcMRIでは全例で正および負の速度成分を示す領域が観察され、測定流速は約±60〜±100 cm/sであり、CFDとの比較ではこれら領域の空間分布に関して良好な一致がみられた一方で速度の大きさには差異が認められ、さらにpcMRIで測定した流入境界条件を用いたCFDは瘤内速度パターンの主要特徴を再現した。
  • 以上より、pcMRIは瘤内血行力学の生体内（in vivo）参照データを提供しCFD解析を補完する有用な技術となり得ることが示唆され、両手法の能力を十分に比較・検証するにはさらなるデータの蓄積が必要である。

(053) Kim [140] ⭐

📕 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

脳動脈瘤の血行動態修飾における二種類のステントの比較

💬 AI 要約

  • 血管内ステントの特定の設計要素（ストラット設計、メッシュ設計、ポロシティ（porosity））が脳動脈瘤の血行動態に及ぼす影響の定量的理解が不足しているという課題に対し、本研究は高ポロシティの商用ステントが血流をどのように修飾するかを明らかにすることを目的とした。
  • TristarステントとWallstentという高ポロシティの二製品を対象に、血管曲率の異なる動脈瘤モデルおよび患者固有モデルで数値流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）解析を行い、動脈瘤内流入量、血流うっ滞（stasis）、壁せん断応力の変化と設計要素との関連を評価した。
  • 解析の結果、ステントの流れ減衰効果とそれに伴う動脈瘤内うっ滞および壁せん断応力はポロシティ、ストラット設計、メッシュ孔形状に強く規定され、血管曲率が大きい場合には減衰効果が有意に低下して高ポロシティステントの単独治療としての有用性が限定的であることが示され、さらに、三次元形状におけるうっ滞誘導性能が平面メッシュスクリーンの水力抵抗（hydraulic resistance）から予測可能であることも示された。
  • これらの知見に基づき、平面メッシュスクリーンの水力抵抗を指標として三次元CFDに先立ち異なるステント設計をコスト効率よく比較するための手法を提案する。

(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

広頸性脳底動脈幹部動脈瘤に対する複数ステントの仮想留置による血行力学的変化の定量化

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、計算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）を用いて、広頸性嚢状脳底動脈幹部動脈瘤における多孔質血管内ステントの留置数および設計が血行力学に及ぼす影響を定量化することである。
  • 患者由来のCT血管造影（CTA）から動脈瘤・血管の幾何形状を再構築し、Neuroform2、Wingspan、Visionの3種の商用ステントをモデル化して、1～3本の組み合わせで瘤口部を横断するよう仮想留置し、非留置モデルを対照として、動脈瘤の病態形成や血栓化に関与する血行力学パラメータをCFDで算出した。
  • ステント留置により未留置時にみられた複雑な流れは抑制され、動脈瘤内の壁面せん断応力（wall shear stress, WSS）は低下しその効果はステント本数の増加とともに増強し、瘤内の滞留時間（turnover time）は単独または二重留置で中等度に、三重留置で顕著に延長し、とくに二重留置モデルでステント設計の違いが血行力学パラメータに与える影響が大きかった。
  • 複数ステントの留置は動脈瘤の血行力学を有意に改変し、これらの変化は破裂リスクの観点から有益にも有害にもなり得るため、この治療戦略の適用には慎重な検討が必要である。

(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

基底動脈先端動脈瘤における流動パターンに対する親血管—瘤嚢角の影響：瘤内血行動態のサロゲート（surrogate）幾何学的マーカーに向けて

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、粒子画像流速測定法（PIV）により2つの解剖学的に実在的な基底動脈先端動脈瘤モデルで同定された、瘤内渦の位置と強度により特徴づけられる2種類の流動様式（うち1つは文献未報告）の「血行動態表現型」が、親血管に対する瘤嚢角という単純な幾何学的指標により予見可能かを検証することである。
  • 親血管—瘤嚢角を独立に制御可能な理想化基底動脈先端動脈瘤モデルを構築し、2°から30°まで角度を変化させ（この端値は2つの実在モデルで測定された角度に対応）、数値流体力学（CFD）シミュレーションを実施し、2°および30°では解剖学的実在モデルの粗視的血行動態との整合性を評価するとともに、切替角付近における流入運動量の感度解析を行った。
  • 理想化モデルでは2°および30°における血行動態が対応する実在モデルと一致し、流動様式は8–12°の間で切り替わり、この範囲付近では血行動態表現型が流入運動量に敏感であった一方、それ以外の角度では親血管—瘤嚢角が表現型の頑健な予測因子であった。
  • 以上より、基底動脈先端動脈瘤の血流は相異なる血行力学的力を受ける2つの大別される表現型に分類され、その一般的特徴は測定容易な幾何学的指標である親血管—瘤嚢角により予見可能であり、瘤内血行動態のサロゲート（surrogate）マーカーとして臨床意思決定への導入を促進し得ることが示された。

(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（CFD）モデルにおける動脈瘤コイル塞栓術の血行動態シミュレーション：技術的ノート

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、解剖学的に正確なCFDモデルを用いて脳動脈瘤の嚢内コイル塞栓をシミュレーションし、これにより誘発される血行動態の変化を明らかにすることであり、特に多孔質媒体（porous medium）に基づく手法をコイリングのCFDシミュレーションに適用した初の試みを報告することである。
  • 最近破裂した前交通動脈瘤の回転三次元デジタルサブトラクション血管造影（3D-DSA）データから三次元幾何モデルを構築・離散化し、塞栓コイル列の特性に従う多孔質媒体として瘤内を表現して流れを阻害し、血管壁圧、血流速度、血流パターンを評価した。
  • 第1本目のコイル導入後に顕著な血行動態変化が認められ、以降の段階でも同様だが程度は小さい変化が生じ、瘤内の血流は速度低下に伴い渦状性が減弱して停滞に近づき、瘤底の壁圧は漸減した。
  • さらに、ネック残存部で生じる血行動態特性は遅発性コイルコンパクション（coil compaction）や動脈瘤再増大の可能性評価に資することが示唆され、適切な計算手法はコイル塞栓術の各段階を再現しうる有望な手段であり、インターベンションの計画および手技上の意思決定を支援する潜在的価値を有する。

(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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💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学（CFD）を用いた頭蓋内動脈硬化性疾患における複雑な流れパターンの予測

💬 AI 要約

  • 頭蓋内動脈硬化性疾患（ICAD）は血行動態不全と血栓塞栓症の双方を来し得るが、三次元形態の複雑性により流体力学的特性が未解明であるため、本研究は症候性ICAD病変の血行動態を計算流体力学（CFD）によりモデル化し、病的流れの指標を明らかにすることを目的とした。
  • 6頸動脈、2椎骨動脈、1中大脳動脈の計9病変に対し、カテーテルベース高解像度デジタル回転血管撮影を行い、再構築三次元容積をセグメンテーションしてハイブリッド計算格子を生成し、血液粘度に非ニュートン性のせん断依存モデルを用いた拍動性CFD解析を実施した。
  • CFDは狭窄中央部で19,000 s^-1を超える高せん断速度を含む複雑な流れ場を示し高せん断による血小板活性化の可能性を支持した一方、狭窄内では渦度とヘリシティ(helicity)が増大し、その後の急減速により渦心(vortex core)が形成され、圧力勾配は主として75%以上の狭窄で有意（時間平均低下27.2±17.8 mmHg）であり、さらに後狭窄域では三次元解剖に起因する滑らかなヘリシティとは対照的にヘリシティと渦度が大きくかつ急速に変動した。
  • これらの患者特異的CFD解析は、症候性ICAD病変が血小板の活性化・凝集および遠位塞栓を助長する血行力学的に病的な環境を内包すること、ならびに血管内ステント血管形成術によりこの環境が対側対照レベルに回復し得ることを示し、ICADの血栓原性機序の定量的理解と介入効果の機械論的評価に寄与した。

(058) Karmonik

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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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計算流体力学を用いた脳底動脈先端部動脈瘤における壁せん断応力変動の検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、血管内治療が施行された脳動脈瘤の形成・血栓化・再開通・再増大・再出血に関与する血行動態の役割が未解明であることを背景に、頭蓋内動脈瘤の血行動態を体系的に分類するため、脳底動脈先端部動脈瘤周囲の壁せん断応力の大きさが流入条件の変化にどのように依存するかを明らかにすることである。
  • 三例の脳底動脈先端部動脈瘤を対象として、流入条件を変化させた計算流体力学解析を行い、瘤近傍における壁せん断応力の大きさを評価した。
  • 本解析は、異なる流入条件下での瘤近傍の壁せん断応力の大きさの変動とその依存性を各症例で検討した結果を提示する。
  • これらの知見は、流入条件が血行動態指標に及ぼす影響の理解を進め、頭蓋内動脈瘤の血行動態の体系的分類に向けた基盤を提供する。

(059) Alnaes

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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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💬 AI 翻訳タイトル

ウィリス動脈輪における血行動態の数値解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、ウィリス動脈輪全体における血流を対象とした計算流体力学（CFD）シミュレータを開発し、血管半径および分岐角の変動が血管壁の壁せん断応力（WSS）および圧力に及ぼす影響を検討することである。
  • 血液は剛体の血管壁内を流れる非圧縮性ニュートン流体としてナビエ–ストークス方程式でモデル化し、三次曲線（cubic curves）に沿った管路ネットワークとして幾何学を近似するとともに、拍動性の流入流量と一定の流出圧を境界条件として与えてウィリス動脈輪全体のWSSと圧力分布を数値評価した。
  • シミュレーションにより、血管半径の差異および非対称な分岐角がWSSの大きさと空間分布に影響することが確認され、脳動脈瘤が多発する部位や動脈瘤発生リスクの上昇と関連する解剖学的変異で高いWSSが生じることが示された。
  • 本研究は、ウィリス動脈輪全体に対するCFD解析の実施可能性を示すとともに、幾何学的変動が病態生理—とりわけ動脈瘤リスク—の解明に資することを示唆し、今後は弾性（可撓性）血管壁を考慮したシミュレーションの導入が望まれる。

(060) Cebral

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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

頭蓋内動脈瘤の計算流体力学（CFD）モデリング：脳血管造影との定性的比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、従来型脳血管造影で同定可能な主要な瘤内流れ構造の位置を、計算流体力学（CFD）モデリングが正確に予測できるかを検証することである。
  • 三次元回転血管造影像から3例の患者特異的脳動脈瘤モデルを構築しCFDシミュレーションを実施し、得られた速度場を用いて造影剤輸送を数値的に再現して可視化し、仮想血管造影（virtual angiogram）を作成したうえで高フレームレートの従来型脳血管造影と流れ構造を比較した。
  • CFDは単純から複雑に至る3種類の流れ型を示し、仮想血管造影は3例すべてで流入ジェットの大きさと向き、衝突領域、流れ型が従来型脳血管造影と良好に一致し、さらに大規模な瘤内渦および流出領域の対応も確認された。
  • これらの結果は、患者特異的画像ベースの脳動脈瘤CFDモデルが従来型脳血管造影で観察される主要な瘤内流れ構造を現実的に再現し得ることを示す一方で、心周期後半の遅い再循環域に関しては計算モデルと造影像の一致が低下することを示唆する。

(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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💬 AI 翻訳タイトル

動脈分岐部頂部の複雑な血行動態は、脳動脈瘤発生初期に類似した血管リモデリングを誘導する

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、分岐のフローディバイダ（flow divider）に特有の血行動態が分岐頂部の血管壁を脳動脈瘤形成に素因化するという可能性に着目し、動脈瘤発生に関与する不適応性血管リモデリングを惹起する特定の血行力学的侵襲を同定するとともに、組織・細胞レベルの早期リモデリング事象を明らかにすることであった。
  • 成犬雌6頭の頸動脈系に外科的に新規分岐を作製し、in vivo 血管造影とComputational Fluid Dynamics（CFD）解析で各分岐の微小血行動態環境を明らかにし、その空間分布を組織学的特徴と対応づけて血管壁応答を評価した。
  • その結果、（1）分岐頂部における過形成による内膜パッド（intimal pad）形成と、（2）隣接する加速流領域における、内弾性板の断裂、中膜平滑筋細胞の消失、平滑筋細胞増殖の低下、フィブロネクチンの消失を伴う、脳動脈瘤発生初期に類似した破壊的リモデリングという、二つの明確なリモデリング様式を認めた。
  • 破壊的リモデリングが加速流領域に強く局在したことから、分岐頂部では高い壁せん断応力（wall shear stress: WSS）とその高い空間勾配（WSS gradient）が併存することが「危険な」血行力学的条件となり、動脈瘤形成に素因を与えることが示唆された。

(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

壁運動の影響を組み込んだCFD解析：頭蓋内動脈瘤への応用

💬 AI 要約

  • 血行動態、とりわけ壁面せん断応力が頭蓋内動脈瘤の進展・破裂に重要な役割を果たすとの認識に基づき、非剛体レジストレーション（non-rigid registration）による画像ベースの壁運動推定と計算流体力学（CFD）を統合して、壁変形が瘤内血行動態に及ぼす影響を評価する新規手法を提示することを目的とした。
  • 本手法では、従来の剛体壁仮定や恣意的な弾性パラメータ設定に頼らず、測定された壁運動を境界条件としてCFDに与えることで壁のコンプライアンス（compliance）を取り込み、個人別の弾性特性推定の困難を回避して現実的な瘤内流れパターンを再現した。
  • 壁運動を組み込むことで頭蓋内動脈瘤内の血行動態には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変化しない傾向であった。
  • 本アプローチは患者固有の弾性推定を必要とせずにより現実的な瘤内流れ場の解析を可能にする一方、観察された変動の臨床的意義を確立するにはさらなる症例の蓄積と検証が必要である。

(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

正常例および水頭症例におけるヒト脳内の脳脊髄液（CSF）流動

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、高度な磁気共鳴（MR）画像法と画像再構成から得た患者固有の形態データに基づき、正常例および交通性水頭症例における拍動性の脳脊髄液（CSF）流動と圧力力学を解析し、計算モデルの妥当性を検証することである。
  • MR画像から得た患者固有の脳室系・くも膜下腔（SAS）・脳実質の幾何をコンピュータ支援で再構築し、その有限計算格子上で質量・運動量保存則を解く数値流体力学（CFD）により流れ場・圧力場を予測し、Cine MRIの実測速度と比較検証した。
  • その結果、側脳室とSASの間のトランスマントル圧差（transmantle pressure）は正常で約10 Pa、水頭症でも約30 Paと小さい一方、頭蓋内圧（ICP）の拍動性は水頭症で約4倍に増大し、予測されたCSF流速は概ねCine MRIと良好に一致したが、橋前部（prepontine area）では差異がみられ脳−CSF相互作用の複雑さが示唆された。
  • 以上より、頭蓋腔内の拍動性CSF流動と圧力を患者固有に予測する包括的な計算モデルを提示し、実測データによる妥当性を示すとともに、部位特異的な乖離が今後のモデル改良と脳−CSF相互作用の解明に資する課題であることを明らかにした。

(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

幾何学的形状変動の影響を考慮した脳動脈瘤に対する数値流体力学（CFD）シミュレーションの検証

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、医用画像に基づく解剖学的血管形状を用いた数値流体力学（CFD）手法を粒子画像流速測定法（PIV）により検証し、特に動脈瘤モデルにおける微小な形状変動がCFDで得られる流動場に及ぼす影響を明らかにすることである。
  • 球状動脈瘤モデルを模擬したシリコーンエラストマー製ファントムを作製してPIV計測を行い、理想的な球状モデル（S1）に基づくCFD結果およびファントムの三次元画像から再構築した実形状に基づくCFD結果と比較し、さらに微小形状差を有する二つのモデル（S2, S3）についてCFD解析を実施した。
  • その結果、理想球状モデルのCFDはファントムのPIVと一致が不良であり二次流れパターンも一致しなかったのに対し、実形状に基づくCFDはPIVと良好に一致し、S2およびS3のCFDは流れ場の質的特徴は類似するものの渦度、正の循環（circulation）、壁面せん断応力などの主要血行力学指標に定量的に顕著な変化を示した。
  • 同一の幾何学形状に基づく場合にはCFDシミュレーションは実験計測と高い一致を示し得るが、わずかな形状変動でも流れ場および主要血行力学指標が大きく変化し得るため、幾何学的不確実性を内包する医用画像に基づく患者特異的CFDの臨床への還元は慎重に吟味されるべきである。

(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に対する血管応答をマッピングするモデルシステム

💬 AI 要約

  • 脳動脈瘤は複雑な血行動態を呈する動脈分岐部頂点に好発することから、本研究は瘤形成開始に関与する局所血行動態と血管応答の因果関係を解明することを目的とした。
  • イヌ2頭の総頸動脈から外科的に分岐部を作製し、血行動態を意図的に操作したうえで2週および2か月後に血管造影撮像を行い、その後摘出標本で形態学的評価を実施し、生体内画像に基づく数値流体力学(CFD)解析結果を組織学的画像にマッピングした。
  • その結果、高い壁面せん断応力(WSS)および壁面せん断応力勾配(WSSG)などの局所流れ条件は、流れ衝突領域における内膜パッド(intimal pad)の形成や、早期動脈瘤の特徴を備えた溝(groove)様病変などの血管変化と関連していた。
  • これらの所見は、組織血行動態マイクロマッピング(histohemodynamic micromapping)という新規手法により、変容した血行動態ミクロ環境と動脈瘤発生に整合する血管応答との直接的な相関が明確化されうることを示す。

(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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前交通動脈瘤の患者固有計算流体力学（CFD）モデル化：内頚動脈の流れ条件に対する瘤内流動パターンの感受性の検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、内頚動脈（ICA）間で生じる生理学的な流量・位相・波形の不均等が前交通動脈瘤の血流力学に及ぼす影響を解明することである。
  • 両側3次元回転血管造影から再構築した2例の患者固有CFDモデルを用い、ICA間の平均流量の不均衡、位相差、波形差を系統的に設定して各症例につき9条件でシネ流速シミュレーションと非定常壁面せん断応力（WSS）マップを作成し、選択領域の平均WSSの時間変化曲線を解析した。
  • 供給血管の平均流量の不均衡は高WSS領域を優勢な流入ジェット側へ移動させるとともにWSSピークの大きさを変化させたが、WSS分布と速度場の全体的な定性的外観には大きな変化は認められなかった一方、位相および波形の非対称性は血流力学パターンの時間的複雑性を増大させ流れを不安定化させた。
  • ICA間の相対位相や波形形状の差異は血流力学的力分布の複雑性と安定性に大きく影響し、その効果の大きさは動脈瘤および供給血管の幾何学形状に依存するため、複数の流入経路を有する脳動脈瘤では親血管の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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💬 AI 翻訳タイトル

直線および湾曲血管上の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に対する示唆

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、イヌ静脈パウチ（側壁型／直線血管）およびウサギエラスターゼ（湾曲血管）嚢状動脈瘤モデルにおける血管内ステント留置の血行動態学的影響を検討することである。
  • ステント留置（Wallstent）あり／なしの条件で、数値流体力学（CFD）シミュレーションとin vitro流れ可視化を用いて、瘤内の流れの停滞および流れの衝突（impingement）に対するステント配置の効果に焦点を当てて流動特性を解析した。
  • その結果、側壁型（直線血管）と湾曲血管の動脈瘤モデルでは血行動態が本質的に異なり、前者はせん断駆動型（shear-driven）、後者は慣性駆動型（inertia-driven）であることが示された。
  • したがって、これらの力学差異によりステント留置の効果が血管形状に依存して異なることが示唆され、血管内ステント留置戦略の最適化には形状特異的な設計と配置を考慮する必要がある。

(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

頭蓋内動脈瘤の数値流体力学（CFD）モデリング：親動脈のセグメンテーションが瘤内血行動態に及ぼす影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、上流側の親動脈形状が脳動脈瘤の瘤内血行動態に及ぼす影響を明らかにすることである。
  • 3D回転血管撮影像から患者固有の4例（後交通動脈［PcomA］1例、中大脳動脈［MCA］2例、前交通動脈［AcomA］1例）のモデルを作成し、各瘤についてネイティブな親動脈形状を保持したモデルと、瘤の約1 cm上流で切断して親動脈を直円柱で置換したモデルの2種類を構築して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行い、瘤内の流れパターンと壁面せん断応力（WSS）分布を可視化・比較した。
  • 親動脈をトランケートしたモデルは全例で瘤内WSSを過小評価し、ネイティブ形状と比べて流入衝突域を頸部側へ移動させ、この影響は上流の屈曲が大きいPcomAやAcomAで顕著で、長いM1セグメントを有するMCA瘤では最小であり、さらに親動脈内のより層流的な流れにより瘤内の流れは単純化して渦が減少しドーム部の流速も低下した。
  • 以上より、上流親動脈に起因する流入流（inflow stream）を適切にモデル化しないことは瘤内血行動態解析の結果を大きく歪め得るため、正確な瘤内血行動態の再現には親動脈の上流部分をモデルに含めるべきである。

(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

第三脳室および中脳水道における被験者特異的脳脊髄液流動の計算的検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、磁気共鳴画像法（MRI）から導出した被験者特異的境界条件を用いた計算流体力学（CFD）により、第三脳室および中脳水道における脳脊髄液（CSF）流動を解明することである。
  • 解剖学的MRIから手動画像セグメンテーションにより流動領域形状を再構築し、領域境界の運動は脳運動MRI撮像から導出し、さらにvelocimetric MRI（位相コントラストMRI; PC-MRI）により中脳水道下端の速度場を管内拍動流の理論に基づいて再構成し、モンロー孔には一定圧力の境界条件を付与した。
  • その結果、中脳水道からの噴流、噴流上方の中等度の移動性を示す再循環域、噴流下方の高い移動性を示す再循環域という三つの主要な流動特徴が観察され、計算領域全体の流れは層流であり、中脳水道における最大レイノルズ数は340であった。
  • これらの所見は、MRI計測とCFDシミュレーションを統合することで、第三脳室および中脳水道内の流れ場に関する被験者特異的で詳細な定量情報を取得可能であることを示す。

(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

動脈瘤に対する介入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（技術的症例報告）

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、位相コントラストMRI（PC-MRI）と数値流体力学（CFD）を統合し、明確な外科的選択肢のない巨大頭蓋内動脈瘤症例群のうち著明な増大を示した巨大紡錘状動脈瘤患者に対する複数の介入オプションが及ぼす血行動態学的影響を推定することである。
  • 造影MRA（CE-MRA）とPC-MRIにより動脈瘤の幾何学形状と流入・流出境界条件を取得してCFD解析に供し、生理学的現状および対側の椎骨動脈を閉塞または開存とするシナリオで速度場と壁面せん断応力（WSS）分布を計算し、幾何学的に忠実なシリコン製流体ファントムを用いたin vitro流れ実験ならびに生体内PC-MRIによりモデルを検証した。
  • シミュレーションは、両側椎骨動脈の流量比を変化させると主血流ジェットが動脈瘤体部へ偏向し、増大域における低WSS領域の広がりが縮小する可能性を示した。
  • 患者固有の複雑な動脈瘤形状に対するCFD流れ解析は生体内およびin vitroのPC-MRIで検証され、介入治療の血行動態学的影響を事前にモデル化して治療戦略の立案を支援し得る有用な手法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

3次元回転血管造影（3DRA）画像に基づく複数流入経路を有する脳動脈瘤の患者特異的計算モデリング

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、3DRA画像が一度に一つの流入経路しか可視化できず複数流入を有するウィリス動脈輪領域の脳動脈瘤に対するCFDの臨床応用が制限されている課題に対し、画像位置合わせ（co-registration）と表面統合（surface merging）を組み合わせて患者特異的幾何モデルを構築する新手法を提示することである。
  • 方法として、各流入血管に選択的に造影剤を注入してRA画像を取得し、各血管樹から独立に解剖学的モデルを構築して融合したうえで有限要素メッシュを作成し血行力学のCFD（computational fluid dynamics）シミュレーションに用い、前交通動脈瘤・脳底動脈先端部動脈瘤・5個の動脈瘤を有するウィリス動脈輪全体モデルの三例で実証し、さらに前交通動脈瘤の数値ファントムで手法を評価した。
  • 結果として、本手法により各血管樹を統合したネットワーク形状からCFDに適した数値モデルを作成でき、動脈瘤内の流動パターンは二つの流入流の合流によって強く規定され、その影響は合流部からの距離が増すほど減弱した。
  • 結論として、提案するco-registrationとsurface mergingに基づく統合モデリングは3DRA画像の可視化制約を克服し、複数流入経路を有する脳動脈瘤に対する患者特異的血行力学解析を可能にして臨床CFD研究の適用拡大に寄与する。

(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

脳動脈における動脈瘤形成前後の血行動態

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、3Dデジタルサブトラクション血管造影（3D-DSA）に基づく幾何学的に正確な血管モデルを用い、傍前床突起部動脈瘤の形成部位における血行動態特性を、動脈瘤存在時と仮想的に動脈瘤を除去して親動脈を再建した状態で比較評価することである。
  • 傍前床突起部動脈瘤3例を対象に、計算流体力学（CFD）手法を適用して壁面せん断応力（WSS）などのヘモダイナミクス指標を解析し、さらに動脈瘤の仮想切除および親動脈再建後のモデルに対しても同様の解析を実施した。
  • シミュレーションの結果、各症例で動脈瘤が発生した部位において、相対的に低いWSSと、その方向が回転する（rotating）特徴を示す領域が認められた。
  • この低値かつ回転性のWSSの存在は動脈瘤形成と関連する新たな血行動態学的特徴を示唆するものであり、著者らの知る限りこれまでに報告されていない。

(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流の再構築

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、MRIデータを用いた有限体積法による計算流体力学（CFD）モデルを構築し、第三脳室および中脳水道における脳脊髄液（CSF）の速度場と圧力場を患者特異的に再構築する実現可能性を示すことである。
  • 計算領域の形状は脳解剖MRIのセグメンテーションから取得し、領域境界の運動は脳運動MRIから内挿して与え、モンロー孔には一定圧力の境界条件（BC）を、Sylvius水道下端には速度計測MRI（velocimetric MRI）から再構成した時間変動速度のBCをそれぞれ付与した。
  • これらのMRI計測とCFDシミュレーションを組み合わせることで、第三脳室内のCSFの流れ場を再現し、速度場と圧力場の時空間分布を再構築できることを示した。
  • 本手法により得られる介入前の患者特異的CSF流動の知見は、水頭症に対するシャント留置などの脳神経外科的手技の計画・最適化に資する可能性がある。

(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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💬 AI 翻訳タイトル

小児患者の脳脊髄液中5-メチルテトラヒドロ葉酸の測定：小児集団における基準値

💬 AI 要約

  • 目的は、小児対照群および各種神経疾患患者における脳脊髄液（CSF）中5-メチルテトラヒドロ葉酸（5-MTHF）濃度を解析し、年齢依存性を含む基準値を確立するとともに、欠乏の診断的意義を評価することである（脳内葉酸欠乏症［cerebral folate deficiency; CFD］は血漿葉酸が正常でCSF 5-MTHFが低値である症候群）。
  • 方法として、逆相HPLC（蛍光検出：励起295 nm、発光355 nm）を用いて、63例の小児対照（2日齢〜18歳、平均3.8歳）および165例の患者（1日齢〜22歳、平均5.0歳：原因不明の重症てんかん性脳症、運動障害、Rett症候群、ミトコンドリア病）から得た血漿およびCSF試料の5-MTHFを測定した。
  • 結果として、対照群ではCSF 5-MTHFが年齢と負の相関を示した（r＝−0.468、p＜0.0001）ため基準値を3つの年齢群に層別化し、患者群では165例中122例が正常、43例が低値（高度から軽度の欠乏まで）であり、さらにCSF総蛋白の増加は低5-MTHFと有意に関連していた（χ2＝7.796、p＝0.005）。
  • 結論として、この測定法は小児における基準値の確立とCFDの診断に有用であり、CSF総蛋白の上昇はCFDの可能性を示唆するマーカーとして考慮すべきである。

(075) Hoi

📕 書誌情報

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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💬 AI 翻訳タイトル

非対称ステントによるイヌ頭蓋内動脈瘤モデルでの血流改変：デジタルサブトラクション血管造影（DSA）および画像ベース数値流体力学（CFD）解析による検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、動脈瘤頸部に低孔隙率（porosity）パッチを配し他部位を高孔隙率とする非対称ステントにより誘起される血流場を、デジタルサブトラクション血管造影（DSA）と画像ベース数値流体力学（CFD）で評価し、穿通枝の閉塞を回避しつつ血栓形成・瘤閉塞を促進するための流体力学的効果を生体内（in vivo）モデルで定量化することである。
  • イヌ頸動脈に静脈パウチ動脈瘤モデルを作製し、頸部で25%の孔隙率、他部位で80%の孔隙率を有する非対称ステントを留置したうえで、留置前後の形状をコーンビームCTで取得してCFD用に再構築し、実測波形を用いた定常流および拍動流条件で解析した；計算コスト低減のため、低孔隙率パッチが位置する動脈瘤開口部層に圧力損失（pressure drop）を与えることでステント効果をモデル化し、さらにDSAシーケンスで流入変化を評価した。
  • CFDでは非対称ステントにより動脈瘤への流入が51%低下し、血栓形成を促進するうっ滞様環境が形成されることが示され、DSAにおいても動脈瘤内への流入が実質的に減少したことが確認された。
  • 以上より、非対称ステントは所望の血流改変特性を備え、穿通枝の温存に配慮しつつ頭蓋内動脈瘤を治療し得る画像ガイド下インターベンションの有望な選択肢となり得る。

(076) Kim

📕 書誌情報

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

重力変化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、重力変化下における頸動脈分岐部および脳動脈内の血流を、動脈壁力学や末梢循環の影響を含めて統合的に記述可能な数値流体力学（CFD）フレームワークによりモデル化し、その血行動態応答を評価することである。
  • 方法として、流体–壁相互作用に起因する動脈壁運動、血液のせん断薄化（shear-thinning）レオロジー、流出境界の血管床モデル、自動調節（autoregulation）機構を組み込んだ上で、三次元非定常非圧縮性Navier–Stokes方程式を擬圧縮性法および二重時間積分法で反復的に解き、重力ソース項を導入して重力の効果を考慮し、複雑形状の連結にはキメラオーバーセット格子法（Chimera overset grid）を用い、定常・時間依存の実験データでコードを検証した後、現実的な頸動脈分岐と、理想化形状および被験者特異的MRIセグメンテーションから再構築した2種類のウィリス動脈輪モデルに適用した。
  • 計算結果については、定常および非定常の流れに関する実験データとの比較によりコード検証を行い、さらに頸動脈分岐およびウィリス動脈輪における数値実験から、重力変化が動脈の収縮・拡張およびそれに伴う流動条件に相当の影響を及ぼすことが観察された。
  • 本研究のCFDアプローチは、重力変化下の頸動脈・脳動脈における流体–壁力学と自動調節を統合した現実的三次元血行動態解析を可能にし、異なる重力環境に対する脳循環の機械的・流体力学的応答の解明に資することを示した。

(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

血管壁弾性および末梢抵抗が頸動脈流速波形に及ぼす影響：CFDモデルと生体内超音波測定の比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頸動脈分岐部における血流の計算流体力学（CFD）解析を用いて、血管壁の弾性特性および末梢抵抗がドプラ流速波形（および脈動指数などの派生指標）に与える影響を系統的に解明し、その結果を生体内超音波計測と比較検証することである。
  • 生体内超音波計測から取得した実測の血管形状、局所的弾性値、ならびに入力流速（流量）波形を用いて頸動脈分岐部のCFDシミュレーションを実施し、頸動脈枝の3部位において数値結果と実測データを比較した。
  • その結果、末梢抵抗は外頸動脈における流速を著明に低下させ、さらに血管壁の弾性を考慮すると計算上の収縮期最高流速が大きく低下するとともに、流速波形の平滑化がより現実的に再現された。
  • 以上より、実験的に得られるドプラ流速波形を数値的に再現するためには、血管壁弾性と正の（非ゼロの）末梢抵抗の双方をモデルに組み込むことが不可欠で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画像由来の血管内腔モデルにおけるCFD計算を用いた、患者特異的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

  • 本研究の目的は、CT（Computed Tomography）画像からセグメンテーションした血管内腔に基づく数値流体力学（Computational Fluid Dynamics: CFD）解析により、低孔隙率パッチを付加した患者特異的な非対称ステントが流入ジェットを遮断して頭蓋内動脈瘤内血流を修飾し得るかを評価することである。
  • 前大脳動脈の患者固有幾何において、多孔質ステントに低孔隙率パッチを溶接したデザインを仮想的に埋植し、パッチをCT由来の血管内腔に適合するよう計算変形させてCFD解析を実施したうえで、同一設計のパッチをレーザーカッティングで作製して商用多孔質ステントに溶接し、ファントムへ留置してX線血管造影と計算結果の双方で未治療例とステント留置後の血流動態を比較した。
  • CFD解析では、非対称ステントが動脈瘤への強い流入ジェットを効果的に遮断し、ドーム部での流れの衝突および壁せん断応力が高い衝突域を消失させ、瘤内の血流活動と流量を大幅に低下させることが示され、X線血管造影による実験的観察も質的に良好に一致した。
  • これらの知見は、低孔隙率パッチを有する患者特異的非対称ステントが、動脈瘤の増大および破裂を抑制するための低侵襲な画像ガイド下治療の有望な手段となり得ることを示唆する。

(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

仮想血管造影を用いた動脈瘤血行動態の計算モデルの可視化および検証

💬 AI 要約

  • 三次元X線血管造影とコンピュータ流体力学(CFD)の連成により患者固有の動脈瘤内血流シミュレーションが可能となったが、予測的応用には体内(in vivo)の血行動態を再現できることの実証が必要であり、本研究は複雑な血流速度場をin vivoで十分に計測できない現状を踏まえ、患者固有の画像ベースCFDモデルを間接的に検証する手段としてシネX線血管造影を模擬する仮想血管造影(virtual angiography)の枠組みを提示することを目的とした。
  • 放射線検査手技を模倣し、あらかじめ計算した患者固有CFDモデルに時間変化する造影剤注入を与え、その結果得られる三次元の造影剤流動に対するX線減弱を数値的に計算して時系列画像を構成し、巨大動脈瘤例において仮想血管造影画像および滞留時間マップ(residence time map)を作成した。
  • 得られた仮想血管造影画像と滞留時間マップは、準定常的な造影剤注入と拍動流との相互作用を適切に考慮した場合に限り、対応する臨床画像および滞留時間マップと極めて良好に一致した。
  • 本手法は日常診療で取得可能な臨床データに対する画像ベースCFDモデルの検証への道を開き、複雑な三次元血流動態を臨床的文脈で可視化する手段を提供するとともに、造影剤注入が正常血流パターンを撹乱する様相を明示し、真の動脈瘤血行動態を理解するための窓としての画像ベースCFDの有用性を強調した。

(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

健常小児の血清における5-メチルテトラヒドロ葉酸の分析

💬 AI 要約

  • 5-メチルテトラヒドロ葉酸(5MTHF)は血漿葉酸の主要循環型で神経発達を含む多様な代謝過程に関与し、脳葉酸欠乏症(CFD)の診断では髄液(CSF)中5MTHFの測定が重要であることから、本研究は血清中5MTHFの高速液体クロマトグラフィー(HPLC)定量法を開発し小児における基準値を確立することを目的とした。
  • 健常小児64例の血清をSep-Pak C18カートリッジで抽出後、逆相HPLCで分離し電気化学検出により5MTHFを定量した。
  • 本法では5MTHFは他の葉酸と明確に分離され8.7分で検出され、1600 nmol/Lまで直線性を示し、検出限界は4.5 nmol/L、固相抽出の回収率は低濃度66%・高濃度62%、測定内不精確度13.5%・測定間不精確度8.5%であり、さらに健常小児の血清5MTHFは年齢依存的に新生児158.0 nmol/Lから16歳超60.1 nmol/Lへ低下した。
  • 本手法は400 μLの血清から5MTHFを高感度かつ選択的・信頼性高く測定でき、小児集団における参照値を提供するとともに、CFDの理解・診断においてCSF測定を補完する指標として血清5MTHFや血清/CSF比の活用に資する。

(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

患者固有の計算血行力学モデルを用いた脳動脈瘤の破裂リスク評価に向けた特性化

💬 AI 要約

  • 本研究は、患者固有の計算流体力学（CFD）モデルから得られる脳動脈瘤内ヘモダイナミクスの特徴と破裂との関連を検証することを目的としたパイロット臨床研究である。
  • 3D血管造影画像から62例の患者固有脳動脈瘤モデルを構築し、健常者で計測した拍動流条件下でCFDシミュレーションを実施し、血流の複雑性・安定性、衝突（impingement）領域の位置と大きさ、流入ジェットの大きさに基づいて動脈瘤を分類して破裂歴との関連を解析した（破裂25例、未破裂34例、出血歴不詳3例）。
  • 破裂群の72%は複雑または不安定な流動パターン、80%は小さな衝突（impingement）領域、76%は小さなジェットを示し、対照的に未破裂群は単純で安定な流動パターン（73%）、大きな衝突（impingement）領域（82%）、大きなジェット（75%）が多く、衝突領域が小さい動脈瘤は大きい動脈瘤に比べ破裂の可能性が6.3倍高かった（P=0.01）。
  • 画像ベースの患者固有数値モデルは瘤内血行動態の臨床研究に資する形で効率的に構築可能であり、提案した簡便なフロー特性分類系により、未破裂では単純かつ安定なパターンと大きな衝突（impingement）領域およびジェット、破裂では乱れた流動パターンと小さな衝突（impingement）領域および狭いジェットがより多いという関連が示された。

(082) Schmitt

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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線血管撮影（3D-RA）における血流伝播の再構成

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、三次元回転血管撮影（3D-RA）画像中の血管へ血流情報を自動的に写像する非インタラクティブなアルゴリズム群を提示し、臨床での血流可視化を実現することである。
  • 手法として、3D-RAで抽出した血管セグメントを短時間の追加造影剤ボーラスの伝播を捉えた二次元投影系列へ前方投影し、精密な2D–3D位置合わせのための効率的な患者体動補正を導入するとともに、強度（intensity）–時間曲線のマッチングによりセグメントごとのボーラス到達時間を再構成し、さらに線形計画法に基づく血管の供血構造モデルを用いた妥当性チェック（plausibility check）で投影の曖昧さやノイズおよび重なりを補正した。
  • 本手法を脳動脈狭窄、動静脈奇形（AVM）、動脈瘤の12症例に適用したところ、三次元画像上で造影剤伝播の再構成と可視化が可能であり、中大脳動脈狭窄では狭窄の重症度に応じた血流障害を示し、AVMでは供血構造の解明に寄与した。
  • 提案法は非インタラクティブ処理、患者体動補正、短時間再構成、ボーラス到達時間のノイズ補正や血管の重なりへの対処といった臨床的要件に対応しつつ、複雑AVMにおける3D-RAの再構成・セグメンテーションの困難、造影剤濃度不足、キッシング血管（kissing vessels）による人工的分岐に伴う不整合や逆行流といった課題を残し、今後は既知流量条件を持つファントムを用いたPIV（particle imaging velocimetry）での検証を予定しており、得られたフロー再構成結果は数値流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）の境界条件や検証の参照（reference）として高い有用性を有する。

(083) Moore

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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

脳血管内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、ウィリス動脈輪の一次元(1D)および三次元(3D)の計算流体力学(CFD)モデルを構築し、比例・積分(PI)制御に基づく脳血行動態の自動調節を取り込むことで、求心側動脈の閉塞や動脈枝の欠損などの臨床シナリオを再現し、術前にリスクの高い脳動脈形状・条件を同定可能なシミュレーション基盤を提供することである。
  • 両モデルでは、与えられたウィリス動脈輪形状と流入側血圧の下で流出側の最適流量を維持するよう、流出側動脈（末梢）抵抗を調整する比例・積分(PI)制御器を実装し、ポアズイユ流れを厳密に仮定する1Dモデルと3Dモデルの過渡的流出流量プロファイルを比較検証した。
  • 結果として、両モデルの過渡的な流出流量プロファイルは非常に良好な一致を示した一方、1Dモデルはポアズイユ流れの仮定により形状が極端な交通動脈を介した流量を3Dより多く見積もる傾向があり、この差異は1Dモデルの前交通動脈の抵抗を増加させて3Dで観察される抵抗に整合させることで解消された。
  • 本研究は、1D/3Dモデルの相互検証と校正により、臨床シナリオの再現とリスク層別化に資する実用的なシミュレーション手法を提示し、特に1Dモデルは高速な解法によりリアルタイムの臨床意思決定に適することを示した。

(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

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💬 AI 翻訳タイトル

脳脊髄液系の力学的挙動の計算的モデリング

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、計算流体力学（CFD）モデルを用いて脳脊髄液系における圧伝播と位相関係を検討し、中脳水道狭窄が側脳室内圧に及ぼす影響を評価することである。
  • 脳室およびその連結経路の簡略化した幾何形状を構築し、第三脳室の側壁に所与の正弦運動を与えて流れを駆動し、他の境界は剛体としたうえで、正常および中脳水道狭窄モデル間で圧力動態を比較した。
  • モデルは、中脳水道狭窄の存在下で側脳室の圧振幅が増大する一方、第三脳室壁の運動と側脳室圧との位相差には変化がないことを示した。
  • 以上より、CFDは脳室壁運動に対する圧伝播とその位相を定量化し得ること、ならびに脳室間の連成、原形状の高い忠実度、現実的な境界運動を取り入れたモデルのみが脳室腔内の流れと圧力に関する定量的知見の提示に適することが示唆される。

(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

  • Keywords: NA

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💬 AI 翻訳タイトル

脳血管系における血流の三次元モデル

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳底部のウィリス動脈輪の複雑な三次元幾何学形状および解剖学的変異が脳血行動態に及ぼす影響を解明するため、生理学的に正確なモデルと解析枠組みを構築することである。
  • 磁気共鳴（MR）データとコンピュータ支援設計（CAD）ソフトウェアを組み合わせてウィリス動脈輪の高忠実度モデルを生成し、脳の自己調節機構の数理モデルを開発・組み込み、流入血圧（afferent blood pressure）の変化に対する血行動態を評価する多数の数値流体力学（CFD）シミュレーションを実施した。
  • 完全型ウィリス動脈輪、胎児型P1（fetal P1）、A1欠損という3つの病的条件を対象に計算を行い、本フレームワークが解剖学的構成および三次元形状の違いと自己調節の効果を反映した血行動態応答を再現し得ることを示した。
  • 本研究は、将来的な臨床応用を念頭に置いた診断支援ツールとして、画像ベースの幾何モデル生成、自己調節の数理モデル、CFD解析を統合する脳血行動態モデリングの方法論を提示した。

(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: NA

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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の開発と妥当性評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、理想化狭窄および（コイルを含む）理想化脳動脈瘤における血栓形成を検討するために、高凝固性ミルクを用いたin vitroモデルと、CFDパッケージCFX内に局所的な血液凝固の活性化を表現できる数値モデルを開発・妥当性評価することである。
  • 理想化狭窄形状内で2、5、10、20、30分の条件でミルクの血栓形成を観察し、写真撮影、血栓鋳型作製、質量計測により定量化するとともに、CFXでは理想化コイルを含む脳動脈瘤形状に対し、clotting fluid concentration（凝固流体濃度）と流体滞留時間の輸送方程式を解き、流体粘度を両者の関数として定義した。
  • in vitro実験では、流体内の血栓分布が、トロンビン溶液に対する滞留時間モデルによる予測と良好に一致し、CFDモデルは脳動脈瘤内血栓形成の観察所見と整合的な特徴を再現すると同時に、純粋な滞留時間モデルで問題となる壁近傍の非現実的な血栓堆積を回避した。
  • これらの結果は、実験アナログと局所活性化および粘度結合を組み込んだCFD実装を統合することで、狭窄および脳動脈瘤における血栓形成の解析に妥当であり、滞留時間のみのアプローチの限界を克服する有用な基盤を提供することを示す。

(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

  • Keywords: NA

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💬 AI 翻訳タイトル

適応格子埋め込み手法を用いた複雑な血管内デバイス周囲の血流の効率的シミュレーション

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、コイルやステントなど複雑形状の血管内デバイス周囲の血流シミュレーションにおける、患者固有モデルでの境界適合型非構造有限要素格子生成の困難さを克服するために、適応格子埋め込み（adaptive grid embedding）手法の適用可能性を検討することである。
  • 著者らは、血管壁には境界適合格子を用い、デバイスには適応格子埋め込み手法を適用するハイブリッド計算手法を提示し、複雑な流体–構造連成（FSI）問題向けに開発された手法を画像ベース計算流体力学（image-based CFD）のワークフローに統合した。
  • 本アプローチにより、デバイス境界に適合する有限要素メッシュを作成せずに血管内デバイスを含む血流を効率的かつ堅牢に計算でき、患者固有の脳動脈瘤治療シナリオの解析が大幅に容易化されることを示した。
  • この方法論は画像ベースCFDに自然に適合し、種々の治療選択肢の探索やエンドバスキュラー手技の個別化を可能にする道を開くことから、デバイス併用脳動脈瘤治療における計算解析の実用性を高める学術的貢献を有する。

(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

微小栓子信号における流向変化の深度は血管解剖と対応する

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、無線周波（radiofrequency; RF）信号に基づく振幅プロットで推定される微小栓子信号（microembolic signal; MES）の方向情報が、経頭蓋カラーコード化ドプラ（TCCD）で描出される頭蓋内血管解剖とどの程度対応するかを検証することである。
  • 心臓弁手術または大動脈弓置換術を受ける5例に対し、術前に右側内頸動脈遠位部および中・前大脳動脈のTCCDで流れ方向変化が起こり得る深さを推定し、術中には右側頭骨上に固定した経頭蓋パルスドプラ（TCD）とカスタマイズしたRFベースのシステムでMESを取得・保存し、オフラインでクラッタ除去したRF信号のカラーコード化振幅を時間（サンプル間隔0.17 ms）および深さ（サンプル間隔0.05 mm）の関数としてプロットした。
  • 5例中4例から計313個のMESが記録され、そのうち66個（21%）で流れ方向の変化（CFD）が認められ、CFDを示すMESは最大で3つの異なる深さ値に割り当て可能であった；さらに、RF解析で得られたCFDの深さ値8箇所のうち6箇所は、TCCDで推定された流向の折れ曲がり部位から1 mm以内であった。
  • MESに伴う流向変化はごく限られた深さで生じ、TCCDで観察される頭蓋内血管の走行に伴う流向の屈曲と概ね一致しており、MES方向情報を用いた血管内流路の解剖学的同定の妥当性を支持する。