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脳 CFD血流解析 学術文献調査 PubMed 2011

  • 『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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  • 調査条件
    • データベース：PubMed
    • 検索キーワード：(Cerebral OR Brain) AND ("Blood Flow" OR Hemodynamics OR WSS OR Rupture) AND (CFD OR "Computational Fluid Dynamics")
    • 検索期間：2011-01-01 - 2011-12-31
    • 要約用 AI/LLM：o3-mini-2025-01-31 (OpenAI, 2025-01)
    • データ更新日：2025-02-04

(001) Bernardini[35]

📕 書誌情報

Influence of different computational approaches for stent deployment on cerebral aneurysm haemodynamics.

Annarita Bernardini, Ignacio Larrabide, Hernán G Morales, Giancarlo Pennati, Lorenza Petrini, Salvatore Cito, Alejandro F Frangi

Interface Focus, 2011 Jun 06

💬 AI 翻訳タイトル

異なる計算アプローチによるステント展開が脳動脈瘤の血行力学に与える影響

💬 AI 要約

  • 本研究は、脳動脈瘤におけるステント展開の様々な計算アプローチが、動脈瘤内の血行力学に与える影響を評価することを目的とした。
  • 研究手法として、有限要素法およびfast virtual stenting [fast virtual stenting]法を用い、理想化された動脈瘤を有する脳血管において、自己拡張ステントを2つの初期位置で配置するシミュレーションを行い、ステントおよび血管のモデリングにおける幾何学的・材料的単純化の進行を伴う設定を実施した。
  • 結果として、全てのシミュレーションケースにおいて、ステント展開後の平均壁せん断応力および平均流速が約50%減少することが定性的および定量的に示されたが、モデリングの簡略化に基づく計算パラメータには若干の違いが存在した。
  • これらの結果は、採用された単純化があるにもかかわらず、より簡便で迅速なモデリング手法が脳動脈瘤内の血行力学に対する主要な効果を十分に記述でき、臨床治療計画の支援に活用できる可能性を示している。

(002) Sforza[45]

📕 書誌情報

Computational fluid dynamics in brain aneurysms.

Daniel M Sforza, Christopher M Putman, Juan R Cebral

Int J Numer Method Biomed Eng, 2012

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤における計算流体力学

💬 AI 要約

  • 本研究は、画像に基づく計算流体力学 (CFD) を用いて、脳動脈瘤の自然歴を支配する基礎的メカニズムにおける血行動態の役割を明らかにすることを目的としている。
  • 本論文では、任意の形状に対応可能なCFD手法や、患者特異的データを利用したCFDモデルの寄与についてレビューを行い、これらの方法論的進展を概観した。
  • レビューの結果、支配プロセスに関する重要な論争や一見矛盾する結果から生じる相違が依然として存在することが明らかとなった。
  • 結論として、本論文は、患者特異的計算モデルが動脈瘤破裂リスクの評価および患者管理における臨床応用のための大きな可能性を有することを強調している。

(003) Farnoush[2]

📕 書誌情報

Effect of inflow on computational fluid dynamic simulation of cerebral bifurcation aneurysms.

A Farnoush, Y Qian, A Avolio

Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc, 2011

💬 AI 翻訳タイトル

脳分岐動脈瘤の計算流体力学（CFD）シミュレーションにおける流入の影響

💬 AI 要約

  • 目的: 本研究は、脳分岐型動脈瘤において親動脈径の変化が血行力学的パラメータに与える影響を評価することを目的とした。
  • 方法: 各種の親動脈径を有する中大脳動脈（MCA）モデルに対し、一定流量（125 ± 12.5 ml/min）を用いてCFD解析を実施し、流速から得られる圧力および運動エネルギーに基づいてエネルギーロス［energy loss (EL)］を算出した。
  • 結果: 解析の結果、すべての流入条件において、最小の親血管径を持つモデルで壁面せん断応力［wall shear stress (WSS)］とエネルギーロス（EL）が顕著に増加しており、さらに流入量の10%変動が平均23 ± 2.9%のWSS変化および25.5 ± 0.5%のEL変化を引き起こすことが明らかとなった。
  • 結論: 本研究は、MCA分岐型動脈瘤のCFD解析において、個々の患者に対する上流側親血管および流入条件の評価が不可欠であることを示し、血行力学的リスク評価の科学的理解に寄与した。

(004) Osorio[41]

📕 書誌情報

Computational fluid dynamics analysis of surgical adjustment of left ventricular assist device implantation to minimise stroke risk.

Andres F Osorio, Ruben Osorio, Andres Ceballos, Reginald Tran, William Clark, Eduardo A Divo, I Ricardo Argueta-Morales, Alain J Kassab, William M DeCampli

Comput Methods Biomech Biomed Engin, 2013

💬 AI 翻訳タイトル

脳卒中リスク最小化を目的とした左室補助装置設置の手術的調整に関する計算流体力学解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、LVAD（左室補助装置）の流出管配置およびその解剖学的接合部の調整により、脳への血栓塞栓現象（stroke risk）を低減する方法を検討することである。
  • 研究方法として、代表的人体大動脈弓の幾何学モデルを用い、CFD（Computational fluid dynamics）解析およびFluent 6.3によるLagrangian particle trackingを実施し、LVADカニューレからランダムに放出される血栓（2～5 mm）の挙動を解析した。
  • 解析結果は、LVAD流出管の配置や大動脈バイパスの有無によって、頸動脈および椎骨動脈への血栓流入率に約50%の変動が見られ、浅い角度での実装が標準的な直角配置に比べ脳塞栓リスクを大幅に低減することを示した。
  • 結論として、LVAD設置時の解剖学的配置、特に接合部の位置と入射角は脳塞栓のリスク低減において重要な要素であり、患者ごとの最適なLVAD構成を術前画像診断に基づいて評価する可能性が示唆された。

(005) Suh[13]

📕 書誌情報

Computational flow dynamics of the severe m1 stenosis before and after stenting.

Dae Chul Suh, Young Bae Ko, Sung-Tae Park, Kyunghwan Yoon, Ok Kyun Lim, Jin Sun Oh, Yun Gyeong Jeong, Jong Sung Kim

Neurointervention, 2011 Feb

💬 AI 翻訳タイトル

ステント留置前後における重度のM1狭窄のCFD解析

💬 AI 要約

  • 本研究は、症候性重度のM1狭窄に対してステント留置の前後でCFD解析を適用する可能性を明らかにすることを目的とした。
  • 本研究では、STL形式の再構築三次元血管造影データをMagicsやHyperMeshを用いて血管表面の平滑化および枝血管のトリミング、並びに三角形表面メッシュから四面体体積メッシュの生成を行い、ADINAソフトウェアを用いた有限要素法により血流解析を実施した。
  • シミュレーションにより、ステント留置前後の血管内における壁面せん断応力（WSS）、最大流速および圧力の三次元分布が示され、これらは最大狭窄度に関する血管造影所見と高い相関を示した。
  • これらの結果は、CFD解析が限られた血管壁寸法の状況下でも有用であり、ステント留置前後のWSS、流速および圧力の変化を明確に評価できることを示唆している。

(006) Wang[12]

📕 書誌情報

Computational haemodynamics in two idealised cerebral wide-necked aneurysms after stent placement.

Shengzhang Wang, Guanghong Ding, Yisen Zhang, Xinjian Yang

Comput Methods Biomech Biomed Engin, 2011 Nov

💬 AI 翻訳タイトル

ステント配置後における2例の理想化された脳広頸動脈瘤の計算血行力学

💬 AI 要約

  • 本研究は、ステント配置後の計算流体力学的解析により、2種類の理想化された脳広頸動脈瘤における血行力学的影響を検証することを目的としている。
  • 研究では、曲線状の母血管を有する側壁型動脈瘤と分岐する母血管を有する末端型動脈瘤の2種類の理想化モデルを作成し、商用の多孔性[porous]血管内ステントで処置した後、マイクロCTによるスキャンを経て数値モデルを構築し、計算流体力学（CFD）パッケージを用いてパルス性非ニュートン流体の流れをシミュレーションした。
  • シミュレーションの結果、両モデルともにステント配置により瘤内へ入るジェット流の速度が低下し、側壁型では遠位首部の壁せん断応力が減少し、末端型では瘤頂部の壁せん断応力が増加するとともに、末端型における瘤頂部の振動性せん断指数（OSI）が低下することが明らかになった。
  • 以上の結果から、ステント配置は両モデルにおいて血栓形成を促進するだけでなく、側壁型動脈瘤の再成長リスクおよび末端型動脈瘤の破裂リスクを低減する可能性があると結論付けられる。

(007) Schirmer[11]

📕 書誌情報

Patient based computational fluid dynamic characterization of carotid bifurcation stenosis before and after endovascular revascularization.

Clemens M Schirmer, Adel M Malek

J Neurointerv Surg, 2012 Nov

💬 AI 翻訳タイトル

患者ベースの計算流体力学解析による頸動脈分岐部狭窄の血行力学特性評価：血管内再血行再建前後の比較

💬 AI 要約

  • 本研究は、血管内皮細胞の分子表現型や血管再構築に影響を与える血行力学的力が果たす重要な役割に着目し、頸動脈狭窄 (CS) 患者における複雑な空間的および時間的血行力学変化を理解するための病変ベースの計算流体力学 (CFD) モデリング手法を提示することを目的とした。
  • 方法として、8例の臨床的に重篤なCS患者に対し、血管内頸動脈ステント挿入術 (CAS) の前後で高解像度三次元回転血管造影ボリュームデータを取得し、セグメンテーションを行った後、境界層細化を備えた高品質な構造化六面体計算メッシュを生成した。
  • 結果、非ニュートン流体の[realistic]血液粘度を組み込んだ時間依存層流モデルを用いたCFD解析により、CAS後に全例で完全または準完全な層流が回復し、ステント挿入部位における壁剪断応力 (WSS) は正常値付近の34±14 dyn/cm(2)に低下し、前治療時の極端なWSSの勾配 (WSSG) は1000 dyn/cm(3)未満に減少したことが明らかとなった。
  • 結論として、CFDシミュレーションはCASの血行力学的効果を正確に推定し、動脈狭窄周囲における異常な流れパターンおよび壁剪断力を逆転させ、層流とその空間・時間的パターンを正常化する寄与を明確に示すものである。

(008) Cavazzuti

📕 書誌情報

Non-newtonian and flow pulsatility effects in simulation models of a stented intracranial aneurysm.

M Cavazzuti, M A Atherton, M W Collins, G S Barozzi

Proc Inst Mech Eng H, 2011 Jun

  • Keywords: NA
  • DOI: NA
  • PubMed
  • Google Scholar: NA
  • OpenCitations: NA

💬 AI 翻訳タイトル

ステント留置脳内動脈瘤のシミュレーションモデルにおける非ニュートン流及び脈動流効果

💬 AI 要約

  • 本研究は、脳内動脈瘤にステントを留置したシミュレーションモデルにおいて、非ニュートン粘性および脈動流の効果が血行力学に与える影響を明らかにすることを目的とした。
  • 研究では、Virtual Intracranial Stenting Challenge '07由来の異なる三種類のステントデザインモデルをメッシュ化し、商用のComputational Fluid Dynamics (CFD) ソフトウェアを用いて流れの特性をシミュレーションした。
  • 従来の質量流入量および壁面せん断応力（WSS）の出力を用いてシミュレーション結果を比較し、さらにWSS分布解析により他のグループが推奨するステントデザインを明確に識別できた。
  • その結果、非ニュートンおよび脈動流の効果を考慮することが、WSSの過小評価を防ぎ、動的流れの効果を理解し、ステントデザイン間の識別をより効果的に行うために重要であると結論付けられた。

(009) Gasteiger[49]

📕 書誌情報

The FLOWLENS: a focus-and-context visualization approach for exploration of blood flow in cerebral aneurysms.

Rocco Gasteiger, Mathias Neugebauer, Oliver Beuing, Bernhard Preim

IEEE Trans Vis Comput Graph, 2011 Dec

💬 AI 翻訳タイトル

FLOWLENS：脳動脈瘤における血流探索のためのfocus-and-context可視化手法

💬 AI 要約

  • 本研究は、脳動脈瘤の発症、進展および破裂リスクの解明に不可欠な血流および関連する血行動態属性の効果的な探索を目的として、focus-and-context可視化手法であるFLOWLENSを開発することを目的とする。
  • 本手法では、関連する血行動態属性をfocus属性とcontext属性のペアにグループ化し、これらを異なる解剖学的スコープに割り当てるとともに、focus属性の可視化とその中にcontext属性を組み込むFLOWLENSビジュアルテンプレートを適用し、局所プロービングおよび時間的変化の探索を可能にしている。
  • 本アプローチは、steadyおよびunsteadyの[CFD]シミュレーションデータや4D [PC-MRI]測定を含む7つの代表的なデータセットに適用され、視覚的な混乱や遮蔽を最小限に抑える効果が示された。
  • さらに、3名の専門分野のエキスパートによる非公式なユーザーインタビューにより、FLOWLENSが柔軟かつ表現力豊かな脳動脈瘤血行動態探索ツールとして有用であることが確認された。

(010) Kuroda[20]

📕 書誌情報

Cardiac cycle-related volume change in unruptured cerebral aneurysms: a detailed volume quantification study using 4-dimensional CT angiography.

Junko Kuroda, Manabu Kinoshita, Hisashi Tanaka, Takeo Nishida, Hajime Nakamura, Yoshiyuki Watanabe, Noriyuki Tomiyama, Toshiyuki Fujinaka, Toshiki Yoshimine

Stroke, 2012 Jan

💬 AI 翻訳タイトル

未破裂脳動脈瘤における心周期関連体積変化：4次元CT血管造影を用いた詳細な体積定量研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、4次元CT血管造影を用いて未破裂脳動脈瘤における心周期関連体積変化を定量化し、心周期に伴う動的壁運動に関する研究の不足を補うことである。
  • 18人の患者に対し4次元CT血管造影を実施し、1心周期の画像データを10相に分割して各相における動脈瘤体積を定量化するとともに、正常な脳血管と比較検討した。
  • その結果、脳動脈瘤の心周期関連体積変化（5.40%±4.17%）と正常脳動脈の変化（4.20±2.04%）には統計学的有意差が認められなかった（P=0.12）。
  • これらの結果は、未破裂動脈瘤の壁の構造的完全性が正常脳動脈と同等である可能性を示唆しており、脳動脈瘤の形成および破裂メカニズムの理解に寄与する重要な知見を提供する。

(011) Valen-Sendstad[94]

📕 書誌情報

Direct numerical simulation of transitional flow in a patient-specific intracranial aneurysm.

Kristian Valen-Sendstad, Kent-André Mardal, Mikael Mortensen, Bjørn Anders Pettersson Reif, Hans Petter Langtangen

J Biomech, 2011 Nov 10

💬 AI 翻訳タイトル

患者特異的頭蓋内動脈瘤における過渡的流れの直接数値シミュレーション

💬 AI 要約

  • 本研究は、頭蓋内動脈瘤における血流に対する乱流の影響を調査し、動脈瘤破裂に関与する可能性のある乱流による振動性壁面応力の効果を明らかにすることを目的とした。
  • 本研究では、現実的なパルス状流入速度を用い、患者特異的な中大脳動脈瘤に対して高解像度の計算流体力学（CFD）シミュレーションを実施した。
  • シミュレーションの結果、ピーク収縮直後に過渡流から乱流へと移行し、乱流構造が壁面せん断応力（WSS）の方向変化頻度および大きさに著しい影響を与え、最大値は41.5 Paに達し、記録された周波数は主に1～500 Hzの範囲であった。
  • これらの結果は、適切に解像されたCFDシミュレーションにより頭蓋内動脈瘤内での乱流発生を確認し、動脈瘤破裂メカニズムにおける乱流の潜在的な重要性を示唆している。

(012) Qian[99]

📕 書誌情報

Risk analysis of unruptured aneurysms using computational fluid dynamics technology: preliminary results.

Y Qian, H Takao, M Umezu, Y Murayama

AJNR Am J Neuroradiol, 2011

💬 AI 翻訳タイトル

CFD技術を用いた未破裂動脈瘤のリスク解析：予備的検討結果

💬 AI 要約

  • 本研究は、安定した未破裂動脈瘤と観察期間中に破裂した動脈瘤の影響を評価するため、血行動態パラメータであるELの有用性を提案することを目的とした。
  • 研究では、場所、大きさ、形態が類似する26例の安定動脈瘤と、観察期間中に破裂した4例のICA-PcomA動脈瘤を対象に、ELおよび時間平均Wall Shear Stress (WSS)などの血行動態因子をCFD [Computational Fluid Dynamics] 技術を用いて比較検討した。
  • その結果、破裂動脈瘤におけるELは安定動脈瘤の約5倍であり、時間平均WSSには有意な差が認められなかったが、流れの可視化では破裂動脈瘤内での平均流入速度が2倍高く、流体の滞留が長く、動脈瘤壁への衝撃が強いことが示された。
  • これらの予備的結果から、血行動態パラメータELは未破裂動脈瘤の破裂リスクの定量的評価に有用な指標となり得ることが示唆された。

(013) Morales[74]

📕 書誌情報

How do coil configuration and packing density influence intra-aneurysmal hemodynamics?

H G Morales, M Kim, E E Vivas, M-C Villa-Uriol, I Larrabide, T Sola, L Guimaraens, A F Frangi

AJNR Am J Neuroradiol, 2011

💬 AI 翻訳タイトル

コイル配置および充填密度は動脈瘤内血行力学にどのような影響を与えるか？

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、血管内コイリング治療を受けた脳動脈瘤に対し、コイル配置および充填密度が内部血行力学に与える影響を評価することである。
  • 方法として、3例の脳動脈瘤に対して、3次元回転血管造影画像から血管の3次元表現を作成し、仮想コイリング技術を用いて5つの充填密度および3種類のコイル構成で治療をシミュレートし、その後CFD（Computational Fluid Dynamics）解析と統計検定を実施した。
  • 結果、充填密度の増加に伴って動脈瘤内部の血流速度および壁面剪断応力が低下し、最初に挿入されたコイル（充填密度12%未満）により血流速度が50%以上減少した一方、低充填密度時においてはコイル配置の影響が顕著であることが示された。
  • 結論として、コイルは動脈瘤内の血行力学を変化させ、充填密度が高まるにつれてコイル配置の影響は低減し、最終的には高充填密度で統計的に有意な影響を示さなくなることが確認された。

(014) Suh[14]

📕 書誌情報

High shear stress at the surface of enhancing plaque in the systolic phase is related to the symptom presentation of severe M1 stenosis.

Dae Chul Suh, Sung-Tae Park, Tack Sun Oh, Sang-Ok Park, Ok Kyun Lim, Soonchan Park, Chang Woo Ryu, Deok Hee Lee, Young Bae Ko, Sang-Wook Lee, Kyunghwan Yoon, Jong Sung Kim

Korean J Radiol, 2011

💬 AI 翻訳タイトル

収縮期における造影性プラーク表面の高剪断応力が重度M1狭窄の症候発現と関連する

💬 AI 要約

  • 本研究は、頭蓋内動脈硬化症における脳卒中メカニズムの解明を目的として、限られた流量および小さな血管径を有する頭蓋内動脈狭窄に対して計算流体力学（CFD）手法を適用した。
  • 重度M1狭窄における高い壁面剪断応力（WSS）を数値モデルにより再現し、その評価には高解像度プラーク画像診断技術を用いてプラークの特徴を解析した。
  • シミュレーションの結果、収縮期における高WSSは、厚い線維性キャップを有し造影性を示すアテロームと良好な相関を示すことが明らかとなった。
  • これらの知見は、収縮期における高い壁面剪断応力が重度M1狭窄の症候発現の基盤となる可能性を示唆し、頭蓋内動脈硬化症に伴う脳卒中メカニズムの理解に寄与するものである。

(015) Sumikura[5]

📕 書誌情報

Development and hydrodynamic evaluation of a novel inflow cannula in a mechanical circulatory support system for bridge to decision.

Hirohito Sumikura, Koichi Toda, Yoshiaki Takewa, Tomonori Tsukiya, Kentaro Ohnuma, Mitsuo Sasagawa, Fumikazu Watanabe, Junichi Ugawa, Yoshiyuki Taenaka, Eisuke Tatsumi

Artif Organs, 2011 Aug

💬 AI 翻訳タイトル

意思決定への橋渡しを目的とした機械的循環補助システムにおける新規流入カニューレの開発と流体力学的評価

💬 AI 要約

  • 本研究は、[bridge to decision]のための短期機械的循環補助システムに用いる新規流入カニューレの開発を目的としている。
  • 新たに開発されたランタンカニューレは、金属ワイヤーで補強された弾性シリコン製であり、導入器を用いることでカニューレ先端の軸方向への伸長および直径の縮小が可能な設計となっている。
  • 模擬循環系による圧力損失試験、CFD（数値流体力学）解析、および急性動物実験により、ランタンカニューレは同程度径の商用静脈カニューレと比較して最小の圧力損失と高いバイパス流量を示すことが明らかになった。
  • これらの結果から、特殊なランタン形状により流体力学的特性が向上していることが示され、ランタンカニューレは[bridge to decision]を目的とした短期MCSシステムにおける流入カニューレとして有望であると結論付けられる。

(016) Seshadhri[59]

📕 書誌情報

Impact of stents and flow diverters on hemodynamics in idealized aneurysm models.

Santhosh Seshadhri, Gábor Janiga, Oliver Beuing, Martin Skalej, Dominique Thévenin

J Biomech Eng, 2011 Jul

💬 AI 翻訳タイトル

理想化された動脈瘤モデルにおけるステントおよびフローダイバーダーの血行力学への影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、様々なステントおよびフローダイバーダーが理想化された脳動脈瘤モデルにおける血行力学に与える影響を定量的に評価し、動脈瘤破裂のリスク低減に寄与する可能性を明らかにすることである。
  • 本研究では、非圧縮性かつニュートン流体を用いた定常条件下における計算流体力学[CFD]シミュレーションを実施し、動脈瘤の幾何学的変化および親血管の直線または湾曲形状を考慮した72の異なるケースで、交換流量、速度、壁面せん断応力（wall shear stress）などの主要血行パラメータを定量的に解析した。
  • シミュレーションの結果、適切なインプラントの挿入により、動脈瘤内部の流速、壁面せん断応力、平均速度および渦のトポロジーが大幅に変化し、特にステントのポロシティが低下することで動脈瘤内部の滞留時間が急速に増加し、最もワイヤ密度の高いインプラントが直線および湾曲親血管の両方で最大の効果を示した。
  • 結論として、本研究は、適切なステントやフローダイバーダーの挿入が特に小径の動脈瘤に対して有効な血行力学的改善をもたらすことを示し、脳動脈瘤治療におけるこれらのインプラントの有用性を裏付けるものである。

(017) Cebral

📕 書誌情報

Clinical Application of Image-Based CFD for Cerebral Aneurysms.

Jr Cebral, F Mut, D Sforza, R Löhner, E Scrivano, P Lylyk, Cm Putman

Int J Numer Method Biomed Eng, 2011 Jul

  • Keywords: NA
  • DOI: NA
  • PubMed
  • Google Scholar: NA
  • OpenCitations: NA

💬 AI 翻訳タイトル

画像に基づく CFD の脳動脈瘤に対する臨床応用

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、先進的な医療画像技術と計算流体力学（CFD）モデリング技術の相乗効果を活かし、患者個別の血流解析を通じて脳動脈瘤の発症や進展のメカニズムの理解を深め、診断および治療計画の改善に寄与することである。
  • 本研究では、医療画像から得られる詳細な解剖学的データと流体力学シミュレーションを統合し、血行力学の基本的なメカニズムの解析や、従来の解剖学的情報に血行動態パラメータを加えることによる診断・評価手法の向上を試みた。
  • その結果、血行動態情報の組み込みが血管疾患の発生および進行機構の解明に有用である可能性を示すとともに、外科的および血管内治療の計画支援のための計算ツールの開発において著しい進展が得られた。
  • しかしながら、これらの技術が日常の臨床実践に大きな影響を及ぼすためには、CFDモデルから得られる追加情報と血管疾患の自然経過や介入アウトカムとの関連性を実証するさらなる検証が必要であり、本稿は脳動脈瘤に焦点を当てた我々の寄与を総括している。

(018) Wong[36]

📕 書誌情報

Current status of computational fluid dynamics for cerebral aneurysms: the clinician's perspective.

George K C Wong, W S Poon

J Clin Neurosci, 2011 Oct

💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈瘤に対するCFDの現状：臨床医の視点

💬 AI 要約

  • 本研究は、破裂していない頭蓋内動脈瘤の最終的な管理目標として、破裂リスクのある動脈瘤を選別し、適切な治療を行うことを目的としている。
  • 本研究では、CFD (Computational Fluid Dynamics) の手法を用いて、血管内および動脈瘤内で起こる現象を解明し、動脈瘤壁で発生する生物学的プロセスとの関連性が評価され、破裂リスク予測のためのモデルが開発された。
  • しかし、壁面せん断応力 (WSS)、WSS勾配、流入ジェット、衝撃部位、および動脈瘤流入角 (IA) といった血流力学パラメータは、臨床応用に必要な予測値を提供できていないことが明らかとなった。
  • さらに、安定した非パルス流を仮定したCFDシミュレーションは位相差磁気共鳴 (phase contrast magnetic resonance) による体積流入率を用いて迅速に実行可能であるものの、患者個別のCFDモデルが未破裂頭蓋内動脈瘤の破裂リスクを予測できるか否かは、多変量解析を組み込んだ将来の研究に委ねられており、計算機の性能向上に伴いCFDモデルは臨床において定常的に利用されることが期待される。

(019) Xiong

📕 書誌情報

Simulation of blood flow in deformable vessels using subject-specific geometry and spatially varying wall properties.

Guanglei Xiong, C Alberto Figueroa, Nan Xiao, Charles A Taylor

Int J Numer Method Biomed Eng, 2011 Jul

  • Keywords: NA
  • DOI: NA
  • PubMed
  • Google Scholar: NA
  • OpenCitations: NA

💬 AI 翻訳タイトル

被験者固有の形状と空間変動する壁特性を用いた変形血管内血流のシミュレーション

💬 AI 要約

  • 本研究は、被験者固有の形状モデルと空間的に変動する壁特性を用いて、変形血管内の血流をシミュレートする新規ワークフローの開発を目的とした。
  • 提案されたワークフローは、医用画像からの3次元セグメンテーションに基づく幾何学的モデル構築と、中心線ベースおよび表面ベースの手法を組み合わせた変動壁特性の割り当てを統合している。
  • 本手法は、理想化された円筒モデルおよび胸部と脳動脈瘤を呈する2つの被験者固有の血管モデルにおいて実証された。
  • 本研究の結果、新たなシミュレーション手法は、心血管疾患の発症および進行に重要な血行力学的因子の定量化を向上させ、介入計画に対する潜在的な利点を提供することが示された。

(020) Lu[83]

📕 書誌情報

Influence of hemodynamic factors on rupture of intracranial aneurysms: patient-specific 3D mirror aneurysms model computational fluid dynamics simulation.

G Lu, L Huang, X L Zhang, S Z Wang, Y Hong, Z Hu, D Y Geng

AJNR Am J Neuroradiol, 2011 Aug

💬 AI 翻訳タイトル

血行動態因子が脳内動脈瘤破裂に与える影響：患者固有3Dミラー動脈瘤モデルを用いたCFDシミュレーション

💬 AI 要約

  • 本研究は、3次元再構築モデルに基づくCFD [Computational Fluid Dynamics] シミュレーションを用いて、脳内ミラー動脈瘤（MANs）の血行動態因子が破裂に与える影響を評価することを目的とした。
  • 方法として、9組の脳内MANsを破裂群と非破裂群に分け、各動脈瘤およびその親動脈の血行動態因子（特に最大収縮期におけるWSS [Wall Shear Stress] や低WSS面積の割合、OSI [Oscillatory Shear Index]）を比較解析した。
  • 結果、破裂群では動脈瘤領域のWSSが親動脈と比べて有意に低く、低WSS面積の割合およびOSIが非破裂群に比べて有意に高いことが示された。
  • 結論として、MANsは動脈瘤破裂の原因解明に有用な疾患モデルであり、破裂動脈瘤は親動脈と比較して低WSSおよび高い低WSS面積割合並びにOSIを示すことが明らかとなった。

(021) Hassan[29]

📕 書誌情報

The adverse effects of flow-diverter stent-like devices on the flow pattern of saccular intracranial aneurysm models: computational fluid dynamics study.

Tamer Hassan, Yasser Mohamed Ahmed, Amr Ali Hassan

Acta Neurochir (Wien), 2011 Aug

💬 AI 翻訳タイトル

嚢状脳内動脈瘤モデルにおけるフローダイバーダー・ステント様デバイスの血流パターンへの悪影響：数値流体力学研究

💬 AI 要約

  • 本研究は、嚢状脳内動脈瘤モデルにおいてフローダイバーダー・ステント様デバイス（FD）の展開が血流特性に及ぼす悪影響を調査することを目的としている。
  • 研究では、FDが展開されていないモデル、1本のFDが配置されたモデル、および2本のFDが配置されたモデルの3つの人工脳内動脈瘤モデルに対し、非圧縮層流条件下での血流パターンを数値流体力学（Computational Fluid Dynamics [CFD]）シミュレーションにより解析した。
  • 解析の結果、ステント展開により動脈瘤壁に分布する周縁圧が顕著に増加し、これが動脈瘤表面の緊張の増大を招く悪影響を示し、2本目のステント展開でその圧力上昇がさらに強調された一方、血流速度の低下と入口部の壁せん断応力の減少という有益な効果も認められた。
  • 結論として、FDステント展開は動脈瘤内の血流および壁せん断応力を低下させるが、同時に動脈瘤壁の緊張を増大させるため、完全な血流停止が達成されるまで複数のFDステントの展開を検討すべきであり、治療候補の選定には慎重な配慮が必要である。

(022) Mut

📕 書誌情報

Computational Hemodynamics Framework for the Analysis of Cerebral Aneurysms.

Fernando Mut, Rainald Löhner, Aichi Chien, Satoshi Tateshima, Fernando Viñuela, Christopher Putman, Juan Cebral

Int J Numer Method Biomed Eng, 2011 Jun 01

  • Keywords: NA
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💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤解析のための計算血行動態フレームワーク

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤の血行動態環境を解析し、その成長や破裂といった臨床イベントに関係付けるための計算血行動態フレームワークを構築することである。
  • 本手法では、画像に基づく計算流体力学(CFD)モデルを用いて患者固有の血行動態データを抽出し、脳動脈瘤の主要な特徴を記述するための複数の血行動態量を提案している。
  • このフレームワークの患者集団への適用結果から、破裂した動脈瘤は、集中的な流入、局所的な壁面剪断応力分布、高い最大壁面剪断応力、及び低い粘性散逸比を示すことが明らかとなった。
  • これらの結果は、画像に基づく計算モデルから得られる血行動態情報が動脈瘤の破裂リスク評価、動脈瘤の形成・進展・破裂に関する機序に関する仮説検証、および特定の臨床課題への対応に有用であることを示唆している。

(023) Schuldhaus[13]

📕 書誌情報

Classification-based summation of cerebral digital subtraction angiography series for image post-processing algorithms.

D Schuldhaus, M Spiegel, T Redel, M Polyanskaya, T Struffert, J Hornegger, A Doerfler

Phys Med Biol, 2011 Mar 21

💬 AI 翻訳タイトル

分類に基づく脳デジタルサブトラクション血管造影（DSA）系列の合算による画像後処理アルゴリズム

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳DSA画像系列から重要な血管情報を抽出し、ノイズや動的アーティファクトを抑制した最終画像への統合を自動的に実現する新しい手法を提案することである。
  • 提案手法は、まずPerceptronベースの学習済み分類手法を用いてマスクおよび動脈フェーズの境界を決定し、次にしきい値に基づく方法で動脈フェーズと実質フェーズの境界を識別する二段階アプローチを採用した上で、動脈フェーズ画像を画像合算または最小強度抽出により統合する。
  • 実験結果として、自動フェーズ分離は医療専門家による選択と93%/50%の高い一致率を示し、全系列の単純合算と比較して平均SNR（Signal-to-Noise Ratio）が最大182%向上することが確認された。
  • 本研究は、脳血管疾患の診断や治療計画におけるDSA画像の後処理アルゴリズムの複雑さを低減し、血管分割や登録の精度向上に寄与する自動統合手法を提供するという点で、科学的貢献を果たしている。

(024) Zeng[34]

📕 書誌情報

Hemodynamics and anatomy of elastase-induced rabbit aneurysm models: similarity to human cerebral aneurysms?

Z Zeng, D F Kallmes, M J Durka, Y Ding, D Lewis, R Kadirvel, A M Robertson

AJNR Am J Neuroradiol, 2011 Mar

💬 AI 翻訳タイトル

エラスターゼ誘導ウサギ嚢状動脈瘤モデルの血行動態および解剖学：ヒト脳動脈瘤との類似性？

💬 AI 要約

  • 本研究は、エラスターゼ誘導ウサギ嚢状動脈瘤モデルがヒト頭蓋内動脈瘤に特有の解剖学的および血行動態的特徴を再現できるかを評価することを目的とした。
  • 研究では、51匹のウサギにおいて右総頚動脈起始部で嚢状動脈瘤を作成し、作成後12週に3D回転血管造影を用いて動脈瘤および周囲血管の幾何学的構造を取得し、ウサギ固有の入口プロファイルを用いたパルス性3D CFD解析を実施した。
  • 得られた幾何学的特徴（動脈瘤の高さ、幅、頸部径、アスペクト比、および[NSI]）や、圧力、ウォールシアー応力 (WSS)、振動シアー指数 (OSI) の分布は、ヒト頭蓋内動脈瘤で報告されている範囲内であり、51例中65%で単一の再循環領域、35%で第二の一時的な再循環領域が観察された。
  • これらの結果から、一般的に用いられるエラスターゼ誘導ウサギ嚢状動脈瘤モデルの血行動態および幾何学的特徴は、定性的および定量的に多数のヒト脳動脈瘤に見られるものと類似していることが示された。

(025) Geers[53]

📕 書誌情報

Patient-specific computational hemodynamics of intracranial aneurysms from 3D rotational angiography and CT angiography: an in vivo reproducibility study.

A J Geers, I Larrabide, A G Radaelli, H Bogunovic, M Kim, H A F Gratama van Andel, C B Majoie, E VanBavel, A F Frangi

AJNR Am J Neuroradiol, 2011 Mar

💬 AI 翻訳タイトル

患者特異的計算血行動態による頭蓋内動脈瘤解析：3D回転血管造影およびCT血管造影を用いたin vivo再現性研究

💬 AI 要約

  • 本研究は、3D回転血管造影およびCT血管造影によって取得された画像ベースの血管モデルを用いて、頭蓋内動脈瘤における患者特異的計算血行動態シミュレーションに対する画像取得技術の選択が与える影響を評価することを目的とした。
  • 10例の動脈瘤を対象に、各モダリティから作成された血管モデルをCFD技術を用いて解析し、幾何学的および血液力学的変数の再現性をin vivoで評価した。
  • その結果、CTAモデルは3D回転血管造影モデルと比較して動脈瘤の頸部が大きく、直径0.7～1.0 mmの微小血管の再構築が困難であり、動脈瘤直近および頸部における流量や壁せん断応力に有意な定量的差異が認められた。
  • しかし、主要な流れのパターンや流れの複雑性といった定性的特徴は両モダリティ間で非常に高い一致（κ ≥ 0.9）を示し、定量的な相違が存在する中でも患者特異的CFDシミュレーションの堅牢性が確認された。

(026) Spiegel[104]

📕 書誌情報

Tetrahedral vs. polyhedral mesh size evaluation on flow velocity and wall shear stress for cerebral hemodynamic simulation.

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

Comput Methods Biomech Biomed Engin, 2011

💬 AI 翻訳タイトル

脳血行動態シミュレーションにおける流速および壁面剪断応力評価に対する四面体メッシュと多面体メッシュのメッシュサイズ比較評価

💬 AI 要約

  • 本研究は、脳動脈瘤の成長および破裂に影響を与えるとされる壁面剪断応力と流速の評価において、四面体メッシュと多面体メッシュの違いを検討することを目的としている。
  • 患者個別の嚢状型および末端型動脈瘤モデルを用い、空間的に変化する表面および体積メッシュ構成（メッシュサイズ範囲：5119～258481体積要素）を変化させたCFD（Computational Fluid Dynamics）シミュレーションにより解析を行った。
  • 解析の結果、多面体メッシュは収束速度の向上とより均一な壁面剪断応力パターンを示し、シンプルな四面体メッシュと比較して計算上のWSSおよび血液流速の変動は0.84%から6.3%の範囲であった。
  • これらの結果は、将来的な臨床応用において、より信頼性の高い脳血行動態シミュレーションの実現に向け、多面体メッシュ設計の採用が重要な利点を提供する可能性を示唆している。

(027) Cebral[323]

📕 書誌情報

Quantitative characterization of the hemodynamic environment in ruptured and unruptured brain aneurysms.

J R Cebral, F Mut, J Weir, C Putman

AJNR Am J Neuroradiol, 2011 Jan

💬 AI 翻訳タイトル

破裂性および非破裂性脳動脈瘤における血行動態環境の定量的特徴付け

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、従来に分析された定性的流れ特性に関連する定量的指標を定義し、これらと動脈瘤破裂との関係を検討することにより、脳動脈瘤の血行動態環境を定量的に特徴付けることである。
  • 研究では、210例の脳動脈瘤について、各種流れ条件下で画像ベース(image-based)計算流体力学([CFD])解析を用い、シミュレーション結果から定量的血行動態変数を抽出した。
  • 結果として、破裂性動脈瘤は非破裂性動脈瘤に比べ、流入集中度、最大血管壁剪断応力([MWSS])、剪断集中度が有意に高く、粘性散逸比が低いことが示されたが、低血管壁剪断応力領域の面積および異常に低い剪断力分布においては統計的有意差は認められなかった。
  • これらの知見は、特に流入の集中と高い[MWSS]、および低い粘性散逸が動脈瘤破裂の既往歴と統計的に関連していることを示し、画像ベース(image-based)[CFD]が動脈瘤の進展機構の解明や臨床における破裂リスク評価に有望なツールであることを明らかにしている。

(028) Xiang[555]

📕 書誌情報

Hemodynamic-morphologic discriminants for intracranial aneurysm rupture.

Jianping Xiang, Sabareesh K Natarajan, Markus Tremmel, Ding Ma, J Mocco, L Nelson Hopkins, Adnan H Siddiqui, Elad I Levy, Hui Meng

Stroke, 2011 Jan

💬 AI 翻訳タイトル

脳内動脈瘤破裂のための血行動態および形態学的判別因子

💬 AI 要約

  • 目的: 本研究は、3次元血管造影および[CFD]（Computational Fluid Dynamics）を用いて、脳内動脈瘤破裂状態を判別する上で有意な形態学的および血行動態的パラメーターを特定することを目的とした。
  • 方法: 119例の脳内動脈瘤（破裂38例、非破裂81例）を対象に、6種類の形態学的パラメーターと7種類の血行動態的パラメーターを評価し、受信者操作特性（ROC）解析および多変量ロジスティック回帰解析を実施した。
  • 結果: 形態学的パラメーター（サイズ比、うねり指数、楕円指数、非球面指数）と血行動態的パラメーター（平均壁せん断応力 [WSS]、最大動脈瘤内WSS、低WSS領域、平均振動せん断指数、渦の数、相対在留時間）が統計的有意性（P<0.01）を示し、形態学モデルではサイズ比が、血行動態モデルではWSSと振動せん断指数が独立した判別因子として選ばれ、統合モデルではこれら3変数が有用であることが明らかになった。
  • 結論: 形態学（サイズ比に依拠）、血行動態（WSSおよび振動せん断指数に依拠）、および統合モデルの各々が高いROC AUC値を示し、血行動態は形態学と同様に脳内動脈瘤破裂状態の判別において重要な役割を果たすことが示唆された。

(029) Cebral[263]

📕 書誌情報

Aneurysm rupture following treatment with flow-diverting stents: computational hemodynamics analysis of treatment.

J R Cebral, F Mut, M Raschi, E Scrivano, R Ceratto, P Lylyk, C M Putman

AJNR Am J Neuroradiol, 2011 Jan

💬 AI 翻訳タイトル

フロー・ダイバージェントステント治療後の動脈瘤破裂：計算血行力学解析による検討

💬 AI 要約

  • 本研究は、フロー・ダイバージェントステントを用いた頭蓋内動脈瘤治療における破裂機構を、計算流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）解析を活用して調査することを目的とした。
  • 研究では、3例の治療後破裂した巨大動脈瘤と4例の治療成功例を含む計7例に対し、治療前後のWSS（Wall Shear Stress）、血流速度、相対血流、血管抵抗および圧力等の血行力学パラメータをCFD解析により比較検討した。
  • 解析の結果、動脈瘤内の血流速度およびWSSの低下といったフロー・ダイバージョン効果は確認されたものの、破裂例ではステント配置による親動脈の有効抵抗増加や、2例においては既存の狭窄が改善されたことにより動脈瘤内圧が上昇していることが示された。
  • 以上の結果から、フロー・ダイバージェントデバイスはとりわけ巨大動脈瘤に対して、親動脈の構成変化や脳の自動調節と組み合わさることで動脈瘤内圧を上昇させ、破裂リスクを増大させる可能性があるため、血管造影や患者個別のCFDモデルを用いた事前評価が重要であることが結論付けられた。

(030) Cebral[346]

📕 書誌情報

Association of hemodynamic characteristics and cerebral aneurysm rupture.

J R Cebral, F Mut, J Weir, C M Putman

AJNR Am J Neuroradiol, 2011 Feb

💬 AI 翻訳タイトル

血流動態特性と脳動脈瘤破裂の関連性

💬 AI 要約

  • 本研究は、脳動脈瘤内の定性的な血流動態と脳動脈瘤破裂との関連性を検証することを目的とした。
  • 210例の連続した動脈瘤を対象として、パルス流条件下での患者固有のCFDシミュレーションを用いて解析を実施し、2名のブラインド評価者によって流れのパターンの複雑性、安定性、衝突領域の大きさ、及び流入集中度に基づいて分類し、破裂既往との統計解析を行った。
  • 解析の結果、破裂動脈瘤は非破裂動脈瘤と比較して、複雑な流れのパターン（83%、P < .001）、安定した流れのパターン（75%、P = .0018）、流入集中（66%、P < .0001）及び小規模な衝突領域（76%、P = .0006）を示す傾向が有意に高いことが明らかとなった。
  • 本研究は、画像ベースの患者固有幾何学情報を用いたCFD解析により得られる定性的血流動態指標が、脳動脈瘤破裂のより高度な定量的リスク評価の基盤となり得ることを示し、CFDが臨床的リスク判定に果たす可能性を強調している。

(031) Marzo[76]

📕 書誌情報

Computational hemodynamics in cerebral aneurysms: the effects of modeled versus measured boundary conditions.

Alberto Marzo, Pankaj Singh, Ignacio Larrabide, Alessandro Radaelli, Stuart Coley, Matt Gwilliam, Iain D Wilkinson, Patricia Lawford, Philippe Reymond, Umang Patel, Alejandro Frangi, D Rod Hose

Ann Biomed Eng, 2011 Feb

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤における計算流体力学：モデル化された境界条件と実測された境界条件の影響

💬 AI 要約

  • 本研究は、脳内動脈瘤におけるCFDシミュレーションに影響を及ぼす、モデル化された境界条件と患者固有の実測境界条件の効果を評価することを目的としている。
  • 三次元回転血管造影（3DRA）から再構築された五例の動脈瘤モデルに対して、患者固有の位相対比磁気共鳴（pc-MR）測定値、1次元循環モデル、および局所的なWSS（Wall Shear Stress）に基づく手法の3種類の境界条件を適用し、Navier-Stokes方程式をAnsys®-CFX™ソフトウェアで解いた。
  • 各手法による流速場の質的類似性が認められる一方で、定量的解析ではpc-MRと1Dモデル間の差異が小さいことが明らかになり、pc-MRとWSSスケールデータ間の差異は正規化によりさらに縮小された。
  • これらの結果は、動脈および動脈瘤の幾何学的構造が血行動態に大きな影響を与えることを示唆しており、患者固有の境界条件が入手できない場合、大規模コホート研究においてはdistributed循環モデルが最適な選択肢となることを結論付けている。

(032) Lehmpfuhl[5]

📕 書誌情報

Fluid dynamic simulation of rat brain vessels, geometrically reconstructed from MR-angiography and validated using phase contrast angiography.

Monika Carola Lehmpfuhl, Andreas Hess, M André Gaudnek, Michael Sibila

Phys Med, 2011 Jul

💬 AI 翻訳タイトル

MRアンジオグラフィーより再構築し、フェイズコントラストアンジオグラフィーで検証されたラット脳血管の流体力学シミュレーション

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、MRアンジオグラフィーから自動再構築された血管形状の正確性を検証し、臨床応用および血行動態解析のための基盤情報を提供する点にある。
  • 方法として、PC-MRA（フェイズコントラストアンジオグラフィー）データに基づくCFD（Computational Fluid Dynamics）シミュレーションを実施し、トーフ（time of flight）法と比較して位相情報を活用した解析を行った。
  • 実験では、主要な管と二次枝を含むラット脳血管モデルにおいて、分岐部の上流および下流での速度変化を解析し、人工的に枝を削除することでCFDシミュレーションが欠損血管の検出に有用であることを示した。
  • 結論として、CFDシミュレーション結果とPC-MRAから得られる実測（PCA）データの比較により、シミュレーションと実測値の不一致が再構築の不完全性、すなわち欠落や誤再構築された枝の存在を示唆する可能性が示された。