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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
  • 本調査の趣旨および注意点については調査の概要をご参照ください
  • 調査条件
    • データベース：PubMed
    • 検索キーワード：(Cerebral OR Brain OR Intracranial OR Neuro) AND (Blood OR Flow OR Hemodynamics OR WSS OR Pressure OR Velocity OR Aneurysm OR Rupture OR Stroke OR Stenosis) AND (CFD OR "Computational Fluid Dynamics")
    • 検索期間：2011-01-01 - 2011-12-31
    • 要約用 AI/LLM：gpt-5 (OpenAI, 2025-10)
    • データ更新日：2025-10-31

(001) Bernardini [41]

📕 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

ステント展開に対する計算的アプローチの違いが脳動脈瘤血行動態に及ぼす影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、数値流体力学（CFD）を用いて、ステント留置手法およびそのモデル化の違いが脳動脈瘤の瘤内血行動態に及ぼす影響を、初期位置の違いも含めて体系的に評価し、臨床導入に適した簡便なアプローチの有効性を検証することである。
  • 自己拡張型ステントを理想化脳動脈瘤血管モデルに2種類の初期位置で留置し、ステントの幾何形状・材料および血管材料特性に関するモデルの単純化を段階的に進めた複数ケースを、有限要素法（FEM）および高速仮想ステンティング法を用いて構築したうえで、未治療およびステント留置後の血管に対してCFD解析を行い、血行動態指標を定性的および定量的に比較した。
  • すべてのケースで、両方の初期位置においてステント留置後の平均壁面せん断応力（wall shear stress; WSS）および平均流速が約50%低下することが予測され、モデルの単純化に応じて算出パラメータに一定の差異が認められた。
  • 以上より、モデル化の選択に起因する差は存在するものの、いずれのアプローチも瘤内血行動態に対する主要な効果を的確に捉えており、簡易かつ高速なモデリング手法を臨床ワークフローに組み込むことで、脳動脈瘤治療の治療計画立案を支援し得ることが示された。

(002) 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

  • 任意の幾何形状に対応できる利点を有する画像ベースの計算流体力学（CFD）は、脳動脈瘤の自然経過を規定する基盤機序における血行動態の役割解明に広く用いられてきたが、支配的過程については依然として論争があり知見が分裂しているため、本論文は最先端の現状を俯瞰し統一的アプローチの必要性を提示することを目的とする。
  • 患者固有の血管形状に基づくCFDモデルを対象に、方法論の進展と患者データを用いた研究を体系的にレビューし、血行動態と病態機序の関連に関する知見と相違点を整理した。
  • その結果、見かけ上矛盾する結果から生じる議論の焦点が明確化され、患者固有CFDが脳動脈瘤の発生・進展・破裂に関わる機序の理解を前進させてきたことが示された。
  • 結論として、患者固有の計算モデルは脳動脈瘤の破裂リスク評価および患者管理への臨床応用に大きな可能性を有し、今後は統一的アプローチに基づくさらなる検証が求められる。

(003) Farnoush [13]

📕 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

脳分岐部動脈瘤における計算流体力学（CFD）シミュレーションに対する流入条件の影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、分岐部型中大脳動脈（MCA）動脈瘤において、親動脈径の変化および流入量の変動が血行動態指標に及ぼす影響を明らかにすることである。
  • さまざまな親動脈径を有するMCAモデルに対し、親動脈入口に125 ± 12.5 mL/minの定常流を与えて計算流体力学（CFD）解析を行い、流速から得られる圧力および運動エネルギーに基づきエネルギー損失（EL）を算出するとともに、壁面せん断応力（WSS）を評価した。
  • 最小の親動脈径を有するモデルでは、三つの流入条件すべてにおいて他モデルと比してWSSとELが高く、さらに流入量を10%変化させるとWSSは平均23 ± 2.9%、ELは25.5 ± 0.5%変化した。
  • これらの結果から、MCA分岐部型動脈瘤のCFD解析においては、上流側の親動脈形態および個々の患者における流入条件の評価が不可欠であることが示された。

(004) Osorio [63] ⭐

📕 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（LVAD）植込みの外科的調整に関する数値流体力学（CFD）解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、左室補助装置（LVAD）の流出カニューレの吻合位置および入射角の最適化、ならびに上行大動脈と腕頭動脈（innominate artery; IA）または左総頸動脈を結ぶ大動脈バイパスの併用により、頸動脈・椎骨動脈への血栓流入を低減して脳卒中リスクを最小化できるかを検証することである。
  • 代表的なヒト大動脈弓幾何学に対してバイパス有無と複数のLVAD流出カニューレ配置を設定し、CFDコードFluent 6.3を用いて血流場を解くとともに、LVADカニューレ入口から無作為に放出した2–5 mmの血栓粒子のラグランジュ（Lagrangian）粒子追跡を行い、各条件で頸動脈・椎骨動脈へ到達する粒子の割合を径別および総計で算出した。
  • 流出カニューレの吻合位置・入射角および大動脈バイパスの有無により予測される脳塞栓発生率は最大で約50%変動し、特に基準構成（カニューレの垂直入射）に比して浅い入射角での植込みでは頸動脈・椎骨動脈へ流入する血栓の割合がほぼ50%低減した。
  • 合成大動脈弓モデルに基づく解析という限界はあるものの、LVAD植込みの幾何学（流出カニューレの吻合位置・入射角やIA根部までの距離など）は脳塞栓リスクを規定する重要因子であり、術前画像に基づく患者別の配置最適化を含む簡便な外科的テーラリングにより脳卒中リスクを最大約50%低減し得る可能性が示唆された。

(005) Ohayon [32]

📕 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

ラット外傷性脳損傷における脳障害予測マーカーとしての血中遊離DNA

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、外傷性脳損傷（TBI）後の血中遊離DNA（cell-free DNA: CFD）濃度の経時的変動パターンを明らかにし、CFDと脳浮腫および神経学的転帰との関連を検証することである。
  • Sprague-Dawleyラット39匹をシャム群と落錘モデルによるびまん性TBI群に無作為化し、神経学的重症度スコア（Neurological Severity Score: NSS）を1、24、48時間後に評価、CFDを0、12、24、48、72、120時間後に測定し、48時間後に一部個体で湿乾重量法により脳浮腫を算出し、群間・群内比較にはKruskal–Wallis検定、Mann–Whitney検定、Studentのt検定、関連解析にはSpearmanおよびPearsonの相関を用いた。
  • TBI群ではベースラインと比べてCFDが24時間（p<0.01）および48時間（p<0.05）で有意に上昇し、24時間時点のCFDは脳浮腫の程度（r=0.63, p<0.05）およびNSS（r=0.79, p<0.005）と正の相関を示した。
  • 本研究は、TBI後のCFD上昇と脳浮腫および神経学的重症度との相関を動物モデルで体系的に示し、CFDが動物TBIにおける神経学的転帰の迅速・簡便・信頼性の高い予後指標となり得ることを示唆した一方、ヒトでの役割は未解明であるが臨床的意義は大きい。

(006) 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: 2.335
    • Citation Percentile: 81.09

  • 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頭蓋内中大脳動脈M1部狭窄の計算流体力学解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、高解像度を要するため応用が限られてきた頭蓋内動脈狭窄に対する計算流体力学(CFD)を、症候性の重度頭蓋内中大脳動脈M1部狭窄のステント留置前後に適用し、そのワークフローと血行動態評価の有用性を示すことである。
  • 3D血管造影のSTL形式データをMagicsで血管表面のスムージングおよび分枝のトリミングに用い、HyperMeshで三角形表面メッシュから四面体体積メッシュを作成し、有限要素法ソフトウェアADINA ver.8.5を用いて血流解析を行い、ステント留置前後の壁せん断応力(WSS)、ピーク流速、壁圧の分布を時間依存で三次元的に可視化した。
  • 作成したフローモデルは血管造影における最大狭窄度の所見と良好に相関し、重度狭窄部位におけるWSS、ピーク流速、壁圧の変化をステント留置前後で明確に示し、残存狭窄のない症例ではステント留置後に異常高値のWSSが消失した。
  • 以上より、微小血管壁寸法という制約下でも患者個別の頭蓋内ステント治療前後にCFD解析は実施可能であり、WSS、流速、壁圧の変化を定量かつ可視化して術前評価および治療効果判定に資することを示した。

(007) 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術における上行大動脈クランプ回避は脳塞栓事象を減少させる：前向き無作為化試験の結果

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、上行大動脈の軽度病変例において、近位大動脈—冠動脈吻合を部分遮断鉗子で行う戦略と比較して、クランプレス吻合支援デバイス（clampless facilitating device: CFD、Heartstring）を用いることで脳塞栓事象が低減するかを検証することであった。
  • エピアオルティック超音波で上行大動脈病変Grade I–IIを確認した57例を、部分遮断鉗子群（CL、n=28）とHeartstring（HS）を用いたCFD群（n=29）に無作為割付し、中大脳動脈の気体性および固形塞栓を経頭蓋ドプラ超音波で術中に計測した。
  • 近位吻合数はCL群1.93±0.72、HS群1.72±0.70で差はなく（P=0.28）、気体性＋固形塞栓数はCL群で有意に多かった（90.0±64.0 vs 50.8±36.6、P=0.01）；吸引装置を併用したHS吻合で塞栓は最少であり、術中脳塞栓数はHS群では近位吻合数に比例した一方、CL群では近位吻合数と独立であった。
  • したがって、上行大動脈の動脈硬化負荷が低い心拍動下冠動脈バイパス術（OPCAB）症例においても、上行大動脈の部分遮断はCFD（HS）によるクランプレス近位吻合に比して脳塞栓事象が多く、クランプ回避の有用性が示された。

(008) 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

ステント留置後の二種類の理想化脳広頸動脈瘤における計算血行動態解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、広頸脳動脈瘤に対するステント留置がフローダイバータとして動脈瘤内血行動態をいかに変調するかを、側壁型（親血管湾曲）と終末型（分岐部）という二つの理想化モデルを用いて定量化することである。
  • 側壁型および終末型のアクリル（プレキシグラス）モデルに市販の多孔質血管内ステントを留置し、マイクロCTでスキャンして幾何形状を再構築した後、非ニュートン流体の拍動流を数値流体力学（CFD）により解析し、速度分布、壁面せん断応力（WSS）、振動性せん断指数（OSI）を算出した。
  • ステントを頸部横断的に留置すると、両モデルともサック内へ流入するジェットの速度が低下し、側壁型では遠位頸部のWSSが低下した一方、終末型ではドームのWSSが上昇し、ドームのOSIは低下した。
  • これらの結果は、ステント留置が両モデルで血栓形成を促進し、側壁型の再増大リスクおよび終末型の破裂リスクを低減しうることを示唆し、実験モデルのマイクロCTに基づくCFDによりステントの流体力学的効果を体系的に示した点が本研究の学術的貢献である。

(009) Jiang [45]

📕 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

実験的犬動脈瘤モデルにおける流動特性：高速化4次元位相コントラスト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、外科的に作製した実験的犬分岐部動脈瘤内外の速度場を、高速化4次元位相コントラスト磁気共鳴血管撮影（4D phase-contrast MR angiography; 4D PC-MRA）による計測と、被験体特異的（subject-specific）な計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）で算出した結果との間で定量的に比較することである。
  • 2匹の犬に分岐部動脈瘤を作製し、高速化4D PC-MRAで撮像した後、PC-MRAから得た幾何形状に基づいてメッシュを作成し、被験体特異的な拍動性速度波形と幾何学を用いて商用CFDソルバで時間分解解析を実施した；さらに、ベクトルの角度差と大きさ差を統合した類似度指標により時間分解速度場の定性的可視化と定量比較を行い、選択断面における流入・流出ゾーンの差異および時間平均壁せん断応力（time-averaged wall shear stress; TAWSS）の相関を評価した。
  • PC-MRAと画像ベースCFDは、両動脈瘤内外の3次元流線（streamlines）および空間的速度分布に関して視覚的に整合し、時間分解速度場の類似度は平均で0.60超（1が最大、0が最小）であった；加えて、選択平面における流入・流出ゾーンの相対差は概ね10–20%の範囲に収まり、一方でTAWSSの相関は低値（r=0.22および0.31、p<0.001）であった。
  • 以上より、2例の実験的犬動脈瘤において、PC-MRAと画像ベースCFDは瘤内速度場に関して良好な一致を示したが、壁せん断応力の一致は限定的であり、両者を併用することでヒト頭蓋内動脈瘤にみられる複雑な血流の特性評価と解釈の精度向上が期待される。

(010) 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

患者個別の計算流体力学による頚動脈分岐部狭窄の血管内再血行再建前後の特性評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、重症頚動脈狭窄で頚動脈ステント留置術（CAS）を受ける患者を対象に、病変部に焦点を当てた患者個別の計算流体力学（CFD）モデルにより、頚動脈狭窄における空間的・時間的な血行力学変化を解明することである。
  • 8例において治療前後に高解像度三次元回転血管造影データを取得・セグメンテーションし、境界層を精緻化した高品質な構造化六面体計算格子を作成のうえ、非ニュートン特性を考慮した現実的な血液粘度モデルを用いた時間依存層流モデルでCFD解析を実施し、壁面せん断応力（WSS）および壁面せん断応力勾配（WSSG）を算出した。
  • CASにより全例で完全あるいはほぼ層流が回復し、ステント留置部のWSSは全例で低下して34±14 dyn/cm^2のほぼ正常域に近づき、治療前に極端であったWSSGは顕著に鈍化して1000 dyn/cm^3未満に抑制された。
  • 本研究は、症候性頚動脈狭窄におけるCASの血行力学的効果を患者個別CFDで定量化し、狭窄周囲の異常な流れパターンと壁面せん断力が是正され、流れの層流性および内皮細胞機能障害と関連する壁面せん断の時空間パターンが正常化することを示した点に学術的意義がある。

(011) 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

  • 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

ステント留置頭蓋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性および拍動流の影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、Virtual Intracranial Stenting Challenge 2007 に由来する3種類のステント設計モデルを用い、非ニュートン粘性および拍動流が数値流体力学（computational fluid dynamics, CFD）シミュレーションに与える影響を評価することである。
  • 3つのモデルをメッシュ化して市販のCFDソフトウェアで流動を数値解析し、質量流入および壁せん断応力（wall shear stress, WSS）の出力を比較指標とするとともに、WSS分布を提示・解析した。
  • 提示したWSS分布は、他グループが優良と特定したステント設計を支持する形で明確に弁別能を示し、さらに非ニュートン性および拍動流を考慮すると、ニュートン流体・定常流の仮定に比べて予測WSSが変化することが示された。
  • 結論として、非ニュートン性および拍動流の効果をモデルに組み込むことは、WSSの過小評価を回避し、動的流体現象を理解し、ステント設計間の差異をより効果的に識別するうえで不可欠である。

(012) 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探索のためのフォーカス・コンテキスト可視化手法

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、壁面せん断応力（wall shear stress; WSS）や流入ジェット（inflow jet）など複数の血行力学属性とその相関を、視覚的クラッターとオクルージョンを抑えつつ効果的に探索するため、フォーカス・コンテキスト（focus-and-context）型可視化手法FLOWLENSを提案することである。
  • 関連する血行力学属性をフォーカス属性とコンテキスト属性のペアとして整理し、これらを解剖学的なスコープ（anatomic scope）に割り当て、各スコープに対してフォーカス属性の表示とレンズ内でのコンテキスト属性の追加描画から成る複数のFLOWLENS可視化テンプレートを設計し、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した。
  • 提案手法は関心領域の柔軟な探索を実現し、視覚的クラッターとオクルージョンを低減でき、定常・非定常の数値流体力学（CFD）シミュレーションおよび4次元位相コントラストMRI（4D PC-MRI）から得た7つの代表的データセットに適用して有用性を示し、また3名の領域専門家への非形式的インタビューにより有用性が確認された。
  • FLOWLENSは脳動脈瘤における血流のフォーカス・コンテキスト解析を支援し、属性間相関の理解を促進する汎用的な可視化枠組みを提供する。

(013) Kuroda [33]

📕 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容積変化：4次元CT血管撮影を用いた詳細な容積定量研究

💬 AI 要約

  • 静的モデルに基づくCFD（computational fluid dynamics）評価が主流である中、未破裂脳動脈瘤の心周期関連容積変化を4次元CT血管撮影（4D-CTA）で定量化することを目的とした。
  • 18例に4D-CTAを施行し、1心周期を10相に分割して各相の動脈瘤容積を計測し、正常所見を呈する頭蓋内動脈の容積変化と比較した。
  • 観察された心周期関連容積変化は動脈瘤および正常血管のサイズとよく一致し、未破裂脳動脈瘤の変化率は5.40%±4.17%、正常頭蓋内動脈は4.20%±2.04%で、両群間に統計学的有意差は認められなかった（P=0.12）。
  • 本手法によりヒトの未破裂脳動脈瘤および正常頭蓋内動脈の容積変化を定量化でき、未破裂動脈瘤壁の全体的な健全性（global integrity）は正常頭蓋内動脈と同等である可能性が示唆された。

(014) Xiang [116] ⭐

📕 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の壁面せん断応力を過大評価し、破裂リスクを過小評価し得る

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頭蓋内動脈瘤の現実的形状を用いた血行動態CFD（数値流体力学）解析において、ニュートン血液レオロジーモデルの採用が予測結果に与える影響を検証することである。
  • 内頸動脈の三つの典型的嚢状動脈瘤（A：側壁型・細長で娘嚢を伴う、B：側壁型・準球状、C：分岐部・ほぼ球状）を対象に、拍動流条件下でニュートン粘性モデルと二つの非ニュートンモデル［カッソン（Casson）およびハーシェル–バルクリー（Herschel–Bulkley）］を用いてCFDシミュレーションを実施し、各モデル間でせん断速度、血液粘度、壁面せん断応力（WSS）の表面分布を比較した。
  • 三つのモデルはいずれも類似した瘤内流動パターンを示し、親血管およびB・Cの瘤内ではせん断速度・粘度・WSSはほぼ一致した一方で、相対的に流れが停滞するAのドームでは各レオロジーモデル間に大きな乖離がみられ、ニュートンモデルは非ニュートンモデルより高いせん断速度とWSS、低い血液粘度を予測した。
  • 以上より、細長・複雑形状の嚢状動脈瘤ドームや血管内治療後の瘤内など、うっ滞や緩慢な二次渦が存在する領域ではニュートン流体仮定が粘度を過小評価し、せん断速度とWSSを過大評価し得るため、低せん断状態に関連する血栓形成および破裂の素因をCFD解析が過小評価する可能性が示唆される。

(015) 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

軽度外傷性脳損傷（mTBI）研究のためのIED爆風を対象とした衝撃波管シミュレーションの物理

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、即席爆発装置（IED）による爆風が誘発する軽度外傷性脳損傷（mTBI）の機序を解明するため、球状ゼラチン充填の頭蓋‐脳代替モデルを用いた衝撃波管実験とシミュレーションを実施し、実大野外試験で得られた現実的な爆風プロファイルを再現するようセンサ系を含む衝撃波管を最適化することである。
  • 方法として、頭蓋‐脳代替モデルの応答を圧力およびひずみ計測により追跡し、空気中の爆風は数値流体力学（CFD）で、構造応答は有限要素モデルで解いて流体‐構造連成（FSI）を記述した。
  • 結果として、空気中の爆風から頭蓋‐脳内部への波動伝播の物理が明確化され、頭蓋の開口部の有無および配向が頭蓋内圧に強い影響を与えること、開口部が存在する場合には頭蓋の保護効果が乏しく内圧が頭蓋剛性にほとんど依存しないこと、ゼラチンのせん断剛性は内圧にほとんど影響しないこと、さらにゼラチン内の圧力センサの存在は圧力場をほとんど乱さないことが示された。
  • 結論として、現実的爆風を再現する衝撃波管とCFD–有限要素の連成解析は爆風負荷の伝達機構の解明に有効であり、頭蓋の開口条件が内圧負荷を支配する主要因であることと、計測による擾乱が小さいことを示した。

(016) Lee [84]

📕 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（CFD）

💬 AI 要約

  • 本論文の目的は、計算流体力学（CFD）の基礎とワークフローを概説し、生体医工学分野とりわけ心血管疾患における応用可能性と、ヒト体内流体挙動の極めて高い複雑性に起因する課題を評価することである。
  • 方法として、CFDの前処理・数値解法（ソルバ）・後処理という標準プロセスを解説するとともに、初期の正確な幾何学モデリングと適切な境界条件の設定が妥当な結果に不可欠であることを強調し、超音波画像、コンピュータ断層撮影（CT）、磁気共鳴画像法（MRI）から患者固有の形状を構築し、ドプラ超音波、圧力センサ付きガイドワイヤ（pressure wire）、非侵襲的圧測定から流速・圧力の境界条件を与える手法を示す。
  • 結果として、ハードウェアコストの低下と計算時間の短縮によりCFDがより利用可能となり、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脳血管疾患に対して多数のシミュレーションと臨床研究が実施され、その実用性と信頼性が示されている。
  • 結論として、機械系エンジニアと臨床・医科学者の継続的な学際的協働に基づく現実的アプローチが不可欠であり、CFDは心血管領域における疾患の発症・進展の病態生理の解明と治療法（treatment modalities）の設計・最適化に資する重要な方法論となり得る。

(017) Valen-Sendstad [122] ⭐

📕 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遷移流の直接数値シミュレーション

💬 AI 要約

  • 頭蓋内動脈瘤内で報告されている乱流の存在とそれに伴う振動性壁面せん断応力（wall shear stress; WSS）が破裂機序に与える影響を明らかにすることを目的として、患者特異的中大脳動脈瘤を対象に生理学的拍動流入条件下での直接数値シミュレーション（direct numerical simulation; DNS）により血流の遷移挙動とWSS特性を評価した。
  • 患者特異的形状の中大脳動脈瘤モデルに対し、現実的な拍動性の流入速度波形を用いた高解像度CFD/DNSを実施し、時間発展する流れ場構造とWSSの大きさおよび方向変化頻度を解析した。
  • 流れは収縮期ピーク直後に乱流へ遷移し拡張期には再層流化が生じ、乱流構造はWSSの方向変化頻度と大きさに大きな影響を及ぼし、WSSは最大41.5 Paに達し、観測された周波数は主として1～500 Hzの範囲であった。
  • 本研究は十分に解像したCFD/DNSにより頭蓋内動脈瘤内で乱流が発現し得ることを実証し、乱流がWSSダイナミクスを顕著に修飾することを示しており、動脈瘤破裂リスクの理解に資する重要な学術的知見を提供する。

(018) 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60Co-γ線照射とコリン欠乏の相互作用は、コリンおよびコリン含有分子種の即時的な修飾を誘発する

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、コリン欠乏状態において全身60Co-γ線照射がコリンおよびコリン含有分子種の即時的な変動を引き起こすかを検証し、γ線曝露の有害事象管理に資する知見を得ることである。
  • AIN-93M組成に基づくコリン十分食（CSD）またはコリン欠乏食（CFD）で飼育した雄性Swiss系マウスに2–6 Gyの全身γ線照射を行い、肝臓・血清・脳でコリン、ホスファチジルコリン（PC）、スフィンゴミエリン（SM）を定量し、ホスホリパーゼD（PLD）および総スフィンゴミエリナーゼ（total sphingomyelinase; t-SMase）活性を測定するとともに、肝臓および脳の病理組織学的評価を実施した。
  • CSD群では葉酸、コリン、コリン含有分子種、ならびにコリンプロファイル調節酵素に有意な変化は認められなかったのに対し、CFDとγ線照射の相互作用により肝コリン、PC、SMが低下しPLDおよびt-SMase活性が亢進、これに伴って血中コリンが上昇し、さらにコリン欠乏にもかかわらず脳のコリンアセチルトランスフェラーゼ（ChAT）が増加し、肝アディポジェネシス（adipogenesis）の著明な増強が示された。
  • これらの結果は、コリン欠乏とγ線照射の併存が肝組織のコリン備蓄を動員して血中へ放出させることで全身のコリン恒常性を急性に再配分しうること、ならびにこの栄養—放射線相互作用が肝脂質代謝異常（肝アディポジェネシスの増強）を惹起しうることを示し、放射線と栄養欠乏の相互作用機序に関する学術的理解を深める。

(019) 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

  • 偶発的に発見される未破裂脳動脈瘤の治療適応判断には定量的指標が乏しいため、本研究は安定例と追跡中に破裂した例を識別するための血行力学パラメータであるエネルギー損失（Energy Loss, EL）を提案し、その有用性を検証することを目的とした。
  • 内頚動脈—後交通動脈（ICA–PcomA）部の未破裂脳動脈瘤のうち、追跡期間中に破裂した4例と、位置・サイズ・形態が類似した安定26例を対象に、計算流体力学（CFD）によりELおよび時間平均壁面せん断応力（Wall Shear Stress, WSS）を算出し、流れ可視化および流入速度も解析した。
  • 破裂例のELは安定例の約5倍と有意に高く（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には群間差を認めなかった（P = .8）；流れ可視化では、破裂例で平均流入速度が安定例の約2倍であるにもかかわらず、嚢内での滞留経路が長く壁へのインパクトが強いのに対し、安定例では流れが比較的スムーズに通過した。
  • これらの予備的結果から、ELは従来のWSSでは捉えにくい破裂リスクを定量的に評価し得る有望なパラメータであることが示唆され、未破裂脳動脈瘤のリスク層別化に資する可能性が示された。

(020) 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

コイル配置およびコイル充填率は脳動脈瘤内血行動態にどのような影響を及ぼすか

💬 AI 要約

  • 血管内コイル塞栓術は脳動脈瘤治療として広く用いられているが、術後に生じる血行動態変化は十分に解明されていないため、本研究はコイル配置とコイル充填率が動脈瘤内血行動態に及ぼす影響を評価することを目的とした。
  • 3例の脳動脈瘤の3D回転血管撮影像をセグメンテーションして血管3Dモデルを作成し、仮想コイリング（virtual coiling）により各瘤に5段階のコイル充填率と3種類のコイル配置を付与した治療後幾何学を生成したうえで、未治療・治療後形状双方に対して数値流体力学（computational fluid dynamics; CFD）解析を行い、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。
  • コイル充填率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（wall shear stress; WSS）は低下し、充填率12%未満の初期コイル挿入だけで流速は50%以上低下した一方でコイル配置への依存性が大きく、約30%の高充填率ではコイル配置による血行動態の差は有意でなく（P>0.01）、さらにコイリング後には動脈瘤内血流波形の減衰が観察された。
  • 本研究はコイルが動脈瘤内血行動態を実質的に改変すること、ならびにコイル充填率の上昇に伴ってコイル配置の影響は減弱し高充填率では無視し得る水準となることを示し、術後血行動態の理解とコイル塞栓術の計画最適化に資する定量的知見を提供した。

(021) 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増強プラーク表面の高い壁せん断応力は、中大脳動脈M1部の重度狭窄における症候発現と関連する

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頭蓋内アテローム硬化症における脳卒中機序の解明に資するため、重度の中大脳動脈M1部狭窄において、造影増強プラーク表面の壁せん断応力（wall shear stress; WSS）、とくに心周期収縮期の高WSSの意義を検討することである。
  • 計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）を用いて小径・低流量条件を反映した血流シミュレーションを実施し、M1重度狭窄における心周期各相のWSSを算出するとともに、高解像度プラークイメージングにより造影増強と厚い線維性被帽を有するプラーク所見を評価し、WSSとの相関を解析した。
  • その結果、心周期収縮期における高WSSは、重度中大脳動脈狭窄で認められる厚い線維性被帽を伴う造影増強アテローマと良好に相関した。
  • これらの所見は、CFDにより同定される収縮期の高WSSが、頭蓋内アテローム硬化症の脳卒中機序の解明に有用であり、重度の中大脳動脈M1部狭窄における症候発現と関連することを示唆する。

(022) 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（Bridge to decision）を目的とした機械的循環補助（MCS）システムにおける新規流入カニューレの開発と流体力学的評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、短期機械的循環補助（mechanical circulatory support: MCS）におけるブリッジ・トゥ・ディシジョン（Bridge to decision）用途に向け、挿入侵襲を最小化しつつ十分なバイパス流量を供給できる新規流入カニューレ（Lanternカニューレ）を開発し、その流体力学特性を評価することである。
  • Lanternカニューレは金属ワイヤで補強した弾性シリコーン製で側壁に6本のスリットを有し、導入器により軸方向へ展開しつつ縮径可能な先端形状（Lantern形状）により左室心尖部への低侵襲挿入を可能にするため、模擬循環回路における圧力損失を同径クラスの市販静脈カニューレ（Sarns 4882［テルモ］および Stockert V122-28［Sorin Group］）と比較し、カニューレ先端周囲の流れ場をcomputational fluid dynamics（CFD）で解析するとともに、急性動物実験で実用性を検証した。
  • その結果、in vitroではLanternカニューレの圧力損失が最小であり、CFD解析はLantern形状により形成される広い流入口面積とベルマウス（bell mouth）が低圧力損失に寄与することを示し、さらにin vivoの拍動条件下でも低圧力損失により最大のバイパス流量が得られ、先端部の吸引合併症に対する抵抗性が示された。
  • 以上より、Lanternカニューレは特殊なLantern形状に起因する低圧力損失により短期MCSの流入カニューレとして優れた流体力学的性能を示し、ブリッジ・トゥ・ディシジョン（Bridge to decision）に適した有望なデバイスであることを実証した。

(023) 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用に新規開発された流入カニューレ内の流れ場の計算流体力学的解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、ブリッジ・トゥ・ディシジョン（bridge-to-decision）型機械的循環補助用に新規開発された流入カニューレの流れ場を計算流体力学（CFD）で数値解析し、変形に伴う圧力損失の変化を含む流体力学的損失と血栓形成リスクを評価することである。
  • 先端に弾性ストラット(strut)を備えランタン状の先端形状で広い流入面積を維持しつつ左心室への低侵襲挿入を可能にする本カニューレについて、血液模擬流体条件下でCFDにより圧力損失と局所せん断速度分布を数値的に算出し、変形時の損失変化と血栓形成ポテンシャルを検討した。
  • 流量5.0 L/minにおける圧力損失（＝水力学的抵抗）は31 mmHgであり、ストラット内面にはせん断速度が100 s^-1未満となる領域が存在した。
  • 以上より、本カニューレは広い流入面積と低侵襲な挿入性を提供する一方、特に低流量時や抗凝固療法が制限される状況では低せん断領域が血栓形成の温床となり得るため、適切な抗凝固管理や設計最適化の検討が必要である。

(024) Seshadhri [82] ⭐

📕 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の血行動態への影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、理想化した患者構成（直線または湾曲の親血管に付随する側壁性球状動脈瘤）において、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を定量化し、ワイヤ密度やワイヤ径の違いによるデバイスの有効性を比較することである。
  • 計算流体力学（CFD）を用い、非圧縮性ニュートン流体・定常条件の下で、動脈瘤の主要な幾何学的特性を変化させながら、交換流量（exchange flow rate）、流速、壁面せん断応力を高精度に算出し、合計72通りのケースを解析した。
  • 適切なインプラントの挿入により動脈瘤内流速、壁面せん断応力、平均速度および渦構造が大きく修飾され、ステントのポロシティ（porosity）が低下するにつれて動脈瘤内滞留時間が急速に増加し、検討した3種のインプラントの中では最もワイヤ密度が高いものが直線・湾曲いずれの親血管でも最大の滞留時間増加を示した。
  • これらの知見は、低ポロシティかつ高ワイヤ密度のフローダイバータ／ステントが血行動態を有利に改変して動脈瘤内血栓化を促進しうること、ならびに最も顕著な効果は小径の動脈瘤で得られることを示す。

(025) 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

  • 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

脳動脈瘤における画像ベース計算流体力学（CFD）の臨床応用

💬 AI 要約

  • 本論文の目的は、医用画像と計算モデリングの融合により発展した患者特異的血流の画像ベース計算流体力学（CFD）手法について、特に脳動脈瘤を焦点に、著者らの貢献を総括し臨床実装に向けた課題を明確化することである。
  • 方法として、血管疾患の発症・進展機序の解明、解剖学情報に血行力学指標を付加した診断・評価の高度化、ならびに外科および血管内治療計画を支援する計算ツールの開発といった応用領域における画像ベースCFDの活用事例と枠組みを概説した。
  • その結果、患者特異的血行力学解析が脳動脈瘤の自然史に関与する力学的要因の探索、臨床画像に基づく診断の補助、治療戦略の最適化に資する可能性を示すとともに、臨床意思決定に統合し得る計算基盤が整備されつつあることを示した。
  • 結論として、モデルが提供する血行力学情報と血管疾患の自然経過および介入後の転帰との関連を実証する明確なエビデンスの確立が日常診療への浸透に不可欠であり、その検証を推進することが今後の重要課題であるとした。

(026) 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内の多スケール流動パターン

💬 AI 要約

  • 従来的な単純な指標による動脈瘤内の流動パターンの変動の定量化では関心のある流動パターンを正確に記述できないという課題があり、本研究は頭蓋内動脈瘤ファントム内の流れを多スケールの良く定義されたパターンに分解して検出・定量化することを目的とした。
  • 磁気共鳴画像法（MRI）、計算流体力学（CFD）、および粒子画像流速測定法（PIV）の三つのモダリティで取得した頭蓋内動脈瘤ファントムのデータに対し、多スケール分解手法を適用して流れを良く定義された成分に分解した。
  • この手法により、局所的一様流、流入・流出、渦といった主要なパターンが直観的に可視化された。
  • 本手法は、動脈瘤内のスケール依存性を有する複雑な流動パターンを定量的に比較するうえで有用なツールであることが示された。

(027) Wong [52]

📕 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

脳動脈瘤における計算流体力学の現状：臨床医の視点

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、臨床医の立場から、脳動脈瘤に対する計算流体力学(CFD)の現状を概観し、未破裂脳動脈瘤の破裂リスク層別化における血行力学的指標の臨床的有用性を評価することである。
  • PubMedにて1970年1月1日から2010年11月30日までを対象に「computational fluid dynamics」AND「cerebral aneurysm」で検索し、関連文献の参照文献も追跡したうえで、該当論文を脳血管外科医が精読し予測能を検討した。
  • その結果、壁せん断応力(WSS)、WSS勾配、流入ジェット、衝突域(impingement zone)、および動脈瘤流入角(IA)といった血行力学パラメータは、現時点では臨床実装に必要な予測精度を満たしておらず、一方で位相コントラストMRI(PC-MR)由来の体積流量を用いた定常・非拍動流の簡便・迅速なCFD解析のシミュレーションと再現性は確保されつつあると判断された。
  • 結論として、患者個別のCFDモデルが未破裂脳動脈瘤の破裂リスクを予測できるかどうかは、多変量解析を取り入れた今後の研究での検証を要し、計算機性能の向上に伴いCFDモデルは日常臨床への導入が進むと見込まれる。

(028) 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

  • 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

被験者特異的幾何形状と空間的に変化する血管壁特性を用いた可変形血管における血流シミュレーション

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、被験者特異的幾何形状と空間的に変化する血管壁特性を統合した、可変形血管内の血流シミュレーションのための新規ワークフローを提示することである。
  • 幾何学的モデルは医用画像に対する三次元セグメンテーションと幾何学的処理に基づいて構築し、壁特性の空間分布は中心線ベース法(centerline-based)と表面ベース法(surface-based)を組み合わせてモデルに付与した。
  • 本ワークフローを理想化円筒モデルおよび胸部大動脈瘤ならびに脳動脈瘤を有する2つの被験者特異的血管モデルに適用し、非一様な壁特性を取り込んだ血流解析が可能であることを実証した。
  • これにより、従来しばしば一様と仮定されていた組織特性の空間的不均一性を考慮した被験者特異的ヘモダイナミクス評価の実現に寄与し、疾患理解や治療計画への応用可能性が高まることが示唆された。

(029) Lu [103] ⭐

📕 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

頭蓋内動脈瘤破裂に及ぼす血行力学的因子の影響：患者特異的3次元ミラー動脈瘤モデルによる計算流体力学（CFD）シミュレーション

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、患者特異的3次元再構築モデルを用いた計算流体力学（CFD）解析により、頭蓋内ミラー動脈瘤（MANs）の破裂に対する血行力学的因子の影響を評価することである。
  • 9組の頭蓋内MANsに対して回転デジタルサブトラクション血管造影（RDSA）を施行し、得られた3次元モデルに基づいてCFDを実施、各組を破裂群と未破裂群に分け、動脈瘤部位および親動脈の血行力学指標を比較した。
  • 収縮期ピーク時の壁せん断応力（WSS）は破裂群において動脈瘤部が親動脈より低値で有意差を示した（6.49 ± 3.48 vs 8.78 ± 3.57 Pa, P=.015）が、未破裂群では差を認めず（9.80 ± 4.12 vs 10.17 ± 7.48 Pa, P=.678）、さらに低WSS領域の全動脈瘤面積に占める割合は破裂群で高く（12.20 ± 18.08% vs 3.96 ± 6.91%, P=.015）、振動せん断指数（OSI）も破裂群で有意に高値であった（0.0879 ± 0.0764 vs 0.0183 ± 0.0191, P=.008）。
  • MANsは破裂に関連する機序の解明に有用な疾患モデルであり、破裂動脈瘤は親動脈に比してWSSが低く、低WSS領域の割合が大きく、未破裂動脈瘤に比してOSIが高いことが示唆された。

(030) 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

  • 本研究の目的は、先天性凝固因子欠乏症(CFD)を有する小児における頭蓋内出血(ICH)の発症頻度、臨床像、管理戦略、および転帰を明らかにすることである。
  • 2000〜2010年にエルジェス大学医学部小児血液科で診療されたCFD小児107例を後方視的に評価し、病歴、一般身体診察、詳細な神経学的診察、CTまたはMRIによりICHを同定し、管理方針、外科的介入、転帰を記録した。
  • 107例中18例(16.8%)に21件のICHエピソードを認め、平均年齢は42.1カ月、男性14例・女性4例であった；21件中12件(57.1%)は外傷関連、9件(42.9%)は非外傷性で、硬膜外血腫が最も多かった；全例が生存したが、4例に知的機能低下および運動障害が残存した。
  • CFD小児のICHの最適な管理には、迅速な認識と速やかな凝固因子補充療法による止血バランスの確保に加え、適切な外科的介入が不可欠である。

(031) 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モデリングにより特徴づけた新規カウンターパルセーションデバイスの流動特性

💬 AI 要約

  • 単一ポート無弁式空気駆動血液ポンプに内在する血液停滞と高せん断に起因する血栓形成・溶血の課題に対し、新規単一ポート無弁式カウンターパルセーション（counterpulsation）デバイスSymphonyの溶血低減とウォッシング（washing）特性の妥当性を検証することを目的とした。
  • Symphonyの流体挙動を粒子画像流速測定法（PIV）および数値流体力学（CFD）で解析し、さらに子牛モデルにおける6時間急性（n=8）、5日間（n=8）、30日間（n=2）の植込み試験で血漿遊離ヘモグロビン、血小板数、ヘマトクリット、肝腎機能（ALP、ALT、クレアチニン）を時系列採血で評価し、最終剖検でデバイスおよび臓器の血栓形成を検証した。
  • 解析の結果、PIVおよびCFDはいずれも充満期に強い移動渦の形成と駆出期に全領域からの均一な流出を示し、デバイス内の層流せん断応力は全サイクルで溶血閾値400 Paを十分下回り持続的な血液停滞や流れの剥離は認められず、また血漿遊離ヘモグロビンは最大<10 mg/dLで血小板数（術前473 ± 56 K/μL、術後331 ± 62 K/μL）およびヘマトクリット（術前31 ± 2%、術後29 ± 2%）は正常範囲にあり、肝腎機能も術前から変化せず、剖検でもデバイスおよび主要臓器に血栓は認められなかった。
  • これらの所見から、Symphonyはポンプサイクル全体で持続的停滞部位を生じさせない良好なウォッシング（washing）特性を有し、溶血および血栓形成リスクが低いことが示唆され、PIVとCFDを統合した流体特性評価が単一ポート無弁式カウンターパルセーションデバイス設計の有効性を裏付けた。

(032) Hassan [39]

📕 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

嚢状脳動脈瘤モデルの血流パターンに対するフローダイバーターステント様デバイスの有害作用：数値流体力学的研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、新規フローダイバーターステント様デバイス（flow-diverter: FD）の留置が嚢状脳動脈瘤モデルの血流特性に及ぼし得る有害影響を検討することである。
  • ステントなし、FD1本留置、FD2本留置の三種類の人工嚢状脳動脈瘤モデルを用い、非圧縮性層流条件下の血流を数値流体力学（computational fluid dynamics: CFD）によって数値解析した。
  • FD留置後には動脈瘤壁の周方向壁面圧力が顕著に上昇して壁張力が増大し、FDを2本重ねるとこの増加はさらに悪化した一方、動脈瘤内流速および流入部の壁面せん断応力（wall shear stress: WSS）は低下し、追加留置により低下幅は拡大した。
  • 以上より、FDは動脈瘤を緊張化させ得るため適応選択に留意すべきであり、手技中に血流が完全停止するまで複数本を留置することが推奨されるが、処置終了時に遅いジェット流（jet）が残存する場合には動脈瘤が一層緊張し危険性が高まる可能性がある。

(033) 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

  • 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

脳動脈瘤解析のための計算血行動態枠組み

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤の増大や破裂といった臨床事象と血行動態環境を関連付け、破裂リスク評価に資する重要指標を明確化するための計算的枠組みを提示することである。
  • 画像ベースの計算流体力学(CFD)による患者特異的解析に基づき、流入の集中度、壁面せん断応力(WSS)分布の集中性、最大WSS、粘性散逸比(viscous dissipation ratio)など血行動態環境の要点を捉える複数の指標を定義し、患者集団に適用して統計学的関連と生理学的流れ条件の影響を評価した。
  • 患者集団への適用の結果、破裂瘤は未破裂瘤に比べて集中した流入、集中したWSS分布、より高い最大WSS、ならびにより小さい粘性散逸比を示し、これらの統計学的関連は生理学的流れ条件の選択による影響をほとんど受けなかった。
  • 以上より、画像ベースCFDから得られる血行動態情報は、脳動脈瘤の破裂リスク評価、形成・進展・破裂機序に関する仮説検証、および具体的な臨床的問いへの回答に有用であることが確認された。

(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

セルフリーDNA：ラット脳卒中実験モデルにおける虚血性脳障害を予測するマーカー

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、ラット中大脳動脈閉塞（MCAO）モデルにおいて脳損傷を評価し、2種類のMCAO手技で測定したセルフリーDNA（cfDNA）濃度が虚血性脳障害と相関するかを検証することであった。
  • 60匹のラットを偽手術、モノフィラメントMCAO、シリコン被覆フィラメントMCAOの各群（各20匹）に割り付け、各群を2つのサブグループ（各10匹）に分け、1つでは術後1時間および24時間の神経学的重症度スコア（NSS）と24時間での脳浮腫・梗塞体積を測定し、もう1つでは術前から術後24時間および2～5日目まで経時的にcfDNAを測定しNSSも1および24時間で評価した。
  • MCAO発症後24時間でcfDNA濃度は有意に上昇し、3群全体でcfDNAは総梗塞体積（R=0.78, P<0.0001）、脳浮腫（R=0.91, P<0.0001）、およびNSS（R=0.73, P<0.0001）と強く相関し、さらにその時間的推移は虚血性障害の進展とよく一致した。
  • 以上より、cfDNAはMCAO後24時間における虚血性損傷の程度、脳浮腫、神経学的転帰を良好に反映し、病態の時間的進行も捉えることから、脳卒中における実験的ならびに臨床的バイオマーカーとして有望である。

(035) Shi [364]

📕 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0次元（0D）および1次元（1D）モデルの総説

💬 AI 要約

  • 本総説の目的は、心血管系の0次元（0D；集中定数）および1次元（1D；分布定数）血流モデルに関する既存の文献を体系的に概説し、それらの限界と適用範囲を検討するとともに、これらの表現に取り込める生理学的現象を明示することである。
  • 方法として、0Dモデルについては心臓、心臓弁、血管系を含むモデルを対象に、表現可能な機能（圧依存性血管特性、心腔間相互作用、神経性調節およびオートレギュレーション（autoregulation））と複雑性・用途による分類を行い、1Dモデルについては支配方程式の構成（assembly）、離散化、解法、ならびに境界条件の定義と取り扱いを整理し、さらに両者が高度かつ患者固有な2D・3Dモデルの境界条件として用いられるマルチスケール統合も論じた。
  • その結果、各種0D/1Dモデルの利点・欠点を比較対照してモデル選択の指針を提示し、脈波伝播を効率的に扱いつつ高次元の計算流体力学（CFD）に比べて大幅に低い計算コストで解析できる点を明確化するとともに、いくつかの簡易0D心血管モデルをCellMLマークアップ言語で実装してCellMLリポジトリに公開し研究・教育コミュニティに提供した。
  • 結論として、本総説は0Dおよび1Dモデルの分類と適用上の利点・限界を整理して循環生理の理解と境界条件設定への貢献を示し、局所3Dモデルの境界条件の表現や臨床応用への橋渡しなど、より広範な利用に向けた今後の発展方向と現時点の課題を特定した。

(036) Shaffer [69]

📕 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の流体力学

💬 AI 要約

  • 本レビューの目的は、健常者およびI型キアリ奇形患者の頭蓋内・脊髄くも膜下腔における脳脊髄液（CSF）動態を工学的手法で解析した既往研究を概観し、その病態理解と診療への示唆を整理することである。
  • PubMedを用いてCSFのhydrodynamicsに関する文献を検索し、とくにcomputational fluid dynamics（CFD：数値流体力学）や実験的流れモデルを用いた研究を抽出して結果を統合するとともに、モデル化の前提・境界条件・解析手法を批判的に評価した。
  • 工学的観点からはI型キアリ奇形が小脳の異常幾何学により頭蓋内—脊髄間のCSF流れ抵抗を増大させる病態と解釈され、レビュー対象研究では患者群でCSF速度や圧力が健常群と異なることが示され、さらにくも膜下腔におけるCSF運動の水力学的定量化が病態生理の反映および幾何学的MRI計測と併用した予後指標となり得ることが示唆された。
  • 一方で、CSF速度・圧力・流動抵抗・頭蓋脊髄コンプライアンス（craniospinal compliance）といった水力学的パラメータの変化と、神経症状、画像上の重症度、外科治療の成否など臨床的側面との因果関係を明確化するためには、さらなる研究が必要である。

(038) van Ooij [81] ⭐

📕 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

実大頭蓋内動脈瘤ファントムにおける複雑な流れパターン：位相コントラストMRIと粒子画像流速測定法および計算流体力学との比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、実大頭蓋内動脈瘤ファントムにおいて、高分解能・時間分解三次元位相コントラストMRI（PC-MRI、4DフローMRI）が計測する流れパターンの妥当性を検証することである。
  • 方法として、ソレノイド型ラットコイルを用い空間分解能0.2×0.2×0.3 mm^3の後同期三次元PC-MRIを定常流および拍動流条件で実施し、粒子画像流速測定法（PIV）および計算流体力学（CFD）シミュレーションと比較し、対応ボクセルにおける速度ベクトルの大きさの差とベクトル間角度による定量評価に加え、視覚的な流れパターンの比較を行った。
  • 結果として、PC-MRIとCFDの比較では速度大きさの二乗平均平方根誤差（RMSE）は最大PC-MRI速度に対して定常流で5%、拍動流で4%で、対応ベクトル間角度の中央値はそれぞれ16°と14°であり、PC-MRIとPIVの比較ではRMSEが12%と10%、角度中央値が19°と15°であった。
  • また、流れパターンの質的比較でも良好な一致が認められ、高分解能・時間分解三次元PC-MRIは頭蓋内動脈瘤ファントム内の複雑な流れパターンを高精度に計測できることが示された。

(039) Lin [55] ⭐

📕 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、高温性および低温性歯痛の差異に関する機序的洞察を提供する

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、冷刺激が高温刺激よりもより鋭く突き刺すような疼痛を誘発するという長年の現象が広く受け入れられている水力学説では十分に説明できないという課題に対し、温冷刺激により象牙細管内液の流動方向とそれに伴う象牙芽細胞の運動が異なり、それが歯の温度性疼痛の違いを生むという仮説に基づく数理モデルを提示することである。
  • 象牙細管内の流体力学を記述する数値流体力学（computational fluid dynamics: CFD）モデルと、歯髄内ニューロンの放電挙動を記述する改変Hodgkin–Huxley（Hodgkin-Huxley）モデルを結合し、温冷刺激に伴う内向き（歯髄側）および外向き（歯髄外向き）の流れと象牙芽細胞運動が神経応答に及ぼす影響を計算機シミュレーションで評価し、既報の実験測定と比較検証した。
  • シミュレーション結果は既存の実験データと良好に一致し、歯髄内の機械感受性侵害受容器が内向き流と外向き流に対して同等の感受性を示さない、すなわち流動方向に対する感受性の非対称性が神経発火様式を規定することを理論的に示した。
  • 本モデルは、高温刺激と冷刺激により生じる歯痛の差異の機序に関する明確な機構的洞察を提供し、熱的刺激に対する歯髄の組織学・神経学・生理学的動態を踏まえた歯内療法学（endodontics）における診断の高度化に資する可能性がある。

(040) 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

画像後処理アルゴリズムのための脳デジタルサブトラクション血管造影(DSA)シリーズの分類に基づく加算法

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳DSAシリーズを自動的にマスク相・動脈相・実質相に分類し、動脈相画像を統合して重要血管を網羅しつつノイズと運動アーチファクトを低減した単一の最終画像を生成することで、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)との比較などの後処理を容易化することである。
  • 提案法では、DSAシリーズから学習したパーセプトロン(Perceptron)に基づいてマスク/動脈相の境界を同定し、閾値ベース法で動脈/実質相の境界を特定した後、動脈相に属する全画像を画像加算または最小強度法で統合して最終画像を作成し、評価は医療専門家による相選択との一致度および血管内の勾配強度と血管外の信号対雑音比(SNR)で行った。
  • 実験結果として、自動相分離は専門家評価と比較してマスク/動脈相境界で93%、動脈/実質相境界で50%の一致を示し、全時系列の単純加算と比べて最終画像の平均SNRは最大182%増加した。
  • 以上より、本手法はDSAシリーズから動脈相情報を自動的に抽出・統合して血管描出を向上させ、ノイズおよび運動アーチファクトの影響を軽減することで、DSAに基づく後処理アルゴリズムの精度と効率の向上に資する新規な画像前処理フレームワークであることが示された。

(041) Zeng [46] ⭐

📕 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

エラスターゼ誘発性ウサギ囊状動脈瘤モデルの形態学的および血行力学的特性：ヒト脳動脈瘤との類似性はあるか？

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、エラスターゼ誘発性ウサギ囊状動脈瘤モデルが、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どの程度再現しうるかを評価することである。
  • 51匹のウサギの右総頸動脈(RCCA)起始部に囊状動脈瘤を作成し、作成後12週に3D回転血管撮影(3DRA)で動脈瘤および周囲血管の管腔形状を取得、幾何学的指標を計測するとともに、ウサギ個体特異的流入プロファイルを用いた拍動性3次元数値流体力学(CFD)解析を実施した。
  • 動脈瘤の高さ、幅、頸部径、アスペクト比、非球状指標(non-sphericity index; NSI)などの幾何学的指標は全51例でヒト頭蓋内動脈瘤(IAs)の報告範囲内にあり、圧力、壁せん断応力(WSS)、振動せん断指数(OSI)の分布と値域もヒトIAsに典型的であった；また、33例(65%)で単一の再循環領域が、18例(35%)で二つ目の一過性再循環領域が観察され、いずれの流れ型もヒトIAsで一般的であった。
  • 以上より、この一般的に用いられるエラスターゼ誘発性ウサギ囊状動脈瘤モデルは、ヒト脳動脈瘤に見られる血行力学的および幾何学的特徴の大部分を定性的かつ定量的に再現しうることが示された。

(042) 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

内頚動脈巨大頭蓋内動脈瘤における流れ衝突のタイミングと規模

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、内頚動脈の患者固有巨大頭蓋内動脈瘤における流れ衝突のタイミングと規模を定量化し、壁面せん断応力（WSS）による流れ衝突評価の妥当性を検証するとともに、Impingement Index（IMI）を用いて評価しつつ非ニュートン性、動脈瘤サイズ、心拍数の影響を明らかにすることである。
  • 患者固有の内頚動脈巨大動脈瘤モデルに対して数値流体力学（CFD）解析を実施し、IMI（理論的にはWSS勾配と関連）により衝突の発生時期と面積を評価し、流体モデル（ニュートン／非ニュートン）、動脈瘤サイズ、心拍数および流量波形の条件を比較検討した。
  • 解析の結果、最大WSSはIMIに比例した一方で、高WSS領域の面積は衝突領域の規模を反映せず、心拍数の増加や動脈瘤の大型化は必ずしも衝突部位を拡大させず、ニュートン仮定は衝突領域の大きさを過大評価したほか、瘤頂部での流れ衝突は流量波形のピーク到達後約0.11秒で生じ、その遅延は動脈瘤サイズの増大で延長し心拍数や波形にも依存した。
  • 以上より、IMIは流れ衝突のタイミングと規模を表現する有用な指標であり、高WSS領域面積を衝突規模の代替とすることは不適切で、評価には非ニュートン性や拍動条件、幾何学的スケールに起因する時間遅延を考慮したモデル化が不可欠である。

(043) Gundert [51] ⭐

📕 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

患者特異的計算流体力学（CFD）モデルへの現行および次世代ステントの仮想留置を迅速かつ低計算コストで行う手法

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、ブール演算に基づく効率的かつ堅牢な手法を開発し、患者特異的数値流体力学（CFD）モデル内で現行および次世代ステントを仮想的に留置して、CFDにより定量化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迅速に評価することである。
  • ステント設計をパラメトリック化してストラットの本数・幅・周方向／長手方向間隔、拡張（留置）径、全長などを容易に制御し、自動再生成により設計要素の影響を迅速解析できるようにし、医用画像から構築した患者特異的冠動脈分岐部および脳底動脈幹動脈瘤モデルに適用して妥当性を実証した。
  • 本アプローチにより、冠動脈分岐部ではクローズドセルとオープンセルのステント幾何形状間の血行動態差を解析し、脳底動脈瘤モデルではポロシティ（空隙率）を一定に保ったままストラット径を低減することが瘤内の流れ停滞に及ぼす影響を評価することが可能であった。
  • 以上より、本手法は計算負荷が低く堅牢であり、複雑な血管床における多様なステント手技や臨床シナリオにわたってデバイス性能の差異を患者特異的に体系的評価するための有用な基盤となる。

(044) Geers [61]

📕 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

3次元回転血管撮影およびCT血管撮影から構築した頭蓋内動脈瘤の患者固有血行力学（CFD）解析：生体内における再現性の検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、画像ベース血管モデルと数値流体力学（computational fluid dynamics: CFD）を用いた頭蓋内動脈瘤の患者固有血行力学シミュレーションにおいて、用いる画像モダリティの選択が結果に与える影響を評価し、幾何学的および血行力学的指標の再現性を検証することである。
  • 3次元回転血管撮影（3D rotational angiography: 3DRA）およびCT血管撮影（computed tomography angiography: CTA）で撮像された10例の動脈瘤について、両モダリティから構築した血管モデル間で動脈瘤頸部径や0.7–1.0 mmの微小血管の再構築可否などの幾何学的特性と、近位部および頸部での流量、動脈瘤壁の平均壁面せん断応力（wall shear stress: WSS）、親血管WSSで正規化したWSS、ならびに流れパターンの構造や複雑性などの質的指標を比較した。
  • その結果、CTAモデルは3DRAモデルと比べて動脈瘤頸部が大きく評価される傾向（P=0.05）があり、直径0.7–1.0 mmの最小血管の多くはCTAでは再構築できなかった一方、流量は動脈瘤近位部で14.1±2.8%、頸部で33.9±7.6%の差を示し、動脈瘤壁の平均WSSは44.2±6.0%異なり、親血管で正規化したWSSでも31.4±9.9%の差が残り多くの症例でCTAモデルの方が高値であった（P=0.04）。
  • 量的な血行力学指標には比較的大きな差異が認められるものの、流れパターンの構造や複雑性などの質的特性は高い一致（κ≥0.9）を示し、主要な流れ特性はモダリティを超えて再現されることが示されたとともに、本研究は生体内における画像モダリティ間差が患者固有CFD解析に及ぼす影響を定量化し、特にCTAにおける小血管の描出限界と頸部評価の偏りに留意すべきことを明らかにした。

(045) Spiegel [155]

📕 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せん断応力に対する四面体メッシュと多面体メッシュにおけるメッシュサイズの影響評価

💬 AI 要約

  • 本研究は、脳動脈瘤の計算流体力学（CFD）シミュレーションにおいて、体積要素型（四面体 vs 多面体）、メッシュサイズおよびメッシュ構成が結果の妥当性に与える影響を明らかにすることを目的とし、嚢状型および終末型（terminal）動脈瘤で比較検討した。
  • 各動脈瘤に対して、表面および体積メッシュの空間解像度を変化させた複数モデル（体積要素数 5,119〜258,481）を構築し、四面体メッシュのみから境界層（boundary layer）を付加した多面体メッシュまでを包含してCFD計算を行い、壁面せん断応力（WSS）の分布と複数点での流速を比較した。
  • 結果として、多面体メッシュは収束速度の向上とより均一なWSSパターンを示し、最も単純な四面体のみのメッシュと最も高度な境界層付き多面体メッシュの間で、WSS値および血流速度の差異は0.84〜6.3%にとどまった。
  • これらの所見は、前治療計画への統合を見据えた脳動脈瘤CFDにおいて、多面体メッシュが計算効率とWSS評価の安定性の観点から有利であり、適切なメッシュ設計により結果の一貫性が高く維持され得ることを示唆する。

(046) Cebral [449] 🌟

📕 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

破裂および未破裂脳動脈瘤における血行力学的環境の定量的特徴づけ

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤の病態発生・進展・破裂に関与すると考えられる血行力学の質的流れ特性に対応する定量指標を定義し、それらと動脈瘤の破裂既往との関連を検討することである。
  • 210例の脳動脈瘤に対して画像ベースの計算流体力学（CFD）解析を行い、異なる流れ条件（拍動流および定常流）下での定量的血行力学変数を定義・抽出し、破裂既往との関係を統計学的に解析するとともに、流れ条件による変動性を評価した。
  • 破裂動脈瘤は未破裂動脈瘤に比べて、流入の集中度、最大壁面せん断応力（MWSS）、せん断応力の集中度が大きく、動脈瘤内の粘性散逸比（viscous dissipation ratio）が低いことが示される一方、低壁面せん断応力（WSS）領域や異常に低いせん断力分布に関する指標には有意差がなく、さらに各量の絶対値は流れ条件により変化しても群間の平均値の差または比は拍動流・定常流のいずれでも保持された。
  • 以上より、流入の集中化と最大値の高いWSS分布および低い動脈瘤内粘性散逸は破裂既往と統計学的に関連する一方、異常低WSS域における面積や総粘性せん断力は関連しないことが示され、画像ベースCFDが動脈瘤進化機構の解明と臨床的リスク評価に有用である可能性が示唆された。

(047) Xiang [722] ⭐

📕 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血行力学的・形態学的判別因子

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、三次元血管造影と計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）を用いて、頭蓋内動脈瘤の破裂の有無を判別する上で有意な形態学的および血行力学的パラメータを同定することである。
  • 三次元血管造影像とCFD解析に基づき、119個の頭蓋内動脈瘤（破裂38、未破裂81）について6つの形態学的指標と7つの血行力学的指標を算出し、ROC解析で各指標のAUCと最適閾値を求めたうえで、多変量ロジスティック回帰により形態学のみ、血行力学のみ、両者併用の3種の予測モデルにおける独立した判別因子を抽出し、各モデルの破裂予測確率のAUCを比較した。
  • 結果として、形態学的ではサイズ比（size ratio）、Undulation Index、Ellipticity Index、Nonsphericity Index、血行力学的では平均壁面せん断応力（wall shear stress: WSS）、最大瘤内WSS、低WSS領域、平均Oscillatory Shear Index（OSI）、渦の数、Relative Residence Timeが有意であり（P<0.01）、多変量解析では形態学モデルでサイズ比のみが独立因子（AUC 0.83、95%信頼区間 0.75–0.91）、血行力学モデルでWSSとOSIのみが独立因子（AUC 0.85、95%信頼区間 0.78–0.93）となり、併用モデルではサイズ比・WSS・OSIがいずれも保持された（AUC 0.89、95%信頼区間 0.82–0.96）。
  • 以上より、形態学（サイズ比）、血行力学（WSSとOSI）、および併用の各モデルはいずれも高いAUCで破裂の有無を判別し、動脈瘤破裂の判別において血行力学は形態学と同等に重要である。

(048) Cebral [374] ⭐

📕 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

フローダイバーターステント（flow-diverting stent）治療後の動脈瘤破裂：計算流体力学（CFD）による血行動態解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、フローダイバーターステント（flow-diverting stent）治療後に生じる遅発性脳動脈瘤破裂の機序を明らかにすることである。
  • 治療後に破裂した巨大動脈瘤3例と成功裡に治療された4例の計7例を対象に、治療前後の壁せん断応力（WSS）、相対血流量、親血管の実効抵抗（effective resistance）、および圧力を比較する患者特異的計算流体力学（CFD）解析を行い、フローダイバーターステント留置の影響を評価した。
  • 想定どおり全症例で瘤内流速とWSSは低下し瘤から親血管へのフローダイバージョン（flow diversion）が有効であることが示された一方、治療後に破裂した症例では例外なく瘤内圧が上昇し、この上昇はデバイス留置に伴う親血管の実効抵抗増大および2例における近位狭窄の解除と関連していた。
  • 以上より、フローダイバーターはとくに巨大動脈瘤で瘤内圧を上昇させ破裂に至る可能性があり、この機序は親血管構成の変化（近位狭窄の解除など）と高抵抗な親血管経路へのフローダイバージョンに脳自己調節（cerebral autoregulation）が重なって圧勾配を増大させることに起因すると考えられ、これらは治療計画時に考慮すべきであり血管造影および患者特異的CFDにより高リスク症例の同定が可能である。

(049) Cebral [443] 🌟

📕 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

血行動態学的特性と脳動脈瘤破裂の関連

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤内の定性的血行動態学的特性が破裂の有無と関連するかを検討することである。
  • 210連続脳動脈瘤を対象に、画像ベースの患者固有形状に対して拍動流条件下で患者個別化計算流体力学(CFD)解析を実施し、2名の盲検化評価者が流動パターンの複雑性と安定性、流入の集中度、衝突領域(impingement region)の大きさで分類したうえで、破裂既往との関連を統計学的に評価し、評価者間変動(interobserver variability)を検討した。
  • 非破裂例に比べ破裂例では、複雑な流動パターン、集中した流入ジェット、狭小な衝突領域、ならびに不安定な流動パターンを示す頻度が有意に高く、分類に関する評価者間一致は95%信頼区間内で非常に良好であった。
  • 患者個別化CFDに基づく定性的血行動態解析は、破裂既往と相関する特徴を同定し、将来の破裂リスクを定量化する指標の開発に資する基盤を提供するとともに、臨床における脳動脈瘤リスク評価へのCFDの応用可能性を示した。

(050) Marzo [97] ⭐

📕 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

頭蓋内動脈瘤における計算血行動態：モデル化境界条件と実測境界条件の影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、患者特異的位相コントラストMRI(pc‑MR)で測定した境界条件と、一次元の分布型循環モデル(1D circulation model)および入口局所の壁せん断応力(WSS)に基づくスケーリング法というモデル化境界条件の違いが、頭蓋内動脈瘤のCFDにおける血行動態推定に及ぼす影響を評価することである。
  • 三次元回転血管造影(3DRA)から5例の頭蓋内動脈瘤モデルを再構築し、Ansys CFXを用いてNavier–Stokes方程式を解き、各手法の境界条件を順次適用して壁せん断応力(WSS)、振動性せん断指数(OSI)などの指標を算出し、箱ひげ図(boxplot)を用いて差異を解析し、さらに動脈瘤内平均値による正規化の効果も検討した。
  • 三手法で得られた流れ場は質的に類似しており、定量比較ではpc‑MRと1D循環モデルの結果の乖離が、pc‑MRとWSSスケーリング法との乖離より小さく、指標を動脈瘤内平均で正規化すると不一致はさらに縮小した。
  • これらの所見は、血管および動脈瘤の幾何学形状が血行動態に最も強い影響を与えることを示唆し、患者特異的境界条件が得られない場合には、大規模コホートのCFD研究において一次元の分布型循環モデル(1D circulation model)が最適な選択肢となり得ることを示す。

(051) 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血管撮像から幾何学的に再構築したラット脳血管の流体力学シミュレーションと位相コントラストMRAによる検証

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、位相コントラスト磁気共鳴血管撮像（PC‑MRA）由来の血管幾何と流量情報に基づく計算流体力学（CFD）解析により、Time‑of‑Flight（TOF）法やPC‑MRAから自動再構築されたラット脳血管モデルの妥当性を検証し、不完全な再構築（分枝の欠落や誤再構築）の検出可能性を評価することである。
  • ラット脳血管系の一部を主幹管と第二次分枝からなる幾何として自施設開発の再構築アルゴリズムでPC‑MRA画像から生成し、PC‑MRAにより得られるレオロジー情報（位相）を活用したCFDシミュレーションを実施して分岐部の上流・下流における速度変化を解析するとともに、意図的に一分枝を削除した再構築を作成して両者の流れ場を比較した。
  • CFD解析はPC‑MRAで計測された流れの特徴を再現し、分岐前後の速度分布の変化からTOFベースの再構築における欠落分枝の存在を示唆し得ることを示し、さらに分枝を人工的に削除すると主幹管内の流速や分布が系統的に変化することを確認し、二次分枝が主幹管の流れに及ぼす影響の理解に資する知見を提供した。
  • 以上より、PC‑MRAに基づくCFDはMRA由来の血管幾何の検証と品質評価の枠組みを提供し、シミュレーションがPC‑MRA計測と原理的に整合することが示されれば、両者の不一致が観察される場合に再構築の不完全性（分枝の欠落や誤った分枝再構築）を同定し得ることが示唆された。