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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 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：2011-01-01 - 2011-12-31
    • 要約用 AI/LLM：gpt-5.4-nano (OpenAI, 2026-03)
    • ソート基準：被引用数降順（同値の場合はFWCI降順）
    • データ更新日：2026-05-11

(001) Xiang [757] 🌟

📕 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

頭蓋内動脈瘤破裂の識別のための血行動態—形態学的判別因子

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、3次元血管造影（3-dimensional angiography）と計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）を用いて、頭蓋内動脈瘤の破裂状態を識別するために有意となる形態学的および血行動態学的パラメータを同定することである。
  • 対象として破裂38例・未破裂81例の頭蓋内動脈瘤計119例を3次元血管造影画像とCFD解析により評価し、形態学的6項目および血行動態学的7項目の計13パラメータについて破裂との関連を検定した。
  • 受信者動作特性（receiver operating characteristic: ROC）解析により、各パラメータでのAUC（area under the curve）および破裂と未破裂を分離する最適しきい値が同定され、有意な指標は形態学的パラメータとしてサイズ比（size ratio）、うねり指数（undulation index）、楕円度指数（ellipticity index）、非球形度指数（nonsphericity index）、血行動態学的パラメータとして平均壁面せん断応力（average wall shear stress: WSS）、動脈瘤内最大WSS、低WSS面積、平均振動せん断指数（average oscillatory shear index）、渦の個数、相対滞留時間（relative resident time）であった（P<0.01）。
  • 多変量ロジスティック回帰分析では、形態モデルではサイズ比のみが独立して有意であり（AUC 0.83；95%CI 0.75–0.91）、血行動態モデルではWSSと振動せん断指数のみが独立して有意であった（AUC 0.85；95%CI 0.78–0.93）が、複合モデルではサイズ比・WSS・振動せん断指数の3変数が保持され（AUC 0.89；95%CI 0.82–0.96）、形態単独・血行動態単独・複合のいずれも高いAUCで破裂状態を識別できたことから、破裂識別において血行動態は形態と同等に重要であることが示された。

(002) Cebral [457] 🌟

📕 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

破裂および非破裂脳動脈瘤における血行動態環境の定量的特性評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、先行研究で質的に解析されてきた流れの特徴に関連する定量指標を定義し、それらが動脈瘤の破裂にどのように関連するかを検討することである。
  • 画像ベースの（image-based）CFDを、異なる流入条件の下で破裂・非破裂の脳動脈瘤210例に適用し、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。
  • 破裂動脈瘤では、非破裂動脈瘤と比べて流入の濃縮（inflow concentration）が大きく、MWSSが大きく、せん断の濃縮（shear concentration）が大きく、さらに粘性散逸（viscous dissipation）の比が低い傾向が認められた。
  • 低WSS領域の面積や、異常に低いせん断力分布に関する指標は破裂・非破裂群で統計学的に差を認めなかった一方、拍動流および定常流のいずれにおいても、破裂群と非破裂群の平均値の差や比が流入条件に依存して維持された。破裂の既往に統計学的に関連するのは、流入が集中したストリームと、MWSSが高いWSS分布ならびに動脈瘤内の低い粘性散逸であり、逆に異常に低WSSレベルに曝された動脈瘤領域の面積および総粘性せん断力は関連しないことが示された。これにより、画像ベースCFDを動脈瘤の進展メカニズムの解明および臨床的な破裂リスク評価へ活用できる可能性が示唆された。

(003) Cebral [453] 🌟

📕 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

血行動態特性と脳動脈瘤破裂の関連

💬 AI 要約

  • 血行動態因子は、脳動脈瘤の発生、増大、破裂のいずれにも重要な役割を果たすと考えられており、本研究は動脈瘤内の質的血行動態と破裂の関連を検討することを目的とした。
  • 連続した210例の動脈瘤について、拍動流条件下での患者固有CFD（computational fluid dynamics）シミュレーションを用いて解析し、流れのパターンの複雑さと安定性、衝突（impingement）領域の大きさ、流入（inflow）の濃縮度に基づき、盲検下で2名の観察者により分類を行った。
  • 統計解析では、破裂歴の有無を目的変数として検討し、その結果、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）、濃縮した流入（66%、P = <.0001）、および小さな衝突領域（76%、P = .0006）を有する可能性が高かった。
  • 観察者間一致の評価では、実施した全分類が95%信頼区間（95% CI）内に収まる非常に良好な一致を示したことから、画像に基づく患者固有形状を用いた質的血行動態解析により、濃縮した流入ジェット、小さな衝突領域、複雑な流れのパターン、および不安定な流れのパターンが既往の動脈瘤破裂と相関することが示され、将来の破裂リスク評価に向けたより高度な定量解析の出発点となり得ること、ならびにCFDが臨床的なリスク層別化に重要な役割を担う可能性が示された。

(004) Shi [388] ⭐

📕 書誌情報

Review of zero-D and 1-D models of blood flow in the cardiovascular system.

Yubing Shi, Patricia Lawford, Rodney Hose

Biomed Eng Online, 2011 Apr 26

💬 AI 翻訳タイトル

心血管系における血流のゼロ次元（0D）および1次元（1D）モデルに関するレビュー

💬 AI 要約

  • 本総説の目的は、心血管系に対して提案されている既存の0Dおよび1D血流モデルを体系的に要約し、その限界と適用範囲を明確化するとともに、これらの表現により取り込むことが可能な生理学的現象の指針を示すことである。
  • 方法として、心血管系の主要構成要素（心臓、心臓弁、血管など）を簡略化して表現する0D（集中定数）モデルと、動脈ネットワークにおける脈波伝播の効果を効率的に表す1D（分布定数）モデルについて、モデルの特徴・複雑性・適用範囲に基づく分類を行った。
  • その結果、0Dモデルは圧依存性の血管特性、心房・心室間の相互作用、神経調節および自己調節（auto-regulation）といった循環応答の種々の特性を記述できる範囲が整理され、1Dモデルでは支配方程式の組み立て、離散化、解法に加えて境界条件の定義と取り扱いが論点として整理された。
  • 結論として、0D/1Dモデルは、高次元（2D/3D）CFDに比べて計算コストを大幅に抑えつつ循環生理の理解に寄与し、さらにマルチスケールモデルにおける境界条件の提供役としても重要であることが示される一方で、局所3Dモデルの境界条件表現や臨床応用への翻訳を含む現行の課題と今後の発展方向が提示された。

(005) Cebral [381] 🌟

📕 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

フローダイバータステント治療後の動脈瘤破裂：治療に関する計算血行動態解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頭蓋内動脈瘤に対するフローダイバータ（flow-diverting）アプローチの一見成功した治療がその後の動脈瘤出血を伴う事例に着目し、破裂の可能性のある機序を検討することである。
  • 方法として、フローダイバータで治療された動脈瘤7例を解析し、治療後に破裂した3例の巨大動脈瘤と、成功裏に経過した4例を対象に、治療前後の状態に対してCFD（computational fluid dynamics）解析を実施した。
  • 結果として、動脈瘤内の速度およびWSS（wall shear stress）の低下が予測どおり得られ、これは動脈瘤嚢から親血管への流れの分流が有効であることを示唆し、周術期観察とも整合した。一方、治療後に動脈瘤破裂が生じた各症例では、動脈瘤内圧の上昇が認められ、この圧上昇は、デバイス留置による親血管側の有効抵抗の増大および2例では治療前の狭窄（preaneurysm stenosis）の低減に関連していた。
  • 結論として、フローダイバータデバイスは動脈瘤内圧の上昇を引き起こしうるため、特に巨大動脈瘤では破裂につながる可能性があることが示された。さらにこの現象は、近位の狭窄低減などの親血管構成の変化に加え、高抵抗経路を介した親血管への流れの分流と、脳の自己調節（cerebral autoregulation）に伴う圧力勾配の上昇によって説明されうるため、介入計画時に考慮すべき重要な影響であり、血管造影および/または患者固有のCFDモデルにより危険症例を同定できる可能性がある。

(006) Spiegel [160]

📕 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

脳動脈血行動態シミュレーションにおける流速および壁面せん断応力の評価：テトラヘドラルメッシュとポリヘドラルメッシュのメッシュサイズ比較

💬 AI 要約

  • 脳動脈瘤の増大および破裂に対して，特に壁面せん断応力（WSS）が重要な血行動態因子となり得るが，in vivoにおいてWSSを信頼性高く計測する手段は確立していないため，患者特異的な計算モデルに基づく計算流体力学（CFD）シミュレーションが血流を可視化・定量化する目的で頻用されている。
  • 本研究では，体積要素タイプ，メッシュサイズ，メッシュ組成などの計算パラメータに関して計算妥当性を理解する必要性に着目し，2種類の代表的動脈瘤（嚢状および終末部）に対するCFD結果を，ポリヘドラルベースとテトラヘドラルベースのメッシュで比較し，臨床応用に向けて議論した。
  • 各動脈瘤について，空間的に変化する表面および体積メッシュ構成を有するモデル群を構築した（メッシュサイズ範囲：5119–258；481体積要素）後，各構成モデル間で，モデル壁面上のWSS分布と点ベースの速度計測値を比較した。
  • その結果，ポリヘドラルメッシュは収束速度の点で有利であり，かつWSSパターンがより均質になることが示された；WSS値および血流速度の計算変動は，テトラヘドラル要素のみの最も単純なメッシュから，境界層を伴うポリヘドラルメッシュまでの検討条件間で0.84〜6.3%であった。

(007) Qian [144] ⭐

📕 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

計算流体力学（CFD）技術を用いた未破裂脳動脈瘤のリスク解析：予備的結果

💬 AI 要約

  • 偶発的に見つかった未破裂脳動脈瘤（IAs）の治療選択は複雑であり、IAsの破裂リスクを定量的に評価する確立した手法は存在しないため、本研究はCFD技術をリスク解析ツールとして活用することを目的とした。
  • 安定した未破裂脳動脈瘤と、観察期間中に破裂した未破裂脳動脈瘤の血行動態学的差異を評価するため、血行動態パラメータELを提案し、4例の破裂-IAsと、同様の部位・サイズ・形態を有する26例の安定-IAsをELやWSS（Wall Shear Stress）などの指標で比較した。
  • 破裂-IAsで算出されたELは安定-IAsに比べ平均で約5倍高く（破裂：0.00374 ± 0.0011、安定：0.000745 ± 0.0001 mW/mm(3)、P < .001）、一方で時間平均WSSに基づく比較では破裂群と安定群の間に差は認められなかった（P = .8）。
  • 流れの可視化では、破裂-IAsの平均流入速度は安定-IAsより約2倍高いものの、破裂-IAs内の流れは滞留（resident tracks）が長くなり動脈瘤壁への衝撃が強い様相を示し、対照的に安定-IAsでは流れが動脈瘤内をより円滑に通過していたことから、ELはIAsの破裂リスクを定量的に推定する上で有用な指標となり得ることが示唆された。

(008) Valen-Sendstad [127] ⭐

📕 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

患者特異的な頭蓋内動脈瘤における遷移流の直接数値シミュレーション

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頭蓋内動脈瘤における乱流が血流に及ぼす影響を明らかにし、特に乱流に誘起される周期的な壁面せん断応力（wall shear stress: WSS）が破裂理解に重要である可能性を評価することである。
  • そのため、現実的な拍動性流入速度を用いた高解像度CFD（computational fluid dynamics）シミュレーションを、患者特異的な中大脳動脈（middle cerebral artery: MCA）動脈瘤モデルに対して実施し、遷移から乱流への過程を高精度に解析した。
  • 結果として、流れはピーク収縮期直後に乱流へ遷移し、その後拡張期に再層流化（relaminarization）が起こるまでの間、乱流構造がWSSの方向変化の頻度およびWSSの大きさの双方に大きく影響したことが示された。
  • WSSの最大値は41.5 Paに達し、記録された変化頻度は主として1–500 Hzの範囲に分布したことから、本研究は適切に解像されたCFDシミュレーションにより、頭蓋内動脈瘤において乱流が発生し得ることを確認した。

(009) Xiang [118] ⭐

📕 書誌情報

Newtonian viscosity model could overestimate wall shear stress in intracranial aneurysm domes and underestimate rupture risk.

Jianping Xiang, Markus Tremmel, John Kolega, Elad I Levy, Sabareesh K Natarajan, Hui Meng

J Neurointerv Surg, 2012 Sep

💬 AI 翻訳タイトル

ニュートン粘性モデルは、頭蓋内動脈瘤ドーム部における壁面せん断応力（WSS）を過大評価し、破裂リスクを過小評価し得る。

💬 AI 要約

  • 本研究は、頭蓋内動脈瘤の血行動態CFD解析において一般的に用いられるニュートン血液粘性モデルが、予測される血行動態に与える影響を、現実的な動脈瘤形状を用いて検討することを目的とした。
  • 内部頸動脈サッカ状動脈瘤の3例（A：娘嚢を伴う細長い側壁型、B：側壁型の準球状、C：ほぼ球状の分岐部近傍）について、ニュートン粘性および非ニュートン粘性（Casson、Herschel-Bulkley）の2モデルを用いた拍動流CFDを実施し、各レオロジーモデルが予測するせん断速度、血液粘度、壁面せん断応力（WSS）の動脈瘤表面分布を比較した。
  • その結果、いずれのレオロジーでも動脈瘤内の流動パターンは概ね類似し、Aではドーム近傍に緩徐な再循環を伴う二次渦が形成されるのに対し、BおよびCでは大きな単一渦のみが観察された。また、親血管およびB・Cの嚢部では、せん断速度、血液粘度、WSSの予測は概ね一致した。
  • 一方で、Aのドーム領域のように比較的停滞性の強い領域では、レオロジー間でせん断速度・粘度・WSSに大きな相違が認められ、ニュートンモデルは非ニュートンモデルに比べてせん断速度およびWSSを高く、血液粘度を低く見積もった。さらに、こうした停滞または緩徐な再循環二次渦の領域で低せん断速度・低WSSが血栓形成や破裂の高い素因を示すことから、ニュートン仮定に基づくCFDはこれら事象の発現リスクを過小評価し得ると結論づけた。

(010) Lu [104] ⭐

📕 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

脳内動脈瘤の破裂に対する血行動態因子の影響：患者特異的3Dミラー動脈瘤モデルを用いた計算流体力学（CFD）シミュレーション

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、3D再構成モデルのCFDシミュレーションにより、血行動態因子がMANs（ミラー動脈瘤）における破裂に与える影響を評価することである。
  • RDSAは、頭蓋内MANs 9対に対して実施し、各対を破裂群と非破裂群に分類したのち、動脈瘤および親動脈における血行動態因子を比較した。
  • 破裂群では、収縮期ピーク時のWSSが動脈瘤領域と親動脈領域で有意差を示した（それぞれ6.49 ± 3.48 Pa、8.78 ± 3.57 Pa；P = .015）が、非破裂群では有意差を認めなかった（それぞれ9.80 ± 4.12 Pa、10.17 ± 7.48 Pa；P = .678）。
  • 破裂群では、動脈瘤全体に占める低WSS領域の割合が12.20 ± 18.08%であり、非破裂群（3.96 ± 6.91%）より有意に高く（P = .015）、またOSIは破裂群で0.0879 ± 0.0764と非破裂群（0.0183 ± 0.0191；P = .008）より有意に高かった；したがってMANsは、破裂動脈瘤に関連する要因の可能性を検討するための有用な疾患モデルとなり得る。

(011) Marzo [100] ⭐

📕 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血行動態：モデリング境界条件と計測境界条件の影響

💬 AI 要約

  • 頭蓋内動脈瘤（intracranial aneurysms; IAs）の血流解析では、モデル境界における流量・圧力情報が必要であるため、患者固有の計測がない状況では典型的（modeled）な境界条件（boundary conditions; BCs）が用いられる。本研究は、IAs内の計算血行動態に対して、モデリングBCと患者固有BCが与える影響を検討することを目的とした。
  • 3次元回転血管造影（3D rotational angiography; 3DRA）から5つのIAsのCFDモデルを再構築し、境界条件として順に、患者固有の位相コントラストMRI（phase-contrast-MR; pc-MR）計測、1D循環モデル、さらに流入部での局所WSS（wall shear stress）に基づく生理学的整合性（physiologically coherent）手法を適用した。
  • Ansys®-CFX™を用いてNavier–Stokes方程式を解き、壁面せん断応力（WSS）、振動せん断指数（oscillatory shear index; OSI）などの血行動態指標を算出した。3手法で得られた値の差は箱ひげ図（boxplot）により解析した。
  • 3手法で得られた流れ場は定性的に類似していた一方、定量比較では、pc-MRと1Dモデルの間の差は、pc-MRとWSSスケーリング（WSS-scaled）データの間よりも小さかった。さらに、指標を平均的な動脈瘤血行動態データで正規化すると不一致は低減したため、3種類のBCモデルに対する強い類似性は、動脈および動脈瘤の形状が動脈瘤血行動態へ最も強い影響を与えることを示唆し、患者固有のBCが得られない場合の大規模コホート研究においては、分布型循環モデル（distributed circulation model）が最適な選択肢となりうる。

(012) Lee [91]

📕 書誌情報

Computational fluid dynamics in cardiovascular disease.

Byoung-Kwon Lee

Korean Circ J, 2011 Aug

💬 AI 翻訳タイトル

心血管疾患における計算流体力学

💬 AI 要約

  • 本研究は、計算流体力学（CFD）が心血管疾患に関する流体挙動の解析にどのように活用され得るかを概説し、生体医学分野での位置づけと可能性を示すことを目的とした。
  • 方法として、CFDを構成する前処理、支配方程式の数値解法、後処理の3要素に加え、精度の高い幾何学モデリングおよび境界条件の設定の重要性を整理した。
  • 結果として、超音波、CT（computed tomography）、MRI（magnetic resonance imaging）などの医用画像を用いたモデリング、ならびにドプラ超音波、圧ワイヤ、非侵襲的圧力計測による流速・圧力の境界条件設定が可能であり、先天性心疾患、心不全、心室機能、大動脈疾患、頸動脈および頭蓋内の脳血管疾患などに対して多数のシミュレーションと臨床知見が蓄積されている点が示された。
  • 結論として、計算機性能の低コスト化と計算時間の短縮により、信頼性の高いCFDツールの利用が今後さらに拡大し得ること、また実在的で学際的なアプローチと機械工学者・臨床医学者間の継続的な連携が、疾患の病態生理の理解および治療モダリティの確立・創出に向けて重要であることが述べられた。

(013) Morales [84] ⭐

📕 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（コンフィギュレーション）と充填密度が動脈瘤内血行動態に与える影響はどのようなものか？

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、エンドバスキュラー（endovascular）コイリングによって生じる動脈瘤内の血行動態変化について、コイル配置と充填密度の影響を評価することである。
  • 3つの頭蓋内動脈瘤について、コイリング前後の3D回転血管造影画像を用い、血管構造をセグメンテーションして3Dモデルを作成した後、仮想コイリング技術によりコイルモデルで各動脈瘤形状を治療した。
  • 各動脈瘤は5種類の充填密度で作成され、さらに3種類のコイル配置により生成した;未治療および治療後の幾何学形状に対して計算流体力学（CFD）解析を実施し、局所血行動態に対するコイル配置の相対的影響を統計学的検定で評価した。
  • 充填密度の増加に伴い動脈瘤内の血流速度および壁面せん断応力は低下し、特に最初に挿入されるコイルによって充填密度12%未満の条件で血流速度は50%以上減少したが、その低下にはコイル配置への依存が高かった; 一方、高充填密度（約30%付近）ではコイル配置による血行動態の差は有意でなかった（P > .01）;さらにコイリング後には動脈瘤内血流波形の減衰（damping）効果が観察された。以上より、動脈瘤内血行動態はコイルによって変化し、充填密度が高いほどコイル配置の影響は低減し、高充填密度では無視し得る程度まで到達し得ることが示唆された。

(014) Seshadhri [83] ⭐

📕 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

理想化し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タが血行動態に及ぼす影響

💬 AI 要約

  • 本研究は、脳動脈瘤に対する内皮下治療としてのステント留置およびフローダイバータ（flow diverter）が血行動態をどのように変化させ、血栓形成や動脈瘤の進展抑制に寄与し得るかを、理想化モデルに基づいて定量化することを目的とした。
  • 球状の側壁動脈瘤を、親血管が直線形状または湾曲形状のいずれかに配置した理想化患者構成を用い、動脈瘤の主要な幾何学的パラメータを変化させる条件下で、計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）により交換流量、速度、壁面せん断応力などの重要血行動態指標を定量的かつ高精度に評価した。
  • すべてのシミュレーションは非圧縮・ニュートン流体で定常条件とし、72ケースの系統的検討を行った結果、インプラント挿入により動脈瘤内の流速、壁面せん断応力、平均速度、ならびに渦（vortex）トポロジーが大きく変化した。
  • さらに、動脈瘤内滞留時間（intra-aneurysmal residence time）はステント孔（porosity）の低下に伴い急速に増大し、検討した3種類のインプラントのうちワイヤ密度が最も高いものが、直線および湾曲いずれの親血管条件でも滞留時間の増加が最大であった; 血行動態の最良の改変は常に小さな動脈瘤径で得られることが示された。

(015) van Ooij [78] ⭐

📕 書誌情報

Complex flow patterns in a real-size intracranial aneurysm phantom: phase contrast MRI compared with particle image velocimetry and computational fluid dynamics.

P van Ooij, A Guédon, C Poelma, J Schneiders, M C M Rutten, H A Marquering, C B Majoie, E VanBavel, A J Nederveen

NMR Biomed, 2012 Jan

💬 AI 翻訳タイトル

実寸サイズの頭蓋内動脈瘤ファントムにおける複雑な流れのパターン：位相コントラストMRIと粒子画像流速計測および計算流体力学の比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、高解像度・時間分解・三次元位相コントラストMRIによって測定される流れパターンの妥当性を、実寸サイズの頭蓋内動脈瘤ファントムを用いて検証することである。
  • 実寸の動脈瘤ファントムに対し、ソレノイドラットコイル内で、0.2×0.2×0.3 mm3の分解能で後収集同期（retrospectively gated）三次元位相コントラストMRIを実施し、定常流および拍動流の両条件を適用した。
  • 位相コントラストMRIの測定結果を粒子画像流速計測（particle image velocimetry）および計算流体力学（computational fluid dynamics）シミュレーションと比較し、対応するボクセル間で速度ベクトルの大きさの差と速度ベクトル間角度の差を算出することで定量的評価を行い、さらに流れパターンの視覚的比較によって定性的評価を行った。
  • 速度ベクトル大きさの比較における二乗平均平方根誤差は、位相コントラストMRIと計算流体力学の間で最大速度に対してそれぞれ5%および4%、また対応速度ベクトル間角度分布の中央値は定常および拍動でそれぞれ16°および14°であった。位相コントラストMRIと粒子画像流速計測の間では二乗平均平方根誤差が最大速度に対して12%および10%、角度分布中央値が19°および15°であり、流れパターンの定性的比較でも良好な一致が確認されたことから、高解像度・時間分解・三次元位相コントラストMRIは動脈瘤ファントム内の複雑な流れパターンを正確に計測できることが示された。

(016) Shaffer [75]

📕 書誌情報

Cerebrospinal fluid hydrodynamics in type I Chiari malformation.

Nicholas Shaffer, Bryn Martin, Francis Loth

Neurol Res, 2011 Apr

💬 AI 翻訳タイトル

Ⅰ型キアリ奇形における脳脊髄液（CSF）血行動態

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、健常者およびⅠ型キアリ奇形患者における頭蓋内・脊髄くも膜下腔の脳脊髄液（CSF）血行動態を工学的解析で検討した既報研究を概観することである。
  • PubMed においてCSF血行動態に関する文献を検索し、とりわけ計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）や実験的な流れのモデリングなどの手法を用いた研究に焦点を当てて整理した。
  • 工学的観点では、Ⅰ型キアリ奇形は小脳の異常形態により頭蓋内と脊髄のくも膜下腔の間におけるCSF流動に対する抵抗が増大する状態と考えられ、解析研究では、健常者と比較してⅠ型キアリ奇形患者でCSFの速度および圧力に差異が見いだされている。
  • 一方で、CSF速度・圧力・流動抵抗・頭蓋脊髄コンプライアンスといった血行動態パラメータの変化が、神経症状、画像上の重症度、ならびに手術成功といった臨床的側面に対して因果関係を有するかどうかを明らかにするには、さらなる研究が必要であると結論づけている。

(017) Sforza [70]

📕 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（CFD）

💬 AI 要約

  • 画像ベースの計算流体力学（CFD）は任意の形状を扱うことができるため、脳動脈瘤の自然史を規定する基盤機序における血行動態の役割を解明する目的で、次第に用いられてきた。
  • 本論文では、患者固有（patient-specific）のCFDモデルを用いた研究がどのように貢献してきたかを整理し、これらの機序理解を進めるための統一的なアプローチを提示することを目的とする。
  • 方法論の発展や患者固有データを用いた多数の研究の蓄積にもかかわらず、支配的な過程の特定や、一見矛盾する結果から導かれる結論の食い違いに関して、依然として重要な論争が残っている。
  • これらの課題を解決するには、現状の俯瞰的な理解と、重要な科学的問題に対する統合的な解決戦略が必要であり、患者固有の計算モデルは動脈瘤破裂リスク評価および患者マネジメントへの臨床応用に大きな可能性を有することを強調する。

(018) Gasteiger [68] ⭐

📕 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の探索のためのフォーカス・アンド・コンテキスト可視化手法

💬 AI 要約

  • 血流およびそこから得られる指標は、脳動脈瘤の発生・進展ならびに破裂リスクの評価に不可欠であり、壁面せん断応力（WSS）や流入ジェットなどの複数の血行動態属性を理解するためには、効果的な可視的探索が必要である。さらに、フォーカス・アンド・コンテキスト（focus-and-context）に基づく属性間の相関の扱いが重要である。
  • 本研究では、視覚的な情報の過密（visual clutter）や遮蔽（occlusion）を最小化するために適切な可視化技術を用い、これらの属性と解剖学的情報を表現するフォーカス・アンド・コンテキスト手法としてFLOWLENSを提案する。
  • FLOWLENSでは、関連する血行動態属性をフォーカス属性とコンテキスト属性の組として整理し、各組を異なる解剖学的スコープに割り当てることで、スコープごとに複数の可視化テンプレートを設計した。テンプレートは、フォーカス属性の可視化と、レンズ内でのコンテキスト属性の追加描画から構成され、さらに局所的なプロービングと時間変化の探索を可能にする。
  • FLOWLENSは、可視的過密や遮蔽を抑制し、関心領域（region of interest）に対する柔軟な探索を提供することを示した。CFDシミュレーションの定常・非定常データと4D PC-MRI計測を含む7つの代表的データセットに適用し、3名の領域専門家による非公式インタビューにより有用性が確認された。

(019) Osorio [64] ⭐

📕 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

左室補助人工心臓（LVAD）植込みの外科的調整が脳卒中リスクを最小化するための計算流体力学（CFD）解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、LVAD（left ventricular assist device）の流出導管の最適な配置（ならびに大動脈バイパスの追加の有無）により、頸動脈および椎骨動脈へ流入する血栓数を低減できる可能性を検討し、脳塞栓リスクを減少させる手術戦略の妥当性を示すことである。
  • 代表的なヒト大動脈弓の幾何学形状を用いて、大動脈弓内の血行動態を計算流体力学（CFD）で解析し、Fluent 6.3により流れ場を解くとともに、LVADカニューレ流入口からランダムに放出した血栓（ラグランジュ粒子追跡）を追跡した。
  • 血栓径2–5 mmの条件で、LVAD流出導管の設置位置および大動脈バイパスの有無に応じて、頸動脈・椎骨動脈へ流入する血栓の個数（直径割合）および総直径の指標を算出したところ、予測される脳塞栓の発生率はほぼ50%の変動を示した。
  • さらに、LVAD流出カニューレの吻合位置と入射角の調整が血栓塞栓レベルに顕著に影響し、合成大動脈弓モデルの範囲では、カニューレ入射を基準の通常入射から浅い角度に調整する構成により、脳塞栓を約50%低減できることが示された。

(020) Geers [62] ⭐

📕 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

3D回転血管造影およびCT血管造影から構築した頭蓋内動脈瘤に対する患者特異的計算血行動態：in vivo再現性に関する研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、画像に基づく血管モデルとCFD手法により構築される頭蓋内動脈瘤の患者特異的血行動態シミュレーションにおいて、画像化手法の選択が計算結果に与える影響を評価することである。
  • 方法として、3DRAおよびCTAで撮像した動脈瘤10例を対象に、2つのモダリティ間で幾何学的変数および血行動態変数の再現性を比較した。
  • 結果として、3DRAモデルと比較してCTAモデルでは動脈瘤頸部が大きい傾向を示し（P=.05）、直径0.7〜1.0mmの最小血管の多くはCTAでは再構成できないことが示された。
  • 結論として、血流量や動脈瘤頸部付近の流量、動脈瘤におけるWSS（壁面せん断応力）などの定量的血行動態指標には比較的大きな差が認められたものの、流れ場のパターン構造や流れの複雑性といった定性的指標では高い一致（κ≥0.9）が得られ、主要な流れ特性は撮像モダリティ間で再現されることが明らかとなった。

(021) Mediavilla Varas [62]

📕 書誌情報

Physics of IED Blast Shock Tube Simulations for mTBI Research.

Jesus Mediavilla Varas, M Philippens, S R Meijer, A C van den Berg, P C Sibma, J L M J van Bree, D V W M de Vries

Front Neurol, 2011

💬 AI 翻訳タイトル

mTBI研究のための爆風衝撃波管シミュレーションにおけるIED爆発の物理

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、球状のゲルアチョーブ（gelatin）で満たした頭蓋—脳サロゲートを用いた衝撃波管実験および数値シミュレーションにより、IED（improvised explosive device）爆風に起因する軽度外傷性脳損傷（mTBI）発生機序を明らかにすることである。
  • 方法として、センサシステムを含む衝撃波管を、実規模の現地試験から得られた現実的なIED爆風プロファイルを再現するよう最適化し、圧力およびひずみ計測により頭蓋—脳サロゲートの応答を追跡した。
  • 流体—構造間相互作用（FSI）は、空気爆風に対する計算流体力学（CFD）シミュレーションと、構造応答に対する有限要素モデルを組み合わせてモデル化し、その結果、空気爆風が頭蓋—脳へと伝播する際の波動物理の理解に資する知見を得た。
  • また、頭蓋の開口部の有無および向きが内部圧力に強い影響を及ぼす一方、パラメータスタディでは開口がある場合には頭蓋がほとんど防護効果を示さず内部圧は頭蓋剛性にあまり依存しないこと、ゲルアチョーブのせん断剛性も内部圧力に与える影響が小さいこと、さらにゲル内の圧力センサの存在は圧力場をほとんど撹乱しないことが示された。

(022) Lin [58] ⭐

📕 書誌情報

Fluid mechanics in dentinal microtubules provides mechanistic insights into the difference between hot and cold dental pain.

Min Lin, Zheng Yuan Luo, Bo Feng Bai, Feng Xu, Tian Jian Lu

PLoS One, 2011 Mar 23

💬 AI 翻訳タイトル

象牙細管内の流体力学は、熱痛と冷痛の相違に関する機序的知見を提供する

💬 AI 要約

  • 歯科の温熱刺激・冷刺激によって生じる歯の温度痛は日常生活および歯科診療において重要な健康問題であり、冷刺激のほうが熱刺激よりも鋭く発作的な痛みを惹起するという現象の説明には長年の懸念が残っている。
  • 本研究では、熱刺激および冷刺激が歯髄側へ向かう（または反対方向）象牙細管内の歯細管液の流れの方向ならびに、それに対応するオドントブラストの運動を変化させ、結果として疼痛応答が異なるという仮説に基づく数学的モデルを構築した。
  • 象牙細管内の流体力学を記述する計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）モデルと、歯内の神経の発火挙動を記述する修正 Hodgkin-Huxley モデルを結合し、シミュレーション結果は既存の実験計測と良好に一致した。
  • さらに理論的に、歯内の機械感受性侵害受容器（mechano-sensitive nociceptors）は内向き流（歯髄へ向かう）と外向き流（歯髄から離れる）に対して「同等に感受性（equally sensitive）」ではないことを示し、熱痛と冷痛の相違に対する機序的な解釈を与えた。

(023) Gundert [52] ⭐

📕 書誌情報

A rapid and computationally inexpensive method to virtually implant current and next-generation stents into subject-specific computational fluid dynamics models.

Timothy J Gundert, Shawn C Shadden, Andrew R Williams, Bon-Kwon Koo, Jeffrey A Feinstein, John F Ladisa

Ann Biomed Eng, 2011 May

💬 AI 翻訳タイトル

主観（被験者）別計算流体力学モデルへステントを仮想的に迅速かつ計算負荷の低い手法で埋め込む方法：現行および次世代ステントへの適用

💬 AI 要約

  • 目的：計算モデルによりステント留置に起因する血行動態変化を定量することが多い一方で、簡略化されたデバイスや血管表現が用いられることがしばしばあるため、本研究では、局所血行動態および血管バイオメカニクスに対する現行および次世代ステントの影響を評価する効率的で頑健な方法を開発することを目的とした。
  • 方法：一連のブール演算（Boolean operations）に基づき、計算流体力学（computational fluid dynamics）により定量される局所血行動態および血管バイオメカニクスへの影響を評価するための効率的手法を考案した。ステント設計はパラメータ化され、ストラット数、幅、周方向または縦方向の間隔、ならびに留置径および全長など、設計特徴を容易に制御できるようにした。
  • 結果：本アプローチにより、設計特徴が生じる血行動態変化に寄与する度合いを迅速に解析するために、ステントを自動的に再生成できた。さらに、その適用可能性は、医用画像データから構築したステント留置冠動脈分岐部および椎骨基部（basilar trunk）動脈瘤の患者個別モデルで実証された。冠動脈分岐部では閉鎖セル型と開放セル型のステント幾何学形状の血行動態差を解析し、基底動脈瘤モデルでは、空隙率（porosity）を一定としつつストラットサイズを低減した場合の、ステント留置部での血流停滞（flow stasis）の増大への影響を検討した。
  • 結論：以上の事例は、本手法が複雑な血管床における種々のステント留置手技および臨床シナリオに対して、ステント性能の違いを比較するための解析に活用できることを示している。

(024) Wong [51]

📕 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

脳動脈瘤に対する計算流体力学の現状：臨床医の視点

💬 AI 要約

  • 無破裂の頭蓋内動脈瘤に対する最終的な管理目標は，破裂リスクのある動脈瘤を選別し治療することであるが，そのための計算流体力学（CFD）の臨床的有用性が検討された。
  • 本研究では，1970年1月1日から2010年11月30日までにPubMedで「computational fluid dynamics」AND「cerebral aneurysm」を用いて検索し，さらに関連する論文について参考文献も精査した。
  • 血管内脳神経外科医が関連論文をレビューした結果，壁面せん断応力（WSS），WSS勾配，流入ジェット，インピンジメント（衝突）ゾーン，動脈瘤流入角（IA）といった血行動態パラメータは臨床実装に必要な予測能を欠くことが示された。
  • 一方で，CFD研究は定常・非拍動流を対象とし，相対位相コントラスト（phase contrast）磁気共鳴から得た体積流量を用いることで，単純かつ迅速に再現可能となりつつあるが，無破裂頭蓋内動脈瘤の破裂リスクを患者特異的CFDモデルで予測できるかどうかは，多変量解析を含む今後の検証課題として残されている。さらに，計算機性能の向上により，CFDモデルは日常診療で利用可能になることが見込まれる。

(025) Zeng [50] ⭐

📕 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

エラスターゼ誘発ウサギ動脈瘤モデルにおける血行動態と解剖学：ヒト脳動脈瘤との類似性？

💬 AI 要約

  • 本研究は、動脈瘤などの疾患における血行動態と病態生理のカップリングに関する基礎的検討を可能にする動物モデルに着目し、エラスターゼ誘発の嚢状動脈瘤モデルがヒト頭蓋内動脈瘤に典型的な解剖学的および血行力学的特徴を再現できるかを評価することを目的とした。
  • ウサギ51匹においてRCCA起始部に嚢状動脈瘤を作製し、作製後12週間で3DRAを用いて動脈瘤および周辺血管の管腔形状を取得したのち、幾何学的特徴を計測した。
  • 加えて、ウサギ固有の流入条件プロファイルを用いた拍動性3D CFD解析を実施し、動脈瘤の高さ、幅、ネック径、アスペクト比、NSIを含む幾何学的特徴が、報告されているヒトIAの範囲内に分布することを示した。
  • さらに、圧力、WSS、OSIの分布および値の範囲もヒトIAにおいて見られるものと典型的に一致し、再循環領域は単一が33例（65%）、二次の一過性再循環が18例（35%）で観察され、いずれもヒト動脈瘤で一般的に認められる流れ様式であった。これらより、広く用いられているエラスターゼ誘発ウサギ嚢状動脈瘤モデルの多くの血行動態および幾何学的特徴は、多数のヒト脳動脈瘤で観察されるものと質的・量的に類似していることが結論づけられた。

(026) Jiang [44]

📕 書誌情報

Flow characteristics in a canine aneurysm model: a comparison of 4D accelerated phase-contrast MR measurements and computational fluid dynamics simulations.

Jingfeng Jiang, Kevin Johnson, Kristian Valen-Sendstad, Kent-Andre Mardal, Oliver Wieben, Charles Strother

Med Phys, 2011 Nov

💬 AI 翻訳タイトル

犬モデルの動脈瘤における流動特性：4D加速フェーズコントラスト（phase-contrast）MR計測と計算流体力学（CFD）シミュレーションの比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、加速4DフェーズコントラストMRアンギオグラフィー（PC-MRA）により実験的な犬の動脈瘤内およびその周囲で測定した速度場を、動物固有のCFDシミュレーションに基づいて算出した速度場と定量的に比較することである。
  • 外科的に作製した分岐部動脈瘤を有する2頭の動物を、加速4D PC-MRA法で撮像し、PC-MRAおよびシミュレーションから得られた幾何学形状に基づいてメッシュを作成したのち、動物固有の拍動性速度波形および幾何学形状を用いて市販のCFDソルバで解析した。
  • 定性的な視覚評価および定量的な比較として、PC-MRA計測とCFDシミュレーションから得られた時間分解速度場を対象に、ベクトル場の角度差と大きさ差の双方を組み合わせた定義済みの類似度指標を用いた解析を行った。
  • PC-MRAと画像ベースCFDは、両動脈瘤の内外における3次元ストリームラインを視覚的に一貫して再現するだけでなく、空間的な速度分布に関しても良好な一致を示した；時間分解速度場間の類似度は妥当な高さ（平均値>0.60）であり、選択した平面における流入・流出領域の相対差も概ね10%〜20%の範囲であった。一方、CFDから算出した壁面せん断応力とPC-MRAで測定した時間平均壁面せん断応力との相関は低かった（0.22および0.31、p<0.001）。2例の実験的犬動脈瘤において、PC-MRAと画像ベースCFDは動脈瘤内速度場で良好な一致を示し、両手法を併用することでヒト頭蓋内動脈瘤に生じる複雑な血流の特性評価・解釈をさらに改善できる可能性が示唆された。

(027) Bernardini [42]

📕 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

ステント展開における計算手法の違いが脳動脈瘤の血行動態に及ぼす影響

💬 AI 要約

  • 本研究は、計算流体力学（CFD）を用いて、脳動脈瘤治療における異なるステント展開アプローチが瘤内血行動態に与える影響を解析し、臨床判断を支援する仮想ツールの有用性に資することを目的とした。
  • 理想化した動脈瘤性脳血管に自己拡張型ステントを2つの初期位置に展開し、ステントモデリングの簡略化の段階（幾何形状および材料）と血管材料特性の違いを規定した複数の条件を、有限要素法および高速バーチャルステンティング法により設定した。
  • その後、未治療およびステント留置血管に対してCFD解析を実施し、血行動態パラメータを質的および量的に評価して、条件間および2つの初期位置間で比較した。
  • 全ての条件において、ステント展開後に平均壁面せん断応力および平均速度が両初期位置でいずれも約50%低下することが予測され、モデリング簡略化に基づく一部パラメータの差異は存在したものの、瘤内血行動態における最も重要な効果は各アプローチで共通して再現されたため、より簡便かつ迅速なモデリング手法を臨床ワークフローに組み込み得ること、また採用した簡略化にもかかわらず治療計画において臨床医を支援できることが示唆された。

(028) Hassan [38] ⭐

📕 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

分岐様瘤（saccular intracranial aneurysm）モデルにおけるフローディバータ型ステント様デバイスの流れパターンへの悪影響：計算流体力学研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は，新規のフローディバータ（FD）ステント様デバイスの留置が，分岐様（嚢状）頭蓋内動脈瘤モデルの血流特性に及ぼし得る悪影響を検討することである。
  • 方法として，計算流体力学により，3種類の人工動脈瘤モデルにおける非圧縮・層流の血流パターンを数値シミュレーションした；すなわち，FDステントなし1モデル，FDステント1本装着モデル，FDステント2本装着モデルで比較した。
  • 結果として，ステント留置後に動脈瘤壁へ分布する周方向圧力の値が明確に増加し，これが動脈瘤表面張力の増大につながることが悪影響として示唆された；さらに別のステントの追加留置によってこの圧力増大は増悪した。一方で，FDステントの使用は動脈瘤内の流速および流入部位の壁面せん断応力（wall shear stress）を低減するという有益効果も認められ，その低減効果は追加ステント留置でさらに強まった。
  • 結論として，FDステント1本の留置により動脈瘤はより緊張（tension）し，さらに別のステント留置で（より一層）緊張が増大するため，本治療戦略において最適な候補群を選定する際にはこの原理を考慮すべきである；また，血流の完全停止が術中に得られるまで複数本のFDステントを留置することが推奨され，手技終了時に動脈瘤内へ緩徐な血流ジェットが残存すると動脈瘤が緊張化し危険となり得る。

(029) El Zayat [37] ⭐

📕 書誌情報

Avoiding the clamp during off-pump coronary artery bypass reduces cerebral embolic events: results of a prospective randomized trial.

Hisham El Zayat, John D Puskas, Scott Hwang, Vinod H Thourani, Omar M Lattouf, Patrick Kilgo, Michael E Halkos

Interact Cardiovasc Thorac Surg, 2012 Jan

💬 AI 翻訳タイトル

オフポンプ冠動脈バイパスにおけるクランプ回避は脳塞栓イベントを低減する：前向き無作為化試験の結果

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、オフポンプ冠動脈バイパス（OPCAB）において近位大動脈冠動脈吻合を行うためのclampless facilitating device（CFD）が、部分遮断クランプ戦略と比較して脳塞栓イベントの発生率を低下させるかを検証することであった。
  • 上行大動脈の疾患が軽度（グレードIおよびII）であることをエピアオルタ超音波で確認した57例を対象に、近位吻合を部分閉塞クランプ（CL, n = 28）またはCFD [Heartstring（HS）, n = 29]（Maquet Cardiovascular LLC, San Jose, CA）で行う群に無作為割付した。
  • 経頭蓋ドップラー超音波により中大脳動脈で固形およびガス塞栓を検出した結果、近位吻合数の平均はCL群（1.93 ± 0.72）とHS群（1.72 ± 0.70）で同程度であった（P = 0.28）が、ガス＋固形塞栓の平均数はCL群でHS群より多かった（90.0 ± 64.0 vs. 50.8 ± 36.6, P = 0.01）。
  • 吸引デバイスを併用したHSによる吻合を受けた患者で塞栓は最も少なく、HS群では術中の脳塞栓数が近位吻合数に比例して増加した一方、CL群では近位吻合数に依存しなかった；また、大動脈粥腫の負荷が低い患者では、OPCAB中の上行大動脈への部分クランプが、CFDによる吻合と比較してより多くの脳塞栓イベントと関連していた。

(030) Giridharan [35]

📕 書誌情報

Flow dynamics of a novel counterpulsation device characterized by CFD and PIV modeling.

G A Giridharan, C Lederer, A Berthe, L Goubergrits, J Hutzenlaub, M S Slaughter, R D Dowling, P A Spence, S C Koenig

Med Eng Phys, 2011 Dec

💬 AI 翻訳タイトル

CFDおよびPIVにより特徴づけた新規カウンタパルセーションデバイスの作動流動ダイナミクス

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、血流の停滞領域に起因する血栓形成リスクや、高いせん断応力に起因する溶血を低減するために、新規の単口・無弁カウンタパルセーションデバイス（Symphony）の設計妥当性を（PIVおよびCFDにより）評価することである。
  • 方法として、Symphonyの流動特性をPIVおよびCFDで解析し、その設計を子牛モデル（Jersey、76 kg）において6時間の急性実験（n=8）、5日間の慢性実験（n=8）、および30日間の慢性実験（n=2）で検証した。
  • 結果として、PIVおよびCFDの双方で、充填相において強い移動渦の形成が示され、射出相では血液がSymphonyの全領域から均一に排出されることが確認された；またCFDで推定された層流せん断応力は、充填相および射出相を通じて溶血閾値400 Paを十分に下回り、持続的な血液停滞や流れの分離は認められなかった。
  • さらに、最大血漿遊離ヘモグロビンは<10 mg/dl、血小板数（移植前473 ± 56 K/μl、移植後331 ± 62 K/μl）およびヘマトクリット（移植前31 ± 2%、移植後29 ± 2%）はいずれの測定時点でも急性および慢性の各動物で正常範囲であり、肝機能（ALP、ALT）や腎機能（クレアチニン）も移植前値から変化せず、剖検ではSymphonyおよび主要臓器（脳、肝臓、腎臓、肺、心臓、脾臓）に血栓形成は観察されなかったことから、本デバイスはポンプサイクル全体にわたり持続的な停滞部位を生じにくい良好な洗浄特性を有し、溶血および血栓形成のリスクが低いことが示唆された。

(031) Kuroda [35]

📕 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に関連した体積変化：4次元CT血管造影による詳細な体積定量化研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、4次元CT血管造影を用いて心周期に関連する動脈瘤の体積変化を定量化し、動脈瘤の作動（wall motion）に対する心拍依存性の動態を明らかにすることである。
  • 18例の患者に対して4次元CT血管造影を実施し、1心周期の画像データを10相に分割したうえで、各相における動脈瘤体積を定量化した。
  • その結果、観察された心周期に関連する体積変化は、動脈瘤および正常血管のサイズと良好に一致した。さらに、頭蓋内動脈瘤と頭蓋内正常動脈における心周期関連の体積変化は、それぞれ5.40%±4.17%および4.20%±2.04%であったが、統計学的有意差は認められなかった（P=0.12）。
  • 本研究ではヒトにおいて、頭蓋内動脈瘤および頭蓋内正常動脈の体積変化を成功裏に定量化できたことから、未破裂動脈瘤と正常頭蓋内動脈との間で心周期関連の体積変化が異ならない可能性が示唆され、未破裂動脈瘤壁の全体的な完全性（global integrity）は正常頭蓋内動脈と同等であることを示す所見となり得る。

(032) Ohayon [34]

📕 書誌情報

Cell-free DNA as a marker for prediction of brain damage in traumatic brain injury in rats.

Sharon Ohayon, Matthew Boyko, Amit Saad, Amos Douvdevani, Benjamin F Gruenbaum, Israel Melamed, Yoram Shapira, Vivian I Teichberg, Alexander Zlotnik

J Neurotrauma, 2012 Jan 20

💬 AI 翻訳タイトル

外傷性脳損傷ラットにおける脳障害予測のマーカーとしてのセルフリーDNA（cfDNA）

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、外傷性脳損傷（TBI）後のセルフリーDNA（cell-free DNA; CFD）の濃度変化のパターンと時間的推移を明らかにし、CFD濃度が脳浮腫の程度および神経学的転帰と関連するかを検討することである。
  • Sprague-Dawleyラット39匹をランダムに割り付け、群1は偽手術（麻酔下で頭皮切開のみ）、群2は重量落下モデルによりびまん性脳損傷を誘発したTBI群とした。神経重症度スコア（NSS）をTBI後1、24、48時間で評価し、CFDはTBI前（t=0）およびTBI後12、24、48、72、120時間に採血して測定した。さらに、TBI後48時間に11匹のサブグループで湿重量と乾燥重量の差から脳浮腫を定量した。
  • TBI群では、ベースラインと比較してCFD濃度がTBI後24時間および48時間で有意に上昇した（それぞれp<0.01、p<0.05）。CFD濃度は、TBI後24時間における脳浮腫の程度と正の相関を示した（r=0.63、p<0.05）。同様に、CFD濃度はNSSとも正の相関を示した（r=0.79、p<0.005）。
  • 本研究は、TBI後にCFD濃度が上昇すること、ならびにCFD濃度が脳浮腫およびNSSと関連することを実証した。したがって、CFD濃度はTBI後の動物における神経学的転帰を迅速で信頼性が高く簡便に予測する指標となり得る一方、ヒトにおける役割は未だ明確に解明されていないが、臨床的意義が期待される。

(033) Patiroglu [33]

📕 書誌情報

Intracranial hemorrhage in children with congenital factor deficiencies.

Turkan Patiroglu, Mehmet Akif Ozdemir, Ekrem Unal, Yasemin Altuner Torun, Abdulhakim Coskun, Ahmet Menku, Fatma Turkan Mutlu, Musa Karakukcu

Childs Nerv Syst, 2011 Nov

💬 AI 翻訳タイトル

先天性凝固因子欠乏症を有する小児における頭蓋内出血

💬 AI 要約

  • 目的：小児における頭蓋内出血（intracranial hemorrhage: ICH）は生命を脅かし得る。先天性凝固因子欠乏症（congenital factor deficiencies: CFD）では血友病などによりICHが生じ得るとともに、症例によってはICHが初発症状となる可能性があるため、その臨床像と管理上の要点を明らかにすることを目的とした。
  • 方法：2000年から2010年にかけて、エルジェイェス大学（Erciyes University）医学部小児血液腫瘍学（Department of Pediatric Hematology）においてCFDを有する小児107例を評価した。ICHの同定は、病歴、全身診察、詳細な神経学的診察、およびCTまたはMR画像に基づいて行い、治療方針、外科的介入、転帰を記録した。
  • 結果：107例中18例（16.8%）で21エピソードのICHが認められた。患者の平均年齢は42.1か月であり、男性14例、女性4例であった。21エピソードのうち12件（57.1%）は外傷によるもので、残る9件（42.9%）は非外傷性であった。硬膜外血腫（epidural hematoma）が最も頻繁に観察された。
  • 結論：全例が生存したが、4例で知的機能の低下および運動障害がみられた。CFDを有する小児におけるICHの最適な管理は、早期の認識と、止血バランスを確保するための迅速な補充療法に加え、適切な外科的介入を速やかに行うことに依存する。

(034) Boyko [32]

📕 書誌情報

Cell-free DNA--a marker to predict ischemic brain damage in a rat stroke experimental model.

Matthew Boyko, Sharon Ohayon, Tomer Goldsmith, Amos Douvdevani, Benjamin Fredrick Gruenbaum, Israel Melamed, Boris Knyazer, Yoram Shapira, Vivian I Teichberg, Adina Elir, Moti Klein, Alexander Zlotnik

J Neurosurg Anesthesiol, 2011 Jul

💬 AI 翻訳タイトル

無細胞DNAはラット脳卒中実験モデルにおける虚血性脳障害の予測マーカーである

💬 AI 要約

  • 本研究は、中大脳動脈閉塞（MCAO）ラットの2つの動物モデルにおいて脳障害を評価するとともに、無細胞DNA（cell-free DNA; CFD）の濃度を測定し、CFDと脳障害との相関関係を明らかにすることを目的とした。
  • 合計60匹のラットを用い、偽手術群（n=20）、モノフィラメントによるMCAO群（n=20）、シリコンコートしたフィラメントによるMCAO群（n=20）を設定した後、各群をさらに2つのサブグループに分けた。
  • 一方のサブグループでは手技後1および24時間に神経学的パフォーマンス［神経重症度スコア（NSS）］を測定し、24時間時点で脳浮腫および梗塞体積を評価した；他方のサブグループではCFDを0、1、2、4、8、12、24時間および2、3、4、5日目に測定し、NSSを手技後1および24時間に測定した。
  • 主要な結果として、MCAO開始24時間後にCFD濃度の有意な上昇が認められ、総梗塞体積とCFD濃度の間に強い相関（R=0.78, P<0.0001）が示された；さらに、脳浮腫およびNSSもMCAO後24時間のCFDとそれぞれ強く相関した（脳浮腫: R=0.91, P<0.0001、NSS: R=0.73, P<0.0001）。これらより、CFDはMCAO後24時間における虚血性障害の程度、脳浮腫、ならびに神経学的転帰と良好に相関し、虚血性障害の時間的進行に沿った変化も反映する可能性が示された。

(035) Wang [19]

📕 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

ステント留置後の2種類の理想化した脳動脈瘤（ワイドネック型）における計算血行動態

💬 AI 要約

  • 本研究は、親血管に留置した内腔ステントがワイドネック型脳動脈瘤の血行動態に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。
  • 側壁動脈瘤では湾曲した親血管を、終末動脈瘤では分岐した親血管をそれぞれ想定し、2つの理想化モデルを作製したうえで、商用の多孔性血管内ステントにより物理モデルを「処置」し、Micro-CTで得た画像から数値モデルを構築した後、非ニュートン流体の拍動流をCFDで模擬して、速度、壁面せん断応力（Wall Shear Stress: WSS）、振動せん断指標（Oscillatory Shear Index: OSI）などの血行動態指標を算出した。
  • シミュレーションの結果、側壁および終末のいずれの動脈瘤においても、ステント展開後にはネックを越えて嚢内へ流入するジャット速度が低下した。
  • さらに、側壁動脈瘤では遠位ネックにおけるWSSが減少し、終末動脈瘤では動脈瘤ドームにおけるWSSが増加しつつOSIは低下したことから、ステント留置は両モデルで血栓形成を促進するだけでなく、側壁動脈瘤における再増大リスクおよび終末動脈瘤における破裂リスクを低減し得ると結論づけた。

(036) Suh [16]

📕 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

収縮期におけるエンハンスされるプラーク表面の高いせん断応力は、重度M1狭窄の症状呈示と関連する

💬 AI 要約

  • 限られた流量および頭蓋内動脈狭窄の小さな寸法に対するcomputational fluid dynamics（CFD）手法は、頭蓋内動脈硬化における脳卒中の機序を示すのに有用である可能性があるため、本研究では重度M1狭窄における壁面せん断応力（WSS）を評価した。
  • 重度のM1狭窄を対象として、CFDにより高い壁面せん断応力をモデル化し、心周期の収縮期におけるWSSの特徴を検討した。
  • 重度の中大脳動脈（middle cerebral artery）狭窄において、高分解能プラーク画像（high-resolution plaque imaging）により同定された、エンハンスを伴う厚い線維性被膜（fibrous cap atheroma）と、収縮期の高いWSSとの間に良好な相関が認められた。
  • 以上より、エンハンスされるプラーク表面の収縮期における高WSSは、重度M1狭窄の症状呈示（symptom presentation）と関連し得ることが示唆され、頭蓋内動脈硬化における脳卒中機序の理解に貢献する。

(037) Jou [16]

📕 書誌情報

Timing and size of flow impingement in a giant intracranial aneurysm at the internal carotid artery.

Liang-Der Jou, Michel E Mawad

Med Biol Eng Comput, 2011 Aug

💬 AI 翻訳タイトル

内頸動脈における巨大頭蓋内動脈瘤の流れ衝突（impingement）のタイミングと衝突サイズ

💬 AI 要約

  • 流れ衝突は動脈瘤の形成および破裂における重要因子と考えられているが、壁面せん断応力（WSS）はしばしば流れ衝突の評価に用いられる一方で、WSSと衝突力（impinging force）が異なる方向を向くため、WSSを衝突サイズ評価に適用できるかという点が未解決の重要課題である。
  • 計算流体力学（CFD）シミュレーションにより、内頸動脈（ICA）に存在する巨大動脈瘤（GA）の患者固有モデルにおける流れ衝突挙動を解析し、衝突のタイミングおよびサイズを評価する指標として衝突指数（Inpingement Index: IMI）を用いた。
  • 理論的には、IMIは血管内皮細胞の血管生物学に影響することが知られているWSS勾配に関連することから、非ニュートン流体、動脈瘤サイズ、心拍数の影響も併せて検討したところ、最大WSSはIMIに比例する一方で、高WSS領域の面積は衝突サイズに比例しなかった。
  • 心拍数の増加や動脈瘤の大型化はより大きな衝突部位を生じさせず、ニュートン流体仮定は衝突サイズを過大評価することが示された；また、動脈瘤ドームにおける流れ衝突は流量波形のピーク到達から約0.11 s後に生じ、その時間遅れは動脈瘤サイズとともに増大し、心拍数および波形によって変化した。

(038) Schirmer [15]

📕 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

患者データに基づく頸動脈分岐部狭窄の血流解析：頸動脈ステント留置前後の計算流体力学的特性評価

💬 AI 要約

  • 内皮細胞の分子表現型の規定および血管リモデリングへの影響において血行動態学的な力学因子が重要であることから、本研究は臨床的に重要な頸動脈狭窄（CS）患者における頸動脈ステント留置（CAS）前後のCSに優勢な複雑な空間的・時間的血行動態変化を理解するため、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。
  • 高解像度3次元回転アンギオグラフィのボリュームデータを治療前後で8例から取得し、セグメンテーション後に高品質な構造化六面体（hexahedral）計算格子を生成し、境界層の精緻化（boundary layer refinement）を施した。
  • 非ニュートン性を考慮した現実的な血液粘度を用い、時間依存の層流モデルによりCFD解析を実施し、壁面せん断応力（WSS）およびその勾配（WSSG）を算出したところ、全症例でCASにより層流が完全またはほぼ回復していた。
  • さらに、WSSはステント留置領域で全例において低下し、最も極端な治療前WSSGは大きく鈍化して1000 dyn/cm(3)未満の水準にまで低下した結果、WSSは正常に近い34±14 dyn/cm(2)へと回帰した；本シリーズにおけるCFDシミュレーションは、CS周囲の異常な血流パターンおよび壁面せん断力の変化が逆転し、内皮細胞の有害な機能と関連することが知られる血流の層流性と壁面せん断の空間・時間パターンが正規化されることを可能にし、CASの血行動態学的効果の推定に寄与した。

(039) Suh [14]

📕 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

  • Keywords: Atherosclerosis, Cerebral artery, Fluid structure interaction, Magnetic resonance imaging (MRI), Plaque rupture

  • DOI: 10.5469/neuroint.2011.6.1.13

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 14
    • FWCI: 2.2577
    • Citation Percentile: 88.04

  • PubMed

  • Google Scholar
  • OpenCitations

💬 AI 翻訳タイトル

ステント留置前後における重度m1狭窄の計算流体力学的血流解析

💬 AI 要約

  • 計算流体力学（CFD）解析は、微小な頭蓋内動脈の同定に高解像度が必要であるため、頭蓋内動脈狭窄に広く適用されていない。本研究は、症候性の重度頭蓋内（M1）狭窄に対し、ステント留置前後を対象としたCFD解析の適用手順を提示することを目的とした。
  • STL形式の3次元（3D）血管造影データをMagicsで血管表面の平滑化と分岐血管のトリミングに用い、さらにHyperMeshで三角形メッシュ化した血管表面から四面体（tetra）体積メッシュを生成した。血流解析は市販有限要素ソフトウェアADINA Ver 8.5を用いて実施し、壁面せん断応力（WSS）、最大流速、圧力をステント留置前後で評価した。
  • ステント留置前後のWSS、流速、壁面圧力の変化は、時間に対する流量・圧力挙動を反映した動画（video mode）として3次元的に可視化でき、血管造影における最大狭窄度に関連する所見と良好に整合した。また、重度狭窄部におけるWSS、最大流速、圧力の変化は、ステント留置前後で示された。残存狭窄のない症例では、ステント後にWSSが認められなかった。
  • 本研究は、血管壁の寸法が限定される状況においても、頭蓋内ステント留置の前後に対するCFD解析が実現可能であり、WSSに加えて流速および壁面圧力の変化を明らかにし得ることを示した。

(040) Farnoush [14]

📕 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

分岐部動脈瘤に対する計算流体力学シミュレーションにおける流入条件の影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、分岐部型動脈瘤の形成に関連する形態学的特徴を破裂リスク評価に用いる観点から、親血管径の変化に伴って生じる血行動態学的影響を検討することである。
  • 方法として、親血管径を種々変化させた中大脳動脈（MCA）モデルに対し、親血管入口で定常流量（125 ± 12.5 ml/min）を与えて計算流体力学（CFD）解析を実施した。
  • エネルギー損失（EL）は、流速から得た運動エネルギーおよび圧力に基づいて算出し、その結果として、3種類すべての流入条件において最小の親血管を用いたモデルで高い壁面せん断応力（WSS）とELが生じることが示された。
  • さらに、流入条件を10%変動させると、WSSは平均23 ± 2.9%変化し、ELは平均25.5 ± 0.5%変化することが明らかになり、MCA分岐部型動脈瘤のCFD解析では、上流側の親血管評価と患者個別の流入条件評価が不可欠であることが結論づけられた。

(041) 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

脳DSA（digital subtraction angiography）系列の分類に基づく加算による画像後処理アルゴリズムのための手法

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、コントラスト剤の投与量および投与時間により全血管樹を単一画像として観察できないことがあるX線2Dデジタルサブトラクション血管造影（DSA）系列を、血管セグメンテーション、レジストレーション、および計算流体力学（CFD）に基づく血行動態計算との比較といった二次的画像後処理に適した形に統合することである。
  • 本研究では、DSA系列を自動的に3相（マスク相、動脈相、実質相）へ分割し、重要な血管をノイズおよび動きによるアーチファクトを抑えて1枚の最終画像へ統合する新規手法を提案した。
  • 最終画像は、動脈相画像を画像加算するか、最小強度（minimum intensities）を採用することで作成し、相の分類は二段階手法として、第一にDSA系列から学習したパーセプトロン（Perceptron）系によりマスク相／動脈相の境界を決定し、第二に閾値ベース手法により動脈相／実質相の境界を定めた。
  • 提案手法の評価は（1）自動選択と医療専門家による相選択との比較、（2）最終画像の画質を血管内部の勾配強度および血管外部の信号対雑音比（SNR）で定量化する二側面で行い、実験結果では専門家と自動の相分離一致率が93%／50%となり、さらに系列全体の加算と比較してSNRが最大182%増加することが示された。

(042) Marquering [11]

📕 書誌情報

Multiscale flow patterns within an intracranial aneurysm phantom.

Henk A Marquering, Pim van Ooij, Geert J Streekstra, Joppe J Schneiders, Charles B Majoie, Ed vanBavel, Aart J Nederveen

IEEE Trans Biomed Eng, 2011 Dec

💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈瘤ファントムにおけるマルチスケールの流れパターン

💬 AI 要約

  • 動脈瘤内の流れパターンの変動を単純に定量化するだけでは、注目すべき流れパターンを正確に記述できないという課題に対し、本研究ではマルチスケール分解に基づく手法を適用することを目的とした。
  • 本研究では、3種類のモダリティ（MRI、計算流体力学、粒子画像流速測定法）で解析した、良好に規定された動脈瘤ファントムに対して、流れを既知のパターンへ分解し、当該パターンを検出・定量化する手法を構築した。
  • 提案手法は、局所的に一様な流れ、流入および流出、ならびに渦のような主要パターンを直感的に可視化できることが示された。
  • 以上より、本手法は動脈瘤におけるスケール依存的な複雑な流れパターンを定量的に比較するための有用なツールであることが示された。

(043) Kallmes [10]

📕 書誌情報

Identifying "truth" in computational fluid dynamics research.

D F Kallmes

AJNR Am J Neuroradiol, 2011

💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学研究における「真実（truth）」の同定

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、計算流体力学（CFD）研究において「truth」と見なされるものをどのように定義・同定すべきかを明確化することである。
  • 本稿は、CFDの妥当性確認（validation）や検証（verification）の考え方、ならびに不確実性の扱いに関する議論を通じて、「truth」に到達するための枠組みを検討する。
  • 結果として、研究コミュニティにおける概念の整理や、何を根拠として信頼性を主張できるのかを左右する要因が提示される。
  • 結論として、本稿は「truth」を一義的に定めることの難しさを踏まえつつ、目的・データ・モデルの適合性に基づく体系的なアプローチが重要であることを論じる。

(044) Sumikura [9]

📕 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

ブリッジ・トゥ・ディシジョン用 機械的循環補助（MCS）システムにおける新規流入カニューレの開発と血行動態学的評価

💬 AI 要約

  • 目的：植込み型回転血液ポンプの進展により長期の機械的循環補助（MCS）が可能になった一方で、ブリッジ・トゥ・ディシジョンに必要な短期MCSのニーズが高まり、本研究では短期MCS用の新規流入カニューレを開発し、その血行動態学的特性を評価することを目的とした。
  • 方法：開発した新規流入カニューレ（Lanternカニューレ）は、金属ワイヤで補強した弾性シリコーンで作製し、カニューレ先端の側方に6つのスリットを設けた；さらに、導入器を用いることで先端を軸方向に伸長し、直径を縮小して左室心尖部への低侵襲な挿入を可能にした。モック循環により圧力損失を実測し、市販の2種類の静脈カニューレ（Sarns4882、Terumo；Stockert V122-28、Sorin Group）と比較したほか、カニューレ先端周囲の流れパターンを計算流体力学（CFD）で数値解析し、急性期動物実験で実用性も検証した。
  • 結果：in vitro試験では、Lanternカニューレの圧力損失は市販カニューレよりも最も低かった。CFD解析では、Lantern形状によって形成される広い流入（流入口）オリフィス面積およびベルマウス（bell mouth）により圧力損失が低減されることが示され、in vivo条件の拍動流下では圧力損失の低さから最大のバイパス流量が得られた。
  • 結論：Lanternカニューレは、特殊に設計されたLantern形状に起因する圧力損失の低減という観点で、流入カニューレとして優れた血行動態学的特性を示した。

(045) Lehmpfuhl [6]

📕 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アンギオグラフィから幾何学的に再構成したラット脳血管の流体力学的シミュレーション：位相コントラストアンギオグラフィによる検証

💬 AI 要約

  • 血管形状の正確な把握は脳卒中診断や狭窄検出などの臨床応用に加え、fMRIのような血行動態の機能データ解析にも重要であるが、TOF（time of flight）およびPC-MRA（phase contrast angiography）といった異なるMRアンギオグラフィ計測から得られる形状の妥当性を検証する必要がある。
  • 本研究では、PC-MRAデータを基に計算流体力学（CFD）シミュレーションを行い、主管と二次分枝からなるラット脳血管系の一部を慎重にモデル化したうえで、分岐部の上流・下流における速度変化を解析して幾何学的再構成の妥当性を評価した。
  • 分岐部近傍の速度変化に基づき、TOFベース再構成で欠落している血管を検出するためにCFDが有用であることを示し、再構成から枝を意図的に削除して得られた両CFD結果を比較することで、その影響を実証した。
  • さらに、二次分枝が主管内の流れに及ぼす効果の理解を促すとともに、PC（PCA）計測流量データと、PC-MRA画像から自作再構成アルゴリズムにより得た血管形状に基づくCFDシミュレーション結果を比較することで、計測データとシミュレーションの不一致が再構成の不完全性（分枝の欠落や誤再構成）を示唆し得る可能性を提示した。

(046) Tsukiya [6]

📕 書誌情報

Computational fluid dynamic analysis of the flow field in the newly developed inflow cannula for a bridge-to-decision mechanical circulatory support.

Tomonori Tsukiya, Koichi Toda, Hirohito Sumikura, Yoshiaki Takewa, Fumikazu Watanabe, Yoshiyuki Taenaka, Eisuke Tatsumi

J Artif Organs, 2011 Dec

💬 AI 翻訳タイトル

ブリッジ・トゥ・ディシジョン型機械的循環補助に用いる新規流入カニューレの流れ場に関する計算流体力学的解析

💬 AI 要約

  • ブリッジ・トゥ・ディシジョン型の循環補助に向けて新たに開発された流入カニューレの流れ場を対象として、数値解析によりその流体力学的特性および血栓形成の可能性を評価することを目的とした。
  • 計算流体力学（CFD）を用いて、カニューレ先端部に弾性ストラットを設けた設計（左心室への低侵襲挿入を可能にしつつ、ランタン状の先端形状により広い流入面積を維持する）における流体挙動を数値的に解析した。
  • 変形に伴う圧力損失の変化を含むカニューレの流体力学的損失と血栓潜在能（thrombus potential）を数値的に検討し、血液類似流体を用いた場合には流量5.0 L/minでカニューレの水力学的抵抗が31 mmHgであることを示した。
  • ストラット内面の一部領域ではせん断速度が100 s(-1)未満となる領域が認められ、特に低流量条件や抗凝固療法が制限される状況では、これらの低せん断領域が血栓形成の潜在部位となり得ると結論づけた。

(047) Batra [4]

📕 書誌情報

Interaction between total body gamma-irradiation and choline deficiency triggers immediate modulation of choline and choline-containing moieties.

Vipen Batra, Binita Kislay, Thomas Paul Asir Devasagayam

Int J Radiat Biol, 2011 Dec

💬 AI 翻訳タイトル

全身ガンマ（γ）線照射とコリン欠乏との相互作用が、コリンおよびコリン含有モチーフの即時的調節を誘発する

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、コリン欠乏被験体において、60Coガンマ（γ）放射線がコリンおよびコリン含有モチーフの急性期調節に及ぼす影響を検討することであり、γ線照射に伴う有害事象の管理に有用な知見を得ることを目指した。
  • 方法として、AIN-93M処方に基づくコリン十分食（CSD）およびコリン無添加食（CFD）で維持した雄スイスマウスに全身ガンマ線（2–6 Gy）を照射し、肝臓、血清、脳試料について、ホスファチジルコリン（PC）やスフィンゴミエリン（SM）を含むコリンならびにコリン含有モチーフの変化、ならびにホスホリパーゼD（PLD）および総スフィンゴミエリナーゼ（t-SMase）などのコリンプロファイル調節酵素の調節を評価した；さらに肝臓および脳試料で組織病理学的検査も実施した。
  • 結果として、コリン十分マウスでは葉酸、コリン、コリン含有モチーフおよびコリン調節酵素に有意な変化は認められなかったが、一方で、γ線の細胞毒性作用とコリン欠乏との相互作用は、コリンおよびコリン含有モチーフを調節した；CFD摂取により肝臓中のコリン、PCおよびSM濃度は低下したのに対し、PLDおよびt-SMase活性は有意に上昇した。
  • 結論として、肝臓のコリンおよびコリン含有モチーフの低下は血中コリン濃度の増加を伴い、さらにコリン欠乏にもかかわらず脳ではコリンおよびアセチルコリン合成酵素であるコリンアセチルトランスフェラーゼ（ChAT）レベルが有意に増加したことから、コリン欠乏とγ線照射が肝組織のコリン予備能を調節し、その結果としてコリンが血中へ放出されうることを提案する；加えて、両者の相互作用が肝臓の脂肪新生（adipogenesis）を顕著に増強し得ることを明確に示した。

(048) 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:

  • DOI: NA

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💬 AI 翻訳タイトル

ステント留置脳動脈瘤に対するシミュレーションモデルにおける非ニュートン性および流れの脈動性の影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、Virtual Intracranial Stenting Challenge '07 に由来する3種類のステント設計を脳動脈瘤内に留置したモデルに対し、非ニュートン性粘度および脈動性流れが血流特性の予測に与える影響を評価することである。
  • 方法として、各ステント設計のモデルをメッシュ化し、市販の計算流体力学（CFD）ソフトウェアを用いて流れ場を数値計算し、非ニュートン粘度と脈動条件の効果を検討した。
  • 結果として、通常の質量流入条件および壁面せん断応力（WSS）の出力に加え、WSS分布を提示することで、他グループの知見と一致して優位性が示されるステント設計を明確に識別できた。
  • 以上より、非ニュートン性および脈動性の効果を含めないことはWSSを過小評価しうるため、動的な流れの理解およびステント設計間のより効果的な識別の観点から重要であると結論づけた。

(049) 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

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💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤に対する画像ベースCFDの臨床応用

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、近年の医用画像と計算モデリング技術の統合により発展してきた患者特異的な画像ベース計算流体力学（CFD）による血流解析が、臨床の標準的実践に大きな影響を与えるために必要な、モデル情報と血管疾患の自然経過および治療成績との関連を示す方向性を整理することである。
  • 本論文では、画像ベースCFD手法を用いることで、血管疾患の発症および進展に関わる基礎メカニズムの解明、解剖学的情報に血行動態情報を統合した診断・評価の改善可能性の検討、ならびに手術および血管内治療の計画立案を支援する計算ツールの開発を行ってきた点を概説した。
  • その上で、計算機モデルが追加で提供する情報が、血管疾患の自然経過や介入のアウトカム（治療結果）とどのように結び付くかを実証することが、臨床での有意なインパクトを得るための未解決課題であることを強調した。
  • 結論として、本論文は特に脳動脈瘤を対象に、この関連性の提示に向けた著者らの貢献の一部をまとめ、臨床応用に向けた学術的な進展の要点を示した。

(050) Xiong

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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

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💬 AI 翻訳タイトル

主観（個体）に特異的な幾何学形状および空間的に変化する壁特性を用いた変形可能血管における血流のシミュレーション

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、画像ベースの血流シミュレーションにおいて、血管壁の力学特性を空間的に不均一に扱える、主観（個体）に特異的な幾何学形状を用いた新規ワークフローを提案することである。
  • 手法として、3Dセグメンテーションおよび幾何学的処理に基づいて個体に特異的な幾何学モデルを構築し、中心線（centerline）ベース法と表面（surface）ベース法を組み合わせることで壁特性をモデルへ付与した。
  • 結果として、提案手法は理想化した円筒モデルおよび胸部と脳の動脈瘤（aneurysm）を対象とする2つの個体特異的血管モデルに対して適用可能であることを示した。
  • 結論として、本ワークフローは、（従来しばしば均一と仮定されてきた）血管壁特性の空間的不均一性を考慮しつつ、主観（個体）に特異的な形状に基づく血流解析を実行するための有用な枠組みを提供する。

(051) 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

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💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤の解析のための計算血行動態（コンピュテーショナル・ヘモダイナミクス）フレームワーク

💬 AI 要約

  • 脳内（頭蓋内）動脈瘤の破裂リスクの評価は、自然な破裂リスクを上回り得る治療に伴う小さいが有意なリスクのため、臨床において重要である。
  • そこで本研究では、画像に基づく計算流体力学（image-based computational fluid dynamics: CFD）モデルから得られる患者固有の血行動態情報を用いて破裂リスクと関連づけることを目的として、動脈瘤の血行動態環境を研究・特徴づけ、成長や破裂といった臨床イベントに結びつける計算フレームワークを提示した。
  • 具体的には、これらの血行動態環境の主要な特徴を記述する複数の血行動態量を提案し、患者集団への適用により、破裂動脈瘤は未破裂動脈瘤に比べて流入が集中し、壁面せん断応力（wall shear stress: WSS）の分布が集中し、最大壁面せん断応力が高く、かつ粘性散逸比（viscous dissipation ratio）が小さい傾向を示した。
  • さらに、これらの統計的関連は、生理学的な流れ条件の選択に大きく左右されないことが確認され、画像ベースCFD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に利用でき、形成・進展・破裂の原因機序に関する仮説検証や、具体的な臨床課題への回答に資することを支持するものである。