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脳 CFD血流解析 学術文献調査 PubMed 2014

  • 『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：2014-01-01 - 2014-12-31
    • 要約用 AI/LLM：gpt-5 (OpenAI, 2025-10)
    • データ更新日：2025-10-31

(001) Glaßer [32]

📕 書誌情報

Combined Visualization of Wall Thickness and Wall Shear Stress for the Evaluation of Aneurysms.

Sylvia Glaßer, Kai Lawonn, Thomas Hoffmann, Martin Skalej, Bernhard Preim

IEEE Trans Vis Comput Graph, 2014 Dec

💬 AI 翻訳タイトル

動脈瘤評価のための壁厚と壁せん断応力の統合可視化

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、in vivoでの動脈瘤壁の非侵襲的描出が未だ確立していない現状を踏まえ、破裂リスク評価に資する壁形態（壁厚）と血行力学（壁せん断応力）の情報を同時に可視化するフレームワークを構築することである。
  • 我々は、ブタ腎動脈から作製した解剖標本由来の囊状動脈瘤ファントムを血管内超音波（IVUS）で計測し、得られたデータから3次元表面メッシュを抽出して壁厚を推定するとともに、計算流体力学（CFD）解析により壁せん断応力等の血行力学指標を算出し、内外壁を局所厚さの距離リボン（ribbons）と調整シェーディングで表現し、さらにブラッシングとリンクおよび表面クラスタリングを組み込んだ可視化環境を実装した。
  • 提案フレームワークにより、内壁および外壁とその局所的な距離関係が一貫して知覚可能となり、CFD由来の壁せん断応力と壁厚情報の統合表示、病的領域のインタラクティブな強調、ならびに壁厚・血行力学に基づく自動的な領域分割とリスクスコア化が実現した。
  • 以上より、本手法は内外壁の併存表現が求められる血管可視化一般に適用可能であり、動脈瘤の個別化評価および破裂リスク層別化を支援する有用な可視化基盤を提供する。

(002) Vuong [13]

📕 書誌情報

Evaluation of flow velocities after carotid artery stenting through split spectrum Doppler optical coherence tomography and computational fluid dynamics modeling.

Barry Vuong, Helen Genis, Ronnie Wong, Joel Ramjist, Jamil Jivraj, Hamza Farooq, Cuiru Sun, Victor X D Yang

Biomed Opt Express, 2014 Dec 01

  • Keywords: (120.5050) Phase measurement, (170.3880) Medical and biological imaging, (170.4500) Optical coherence tomography

  • DOI: 10.1364/BOE.5.004405

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 13
    • FWCI: 1.019
    • Citation Percentile: 77.50

  • PubMed

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  • OpenCitations

💬 AI 翻訳タイトル

分割スペクトル・ドップラー光干渉断層法および数値流体力学（CFD）モデリングによる頸動脈ステント留置後の血流速度評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頸動脈分岐部におけるステント留置の前後で血行動態パターンを評価するために、Split Spectrum Doppler Optical Coherence Tomography（ssDOCT：分割スペクトル・ドップラー光干渉断層法）を適用し、その所見を数値流体力学（Computational Fluid Dynamics: CFD）モデルと比較検証することである。
  • ssDOCTによりステント留置前後の分岐部の血流像を取得し、並行して血液速度分布を再現するCFDモデルを構築して、得られたssDOCT画像との整合性を評価した。
  • その結果、両手法ともステント留置後に血行動態が顕著に変化し、分岐部頸部における低流速領域やステントストラット近傍の再循環域などの特徴が確認された。
  • CFDモデルとssDOCT画像の間に強い相関が認められ、ssDOCTが臨床におけるステント留置（implantation）の最適化に資する定量的イメージング手法となり得ることが示唆された。

(003) Anderson [25] ⭐

📕 書誌情報

Validation of computational fluid dynamics methods with anatomically exact, 3D printed MRI phantoms and 4D pcMRI.

Jeff R Anderson, Orlando Diaz, Richard Klucznik, Y Jonathan Zhang, Gavin W Britz, Robert G Grossman, Nan Lv, Qinghai Huang, Christof Karmonik

Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc, 2014

💬 AI 翻訳タイトル

解剖学的に正確な3DプリントMRIファントムと4D位相コントラストMRIを用いた計算流体力学手法の検証

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、コスト効率の高い3Dプリンティングにより解剖学的に正確な脳動脈瘤レプリカを迅速に作製し、4D位相コントラストMRI(4D pcMRI)および超短TE(UTE)シーケンスを用いた瘤内血流の可視化・定量化を行い、計算流体力学(CFD)および後ろ向き取得の生体内(in vivo)データとの比較を通じてCFD手法の検証に資する実験基盤を提示することである。
  • 全身用MRI装置内に専用フローループを構築し、プラスチック製レプリカの内腔可視化に超短TE(UTE)を用いた高分解能3D撮像を行うとともに、4D pcMRIで瘤内の流れパターンを可視化・定量化し、得られた試験環境(in vitro)データをCFD解析結果および後方視的in vivoデータと比較した。
  • 本アプローチにより解剖学的に現実的な3Dモデルの迅速プロトタイピング(rapid prototyping)とMRI計測が実現され、4D pcMRIで瘤内血流パターンの可視化・定量化が可能であり、UTEによりプラスチックレプリカ内腔の高解像度三次元画像化が達成され、in vitro結果はCFDおよびin vivoデータとの比較検討に供された。
  • 解剖学的に現実的な3Dモデルと4D pcMRIを組み合わせた本プラットフォームは、CFDの検証・最適化に資する実験的ベンチマークを提供するとともに、治療計画、MRIや血管撮影装置における撮像法設計、ならびに高度な画像後処理技術の開発・評価への応用可能性を示す。

(004) Russin [25]

📕 書誌情報

Computational Fluid Dynamics to Evaluate the Management of a Giant Internal Carotid Artery Aneurysm.

Jonathan Russin, Haithem Babiker, Justin Ryan, Leonardo Rangel-Castilla, David Frakes, Peter Nakaji

World Neurosurg, 2015 Jun

  • Keywords: Cerebrovascular, Computational fluid dynamics, Extracranial/intracranial bypass, Flow modeling, Giant cerebral aneurysm, Wall shear stress

  • DOI: 10.1016/j.wneu.2014.12.038

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 25
    • FWCI: 1.572
    • Citation Percentile: 92.07 ⭐

  • PubMed

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💬 AI 翻訳タイトル

巨大内頸動脈瘤のマネジメントを評価するための計算流体力学

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、巨大内頸動脈瘤の複雑な臨床経過において、2回の治療介入前後の血行動態変化を計算流体力学(CFD)により後方視的に解析し、外科的および血管内のマネジメントに対するCFDの意思決定支援としての有用性を検証することである。
  • 術前・術後の画像データをセグメンテーションして患者固有の動脈瘤モデルを構築し、CFDで血流を数値解析して、流れ場および壁せん断応力(WSS)のプロファイルを算出し、2回の独立した治療後の血行動態変化を比較検討した。
  • 両介入後とも動脈瘤遠位部でWSSの増大と流入衝突域(flow impingement)の一層の局在化が観察され、これらの相対的かつ急性的な変化は第2回介入後に最も顕著であり、同部位での破裂に先行した可能性が示唆された。
  • 巨大頭蓋内動脈瘤のマネジメントにCFDを適用することで、治療後の予期せぬ血流およびWSSプロファイルの変化が明らかとなり、観察された臨床経過に対する妥当な説明を提供するとともに、頭蓋内動脈瘤の外科・血管内治療における術前の意思決定にCFDを活用できる可能性が示された。

(005) Leisser [19]

📕 書誌情報

Distribution of internal carotid artery plaque locations among patients with central retinal artery occlusion in the Eagle study population.

C Leisser, T A Kaufmann, N Feltgen, M Schumacher, C Schmoor, S Meckel

Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol, 2015 Aug

💬 AI 翻訳タイトル

EAGLE研究集団における中心網膜動脈閉塞患者の内頸動脈プラーク局在分布

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、計算流体力学（CFD）血流解析が示唆する「内頸動脈（ICA）サイフォン部プラークから眼動脈（OA）への塞栓到達リスク」の計算確率を、非動脈炎性中心網膜動脈閉塞（CRAO）患者のEAGLE試験デジタルサブトラクション血管造影（DSA）像の再解析により検証することである。
  • EAGLE試験介入群の34例に対してDSAを再評価し、ICAサイフォンの特定部位におけるプラーク分布とICA狭窄を同定したうえで、患者固有のICAサイフォン形状を用いたCFDモデルが推定したOA到達塞栓確率との対応を比較検討した。
  • OA起始部近傍のICAプラークの局在は海綿部ICAが最多で（31.3%）、そのうち12.5%はOA起始対側の屈曲部に位置し、CFDモデルでOAへの塞栓化確率が最大（12.6–13.2%）とされた部位であった；さらに、OA起始遠位の傍床突起部ICAに15.6%が認められ、海綿部および床突起部ICAのいずれかにプラークを有する症例は40.6%にみられ、網膜動脈閉塞（RAO）の塞栓源となり得ることが示唆された。
  • これらの所見は、ICAサイフォン部の特定の幾何学的位置がOAへの塞栓到達に影響するというCFD予測と整合し、CRAOの病態における海綿部・床突起部（傍床突起部を含む）ICAプラークの臨床的意義を画像所見により裏づける。

(006) Janiga [77] ⭐

📕 書誌情報

The Computational Fluid Dynamics Rupture Challenge 2013—Phase I: prediction of rupture status in intracranial aneurysms.

G Janiga, P Berg, S Sugiyama, K Kono, D A Steinman

AJNR Am J Neuroradiol, 2015 Mar

💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学（CFD）破裂チャレンジ2013—第I相：頭蓋内動脈瘤における破裂の有無の予測

💬 AI 要約

  • 本研究（Computational Fluid Dynamics Rupture Challenge 2013 第I相）の目的は、計算流体力学に基づき頭蓋内動脈瘤の破裂の有無および破裂部位をどの程度一貫して同定できるかを、複数機関・多グループで検証することである。
  • 形状が類似した中大脳動脈（MCA）動脈瘤2例（破裂1例・未破裂1例）の管腔形状データを提示し、参加CFDグループには盲検下で流量設定や血液レオロジー等を任意とした解析を行わせ、どちらが破裂例かと想定破裂部位の報告を求め、並行して脳神経外科医にも同様の予測を求めた。
  • その結果、26のCFDグループ中21（81%）および43名の脳神経外科医中39名（91%）が破裂症例の特定には成功したが、破裂部位については、真の破裂部位が低値かつ振動性の壁せん断応力（WSS）と関連していたにもかかわらず、CFDグループの多くは別部位を、脳神経外科医は誰一人として正確な部位を同定できなかった。
  • 幾何学的・血行動態学的特徴は破裂の有無の推定には有用である一方で、破裂部位の回顧的同定は依然として工学者・臨床医の双方にとって困難であり、動脈瘤壁病態に関与する血行力学因子のより精緻な理解が、CFDが破裂リスクに関する臨床意思決定へ実質的価値を付加するために必要であることが示された。

(007) Karunanithi [45]

📕 書誌情報

Identification of a hemodynamic parameter for assessing treatment outcome of EDAS in Moyamoya disease.

Kaavya Karunanithi, Cong Han, Chang-Joon Lee, Wanchao Shi, Lian Duan, Yi Qian

J Biomech, 2015 Jan 21

💬 AI 翻訳タイトル

もやもや病におけるEDASの治療成績評価に資する血行動態指標の同定

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、数値流体力学（computational fluid dynamics; CFD）を用いて、もやもや病（Moyamoya disease; MMD）に対するEDASの治療成績を評価しうる信頼性の高い血行動態指標を同定することである。
  • 2011〜2012年にEDAS（encephalo-duro-arterio-synangiosis）を施行したMMD患者8例（女性5例、男性3例、全例出血発症）を対象に、患者固有の流入量を用いたCFD解析を行い、術後4〜12か月の磁気共鳴血管撮影（magnetic resonance angiography; MRA）で自然リモデリングを評価し、左右の内頸動脈（internal carotid artery; ICA）における流量の百分率変化と圧力低下指標（pressure drop indicator; PDI）を算出し、PDIは頸動脈内の圧力低下量の術後時とフォローアップ時の差として定義した。
  • 血管造影において松島分類で改善と判定され術後合併症を認めなかった症例では、フォローアップ時に流量の百分率変化および圧力低下が増大し、松島分類で不変または後退と判定された症例では逆の傾向を示した。
  • 以上より、PDIを含む本CFD由来の新規血行動態指標は、もやもや病に対するEDASの治療成績判定を補助する臨床意思決定ツールとして有用である可能性が示唆される。

(008) Hippelheuser [35]

📕 書誌情報

Realistic non-Newtonian viscosity modelling highlights hemodynamic differences between intracranial aneurysms with and without surface blebs.

James E Hippelheuser, Alexandra Lauric, Alex D Cohen, Adel M Malek

J Biomech, 2014 Nov 28

💬 AI 翻訳タイトル

現実的な非ニュートン粘度モデリングは、表面ブレブの有無による頭蓋内動脈瘤の血行動態差を明らかにする

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、血液のせん断薄化性を考慮しない一定（ニュートン）粘度の仮定が、破裂と関連する低壁面せん断応力領域を含む頭蓋内動脈瘤内の血行動態に及ぼす影響を評価し、特に瘤表面のブレブの有無による差異を検出できるかを検証することである。
  • 3次元回転血管撮影由来の幾何を用いた側壁型頭蓋内動脈瘤26例に対し、ニュートンおよび非ニュートン粘度モデルで計算流体力学(CFD)解析を実施し、さらに流入域または流出域にブレブを付加したパラメトリックモデルを構築したうえで、瘤ドームにおける時間平均壁面せん断応力(TAWSS)の平均値と下位5%値をWilcoxon順位和検定で比較した。
  • ニュートンモデルでは低流速域やブレブ部でTAWSSが高めに推定されブレブの有無で差が示されなかったのに対し、非ニュートン解析ではブレブを有する動脈瘤のドーム下位5% TAWSSが有意に低く（p=0.005）、平均ドームTAWSSに差はない一方で破裂・未破裂間のドームTAWSS差が強調され（p<0.001）、パラメトリックモデルでも特に流出域ブレブでブレブ部TAWSS低下と局所粘度上昇が確認された。
  • したがって、せん断薄化性を備えた現実的な非ニュートン血液粘度をCFDに採用することで、ブレブ存在に起因する血行動態差が顕在化し、リスク層別化に用いる判別統計の性能が有意に向上し得ることが示され、予測的計算血行力学における粘度モデル選択の重要性が示唆された。

(009) Xiang [69] ⭐

📕 書誌情報

The effect of inlet waveforms on computational hemodynamics of patient-specific intracranial aneurysms.

J Xiang, A H Siddiqui, H Meng

J Biomech, 2014 Dec 18

  • Keywords: Boundary condition, Computational flow dynamics, Inlet waveform, Intracranial aneurysm, Oscillatory shear index, Wall shear stress

  • DOI: 10.1016/j.jbiomech.2014.09.034

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 69
    • FWCI: 4.492 ⭐
    • Citation Percentile: 92.07 ⭐

  • PubMed

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  • OpenCitations

💬 AI 翻訳タイトル

患者固有頭蓋内動脈瘤の計算血行力学における流入波形の影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、患者固有の流入波形測定が得られない状況で非患者固有の流入波形を流入境界条件として用いることが、患者固有幾何の頭蓋内動脈瘤におけるCFD血行力学予測にどの程度影響するかを明らかにすることである。
  • 4つの代表的な囊状動脈瘤幾何に対し、同一の平均流入流量を保ちながら4種類の脈動流入波形を適用して計16本の脈動CFD解析を実施し、壁面せん断応力（WSS）、振動せん断指数（OSI）、最大WSS（MWSS）、エネルギー損失（EL）、圧力損失係数（PLc）を評価した。
  • 平均流入流量が同一であれば、異なる波形でもWSSの分布と大きさはほぼ同一で、OSIの分布も類似した一方、OSIの大きさは大きく異なり波形の脈動指数（pulsatility index）と相関し、さらに異なる波形間で算出した動脈瘤平均OSIの間には線形関係が認められ、MWSS、EL、PLcも各動脈瘤内で類似した。
  • したがって、流入波形はWSS、OSIの空間分布、MWSS、EL、PLcには最小限の影響しか及ぼさない一方でOSIの大きさには強く影響しつつも、同一コホートでは異なる波形を用いても動脈瘤間の平均OSIの層別化（順位付け）が一貫して可能であることを示した。

(010) Peach

📕 書誌情報

The 'Sphere': A Dedicated Bifurcation Aneurysm Flow-Diverter Device.

Thomas Peach, J Frederick Cornhill, Anh Nguyen, Howard Riina, Yiannis Ventikos

Cardiovasc Eng Technol, 2014

  • Keywords: CFD, Medical devices, Minimally invasive, Neurovascular, PED, SILK, Shear stress, Stent, Thrombosis, WEB, WSS

  • 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

「Sphere」：分岐部動脈瘤専用フローダイバーターデバイス

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳血管分岐部動脈瘤治療を想定したプロトタイプフローダイバーター「Sphere」の早期設計段階における血行力学的有効性を、計算モデリングに基づいて検証することである。
  • 単一ループのニチノール (NITINOL) 線から構成され、瘤頸部を部分閉塞する高密度パターンの楕円面と親血管内で開放ループ状アーマチュア2本により固定される設計 (親・分枝血管の流れの撹乱を最小化) のデバイスを、脳底動脈先端3例および内頸動脈終末部 (中大脳動脈・前大脳動脈分岐) 3例の解剖学的に忠実な分岐部動脈瘤モデルに仮想留置し、定常および非定常の数値流体力学 (computational fluid dynamics; CFD) 解析で瘤内流入と壁面せん断応力 (wall shear stress; WSS) を評価した。
  • 解析の結果、幾何学的条件に応じて平均30.6-71.8%の瘤内流入減少が得られ、6例すべてで瘤内WSSが低下して健常血管に近い血行動態となり、さらに1つの幾何では定常解析では再循環領域が捉えられず非定常解析との差異が顕著であった。
  • 広範なCFD解析から、「Sphere」は解剖学的に現実的な分岐部動脈瘤の複数のサイズおよび部位で顕著な流入低減を達成し、現行の円筒状フローダイバーター設計に比して多くの利点を有する可能性が示され、機械的特性と留置可能性の検討は今後の報告に委ねられる。

(011) Hodis [18]

📕 書誌情報

Relationship between aneurysm occlusion and flow diverting device oversizing in a rabbit model.

Simona Hodis, Yong-Hong Ding, Daying Dai, Ravi Lingineni, Fernando Mut, Juan Cebral, David Kallmes, Ramanathan Kadirvel

J Neurointerv Surg, 2016 Jan

💬 AI 翻訳タイトル

ウサギモデルにおけるフローダイバータデバイスのオーバーサイズ化と動脈瘤閉塞の関係

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、フローダイバータ治療後の動脈瘤閉塞とデバイスサイズ、金属被覆率、孔密度（pore density）との相関をウサギ囊状動脈瘤モデルで明確化することである。
  • 囊状動脈瘤を有するウサギに対し、近位親動脈径に等径、0.5 mmオーバーサイズ、1.0 mmオーバーサイズのフローダイバータ（各群n=6）を留置して8週後に血管造影で閉塞度を評価し、摘出標本の瘤口（ostium）画像から瘤口部の金属被覆率および孔密度（pore density）を算出して閉塞度との相関を解析した。
  • 群間で動脈瘤形状および閉塞度、金属被覆率、孔密度（pore density）に有意差はなく、1.0 mmオーバーサイズ群で親動脈径/デバイス径比が他群より高かった一方、動脈瘤閉塞はデバイスサイズに依存せず瘤口径と逆相関を示した。
  • 以上より、デバイスサイズのみでは留置後の金属被覆率や孔密度（pore density）を予測できず、動脈瘤閉塞は金属被覆率や孔密度の影響を受けない一方で瘤口（ostium）径の小ささが閉塞を規定することが示唆された。

(012) Rayz [22]

📕 書誌情報

Computational modeling of flow-altering surgeries in basilar aneurysms.

V L Rayz, A Abla, L Boussel, J R Leach, G Acevedo-Bolton, D Saloner, M T Lawton

Ann Biomed Eng, 2015 May

💬 AI 翻訳タイトル

脳底動脈瘤に対する血流改変術の計算モデリング

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、病的な脳底動脈血行動態のもとで複数の血流改変介入を検討する際に、各選択肢がもたらす術後血行動態を予測して臨床意思決定を支援することであり、4例の脳底動脈瘤を対象に画像ベースの計算流体力学（CFD）を用いた仮想モデルを構築した。
  • 患者固有の血管形状はMR血管撮像（MRA）と速度計測データから再構築し、術前条件でのCFD結果を介入前に取得した位相コントラストMRI（4D Flow MRI）と比較検証したうえで、各症例の予定手技に応じてモデルを改変し、流れ場および仮想造影剤輸送を数値計算して術後の流れ場と動脈瘤内血栓形成の可能性を推定し、可能な症例では術後画像で予測を検証し、さらに2例では脳底動脈から分岐する橋穿通動脈（穿通枝）の理想化形状を組み込んで穿通枝内の造影剤輸送から介入の影響を評価した。
  • 計算結果はMR画像計測と良好に一致し、症例によっては脳底動脈本幹の血流を温存しつつ動脈瘤への流入を低減し得る外科的選択肢の同定にCFDが寄与し、加えて穿通枝血流への影響も定量的に評価できた。
  • 以上より、画像ベースの計算モデリングは、手技前に合併症の可能性や病的な動脈瘤内血流の改善の達成可能性を示すことで、臨床医に実践的な指針を提供し得ることを実証した。

(013) Puffer [21]

📕 書誌情報

Gene expression comparison of flow diversion and coiling in an experimental aneurysm model.

Cole Puffer, Daying Dai, Yong-Hong Ding, Juan Cebral, David Kallmes, Ramanathan Kadirvel

J Neurointerv Surg, 2015 Dec

💬 AI 翻訳タイトル

実験的動脈瘤モデルにおけるフローダイバーター治療とコイル塞栓術の遺伝子発現比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、フローダイバーター治療後の治癒や合併症（自発破裂を含む）の機序解明に資するため、実験的嚢状動脈瘤ウサギモデルにおいて、コイル塞栓術とフローダイバーター治療の間で、動脈瘤治癒に関与する主要分子の遺伝子発現を比較することであった。
  • 嚢状動脈瘤を作製したウサギをコイル群（n=6）とフローダイバーター群（n=6）に割り付け、治療4週後に動脈瘤を摘出して遺伝子発現解析およびザイモグラフィー（zymography）を実施し、フォールドチェンジ≥1.2を上方制御、≤0.8を下方制御と定義するとともに、閉塞度を評価した。
  • コイル群は全例完全閉塞であったのに対し、フローダイバーター群では2例が閉塞、4例が不完全閉塞であり、同群ではコイル群に比して蛋白分解酵素〔マトリックスメタロプロテイナーゼ2/9（MMP-2/-9）〕、細胞マーカー〔内皮型一酸化窒素合成酵素（eNOS）、平滑筋アクチン（SMA）〕、および構成蛋白〔コラーゲン、フィブロネクチン〕の発現が低下する一方、炎症関連遺伝子〔腫瘍壊死因子α（TNF-α）、単球走化性タンパク質-1（MCP-1）〕は上昇し、さらにMMP-9の活性型酵素活性が高値を示した。
  • これらの所見は、フローダイバーター治療では一部マトリックス関連遺伝子の発現低下にもかかわらず炎症の亢進と蛋白分解活性の増大という特異な分子プロファイルを呈することを示し、治療後の破裂リスクおよび治癒過程の理解を深めるとともに、破裂リスク低減と治癒促進を目的とした治療戦略の開発に資する知見を提供する。

(014) Chung [30]

📕 書誌情報

Hemodynamic analysis of fast and slow aneurysm occlusions by flow diversion in rabbits.

Bongjae Chung, Fernando Mut, Ramanathan Kadirvel, Ravi Lingineni, David F Kallmes, Juan R Cebral

J Neurointerv Surg, 2015 Dec

💬 AI 翻訳タイトル

家兎モデルにおけるフローディバージョン後の迅速閉塞および遅延閉塞脳動脈瘤の血行力学的解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、家兎脳動脈瘤モデルに対するフローディバージョン（flow diversion）後に迅速に閉塞する動脈瘤と遅延して閉塞する動脈瘤の間で、血行力学的特性の差異を明らかにすることである。
  • 36個のエラスターゼ誘導家兎脳動脈瘤にフローダイバーター（flow diverting device）を留置し、治療後1、2、4、8週に屠殺直前の血管造影で閉塞度を評価した；4週以内に完全またはほぼ完全閉塞を示したものを迅速閉塞群、8週時点で不完全閉塞のままのものを遅延閉塞群と定義し、治療直後の血流条件を個体別Computational Fluid Dynamics（CFD）で定量化して統計学的に群間比較した。
  • 結果として、迅速閉塞群9例、遅延閉塞群6例が得られ、迅速閉塞群では動脈瘤径（0.9 cm vs 1.393 cm, p=0.024）およびオスティウム（ostium）面積（0.144 cm^2 vs 0.365 cm^2, p=0.015）が小さく、治療直後の流入流量（0.047 mL/s vs 0.155 mL/s, p=0.0239）、運動エネルギー（kinetic energy：0.519 erg vs 1.283 erg, p=0.0468）、および速度（0.221 cm/s vs 0.506 cm/s, p=0.0582）が低かったが、後二者の差は境界的有意にとどまった。
  • 結論として、フローディバージョン治療後の血行力学的状態はその後の脳動脈瘤閉塞までの時間に関連し、とくに小型かつ狭頸の動脈瘤では、より低い流入流量・運動エネルギー・速度が迅速な閉塞を促進する可能性が示され、家兎モデルにおける個体別CFD解析によりこの関連を定量的に実証した点は、臨床シリーズに基づく先行研究とも整合する学術的知見である。

(015) Bourke [81] ⭐

📕 書誌情報

Breathing life into dinosaurs: tackling challenges of soft-tissue restoration and nasal airflow in extinct species.

Jason M Bourke, W M Ruger Porter, Ryan C Ridgely, Tyler R Lyson, Emma R Schachner, Phil R Bell, Lawrence M Witmer

Anat Rec (Hoboken), 2014 Nov

  • Keywords: computational fluid dynamic, conchae, dinosaurs, pachycephalosaurs, physiology, reconstruction, soft tissue, turbinates

  • DOI: 10.1002/ar.23046

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 81
    • FWCI: 5.505 ⭐
    • Citation Percentile: 99.97 🌟

  • PubMed

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💬 AI 翻訳タイトル

恐竜に息を吹き込む：絶滅種における軟組織復元と鼻腔気流の課題への取り組み

💬 AI 要約

  • 本研究は、保存性の低い鼻部軟組織の進化復元の不確実性を克服するため、過鉱質化した頭骨により鼻軟部が比較的保存される小型の「骨頭」型鳥盤類恐竜パキケファロサウルス科（特にStegoceras validum）を試験ケースとして、化石形態学と計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）を統合し、現生双弓類との比較に基づいて最も尤もらしい鼻軟組織構成と気流様式を推定することを目的とした。
  • 化石標本をCT撮像して鼻腔をセグメンテーションおよび復元し、骨のみのモデルに加え、副鼻腔中隔(paranasal septum)、巻状鼻甲介(scrolled concha)、分岐鼻甲介(branched concha)、および副鼻腔中隔と鼻甲介の併用を付加した複数の軟組織再建モデルを構築して仮想環境でCFD解析を行い、系統制約を加えた現生双弓類サンプルにみられる嗅室への十分な気流などの特徴からの偏差を欠落軟組織の指標として評価した。
  • 過鉱質化により嗅甲介(olfactory turbinate)の一部と呼吸性鼻甲介の骨学的相関（osteological correlate）となり得る内鼻稜が直接保存されており、CFDでは分岐鼻甲介モデルが現生双弓類に最も近い気流、すなわち嗅室への顕著な気流を再現した。
  • これらの古生物学的観察と気流モデル化の結果は、S. validumおよび他のパキケファロサウルス科が嗅覚性および呼吸性の両方の鼻甲介を有していた可能性を示唆する一方、呼吸性鼻甲介の存在を恒温性の確証とみなすことには慎重を要し、呼吸性鼻甲介は従来考えられていたより広く分布し、選択的脳温調節などの他機能も重要である可能性がある。

(016) Tütüncü [58]

📕 書誌情報

Widening of the basilar bifurcation angle: association with presence of intracranial aneurysm, age, and female sex.

Fatih Tütüncü, Sarah Schimansky, Merih I Baharoglu, Bulang Gao, Daniel Calnan, James Hippelheuser, Mina G Safain, Alexandra Lauric, Adel M Malek

J Neurosurg, 2014 Dec

  • Keywords: AUC = area under the curve, BA = basilar artery, CFD = computational fluid dynamics, IA = intracranial aneurysm, MPR = multiplanar reconstruction, MRA = MR angiography, PCA = posterior cerebral artery, ROC = receiver operating characteristic, VBJ = vertebrobasilar junction, WSS = wall shear stress, basilar bifurcation, bifurcation aneurysms, vascular age dependency, vascular disorders, vessel morphology

  • DOI: 10.3171/2014.8.JNS1447

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    • Cited by: 58
    • FWCI: 1.572
    • Citation Percentile: 92.07 ⭐

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💬 AI 翻訳タイトル

脳底動脈分岐角（α）の拡大：頭蓋内動脈瘤の存在、年齢、および女性であることとの関連

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳底動脈先端部動脈瘤と脳底動脈分岐角（α）および椎骨—脳底動脈移行部（VBJ）角との関連を検証し、さらにこれら角度と年齢・性別との関係を評価することである。
  • 3次元MRおよび回転血管造影ボリュームにおいて共面3点法を用いて角度を測定し、年齢をマッチさせた45例の脳底動脈（BA）動脈瘤、65例の非BA動脈瘤、103例の非動脈瘤対照でα角を比較、加えて273例の非動脈瘤対照で追加解析を行い、さらに角度を段階的に増加させたパラメトリックなBAモデルに対して数値流体力学（CFD）シミュレーションを実施した。
  • α角はBA動脈瘤症例で非BA動脈瘤および対照より有意に大きく（146.7°±20.5° vs 111.7°±18°および103°±20.6°、p<0.0001）、VBJ角には差を認めなかった；α角は動脈瘤頸部幅と相関する一方でドームサイズとは相関せず、5 mm未満の小動脈瘤を有する分岐でもマッチド対照よりα角が有意に大きく、非動脈瘤対照群ではα角が年齢とともに増加し（p<0.0001）、35歳以上で閾値的増加を示し女性の方が男性より傾きが急であった（p=0.002 vs 0.04）。
  • 成人期に脳底動脈分岐角（α）は加齢とともに、特に女性で拡大し、この角度拡大は脳底動脈先端部動脈瘤の存在と関連し、分岐頂部における衝突流域の拡大によって流れの衝突（impingement）が分岐板（flow divider）の保護的な内側帯域（medial band）から拡散することで動脈瘤の初期形成を促進し得ることが示唆された。

(017) Kono [6]

📕 書誌情報

Flow visualization of recurrent aneurysms after coil embolization by 3D phase-contrast MRI.

Kenichi Kono, Tomoaki Terada

Acta Neurochir (Wien), 2014 Nov

💬 AI 翻訳タイトル

コイル塞栓術後再発脳動脈瘤の血流可視化：三次元位相コントラストMRIによる検討

💬 AI 要約

  • 背景として脳動脈瘤の血流様式は臨床的に重要であり、特に瘤内への流入様式の把握はコイル塞栓術後の再発予防に有用であるが、コイルによる形状抽出の困難さから計算流体力学(CFD)による可視化が難しいため、本研究は三次元位相コントラストMRI(PC-MRI)による血流可視化の実現可能性と有用性を評価することを目的とした。
  • コイル塞栓術後に再発した8例に対して飛行時間法MR血管撮影(TOF-MRA)と三次元PC-MRIを実施し、動脈瘤内への流入および瘤内血流の可視化を試みて評価し、さらに1例では患者個別のCFDシミュレーションを実施して両者の血流パターンを比較した。
  • 流入は8例全例(100%)で可視化され、瘤内血流パターンは6例(75%)で可視化され、可視化可能例は不可視化例に比べ再発瘤径が有意に大きかった(平均10.3 mm対4.8 mm、p=0.046、Mann–Whitney検定)；また、PC-MRIとCFDで得られた血流パターンは概ね一致し、PC-MRIはCFDより迅速かつ容易であった。
  • 以上より、三次元PC-MRIによるコイル塞栓術後再発脳動脈瘤の血流可視化は初めて実証され、CFDに比べてより実用的で容易な手法として再発予防に資する臨床的に有用な情報を提供し得る。

(018) Wu

📕 書誌情報

[Hemodynamic analyses of large intracranial aneurysms].

Jing Wu, Aihua Liu, Ceji Fu, Yi Zhao, Zenghui Qian, Huibin Kang, Tangming Peng, Zhongxue Wu

Zhonghua Yi Xue Za Zhi, 2014 Jul 01

  • Keywords: NA

  • DOI: NA

  • Article: NA

  • OpenAlex: NA

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    • FWCI: None
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💬 AI 翻訳タイトル

大型頭蓋内動脈瘤の血行動態解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、大型頭蓋内動脈瘤の数値血行動態を患者固有モデルで再現し、流出血管の位置、主渦の平面、および流入衝突域（impact zone）に基づく3型（タイプA、B1、B2）間で血行動態特性を比較解析することである。
  • DSA由来の32例の患者固有三次元モデルに対し、血液を層流・非圧縮性のニュートン流体と仮定して入口に時間依存の拍動性境界条件を与え、ICEM CFDおよびFluentで心周期内の速度・流線・壁面せん断応力（WSS）分布を計算し、流出血管と主渦平面および衝突域（側壁または瘤頂）に基づくタイプA/B1/B2の分類で比較した。
  • 速度比（瘤内流速/親動脈流速）はタイプA 0.186±0.019、B1 0.706±0.077、B2 0.208±0.041であり、壁面せん断応力比（瘤壁WSS/親動脈壁WSS）はタイプA 0.081±0.029、B1 1.019±0.139、B2 0.103±0.031で、流速とWSSはいずれもB1が最大、次いでB2、Aが最小であった。
  • これらの所見から、衝突域の位置を反映する流出血管の位置や流入角度（inflow-angle）が瘤内血流の強度を左右し、提示した分類が大型頭蓋内動脈瘤の血行動態差異の理解に有用であることが示唆された。

(019) Kono [32]

📕 書誌情報

Hemodynamic effects of stent struts versus straightening of vessels in stent-assisted coil embolization for sidewall cerebral aneurysms.

Kenichi Kono, Aki Shintani, Tomoaki Terada

PLoS One, 2014

💬 AI 翻訳タイトル

側壁型脳動脈瘤に対するステント併用コイル塞栓術における、ステントストラットと血管直線化の血行動態効果の比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、側壁型脳動脈瘤に対するステント併用コイル塞栓術において、再開通率低減を念頭に、ステント設置によるステントストラットと血管直線化が瘤内流速低下に及ぼす血行動態効果を評価・比較することである。
  • Enterpriseステントで治療された側壁型脳動脈瘤16例を対象に、治療前後の患者固有形状を用い、ステントストラットの有無を組み合わせて計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）シミュレーションを実施し、血管直線化は治療6カ月後の形状から評価した。
  • ステント留置により血管は平均12.9°±13.1°直線化され、初期形状にステントストラットを配置すると瘤内流速は23.1%±6.3%低下したのに対し、ストラットなしの血管直線化のみでは9.6%±12.6%の低下にとどまった（ストラットの効果は直線化より有意に大きい：Wilcoxon検定、P=0.004；直線化の効果のばらつきはストラットより大きい：F検定、P=0.01）。
  • 両者の併用では流速は32.6%±12.2%低下し、術前形状の流入角（inflow angle）が大きいほど直線化による低下が大きい傾向を示した（P=0.16）；総じて、側壁型脳動脈瘤ではステントストラットは血管直線化に比べ約2倍強く瘤内流速を低下させ、直線化の効果は症例間で変動するが術前流入角から予測可能であり、これらの知見は再開通率低減に向けた治療戦略立案に資する。

(020) Kaufmann [8]

📕 書誌情報

Development of a numerical pump testing framework.

Tim A S Kaufmann, Shaun D Gregory, Martin R Büsen, Geoff D Tansley, Ulrich Steinseifer

Artif Organs, 2014 Sep

  • Keywords: Cannulation, Computational fluid dynamics, Lumped parameter, Mock circulation loops, Validation, Ventricular assist devices

  • DOI: 10.1111/aor.12395

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    • Cited by: 8
    • FWCI: 0.843
    • Citation Percentile: 64.33

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💬 AI 翻訳タイトル

数値ポンプ試験フレームワーク（nPTF）の開発

💬 AI 要約

  • 終末期心不全における左室補助人工心臓（LVAD）の生存率向上にもかかわらず、生活の質の改善、有害事象の低減、より生理的なデバイスへの要請に応えるため、本研究は局所の流れ場と全身循環応答を同時に解析可能な数値ポンプ試験フレームワーク（numerical Pump Testing Framework: nPTF）を構築し、設計選択（例：アウトフローグラフト（outflow graft）位置）の評価に資することを目的とした。
  • 本nPTFは、アウトフローグラフトを含む大動脈弓の計算流体力学（CFD）モデルを循環系の集中定数（lumped parameter: LP）モデルに結合し、同一形状に基づいてラピッドプロトタイピング（rapid prototyping）で作製した三次元シリコンモデルを模擬循環回路（mock circulatory loop: MCL）に接続し、粒子画像流速測定（particle image velocimetry: PIV）により局所流れ場を、MCLにより全身循環応答を検証したうえで、異なるアウトフローグラフト位置を比較した。
  • 抵抗および全身血管コンプライアンスを調整することで、数値系と実験系はいずれも回転数2200-3050 rpmにおいて平均大動脈圧72.2-132.6 mmHgの生理的応答を再現し、LVAD作動時の遠位分枝（脳・鎖骨下領域）への平均流量割合は実験およびnPTFの双方で24%であり、PIVとCFDの流れ場は良好に一致した。
  • 数値手法と実験手法を統合して検証したnPTFは、設計初期段階から生理学的制御パラメータの解析を可能にし、LVADの局所流れ場と全身循環応答を評価して設計最適化を支援することで、患者転帰の改善に寄与し得る。

(021) Yu [10]

📕 書誌情報

Study of parameters for evaluating flow reduction with stents in a sidewall aneurysm phantom model.

Chang Ho Yu, Tae Kyu Kwon

Biomed Mater Eng, 2014

💬 AI 翻訳タイトル

側壁型動脈瘤ファントムモデルにおけるステントによる流れ抑制評価パラメータの検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、側壁型動脈瘤ファントムモデルにおいて、ステント設計パラメータ（ポロシティ（porosity）、ポア密度（pore density）、ストランド数（number of strands）、親動脈に対するストラット角（strut angle））が瘤内流れの抑制に及ぼす影響を評価することである。
  • シリコーン製の側壁型動脈瘤ファントムに5種のメッシュステントを留置し、レイノルズ数(Reynolds number)300の条件で粒子画像流速測定法（PIV）を用いて流動特性を取得し、PIVおよび数値流体力学（CFD）により評価系の妥当性と各パラメータの効果を解析した。
  • 最も低いポロシティのステントは瘤内の速度および渦度の低減効果が最大であり、高いポア密度は平均速度と最大速度を低下させる傾向を示したもののその効果はポロシティほど強くなく、さらに親動脈に対するストラット角が大きいほど平均速度が低下する傾向がPIVとCFDで確認されたが、この効果はポロシティおよびポア密度に比べて相対的に小さかった。
  • 本評価系は理想的なステント設計として低ポロシティ・高ポア密度・高ストラット角の組合せを示唆し、血管内治療デバイスの評価に広く有用であることを示した。

(022) Ip [14]

📕 書誌情報

The future of ischemic stroke: flow from prehospital neuroprotection to definitive reperfusion.

Hing Lung Ip, David S Liebeskind

Interv Neurol, 2014 May

💬 AI 翻訳タイトル

虚血性脳卒中の未来：病院前神経保護から決定的再灌流に至る流れ

💬 AI 要約

  • 本総説の目的は、時間基準による恣意的な治療相の区分に依存せず、病院前神経保護から決定的再灌流に至る患者フローを、側副血行に支えられた脳灌流の恒常性と画像指標に基づく枠組みとして再定義することである。
  • 方法として、連続的な画像評価と画像コアラボによる大規模バイオマーカー計測、厳格な時間窓に縛られない画像誘導血栓溶解、ステントリトリーバーを含む血管内治療、動脈スピン標識（ASL）MRIによる過灌流検出、ならびに計算流体力学（CFD）を用いたfractional flow（フラクショナル・フロー）の評価を含む近年のエビデンスと技術を統合的に概説する。
  • その結果、病院前神経保護の実現性と再血行再建療法との併用、ベースライン画像パターンに基づく治療反応予測、連続画像による再開通・再灌流の判別、ASL-MRIを用いた出血性転化に関連する過灌流の把握、血管内治療による再血行再建の強化と最適な再灌流の定義、CFDに基づく高リスク病変の同定、および脳血液量（CBV）勾配などの灌流指標の有用性が示されている。
  • 結論として、全病期を通じた側副灌流の理解を基盤に、時間依存の閾値から脱却したフロー指向の個別化治療と、良好な臨床転帰に結びつく決定的再灌流の定義を確立することが、虚血性脳卒中診療の将来像を方向づけることを示唆する。

(023) Castro [38]

📕 書誌情報

Unsteady wall shear stress analysis from image-based computational fluid dynamic aneurysm models under Newtonian and Casson rheological models.

Marcelo A Castro, María C Ahumada Olivares, Christopher M Putman, Juan R Cebral

Med Biol Eng Comput, 2014 Oct

💬 AI 翻訳タイトル

ニュートンおよびCassonレオロジーモデル下での画像ベースCFD動脈瘤モデルにおける非定常壁せん断応力解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、患者固有の画像に基づく脳血管CFD脳動脈瘤モデルにおいて、ニュートン流体仮定が、動脈瘤の進展・破裂と関連づけられてきた壁せん断応力（WSS）などの血行力学的特徴に影響するかを検証することである。
  • 分葉を有する脳動脈瘤10例を対象に、3D回転血管撮影（3DRA）および時間分解CTアンギオグラフィ（4DCTA）から領域拡張法・変形モデル・前進フロント法（advancing front）により幾何を再構築し、有限要素法（FEM）による血流シミュレーションをニュートンおよびCassonレオロジーモデルの下で実施して、拡張期末のWSSマップの分布比較、分葉部（低WSS）とネック部（高WSS）の同定、WSSの時間変化解析ならびに最大・最小・時間平均WSSの算出と統計学的比較を行った。
  • WSSの特徴づけはモデル間で本質的に変わらず、高WSS領域ではCassonモデルが系統的により高い最小値・最大値・時間平均WSSを与えた一方でその差は統計学的に有意ではなく、低WSS領域でも全症例平均ではCassonモデルの応力が高かったが症例によってはニュートンモデルが高く、いずれの場合も有意差は認められなかった。
  • したがって、ニュートンモデルがWSSを過大評価する証拠は認められず、ニュートン流体仮定は少なくともWSSの定量に関してCassonモデルと比べて実質的な差異を生じないことが示唆された。

(024) Cito [21]

📕 書誌情報

Accuracy and reproducibility of patient-specific hemodynamic models of stented intracranial aneurysms: report on the Virtual Intracranial Stenting Challenge 2011.

S Cito, A J Geers, M P Arroyo, V R Palero, J Pallarés, A Vernet, J Blasco, L San Román, W Fu, A Qiao, G Janiga, Y Miura, M Ohta, M Mendina, G Usera, A F Frangi

Ann Biomed Eng, 2015 Jan

💬 AI 翻訳タイトル

ステント留置頭蓋内動脈瘤における患者特異的血行動態モデルの精度と再現性：Virtual Intracranial Stenting Challenge 2011の報告

💬 AI 要約

  • 本研究は、CFDシミュレーションの臨床応用に不可欠な検証の一環として、Virtual Intracranial Stenting Challenge 2011を通じ、未治療および5種類の高孔隙率ステント配置で治療した頭蓋内動脈瘤内の速度場を研究グループ間でどの程度再現可能かを評価することを目的とした。
  • 未治療例の速度場検証には粒子画像流速計測（PIV）を用い、6参加グループ（計3種類のCFDソルバー）に対し血管幾何および展開後ステントの表面メッシュと全入出ロの流量境界条件を提供し、提出解を収集後、主流ジェットの軸方向スライス平面上の一様分布節点で算出した二乗平均平方根誤差（RMSE）を未治療スライスの最大速度で正規化したNRMSEで定量評価した。
  • CFDとPIVの一致度は良好でNRMSEは7.28%であり、またCFD解同士の一致は未治療・治療条件ともに極めて高く、主流ジェットに垂直な直線上での任意二群間の最大速度差は4.0 mm/s（未治療最大速度の4.1%）にとどまり、平均NRMSEは0.47%（範囲0.28–1.03%）であった。
  • 以上より、幾何学情報と流量条件が与えられれば、研究グループは頭蓋内動脈瘤内の速度場をin vitro測定により裏付けられる精度で数値的に再現でき、さらに異なるステント配置の血行動態効果についても卓越した一致を得られることが示された。

(025) Sarrami-Foroushani [17]

📕 書誌情報

Modeling of the acute effects of primary hypertension and hypotension on the hemodynamics of intracranial aneurysms.

Ali Sarrami-Foroushani, Maria-Cruz Villa-Uriol, Mohsen Nasr Esfahany, Stuart C Coley, Luigi Yuri Di Marco, Alejandro F Frangi, Alberto Marzo

Ann Biomed Eng, 2015 Jan

💬 AI 翻訳タイトル

原発性高血圧および低血圧が頭蓋内動脈瘤の血行動態に及ぼす急性影響のモデリング

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、高血圧および薬理学的に誘導された低血圧が頭蓋内動脈瘤（intracranial aneurysm: IA）の血行動態にどのように影響するかを明らかにすることである。
  • 典型的部位に発生した23例のIA画像から患者固有の数値流体力学（Computational Fluid Dynamics: CFD）モデルを構築し、一次元全身血管モデルで生成した正常血圧下の流量・圧力波形を基に境界条件を変調することで高血圧および低血圧を模擬し、動脈瘤部位と流れパターンのタイプ別に流速・圧力・壁せん断応力への影響を評価した。
  • 結果、他部位に比して椎骨脳底動脈系（vertebrobasilar artery: VBA）動脈瘤は流れの変化に対して高感受性を示し、高血圧では収縮期ピーク時の空間平均流速が30%増加（他部位では16–21%増加）、低血圧では流れが20%低下（他部位では10–13%低下）し、さらに運動量駆動型の血行動態はせん断駆動型よりも影響を受けやすかった。
  • 本研究は、患者固有モデリングが臨床的に関連性の高い検討において部位特異的な流れパターンを同定するうえで有効であることを示し、循環器疾患の理解を深化させるモデリング技術の役割と将来的な医療応用の可能性を裏付けた。

(026) Galarza [25]

📕 書誌情報

New designs of ventricular catheters for hydrocephalus by 3-D computational fluid dynamics.

Marcelo Galarza, Ángel Giménez, Olga Pellicer, José Valero, José M Amigó

Childs Nerv Syst, 2015 Jan

💬 AI 翻訳タイトル

三次元計算流体力学（CFD）に基づく水頭症用脳室カテーテルの新規設計

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、従来の脳室カテーテルでは脳脊髄液（CSF）が主として近位側孔から流入するという既報の所見を受け、カテーテル長手方向での流入を平準化することを意図した5種類のプロトタイプを設計・検証することである。
  • 自動生成された三次元モデルを用いた計算流体力学（CFD）解析により、物理寸法を仮想ワイヤーフレームモデルへ変換してメッシュを構築し、非圧縮性ナビエ–ストークス方程式を数値的に解いて各プロトタイプの流れ場を評価し、既存市販カテーテルの三次元解析結果と比較した。
  • 側孔数および側孔/セグメント（segment）比、さらに側孔径を調整することで流動特性が改善され、モデル1〜3では遠位から近位に向かって流量が減少し、モデル4では遠位から近位に向かって増加し、モデル5では各セグメントにわたり一定の流量が得られた。
  • 長手方向に側孔径・孔数・側孔/セグメント比を可変とする新規設計により、カテーテル全長にわたる流体の流入均一性が向上し、閉塞リスクの低減が期待される。

(027) Jeong [31]

📕 書誌情報

The hemodynamic alterations induced by the vascular angular deformation in stent-assisted coiling of bifurcation aneurysms.

W Jeong, M H Han, K Rhee

Comput Biol Med, 2014 Oct

💬 AI 翻訳タイトル

分岐部動脈瘤に対するステント併用コイル塞栓術における血管角度変形が誘発する血行動態変化

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、分岐部動脈瘤に対するステント併用コイル塞栓術に伴うステント留置および血管リモデリング（vascular remodeling）が血行動態に及ぼす影響、とりわけステントによる血管の直線化に伴う血管角度変形が誘発する変化を解明することである。
  • 数値流体力学（computational fluid dynamics, CFD）解析を用いて、ステント留置前後の動脈瘤内および分枝血管内の平均速度、平均運動エネルギー、平均壁面せん断応力（wall shear stress; WSS）、平均渦度などのパラメータを評価し、分岐角の増加に対する応答を検討した。
  • ステント留置により動脈瘤内の流動性は低下し、平均速度、平均運動エネルギー、平均WSS、平均渦度が減少した一方、ステント直線化に起因する分岐角の増大に伴いこれらパラメータは増加し、最大WSSとその空間勾配はステント留置側（左）分枝血管の動脈瘤澒部近傍で、最大振動性せん断指数（oscillatory shear index; OSI）は対側（右）分枝血管に連なる動脈瘤の澒部近傍で観察された。
  • これらの所見は、動脈瘤再発に関与し得るWSSやOSIなどの指標がステント誘発性の血管変形によって増大し得ることを示し、ステント併用治療における血管角度変形の管理が血行動態上重要な設計・術式上の検討事項であることを学術的に示唆する。

(028) Brina [21]

📕 書誌情報

Intra-aneurysmal flow patterns: illustrative comparison among digital subtraction angiography, optical flow, and computational fluid dynamics.

O Brina, R Ouared, O Bonnefous, F van Nijnatten, P Bouillot, P Bijlenga, K Schaller, K-O Lovblad, T Grünhagen, D Ruijters, V Mendes Pereira

AJNR Am J Neuroradiol, 2014 Dec

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤内血流パターン：デジタルサブトラクション血管撮影、オプティカルフロー、および計算流体力学の例示的比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳内囊状動脈瘤において、デジタルサブトラクション血管撮影（DSA）から得たオプティカルフロー法と計算流体力学（CFD）で推定される血流パターンを比較し、流入方向および見かけ上の再循環の評価における整合性を検証することである。
  • 治療前の診断DSAを受けた未破裂囊状脳動脈瘤21例を対象に、高フレームレートDSAで心拍変調された造影剤の移動を追跡して動脈瘤内速度場を推定し、さらにDSAおよび3D回転血管撮影データセットからオプティカルフローで取得した患者固有の入口境界条件を用いて各症例のCFDを実行し、3名の独立観察者が通常のDSA画像、オプティカルフロー画像、CFD流れ場の流入方向と見かけ上の再循環を質的に比較してカッパ係数（κ）を算出した。
  • 21例中14例で同一投影視におけるオプティカルフロー画像とCFDの流れパターンは結論可能かつ一致し（κ=0.91）、そのうち8例のみが通常DSAとも一致して結論可能であった（観察者間κ=0.87）；一方、7例では不適切な投影角度が原因と考えられるためオプティカルフロー画像の判定が不確定であった。
  • DSAベースのオプティカルフロー法は動脈瘤内の流入方向と見かけ上の再循環の評価においてCFDと質的に整合し、造影剤運動がDSAで明瞭でない場合の流れの可視化を改善し得る診断的手法であり、今後の手法妥当性の検証および患者評価に資する可能性が示唆された。

(029) Valen-Sendstad [87] ⭐

📕 書誌情報

High-resolution computational fluid dynamics detects flow instabilities in the carotid siphon: implications for aneurysm initiation and rupture?

Kristian Valen-Sendstad, Marina Piccinelli, David A Steinman

J Biomech, 2014 Sep 22

  • Keywords: Aneurysm, Carotid artery, Computational fluid dynamics, Transitional flow, Turbulence, Vortex-shedding

  • DOI: 10.1016/j.jbiomech.2014.04.018

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 87
    • FWCI: 5.166 ⭐
    • Citation Percentile: 99.99 🌟

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💬 AI 翻訳タイトル

高解像度計算流体力学は内頸動脈サイフォンにおける流動不安定性を検出する：動脈瘤発生および破裂への示唆

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、内頸動脈（ICA）サイフォンにおいて高解像度の計算流体力学（CFD）により流動不安定性を同定し得るかを検証し、これが動脈瘤の発生および破裂機序の解明に与える影響を評価することである。
  • オープンソースのAneuriskデータセットからICA動脈瘤の5連続症例を対象に、サイフォン下流に常在する動脈瘤をデジタル的に除去し、上流に長い頸部ICA、下流に中大脳動脈（MCA）および前大脳動脈（ACA）を含むCFDモデルを構築して、平均約2,400万（範囲1,600万～3,200万）の一次四面体要素と1心拍あたり3万タイムステップを用いた高解像度の拍動流シミュレーションを実施した。
  • その結果、5例中2例は層流であったが収縮期最大直後に軽度の不安定性を示し、1例では約100 Hzの強い周期的渦放出が観察され、残る2例ではより高周波の流動不安定性と複雑な三次元渦構造が下流の大脳動脈にまで及んだ。
  • 以上より、内頸動脈サイフォンには流動不安定性が生じ得ることが高解像度CFDにより示され、これは低解像度に依拠した従来のCFD研究と相反する一方でin vitro報告とは整合し、動脈瘤発生および不安定性の下流動脈瘤への伝播が関与する破裂力学の理解に重要な示唆を与える。

(030) Lauric [38]

📕 書誌情報

Curvature effect on hemodynamic conditions at the inner bend of the carotid siphon and its relation to aneurysm formation.

Alexandra Lauric, James Hippelheuser, Mina G Safain, Adel M Malek

J Biomech, 2014 Sep 22

💬 AI 翻訳タイトル

内頸動脈サイフォン内彎部における曲率が血行力学条件に及ぼす影響と動脈瘤形成との関連

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、壁せん断応力（wall shear stress; WSS）が低いと想定される内彎部における動脈瘤発生機序の不明点を踏まえ、内頸動脈サイフォン内側屈曲部における血管曲率と血行力学が動脈瘤形成に及ぼす影響を評価することである。
  • カテーテル3D回転血管撮影データ35例（動脈瘤あり10、対照25）の三次元形状からサイフォン屈曲の曲率半径と最大曲率を定量化して単変量統計解析を行い、さらに動脈瘤を仮想的に除去した患者由来モデルと曲率を段階的に増大させた合成モデルに対して数値流体解析（computational fluid dynamics; CFD）を実施した。
  • その結果、動脈瘤を有する症例ではサイフォン屈曲の局所最大曲率が有意に高値で（0.36 ± 0.045 vs. 0.30 ± 0.048 mm^-1, p=0.003）、全体の曲率半径には差を認めず（p=0.36）、CFDでは曲率の引き締め（曲率半径5→3 mm）に伴い内彎壁でのWSSおよび壁せん断応力勾配（wall shear stress gradient; WSSG）が著明に増大し、患者データでは動脈瘤は高いWSS/WSSGピークに挟まれた低WSS領域（<4 Pa）に一致し、WSSピークは動脈瘤頸部と相関する一方、対照例ではWSS/WSSGは低値かつ空間的変動が乏しかった。
  • 結論として、サイフォン部の高い屈曲曲率は内彎壁近位でのWSS/WSSGの動的高ピークとその後の血流停滞・再循環を惹起し、破壊的血管壁リモデリングと動脈瘤形成の開始を促す局所環境を形成することを示した。

(031) Neidlin

📕 書誌情報

Design modifications and computational fluid dynamic analysis of an outflow cannula for cardiopulmonary bypass.

Michael Neidlin, Sebastian Jansen, Anton Moritz, Ulrich Steinseifer, Tim A S Kaufmann

Ann Biomed Eng, 2014 Oct

  • Keywords: NA

  • DOI: NA

  • Article: NA

  • OpenAlex: NA

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

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  • Google Scholar: NA
  • OpenCitations: NA

💬 AI 翻訳タイトル

心肺バイパス用送血カニューレの設計改良と数値流体力学（CFD）解析

💬 AI 要約

  • 本研究は、腋窩動脈カニュレーション時にカニューレ先端と椎骨動脈分岐の距離が脳灌流に与える影響が大きいという近年のCFD知見を踏まえ、脳酸素供給不足に伴う神経学的合併症の低減を念頭に、心肺バイパス用送血カニューレの設計改良の有効性を評価することを目的とした。
  • カニューレ断面に螺旋面を設けて流れにスピン（ヘリシティ）を付与する設計と、先端を狭窄させて放射状孔で噴流を分割する設計の2案を作製し、数値流体力学（CFD）解析で流動特性と血液損傷の予測を評価し、粒子画像流速測定（PIV）により速度分布と渦位置を実験的に検証した。
  • ヘリシティ付与により脳血管の灌流が改善され、標準カニューレで生じた右椎骨動脈への吸い込み（逆流）が抑制され、全長にヘリックスを有する設計ではこの逆流量が2124 mL/minから32 mL/minへと大幅に低減し、血液損傷の予測値も最小であった一方、噴流分割型は満足できる成果を示さなかった。
  • 以上より、カニューレ内に全長の螺旋構造を導入して流れにヘリシティを与えることは、腋窩カニュレーション時の脳灌流を向上させ不適切な逆流を抑制し得る有望な設計改良であり、CFDの予測はPIV計測により妥当化され、将来的に神経学的合併症リスク低減への応用可能性が示唆された。

(032) Haughton [45]

📕 書誌情報

Spinal fluid biomechanics and imaging: an update for neuroradiologists.

V Haughton, K-A Mardal

AJNR Am J Neuroradiol, 2014 Oct

💬 AI 翻訳タイトル

脊柱管内脳脊髄液の生体力学と画像診断：神経放射線科医のための最新知見

💬 AI 要約

  • 本総説の目的は、脊椎領域における脳脊髄液（CSF）フローイメージングの実践に重要なCSF流動の概念を神経放射線科医向けに最新化することである。
  • 本総説では、心拍同期位相コントラストMRI（PC-MRI）と数値流体力学（computational fluid dynamics: CFD）に関する最近の進展を統合し、脊柱管内CSF流動の画像化と生体力学に関する知見を整理した。
  • PC-MRIはキアリI型奇形の手術適応評価に用いられ、PC-MRIとCFDの併用により脊柱管内のCSF流動の理解が深化するとともに、脊髄空洞症や脊柱管狭窄症における研究応用が拡大している一方、正常および病的なCSF流動パターンの熟知がMRI撮像の最適化と所見解釈に不可欠であることが強調されている。
  • 結論として、本総説は、脊椎領域のフローイメージングの質向上と臨床意思決定・研究の推進に資するCSF流動の最新概念を提示し、神経放射線科医が撮像計画と所見解釈を適切に行うための基盤知識の重要性を強調する。

(033) Cheng [29]

📕 書誌情報

Effects of fluid structure interaction in a three dimensional model of the spinal subarachnoid space.

Shaokoon Cheng, David Fletcher, Sarah Hemley, Marcus Stoodley, Lynne Bilston

J Biomech, 2014 Aug 22

💬 AI 翻訳タイトル

脊髄くも膜下腔の三次元モデルにおける流体―構造連成(FSI)の影響

💬 AI 要約

  • 脊髄運動が脳脊髄液(CSF)圧に与える影響の不確実性を踏まえ、正常および狭窄モデルにおいて流体―構造連成(FSI)がCSF圧および脊髄運動に及ぼす効果を定量化することを目的とした。
  • 健常者由来のMR解剖画像とCSF流量測定から脊髄くも膜下腔(SAS)および脊髄の三次元患者特異的モデルを構築し、T4レベルのSAS断面積を20%縮小した狭窄モデルも作成したうえで、ANSYS CFXとANSYS Mechanicalを連携させたFSIシミュレーションを実行した。
  • その結果、正常モデルと狭窄モデルのいずれにおいても、FSIの導入によるCSF圧への影響は約1%にとどまった。
  • したがって、少なくとも圧力評価に関しては、SASの数値流体力学(CFD)モデルにおけるFSIの効果は無視し得る程度であり、FSIの組み込みは必須ではないことが示唆された。

(034) Ugron [10]

📕 書誌情報

Measurement of flow diverter hydraulic resistance to model flow modification in and around intracranial aneurysms.

Adám Ugron, István Szikora, György Paál

Interv Med Appl Sci, 2014 Jun

  • Keywords: computational fluid dynamics, flow diversion, intracranial aneurysm, pressure, wall shear stress

  • DOI: 10.1556/IMAS.6.2014.2.2

  • Article

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    • Cited by: 10
    • FWCI: 0.449
    • Citation Percentile: 75.46

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💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈瘤周囲・瘤内の血流修飾をモデル化するためのフローダイバータの水力抵抗測定

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、フローダイバータ（FD）留置により生じる親動脈と動脈瘤嚢内の血流の連絡を抑制する効果に伴う周囲および瘤内血流の変化を、簡便かつ高精度に追跡できる計算手法を提示することである。
  • 詳細なワイヤ構造を直接解像するCFDに代えて、FD一層または多層の水力抵抗（hydraulic resistance: HR）を表現する多孔質層モデルを提案し、HRがFD機能の本質的パラメータであるとの立場に基づき、簡便な装置によるHR測定法を開発した。
  • 測定結果を提示し、そのHR値を数値計算に用いることで、患者特異的動脈瘤シミュレーションにおいてFDによる周囲および瘤内血流の修飾を取り扱う上での有用性を実証した。
  • HRに着目した多孔質層によるFDモデル化は、膨大な計算資源や高度な格子作成を要し検証も不十分な詳細解析に比して、FDの効果を簡便に取り入れうる実用的アプローチであり、脳動脈瘤内外の血行動態評価の効率化に資する。

(035) Goubergrits [20]

📕 書誌情報

Hemodynamic impact of cerebral aneurysm endovascular treatment devices: coils and flow diverters.

Leonid Goubergrits, Jens Schaller, Ulrich Kertzscher, Thies Woelken, Moritz Ringelstein, Andreas Spuler

Expert Rev Med Devices, 2014 Jul

  • Keywords: cerebral aneurysms, coils, computational fluid dynamics, endovascular treatment, flow diverters, flow visualization, stents, wall shear stress

  • DOI: 10.1586/17434440.2014.925395

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 20
    • FWCI: 0.119
    • Citation Percentile: 33.86

  • PubMed

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💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤に対する血管内治療デバイスの血行動態への影響：コイルおよびフローダイバーター

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、文献レビューと著者らの独自研究を統合し、コイルおよびフローダイバーター等の血管内治療デバイスによって惹起される脳動脈瘤内血行動態の変化を明らかにし、長期成績に資する術後血行動態の理解を深めることである。
  • 文献的知見と独自の解析を併用して、治療後の瘤内圧、流量低下、流れ構造の変化を評価し、デバイス幾何学、留置過程（course of placement）、親血管および動脈瘤形状といったパラメータへの依存性を検討した。
  • その結果、コイル塞栓術およびステント（フローダイバーター）による治療は、術後の瘤内圧には影響を及ぼさない一方で、瘤内の血流を有意に減少させ、渦・ジェットなどの流れ構造を大きく変化させることが示された。
  • 結論として、治療デバイスが瘤内血流に与える影響はデバイスの幾何形状、留置過程（course of placement）、親血管および動脈瘤の形態に依存し、術後血行動態の把握が長期的な治療成功の鍵であることを本研究は明確にした。

(036) Xiang [54] ⭐

📕 書誌情報

Increasing flow diversion for cerebral aneurysm treatment using a single flow diverter.

Jianping Xiang, Ding Ma, Kenneth V Snyder, Elad I Levy, Adnan H Siddiqui, Hui Meng

Neurosurgery, 2014 Sep

💬 AI 翻訳タイトル

単一フローダイバータによる脳動脈瘤治療におけるフローダイバージョンの増強

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳血管用フローダイバータ（FD）の柔軟なメッシュ構造を利用した瘤口部での局所コンパクション(compaction)を増加させることで、標準的な非コンパクション配置と比較して瘤内血行動態がどの程度改善され、瘤の血栓性閉塞の可能性が高まるかを検証することである。
  • 患者特異的な広頸動脈瘤モデルに対し、単一FDの配置を（1）コンパクションなし（標準法、C1）と（2）瘤口部での最大コンパクション（新規戦略、C2）の2戦略で高度モデリングにより再現し、治療前後の瘤内血行動態を拍動流CFD解析で評価し、流れの停滞指標と血液せん断応力を算出した。
  • 流線・等速度・壁せん断応力分布はC2でより顕著な瘤内流量低下を示し、平均瘤内流速はC2で治療前の29%（C1では67%）、瘤内の入れ替わり時間はC2で237%（C1では134%）に延長し、渦コアラインと振動せん断指数（OSI）はC2で流れの複雑性がより低減したことを示し、さらに流入域のFDストラット近傍およびFDのポア(pore)通過部で極めて高い血液せん断応力が両戦略で観察された。
  • 以上より、瘤口部での最大コンパクションという新戦略は単一FDでも瘤内血流低減をほぼ倍増させて瘤閉塞を加速し得ることが示唆され、加えてFDポア通過時の超高せん断が血小板活性化を介する追加的な血栓形成機序となる可能性が示された。

(037) Morales [8]

📕 書誌情報

Peak systolic or maximum intra-aneurysmal hemodynamic condition? Implications on normalized flow variables.

Hernán G Morales, Odile Bonnefous

J Biomech, 2014 Jul 18

💬 AI 翻訳タイトル

収縮期ピークか、動脈瘤内における最大血行力学条件か？正規化された流れ変数に対する示唆

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、患者固有の流れ情報の欠如を踏まえ、異なる生理学的流量条件下で動脈瘤内および親血管の血行力学が心周期にわたりどのように変動するかを明らかにし、正規化された流れ変数の取り扱いに関する知見を提供することである。
  • 画像ベースの11例の動脈瘤モデルに対し、計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）を用いた拍動流シミュレーションを実施し、1心周期にわたって速度の大きさと壁面せん断応力（wall shear stress; WSS）を算出した。
  • 最大血行力学条件は必ずしも収縮期ピークに一致せず、そのピークからの時間シフトは動脈瘤サイズ・流量・周囲血管および流動パターンの安定性に依存して（動脈瘤が大きく流量が小さいほどシフトは増大し、親血管の流動パターンが変化すると収縮期ピークより早期に最大となり得る）、収縮期ピーク時WSSと最大WSSの差は最大65%に達し、さらに速度の大きさとWSSは親血管の選択セグメントに依存して特に収縮期ピーク近傍で変動が大きく、同一流量でも任意に選んだ2セグメント間で50%以上の差がみられた。
  • したがって最高の動脈瘤内応力を評価する際には収縮期ピーク時ではなく最大WSSが発生する時相を用いることが望ましく、また動脈瘤内血行力学の正規化には親血管の任意セグメント選択に依存しない変数を用いるべきである。

(038) Karmonik [10]

📕 書誌情報

Magnetic resonance imaging as a tool to assess reliability in simulating hemodynamics in cerebral aneurysms with a dedicated computational fluid dynamics prototype: preliminary results.

Christof Karmonik, Y Jonathan Zhang, Orlando Diaz, Richard Klucznik, Sasan Partovi, Robert G Grossman, Gavin W Britz

Cardiovasc Diagn Ther, 2014 Apr

💬 AI 翻訳タイトル

専用の計算流体力学(CFD)プロトタイプを用いた脳動脈瘤の血行動態シミュレーションにおける信頼性評価のための磁気共鳴画像法(MRI)：予備的結果

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤における血行動態を対象とした計算流体力学(CFD)シミュレーションの信頼性を評価する手段として、位相コントラスト磁気共鳴画像法(pcMRI)の有用性を実証し、臨床研究への橋渡しに資する知見を提示することである。
  • 2次元pcMRIにより瘤内速度情報が得られた6例の脳動脈瘤を対象に、一定流入条件の定常CFDシミュレーションを専用CFDプロトタイプで実施し、pcMRIから得られた主要な速度パターンの特徴をCFD結果と比較した。
  • 測定値(2D pcMRI)とシミュレーション(CFD)による瘤内速度パターンの主要特徴は良好な定性的な一致を示し、計算シミュレーションが速度場の主要特徴を再現し得ることが確認された。
  • これらの予備的結果は、pcMRIがCFD結果の妥当性・信頼性評価に有用であることを示すとともに、臨床研究における特定の応用に向けてシミュレーション手法の更なる改良が必要であることを示唆する。

(039) Cebral [100] ⭐

📕 書誌情報

Analysis of hemodynamics and wall mechanics at sites of cerebral aneurysm rupture.

Juan R Cebral, Mariano Vazquez, Daniel M Sforza, Guillaume Houzeaux, Satoshi Tateshima, Esteban Scrivano, Carlos Bleise, Pedro Lylyk, Christopher M Putman

J Neurointerv Surg, 2015 Jul

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤破裂部位における血行力学および血管壁力学の解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、破裂部位が画像で特定された脳動脈瘤を対象に、壁面せん断応力（wall shear stress; WSS）の異常な高低に起因する二つの血行力学的経路のうち、どちらが壁の進行性劣化を通じて破裂部位をより適切に説明するかを検証することである。
  • 3次元画像で破裂部位を同定可能であった9例を解析し、計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）によりWSS分布を算出、得られた血行力学的負荷の下で壁構造モデル（structural wall models）から壁内応力を評価し、さらにWSS分布に応じて高WSSまたは低WSS領域で壁厚と剛性を増減させる仮定を導入した複数モデルを構築し、破裂確率指標（Rupture Probability Index; RPI）で比較した。
  • 破裂部位の多くは嚢内主流（intrasaccular flow stream）に沿い主衝突域（primary impaction zone）の下流に位置し、9例中8例（89%）では異常に高いWSS領域での壁の菲薄化・硬化を仮定したモデルが最も高いRPIを示して破裂部位を説明し、残る1例（11%）では異常に低いWSS領域での菲薄化・硬化仮定が最適であった。
  • 以上より、脳動脈瘤破裂は異常血行力学に応答した局所的な壁の劣化・脆弱化によって生じる可能性が高く、特に画像ベースの計算モデル（image-based computational models）において高WSS領域での壁の菲薄化・硬化を仮定することで多くの症例の破裂部位を説明できることが示された。

(040) Leng [64] ⭐

📕 書誌情報

Computational fluid dynamics modeling of symptomatic intracranial atherosclerosis may predict risk of stroke recurrence.

Xinyi Leng, Fabien Scalzo, Hing Lung Ip, Mark Johnson, Albert K Fong, Florence S Y Fan, Xiangyan Chen, Yannie O Y Soo, Zhongrong Miao, Liping Liu, Edward Feldmann, Thomas W H Leung, David S Liebeskind, Ka Sing Wong

PLoS One, 2014

💬 AI 翻訳タイトル

症候性頭蓋内動脈硬化症における計算流体力学（CFD）モデリングは脳卒中再発リスクを予測し得る

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、70–99%の内腔狭窄を伴う症候性頭蓋内動脈硬化症（intracranial atherosclerosis: ICAS）患者において、計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）モデルで定量化される病変部の血行力学と脳卒中再発リスクとの関連を検証することである。
  • 症候性ICAS 70–99%狭窄病変を有する患者を登録し、ベースラインのコンピュータ断層血管造影（computed tomographic angiography: CTA）ソース画像から血管形状を再構築してCFD解析を行った；病変前後の圧力変化は狭窄後/狭窄前圧の比で、せん断ひずみ速度（shear strain rate: SSR）の変化は狭窄最狭部（stenotic throat）/近位正常血管のSSR比で、流速も同様の比で表現し、患者は1年間追跡した。
  • 計32例（年齢中央値65歳、男性59.4%）が解析対象となり、圧力比の中央値は0.40（−2.46–0.79）、SSR比は4.5（2.2–20.6）、流速比は7.4（5.2–12.5）であった；単変量Cox回帰ではSSR比（ハザード比[HR] 1.027、95%信頼区間[CI] 1.004–1.051、P=0.023）および流速比（HR 1.029、95% CI 1.002–1.056、P=0.035）が1年以内の同一領域再発性虚血性脳卒中と有意に関連し、受信者動作特性（ROC）解析のc統計量（c-statistics）はいずれも0.776（95% CI 0.594–0.903；それぞれP=0.014および0.002）であった。
  • 日常診療で取得されるCTAから再構築したCFDモデルに基づくICAS病変の血行力学指標、特にSSR比および流速比は再発性虚血性脳卒中の予測マーカーとなり得ることが示され、重度狭窄を伴う症候性ICAS患者のリスク層別化におけるCFDの臨床応用可能性を示唆した。

(041) Oeltze [55] ⭐

📕 書誌情報

Blood Flow Clustering and Applications in Virtual Stenting of Intracranial Aneurysms.

Steffen Oeltze, Dirk J Lehmann, Alexander Kuhn, Gabor Janiga, Holger Theisel, Bernhard Preim

IEEE Trans Vis Comput Graph, 2014 May

💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈瘤における血流クラスタリングと仮想ステント留置への応用

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、患者個別データに基づく数値流体力学（CFD）による頭蓋内動脈瘤の定常血行動態解析において、仮想ステント留置（virtual stenting）の成否に関連すると考えられる流れパターンを、可視化の混雑を低減しつつ抽出・把握することである。
  • 3次元流れ場における流線の幾何学的特徴および領域特異的属性（domain-specific attributes）に基づいて完全自動でクラスタリングを行い、クラスタ代表（cluster representatives）を算出する手法を提案し、一般的な定量評価と領域特異的な質的評価により最先端の3手法を比較した。
  • 本アプローチは、過密で雑然としがちな流線可視化のクラッターを低減して特徴的な血流構造を明確化し、幾何学および領域特異的属性に基づくクラスタリングが異なる仮想ステント留置戦略の比較・評価に有用であることを示した。
  • 以上より、提案手法は患者個別CFDに基づく治療計画における血行動態解析の解釈可能性を高め、CFDエンジニアおよび介入的神経放射線科医の意思決定を支援し得る。

(042) Ma [53] ⭐

📕 書誌情報

Enhanced aneurysmal flow diversion using a dynamic push-pull technique: an experimental and modeling study.

D Ma, J Xiang, H Choi, T M Dumont, S K Natarajan, A H Siddiqui, H Meng

AJNR Am J Neuroradiol, 2014 Sep

💬 AI 翻訳タイトル

ダイナミック・プッシュ・プル手技を用いた動脈瘤フローダイバージョンの強化：実験およびモデリング研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、ダイナミック・プッシュ・プル手技（dynamic push-pull technique）により瘤口部のフローダイバータ（flow diverter）メッシュ密度を操作してフローダイバージョンを最大化し、その血行力学的効果を高忠実度（high-fidelity）バーチャル・ステンティング（virtual stenting）と数値流体力学（computational fluid dynamics, CFD）を用いて患者特異的動脈瘤で評価し、in vitro展開および臨床画像で検証することである。
  • 同一の側壁型前大脳動脈動脈瘤ファントムに対し、Pipeline Embolization Device（PED）2本を用い、デリバリーワイヤ前進量の異なるダイナミック・プッシュ・プル手技（21 mm対11 mm）で展開し、これらの展開過程を高忠実度バーチャル・ステンティングで数値的に再現してメッシュ形状を検証するとともに、CFDにより側壁型動脈瘤および既報の紡錘状脳底動脈幹動脈瘤モデルでの瘤内流入低下を定量し、さらに臨床症例の操作メッシュ画像も評価した。
  • in silicoの展開はin vitroのメッシュ形状を精確に再現し、より大きいワイヤ前進（21 mm）は瘤口部のメッシュのコンパクション（compaction）を増大させ金属被覆率を36%から50%へ高め、それに伴い瘤内流入は側壁型で50%から62%、紡錘状で36%から57%へとより大きく低下し、一方でデバイスの伸長により親血管の金属被覆率は相対的に低下し、同様の高・低コンパクションの達成が2例の実患者でも確認された。
  • 以上より、ダイナミック・プッシュ・プル手技は純編組型フローダイバータの瘤口部における金属被覆率を増加させて意図したフローダイバージョンを強化しつつ、親血管上の被覆を減らして近傍穿通枝の血流低下を回避し得る有用な最適化戦略であることが示された。

(044) Dillard [22] ⭐

📕 書誌情報

From medical images to flow computations without user-generated meshes.

Seth I Dillard, John A Mousel, Liza Shrestha, Madhavan L Raghavan, Sarah C Vigmostad

Int J Numer Method Biomed Eng, 2014 Oct

💬 AI 翻訳タイトル

医用画像からユーザーによるメッシュ生成を要しない流体解析へ

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、患者個別形状の生体流体解析において、画像セグメンテーション・表面メッシュ生成・体積メッシュ生成を経る従来の多段プロセスを置き換え、ユーザーによるメッシュ生成を不要とする画像から計算(image-to-computation)への統合フレームワークを提示することである。
  • 提案法では、画像を暗黙曲面(implicit surface)として直交(Cartesian)領域に埋め込み、Cartesian mesh pruning、局所メッシュ細分化(local mesh refinement)、大規模並列化(massive parallelization)を組み合わせて分散メモリアーキテクチャ(distributed memory architectures)に適合させ、幾何学的に異なる2例の頭蓋内動脈瘤の3次元画像再構成に適用して標準的な多段法と比較した。
  • 本フレームワークにより、複雑形状でも表面メッシュおよびボディフィット(body-fitted)体積メッシュの生成を介さずに多プロセッサ計算機上での流れ計算が可能であり、Cartesian mesh pruning・局所細分化・大規模並列化により計算効率を確保できることを示し、さらに標準的な多段プロセスによる計算と比較検証を行った。
  • 以上より、提案フレームワークはユーザー生成メッシュを要しないエンドツーエンドの画像ベースCFDパイプラインを提供し、分散並列計算環境での患者固有血行動態解析、とりわけ頭蓋内動脈瘤への適用可能性を示した。

(045) Neidlin [13]

📕 書誌情報

A multiscale 0-D/3-D approach to patient-specific adaptation of a cerebral autoregulation model for computational fluid dynamics studies of cardiopulmonary bypass.

Michael Neidlin, Ulrich Steinseifer, Tim A S Kaufmann

J Biomech, 2014 Jun 03

  • Keywords: Baroreflex, Cardiopulmonary bypass, Cerebral autoregulation, Computational fluid dynamics, Lumped parameter

  • DOI: 10.1016/j.jbiomech.2014.03.039

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 13
    • FWCI: 1.572
    • Citation Percentile: 82.89

  • PubMed

  • Google Scholar
  • OpenCitations

💬 AI 翻訳タイトル

心肺バイパスの数値流体力学（CFD）研究における脳自己調節モデルの患者特異的適応に向けたマルチスケール0-D/3-Dアプローチ

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、心肺バイパス（CPB）時のCFD解析において、従来の集中定数モデル（lumped parameter approach）が示した脳血流（CBF）の過大評価とパラメータの生理学的解釈の不明確さを解消し、脳自己調節（CA）モデルを患者特異的に適応させるマルチスケール0-D/3-D枠組みを確立することである。
  • 圧受容体反射（baroreflex）を0次元の制御回路モデル（0-D control circuit representation）として構築し、各パラメータの生理学的意味とCBFへの影響を解析した後、そのパラメータを三次元CFDに移植してCAの静的および動的応答を評価した。
  • その結果、設定したバロレフレックス・パラメータは正常血圧、高血圧、ならびに自己調節障害の挙動を再現し、麻酔薬など動的CAを制御する要因の効果を模擬でき、さらに三次元CFDにおけるCBFの静的・動的挙動は0-Dモデルの結果と良好に一致した。
  • 以上より、提案するマルチスケール0-D/3-D手法は、患者特異的な脳自己調節をCFD研究に組み込むうえでの実現可能性と有用性を示した。

(046) Cebral [33] ⭐

📕 書誌情報

Analysis of flow changes in side branches jailed by flow diverters in rabbit models.

Juan R Cebral, Marcelo Raschi, Fernando Mut, Yong-Hond Ding, Daying Dai, Ramanathan Kadirvel, David Kallmes

Int J Numer Method Biomed Eng, 2014 Oct

💬 AI 翻訳タイトル

ウサギモデルにおけるフローダイバータで被覆（jailing）された側枝の血流変化の解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤に対するフローダイバータ（flow diverter）治療中に側枝で生じる血行動態変化を定量的に把握し、虚血性合併症の予防とデバイス設計の改良に資することである。
  • ウサギ4匹の大動脈で側枝起始部を横切るようにフローダイバータを留置し、三次元血管造影とドップラー超音波（DUS）から個体特異的幾何と境界条件を構築して、治療前後の仮想デバイス展開を含む流れの数値シミュレーション（CFD）を行い、末梢抵抗は治療前後で不変と仮定しつつ、8週間後の血管造影で開存性を評価した。
  • 全ての被覆（jailing）側枝は8週後も開存し、CFDでは平均流量が2〜20%、ピーク流量が5〜36%低下し、主な変化は収縮期に生じ、治療前の流れ場に再循環域は認められず、留置後もデバイスワイヤ近傍の局所的な構造変化を除き大きな再循環域の新規形成や消失はなかった。
  • 起始部の被覆率が中等度から高度であっても側枝血流の変化は相対的に小さく、穿通枝・側枝閉塞のリスクに関してフローダイバータの安全性を支持する知見であり、実験モデルと個体特異的解析の統合による定量結果は既報の臨床経験とも整合する。

(047) Cebral [64] ⭐

📕 書誌情報

Analysis of hemodynamics and aneurysm occlusion after flow-diverting treatment in rabbit models.

J R Cebral, F Mut, M Raschi, S Hodis, Y-H Ding, B J Erickson, R Kadirvel, D F Kallmes

AJNR Am J Neuroradiol, 2014 Aug

💬 AI 翻訳タイトル

ウサギモデルにおけるフローダイバーター治療後の血行動態と動脈瘤閉塞の解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、ウサギのエラスターゼ誘発性動脈瘤に対するフローダイバーター治療直後に生じる血行動態条件と、その後の動脈瘤閉塞との関係を解明することである。
  • 20例のエラスターゼ誘発性動脈瘤について、治療前後の血行動態を画像ベースの計算流体力学(CFD)によりモデル化し、治療8週後に取得した3D画像に対するボクセル化手法を用いて局所的な閉塞度を定量化し、澒部径や平均通過時間(mean transit time)を含むグローバル指標に加え、速度・渦度・せん断速度などのボクセル単位の血行動態変数に基づき、将来的に血栓化した領域と開存領域を統計学的に比較した。
  • 治療8週後には20例中6例が開存、14例が完全またはほぼ完全閉塞であり、開存動脈瘤は澒部径が有意に大きく(P=0.0015)平均通過時間が短く(P=0.02)、またボクセル解析では開存領域の速度・渦度・せん断速度が閉塞へ進行した領域より約2.8倍大きい(P<0.0001)一方、局所血行動態変数に基づく統計モデルは局所閉塞を全体で84%の正解率で予測し、澒部から離れた領域では92–94%と高精度であるのに対して澒部近傍では73%にとどまった。
  • これらの結果は、動脈瘤ドーム内では遅流誘発性血栓形成が主要な治癒機序である一方、澒部近傍では他の過程が併存する可能性を示し、治療直後の血行動態が閉塞予測の有力指標であることを支持する。

(048) Karmonik [30]

📕 書誌情報

Quantitative comparison of hemodynamic parameters from steady and transient CFD simulations in cerebral aneurysms with focus on the aneurysm ostium.

C Karmonik, O Diaz, R Klucznik, R G Grossman, Y J Zhang, G Britz, N Lv, Q Huang

J Neurointerv Surg, 2015 May

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤における瘤口（オスティウム）に焦点を当てた定常および非定常CFDシミュレーションに基づく血行動態パラメータの定量比較

💬 AI 要約

  • 単一の流入を有する脳動脈瘤を対象に、瘤口（オスティウム）に着目して、定常および非定常の計算流体力学（CFD）シミュレーションで得られる血行動態の差異を定量比較することを目的とした。
  • 10例の脳動脈瘤に対し定常および非定常CFDを実行し、近位・遠位の親動脈、オスティウム面、瘤内での圧力・ヘリシティ・渦度・速度の分布と平均値を比較して両者のスケーリング係数を算出するとともに、オスティウムでの流入・流出面積比と平均流入・流出速度、さらに破裂リスク評価のために提案された圧力損失係数（PLC: pressure-loss coefficient）を両手法で比較した。
  • 非定常シミュレーションの分布形状は定常と類似したが値は低く、全症例・各解剖学的位置で平均したスケーリング係数は圧力0.485±0.01、ヘリシティ0.33±0.02、渦度0.58±0.06、速度0.56±0.04であり、オスティウムでの流入・流出面積比は高い一致を示した（Pearson相関係数>0.97、p<0.001）うえ、PLCについても線形回帰の傾き0.73±0.14、決定係数R^2=0.75と良好な対応を示した。
  • 以上より、定常CFDはオスティウムでの流入・流出領域の可視化と定量化に関して非定常CFDの迅速な代替となり得、フローダイバータ（flow diverter）治療計画や破裂指標候補であるPLCの定量化に有用である可能性が示唆された。

(049) Zhu [22]

📕 書誌情報

Haemodynamic analysis of vessel remodelling in STA-MCA bypass for Moyamoya disease and its impact on bypass patency.

Feng-Ping Zhu, Yu Zhang, Masakazu Higurashi, Bin Xu, Yu-Xiang Gu, Ying Mao, Michael Kerin Morgan, Yi Qian

J Biomech, 2014 Jun 03

💬 AI 翻訳タイトル

もやもや病に対するSTA–MCAバイパスにおける血管リモデリングの血行動態解析とバイパス開存性への影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、数値流体力学（CFD）を用いて、もやもや病に対する浅側頭動脈—中大脳動脈（STA–MCA）バイパスの血管リモデリング特性を定量化し、その開存性への影響を評価することである。
  • 術直後および6か月後に取得したMRA（磁気共鳴血管撮影）から再構築した三次元形状（n=11）をセグメンテーションして計算領域を作成しCFDシミュレーションを実施、さらにSTAの流速を定量的MRA（QMRA）で測定してシミュレーション結果を検証し、術直後のバイパス開存性を確認した。
  • シミュレーションでは9例でバイパスの動脈茎（arterial pedicle）のリモデリングが流れ抵抗の低下と関連し、同一の駆動圧10 mmHgを仮定すると術後6か月時のバイパス血流量は術直後に比べ約50%増加した一方、2例では術直後から存在した強い屈曲が進行して抵抗が増大し、モデル化された流量はそれぞれ50%および25%低下した。
  • これらの所見は、STA–MCAバイパスには一般に流れ抵抗を低減させる特徴的リモデリングが生じること、しかし初期形態が不良な場合には屈曲の進行により抵抗が増し開存性に不利となり得ることを示し、患者固有形状に基づくCFD解析が術後リモデリングと血行動態性能の評価に有用であることを示唆する。

(050) Cebral [14]

📕 書誌情報

Strategy for analysis of flow diverting devices based on multi-modality image-based modeling.

Juan R Cebral, Fernando Mut, Marcelo Raschi, Yong-Hong Ding, Ramanathan Kadirvel, David Kallmes

Int J Numer Method Biomed Eng, 2014 Oct

💬 AI 翻訳タイトル

マルチモダリティ画像ベースモデリングに基づくフローダイバータ（flow diverting device）解析のための戦略

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、家兎で実験的に作製した動脈瘤に対するフローダイバータ治療後の血行動態を、マルチモダリティ画像に基づく被験体特異的計算流体力学（CFD）解析により定量化・特性評価する戦略を構築し、その有用性を検証することである。
  • 3D回転血管造影から解剖学的モデルを構築し、ドプラー超音波から流入条件を導出し、ステント（フローダイバータ）モデルを作成して仮想展開したうえで、数値結果を生体内のデジタルサブトラクション血管造影（DSA）およびドプラー超音波所見と比較した。
  • 本モデルは、親動脈の速度波形、動脈瘤内の最大流速、ならびにフローダイバータ留置前後のDSAで観察された流れ構造を含む生体内観察を良好に再現した。
  • フローダイバータ後に閉塞した領域は低速で滑らかな流れと一致し、動物安楽死時点でなお開存していた部位は高速度・より強い渦運動・複雑な流れ構造に曝露されていたことから、本統合CFDモデリングは局所血行動態とフローダイバータ治療後の閉塞・開存アウトカムの関連を明らかにする有用な枠組みであることが示唆された。

(051) Lauric [19]

📕 書誌情報

Benefit of cone-beam CT angiography in visualizing aneurysm shape and identification of exact rupture site.

Alexandra Lauric, Robert S Heller, Sarah Schimansky, Adel M Malek

J Neuroimaging, 2015

  • Keywords: Intracranial aneurysm, computational fluid dynamics, cone-beam computed tomography, rupture site, subarachnoid hemorrhage, wall shear stress

  • DOI: 10.1111/jon.12120

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 19
    • FWCI: 0.898
    • Citation Percentile: 79.15

  • PubMed

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  • OpenCitations

💬 AI 翻訳タイトル

動脈瘤形状の可視化および正確な破裂部位同定におけるコーンビームCTアンギオグラフィの有用性

💬 AI 要約

  • 本症例報告の目的は、高空間分解能のコーンビームCTアンギオグラフィ(CBCT)が、脳動脈瘤の形状可視化および正確な破裂部位の同定において、従来のデジタルサブトラクション血管造影(DSA)および3次元回転血管造影(3D-RA)と比べてどのような利点を有するかを示すことである。
  • くも膜下出血で発症し従来血管造影で前交通動脈瘤の破裂が確認された54歳男性を対象に、2D-DSA、3D-RA、CBCTの各撮像により得られた造影充盈の差異に伴う動脈瘤形状の違いを比較し、破裂部位の可視化能を評価した。
  • CBCTは動脈瘤ドーム上の孤立した不整な細長いブレブ(bleb)として正確な破裂部位を明確に描出し、これは3D-RAおよびDSAでは認められず、撮像法間で動脈瘤形状に顕著な差異が観察される一方で、CBCTは2D-DSAおよび3D-RAより詳細な形態情報を提供し、より高精度な計算流体力学(CFD)シミュレーションを可能にした。
  • CBCTは脳動脈瘤の形態および破裂部位同定において優れた空間分解能を提供するため、画像再構成に基づく将来の血流力学評価では各画像モダリティの分解能差と、動脈瘤が破裂前または破裂時に形態を変化し得ることを十分に考慮すべきである。

(052) Kono [19]

📕 書誌情報

Proximal stenosis may induce initiation of cerebral aneurysms by increasing wall shear stress and wall shear stress gradient.

Kenichi Kono, Takeshi Fujimoto, Tomoaki Terada

Int J Numer Method Biomed Eng, 2014 Oct

  • Keywords: aneurysm initiation, computational fluid dynamics simulations, hemodynamic stress, stenosis, wall shear stress, wall shear stress gradient

  • DOI: 10.1002/cnm.2637

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 19
    • FWCI: 1.123
    • Citation Percentile: 79.15

  • PubMed

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💬 AI 翻訳タイトル

近位狭窄は壁面せん断応力および壁面せん断応力勾配を増大させることで脳動脈瘤の発生を誘発し得る可能性がある

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、近位狭窄が脳動脈瘤の発生部位における壁面せん断応力（WSS）および壁面せん断応力勾配（WSSG）などの血行力学指標をどのように変化させ、発生を誘発し得るかを、近位狭窄を伴い新生脳動脈瘤が経時的画像検査で確認された稀な症例に基づいて解明することである。
  • 当該患者の経時的画像から狭窄の有無による2種類の動脈瘤発生前モデルを構築し、さらに狭窄度と狭窄位置（距離）を系統的に変化させた人工血管モデルも用いて、いずれもCFDによりWSS、WSSG、振動せん断指数（OSI）、動脈瘤形成指標（AFI）、勾配振動数（GON）を算出した。
  • 狭窄に起因するジェット流により発生部位の最大WSSとWSSGはそれぞれ約2倍と約3倍に増大した一方、OSI、AFI、GONはいずれの患者特異的モデルおよび人工血管モデルにおいても顕著な変化を示さなかった。
  • これらの結果から、近位狭窄は発生部位の局所WSSおよびWSSGを上昇させることで一部の脳動脈瘤の発生を誘発し得ることが示され、近位狭窄は脳動脈瘤の病態における血行力学的リスク因子として考慮すべきである。

(053) Mut [106] ⭐

📕 書誌情報

Association between hemodynamic conditions and occlusion times after flow diversion in cerebral aneurysms.

Fernando Mut, Marcelo Raschi, Esteban Scrivano, Carlos Bleise, Jorge Chudyk, Rosana Ceratto, Pedro Lylyk, Juan R Cebral

J Neurointerv Surg, 2015 Apr

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤におけるフローダイバーター治療後の血行動態条件と閉塞時間の関連性

💬 AI 要約

  • フローダイバーター治療の評価は標的となる血行動態環境に関する知見が限られているため困難であり、本研究の目的は留置後に形成される血行動態条件のうち迅速な脳動脈瘤閉塞を誘発する条件を同定することである。
  • フローダイバーター単独で治療された脳動脈瘤23例を、3か月で完全閉塞に至った群（早期閉塞群）と6か月時点で開存または不完全閉塞にとどまった群（遅延閉塞群）に分類し、患者固有のcomputational fluid dynamics（CFD）モデルを構築して治療直前および直後の血行動態を特徴付け、治療後の平均値を群間で統計学的に比較した。
  • 早期閉塞群では治療後の平均流速（1.13 vs 3.11 cm/s, p=0.02）、流入流量（0.47 vs 1.89 mL/s, p=0.004）、せん断速度（20.52 vs 32.37 s^-1, p=0.02）がいずれも遅延閉塞群より有意に低く、受信者動作特性（ROC）解析では、これら指標の治療後平均値が所定の閾値未満であることで早期・遅延閉塞群を良好な精度（それぞれ84%、77%、76%）で識別可能であった。
  • フローダイバーター留置直後に形成される血行動態条件により脳動脈瘤の閉塞までの時間を予測でき、特に低い流速、流入流量、せん断速度は速やかな閉塞と関連することが示された。

(054) Wu [1]

📕 書誌情報

AneuSearch: a software prototype for intracranial aneurysm searching and clinical decision support.

Jian Wu, Harvey Ho, Peter Hunter, Ping Liu

Int J Comput Assist Radiol Surg, 2014 Nov

💬 AI 翻訳タイトル

AneuSearch：頭蓋内動脈瘤の検索および臨床意思決定支援のためのソフトウェアプロトタイプ

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頭蓋内動脈瘤（IA）治療における多様な情報源・形式を統合し、精緻な基準に基づく効率的な症例検索を可能にする枠組みAneuSearchを構築して臨床意思決定を支援することである。
  • 方法として、PACS（医用画像保管通信システム）のJava実装であるオープンソースの三層型DICOM画像管理システムDCM4Cheeを基盤に、形態学的特徴、血行力学的および組織学的データを格納する補助データベースAneuSearchDBを設計し、IA治療における神経外科医の基本的臨床疑問に対応するリレーショナルテーブルを備え、バイオエンジニアと神経外科医の協働により中国・綿陽市中心病院にプロトタイプを展開した。
  • 結果として、現時点で本システムには105例のIA患者データ、7件の血行力学シミュレーション結果、9枚の組織切片画像が登録され、所定の基準によるクエリ検索が可能であり、外部の計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）ソフトウェアを実行することで血流データの提供も行える。
  • 本プロトタイプはIA管理に新たな手段を提供して臨床意思決定を支援することを示し、今後はIA治療の選択基準をIA破裂リスク評価に組み込むことが課題である。

(055) Larrabide [41]

📕 書誌情報

Effect of aneurysm and ICA morphology on hemodynamics before and after flow diverter treatment.

Ignacio Larrabide, Arjan J Geers, Hernán G Morales, Martha L Aguilar, Daniel A Rüfenacht

J Neurointerv Surg, 2015 Apr

💬 AI 翻訳タイトル

フローダイバータ（FD）治療前後における動脈瘤および内頸動脈（ICA）形態が血行動態に及ぼす影響

💬 AI 要約

  • FD治療は動脈瘤内の血流を減速させ血液の平均滞留時間を延長することを目的としており、本研究の目的は、編組型FDが動脈瘤内血行動態をどのように変化させるかを、母血管および動脈瘤の形態学的特徴との関連から解明することである。
  • 内頸動脈（ICA）床突起上部セグメントの患者特異的脳動脈瘤23例を対象に、血管および動脈瘤の形態を定量化し、計算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）により血流を数値解析したうえで、形態学的変数と血行動態指標である壁面せん断応力（wall shear stress, WSS）およびtotime（動脈瘤体積と動脈瘤頸部での流入量の比）との関係を統計学的に評価した。
  • 動脈瘤内血流は母血管形態よりも動脈瘤形態に強く依存しており、FD治療後には、（a）血管曲率のピークから離れた位置にある動脈瘤、（b）屈曲の内側に位置する動脈瘤、（c）近位部狭窄を伴わない動脈瘤、（d）大きい動脈瘤において、動脈瘤内流れのより大きな減少と母血管の主流への再配向が期待された。
  • FDによる動脈瘤内血行動態の変化は動脈瘤の形態に強く依存する一方で、FDの血行動態効果は母血管の形態およびそれに対する動脈瘤の位置・配向にも連関することが示された。

(056) Raschi [23]

📕 書誌情報

Strategy for modeling flow diverters in cerebral aneurysms as a porous medium.

M Raschi, F Mut, R Löhner, J R Cebral

Int J Numer Method Biomed Eng, 2014 Sep

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤におけるフローダイバータ（FD）を多孔質媒体としてモデル化する戦略

💬 AI 要約

  • 患者固有の脳動脈瘤形状に対する治療計画の高度化を目的として、頭蓋内動脈瘤内のフローダイバータ（FD）を効率的に数値的に再現するための多孔質媒体法（PMM）を提案・実装し、その有効性を検証した。
  • 本手法はワイヤースクリーンに関する実験から得られた経験相関に基づくパラメータ化を用い、CFD（計算流体力学）と整合するよう設計され、検証として複数の患者固有形状およびFDを対象に、Immersed Method（IMM）による詳細モデルと同一条件で比較を行った。
  • 動脈瘤ネック全体で局所空隙率（porosity）が概ね一様に保たれる症例では、IMMとPMMの定量・定性的結果は良好に一致し、主要な観測量の低減率の差異は10%未満であった。
  • PMMはIMMに比べ最大10倍高速で、計算時間を日単位から時間単位へ短縮し、臨床応用に一歩近づける実用的な計算戦略を提供する。

(057) Lee [2]

📕 書誌情報

Validation of compliance zone at cerebral arterial bifurcation using phantom and computational fluid dynamics simulation.

Young-Jun Lee, Yoon-Chul Rhim, Moonho Choi, Tae-Sub Chung

J Comput Assist Tomogr, 2014

💬 AI 翻訳タイトル

ファントムおよび計算流体力学（CFD）シミュレーションを用いた脳動脈分岐部におけるコンプライアンスゾーンの検証

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、心拍性流れに応答して膨出（evagination）と扁平化を示す脳動脈分岐部頂部のコンプライアンスゾーンの実在を検証し、その局所的な薄い弾性壁との関連を明らかにすることである。
  • 薄い弾性領域を頂部に有する分岐血管ファントムと、分岐頂部を弾性または剛性とした計算流体力学（CFD）モデルを用いて、拍動流下での形態変化と圧力勾配を評価し、さらに流出側を流量発生ポンプより低位に傾斜させる条件も検討した。
  • 結果として、ファントムでは分岐頂部の弾性領域が拍動循環に同期して膨出（evagination）と扁平化を示し、流出側をポンプより低位に傾けると膨出が増大し、CFDでは頂部を弾性としたモデルで拍動性膨出が再現され、収縮期ピークで膨出頂部の圧力勾配が最大となった。
  • これらの所見は、分岐頂部の薄い弾性壁として表現されるコンプライアンスゾーンが圧力勾配に応答して変形することを実験的に立証し、分岐部における局所壁特性が拍動性形態変化を規定することを示す。

(058) Sui [19]

📕 書誌情報

Hemodynamic parameters distribution of upstream, stenosis center, and downstream sides of plaques in carotid artery with different stenosis: a MRI and CFD study.

Binbin Sui, Peiyi Gao, Yan Lin, Lina Jing, Shengjun Sun, Haiqiang Qin

Acta Radiol, 2015 Mar

  • Keywords: Carotid artery, atherosclerotic plaques, computational fluid dynamics, hemodynamic, magnetic resonance imaging

  • DOI: 10.1177/0284185114526713

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 19
    • FWCI: 1.538
    • Citation Percentile: 86.18

  • PubMed

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  • OpenCitations

💬 AI 翻訳タイトル

異なる狭窄度を有する頸動脈プラークにおける上流側・狭窄中心・下流側の血行力学的パラメータ分布：MRIおよびCFD研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、狭窄度の異なる頸動脈アテローム性プラーク周囲において、上流側・狭窄中心・下流側の各位置での血行力学的パラメータ（速度、壁面せん断応力（wall shear stress: WSS）、圧力）の分布を明らかにすることである。
  • 11例（14頸動脈；軽度4、中等度6、重度4）を対象に、造影磁気共鳴血管撮影（contrast-enhanced MRA: CE-MRA）から3次元表面形状を抽出し狭窄度を算出した後、計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）によりプラーク近傍の速度・WSS・圧力を推定し、狭窄重症度群間および上流側・狭窄中心・下流側間での絶対値と位置間の相対比を解析・比較した。
  • 狭窄重症度群間では圧力の最大値・平均値・最小値に有意差が認められ、位置間では最小速度（Vmin）および最小WSS（WSSmin）が有意に異なり、さらに上流/下流のWSSmaxおよびWSSmean比は軽度群と中等度/重度群で有意差を示し、上流/狭窄中心の圧力最大・平均・最小比および狭窄中心/下流の圧力最小比にも有意差が確認された。
  • 速度・WSS・圧力の空間分布とその位置間比はプラーク周囲で一定の傾向を示し、位置依存性と狭窄度依存性を体系的に定量化した本研究は、MRI派生幾何に基づくCFD解析が頸動脈プラークの局所血行力学的特徴づけとリスク層別化への応用可能性を示す。

(059) Alexander [15]

📕 書誌情報

Symptom differences and pretreatment asymptomatic interval affect outcomes of stenting for intracranial atherosclerotic disease.

M D Alexander, P M Meyers, J D English, T R Stradford, S Sung, W S Smith, V V Halbach, R T Higashida, C F Dowd, D L Cooke, S W Hetts

AJNR Am J Neuroradiol, 2014 Jun

💬 AI 翻訳タイトル

症候差および治療前無症状期間は、頭蓋内動脈硬化性疾患に対するステント留置術の転帰に影響する

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頭蓋内動脈硬化性疾患（ICAD）に対するステント留置術の臨床転帰に影響しうる症候学的・病態生理学的因子を特定することである。
  • 4施設のICADステント治療例を対象に後ろ向き解析を行い、患者背景、併存症、病変および手技特性、手技前後の機能状態を収集し、カイ二乗検定および単変量・多変量ロジスティック回帰により技術的成績と臨床転帰を評価した（131例、142病変）。
  • 低灌流による虚血症状を呈した病変は最終追跡時の脳卒中発症が少なく（χ2=5.41, P=0.019）、一方、非低灌流性病変で治療前14日以内に症候を呈したものは脳卒中発症が多かった（χ2=4.21, P=0.047）；さらに、頭蓋内用に設計されたステントの使用は最終追跡時の脳卒中発症のオッズ増加（OR 4.63, P=0.032）と関連し、自己拡張型ステントへの経皮的バルーン血管形成術の追加は最終追跡時に脳卒中非発症であるオッズの低下（OR 0.60, P=0.034）と関連した。
  • これらの所見は、低灌流症状を呈する病変ではステント治療後の転帰が良好であり、塞栓性病態や穿通枝虚血が疑われる病変では最終症状から7～14日待機してステント留置することが有利であり、自己拡張型ステントやそれに併用するバルーン血管形成術は転帰を悪化させうる一方でバルーン拡張型ステントの使用が望ましい可能性を示す。

(060) Jansen [80] ⭐

📕 書誌情報

Generalized versus patient-specific inflow boundary conditions in computational fluid dynamics simulations of cerebral aneurysmal hemodynamics.

I G H Jansen, J J Schneiders, W V Potters, P van Ooij, R van den Berg, E van Bavel, H A Marquering, C B L M Majoie

AJNR Am J Neuroradiol, 2014 Aug

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤血行動態の計算流体力学シミュレーションにおける一般化流入境界条件と患者特異的流入境界条件の比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤の血行動態に対する一般化流入境界条件と患者特異的流入境界条件の影響を、計算流体力学（CFD）により比較検討することである。
  • 36例の患者から3次元回転血管造影で幾何学モデルを構築し、親動脈の2次元位相コントラストMRI（PC-MRI）で速度測定を行い、患者特異的速度プロファイルと一般化Womersleyプロファイル（Womersley profiles）をそれぞれ流入境界条件として用いてCFDシミュレーションを2回実施し、平均および最大壁面せん断応力（WSS）と振動せん断指数（OSI）を解析し、さらに血行動態特性を質的に比較した。
  • 定量解析では、両条件間で平均および最大WSSに統計学的に有意な差（P < 0.001）が認められ、質的評価では21例で高WSSの位置（n=8）、流れの偏向位置（n=3）、分葉部におけるWSS（n=12）、および渦ならびに流入ジェットの安定性（n=9）に相違がみられ、後者では9例中7例で一般化流入境界条件の方が不安定性が強かった。
  • 一般化流入境界条件はWSSの大きさや血行動態特性を変化させ、より多くの渦と流入ジェットの不安定性を生じさせるため、脳動脈瘤の血行動態をCFDで算出する際には患者特異的流入境界条件の導入が必要不可欠であることを本研究は示した。

(061) Moon [35]

📕 書誌情報

Considerations of blood properties, outlet boundary conditions and energy loss approaches in computational fluid dynamics modeling.

Ji Young Moon, Dae Chul Suh, Yong Sang Lee, Young Woo Kim, Joon Sang Lee

Neurointervention, 2014 Feb

  • Keywords: Biological boundary condition, Cerebral arteries, Computational fluid dynamics, Computer simulation, Hydrodynamics

  • DOI: 10.5469/neuroint.2014.9.1.1

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 35
    • FWCI: 0.443
    • Citation Percentile: 99.78 🌟

  • PubMed

  • Google Scholar
  • OpenCitations

💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学モデリングにおける血液レオロジー特性、出口境界条件およびエネルギー損失評価手法に関する考察

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳血管における計算流体力学（CFD）解析の技術的限界—血液の非ニュートン性、拍動性流れ、流入・流出境界条件、およびエネルギー損失の取り扱い—を明らかにし、改善の方向性を示すことである。
  • 理論的考察と計算研究を比較し、速度・圧力場の算出に一般的に用いられる非圧縮性・層流・定常・ニュートン流体の仮定、ならびに流入・流出境界条件の設定とエネルギー損失の扱いを批判的に検討した。
  • その結果、血液をニュートン流体とみなした定常・層流近似は血液の非ニュートンレオロジーと拍動性を十分に捉えておらず、とりわけ流入・流出境界で拍動性が適切に反映されていないことを指摘し、エネルギー損失の取り扱いに関する課題を整理した。
  • 結論として、より生理学的に妥当な脳血管CFDを実現するには、非ニュートンレオロジーの導入、拍動性を考慮した境界条件の適用、および一貫したエネルギー損失評価の枠組みを整備する必要があることを強調した。

(062) Hetts [93] ⭐

📕 書誌情報

Influence of patient age on angioarchitecture of brain arteriovenous malformations.

S W Hetts, D L Cooke, J Nelson, N Gupta, H Fullerton, M R Amans, J A Narvid, P Moftakhar, H McSwain, C F Dowd, R T Higashida, V V Halbach, M T Lawton, H Kim

AJNR Am J Neuroradiol, 2014 Jul

💬 AI 翻訳タイトル

患者年齢が脳動静脈奇形の血管構築に及ぼす影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動静脈奇形（AVM）の画像学的特徴・臨床的発症様式および血管構築が年齢によって異なるかを検証し、とりわけ小児（≤18歳）と成人（>18歳）間の差異を明らかにすることである。
  • 2001年以降に当院で診断された脳AVM連続症例の前向き収集データベースを用い、人口統計、臨床、血管構築学的情報を要約し、年齢を連続変数として扱う場合と小児（n=203）/成人（n=630）に二分する場合の双方で単変量・多変量解析を行った。
  • 小児は成人より出血発症が多く（59%対41%，P<.001）、ニダス（nidus）が大きいAVMほど若年で発見される傾向がある一方で小児と成人の間でこの所見は有意差に至らず（>6 cm 26.8歳対<3 cm 37.1歳，P=.069）、専ら深部静脈ドレナージは若年ほど高頻度（年齢連続解析P=.04；二分解析P<.001）で、静脈拡張は高年齢および成人でより一般的（平均39.4歳［拡張あり］対31.1歳［なし］；成人52%対小児35%，P<.001）であり、供血動脈瘤は高年齢での発見および成人での頻度が高かった（44.1歳対31.6歳；小児13%対成人29%，P<.001）。
  • 以上より、小児の脳AVMは成人より出血で臨床的に顕在化しやすい一方、静脈拡張や供血動脈瘤といった高リスク形態学的特徴は小児で過少であり、これらが時間経過とともに発達することを示唆し、年齢を考慮したリスク層別化と治療戦略立案の必要性を示した。

(063) Siyahhan [116] ⭐

📕 書誌情報

Flow induced by ependymal cilia dominates near-wall cerebrospinal fluid dynamics in the lateral ventricles.

Bercan Siyahhan, Verena Knobloch, Diane de Zélicourt, Mahdi Asgari, Marianne Schmid Daners, Dimos Poulikakos, Vartan Kurtcuoglu

J R Soc Interface, 2014 May 06

  • Keywords: cerebrospinal fluid dynamics, computational fluid dynamics, ependymal cilia, magnetic resonance imaging, neuronal migration

  • DOI: 10.1098/rsif.2013.1189

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 116
    • FWCI: 3.405 ⭐
    • Citation Percentile: 99.99 🌟

  • PubMed

  • Google Scholar
  • OpenCitations

💬 AI 翻訳タイトル

上衣細胞繊毛により誘起される流れは、側脳室における壁面近傍の脳脊髄液(CSF)力学を支配する

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、血管拍動に起因するマクロスケールの振動性CSF流と上衣細胞繊毛による流れの相互作用を計算流体力学(CFD)で解明し、壁面近傍ダイナミクスへの相対的寄与を定量化することで、CSF流介在性の神経誘導(neuronal guidance)における役割を明確化することである。
  • 磁気共鳴画像法(MRI)から得た被験者特異的な脳室形状・壁運動・脈絡叢拍動に基づいて脳室空間の生理的マクロスケールCSF動態を数値シミュレーションし、その結果から動的境界条件を抽出して右側脳室の二つのサブドメインにおける壁面近傍流を定量化し、繊毛の有無で壁面せん断応力を比較した。
  • 繊毛を考慮しない場合、CSFの拍動は脳室表面に沿った周期的な流れの反転を生じさせ、脳室壁に作用する時間平均力はほぼゼロとなった一方、繊毛を導入すると壁面せん断応力はより整列し、その平均値はマクロな拍動流が生む値より二桁大きかった。
  • 以上より、側脳室におけるCSF流に媒介された神経誘導は上衣細胞繊毛の作用により主として規定される一方、脳室中心部のCSF動態は壁運動と脈絡叢拍動に優位に駆動されることが示唆された。

(064) Fabbri [34]

📕 書誌情報

Computational modelling of emboli travel trajectories in cerebral arteries: influence of microembolic particle size and density.

Dario Fabbri, Quan Long, Saroj Das, Michele Pinelli

Biomech Model Mechanobiol, 2014 Apr

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈における塞栓子移動軌跡の計算モデリング：微小塞栓粒子のサイズと密度の影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、虚血性脳卒中の再発予防と塞栓源診断の高度化を念頭に、複雑な脳動脈ネットワーク内における塞栓粒子の移動軌跡を明らかにし、頸動脈および脳底動脈から放出された微小塞栓の粒子サイズ、密度および放出位置が分布に及ぼす影響を定量評価することである。
  • MRI画像から、ウィリス動脈輪の主要動脈とそこから分岐する複数世代の枝を含む脳動脈ネットワークモデルを構築し、直径200、500、800 μm、密度800、1,030、1,300 kg/m^3の粒子を血管中心部および壁近傍から放出して、計算流体力学（Computational Fluid Dynamics: CFD）ソフトウェアANSYS CFX 13における血流と粒子の完全結合（fully coupled）計算を実施した。
  • 解析の結果、血液より高密度または直径が500 μmを超える重い粒子は一般に動脈内での移動速度が小さく、より大きいあるいは軽い粒子ほど脳内の大枝へ到達しやすく、条件によってはすべての大粒子が中大脳動脈へ流入し、大血管内で相対的に高速となる大粒子ほど経路が複雑かつ蛇行し、脳底動脈由来の塞栓は脳底動脈枝および後大脳動脈からのみモデル外へ流出し、加えて、修飾されたウィリス動脈輪（Circle of Willis）の形態ならびに内頸動脈から中大脳動脈への分岐形態および前交通動脈（ACoA）の局所分枝パターンが粒子分布に顕著な影響を併発した。
  • 本研究は、粒子特性と解剖学的変異および放出位置が塞栓子の到達血管と軌跡を規定する主要因であることをCFDに基づく完全結合モデルで実証し、塞栓源の推定や二次予防戦略の立案、ならびに患者特異的リスク評価に資する計算学的枠組みと知見を提供する。

(065) Kono [5]

📕 書誌情報

Treatment strategy and follow-up evaluation for an unruptured anterior communicating artery aneurysm associated with pseudo-occlusion of the internal carotid artery using computational fluid dynamics simulations.

Kenichi Kono, Tomoaki Terada

Turk Neurosurg, 2014

💬 AI 翻訳タイトル

CFDシミュレーションを用いた内頚動脈偽閉塞を伴う未破裂前交通動脈瘤に対する治療戦略とフォローアップ評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、内頚動脈偽閉塞を伴う未破裂前交通動脈瘤に対し、数値流体力学（computational fluid dynamics: CFD）シミュレーションに基づく血流改変戦略として頸動脈ステント留置術（CAS）が瘤の血行力学的ストレスを低減し破裂リスクを減少させ得るかを臨床例で示すことである。
  • 76歳女性にCASを施行し、高齢のため瘤自体の外科治療は行わず、両側内頚動脈の患者特異的流量波形を用いてCAS前および7か月後にCFDシミュレーションを実施し、時間平均壁せん断応力（time-averaged wall shear stress: TAWSS）最大値と圧力損失係数などの破裂リスク指標を解析し、血管造影で瘤サイズの推移も評価した。
  • その結果、7か月時点の血管撮影で瘤径に変化はなく、TAWSS最大値は8.3 Paから4.4 Paへ低下し、圧力損失係数は1.83から2.75へ上昇し、CAS後14か月間に破裂は認めなかった。
  • これらの所見は、既報のCFD研究に照らしてCASが当該瘤の破裂リスクを低減し得ることを示唆し、CFDに基づく治療選択と術後の血行力学的フォローアップ指標の有用性を示した、未破裂脳動脈瘤の破裂リスクを血流改変で低減しようとする初の報告である。

(066) Kaufmann [20]

📕 書誌情報

Development of a hemodynamically optimized outflow cannula for cardiopulmonary bypass.

Tim A S Kaufmann, Peter Schlanstein, Anton Moritz, Ulrich Steinseifer

Artif Organs, 2014 Nov

💬 AI 翻訳タイトル

体外循環（cardiopulmonary bypass, CPB）用の血行力学的に最適化された送血カニューレの開発

💬 AI 要約

  • CPB中の送血カニューレのジェットは流れ場を変化させ、石灰化大動脈から動脈硬化性プラークを遊離させ得るため脳低酸素や脳卒中の一因となることから、検証済みのCFDモデルを適用してジェット効果を低減し脳血流を増加させる新規送血カニューレの開発を目的とした。
  • 汎用エルボ型カニューレを反復的に改良してMulti-Module Cannula（MMC）を設計し、血液を滑らかに案内する内壁と楕円形出口ディフューザ（elliptically shaped outlet diffuser）を備え、標準的CPB条件（5 L/min）下でのCFD解析により圧力損失、最大流速、カニューレジェット内流速、脳血流を標準カニューレと比較評価した。
  • その結果、5 L/min時のMMCの圧力損失は61 mmHgで標準カニューレの68 mmHgより低く、最大流速は3.7 m/sから3.3 m/sへ低下し、MMCのカニューレジェット内流速はさらに1.6 m/sまで低減し、通常CPBで低下する脳血流はMMC使用で715 mL/minとほぼ生理的値に達した。
  • MMCは標準カニューレに比してジェットと圧力損失を抑制し脳灌流を改善する可能性を示し、CFD駆動のデバイス設計による血行力学的最適化の有効性を示した；今後はさらなる設計改良および挿入手技の改善が検討されている。

(067) Lee [22]

📕 書誌情報

Three-dimensional hemodynamic design optimization of stents for cerebral aneurysms.

Chang-Joon Lee, Karkenahalli Srinivas, Yi Qian

Proc Inst Mech Eng H, 2014 Mar

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤用ステントの三次元血行動態に基づく設計最適化

💬 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）の血行動態を出発点として、効率的なステント設計を可能とする一般的な設計最適化フレームワークを提示することである。
  • クリギング法（Kriging）を用いて設計最適化を実施し、理想化した3種類のステントケースそれぞれについて40–60個の設計サンプルを数値流体力学（computational fluid dynamics; CFD）で評価し、最大速度および渦度の低減を目的関数として最適解を探索した。
  • 最適化により複数の有望な設計が同定され、高いポア密度（pore density）と細いストラット（strut）の組合せが望ましく、さらに動脈瘤頸部の近位端付近にストラットを配置することが有効であることが示された。
  • 本フレームワークは血行動態的に優れた設計の抽出に成功し、CFDとサロゲートベースの最適化を統合することで設計指針を明確化するとともに、将来的な他分野統合による多分野最適化（multidisciplinary design optimization）への展開可能性を示した。

(068) Retarekar

📕 書誌情報

Stratification of a population of intracranial aneurysms using blood flow metrics.

Rohini Retarekar, Manasi Ramachandran, Benjamin Berkowitz, Robert E Harbaugh, David Hasan, Robert H Rosenwasser, Christopher S Ogilvy, Madhavan L Raghavan

Comput Methods Biomech Biomed Engin, 2015 Aug

  • Keywords: computational fluid dynamics, intracranial aneurysms, wall shear stress

  • 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

血行動態指標を用いた脳動脈瘤集団の層別化

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、文献に報告された多様な動脈瘤内血行動態指標を体系的に整理するとともに、形態情報のみが得られる状況を想定し、非生理的である定常流シミュレーションを脈動流の近似として用いた場合に、集団内の動脈瘤の順位付けがどの程度影響を受けるかを評価することである。
  • 文献から16種類の血行動態指標を収集し必要に応じて精緻化したうえで、これらがいずれも心周期で時間平均された大域指標であることを確認し、198例の患者特異的モデルと30例の理想化モデルに対して定常流および脈動流の数値流体力学（CFD）シミュレーションを実施し、全指標を算出して両条件間で比較した。
  • その結果、定常流と脈動流の間で指標値には強い線形依存性が認められ（14指標でr≥0.99、残る2指標でr≥0.97）、動脈瘤のランキングもほぼ同一であった（14指標でスピアマンの順位相関係数ρ≥0.99、残る2指標でρ≥0.96）。
  • したがって、幾何形状のみが測定可能な状況では血行動態指標に基づく層別化は形態に基づく層別化の物理学的に裏づけられた代替となり得て、文献で広く用いられている主要指標の推定に関して定常流シミュレーションは脈動流シミュレーションと同程度に有効である可能性が高い。

(069) McDougall [136] 🌟

📕 書誌情報

Bioactive versus bare platinum coils in the treatment of intracranial aneurysms: the MAPS (Matrix and Platinum Science) trial.

C G McDougall, S Claiborne Johnston, A Gholkar, S L Barnwell, J C Vazquez Suarez, J Massó Romero, J C Chaloupka, A Bonafe, A K Wakhloo, D Tampieri, C F Dowd, A J Fox, S J Imm, K Carroll, A S Turk

AJNR Am J Neuroradiol, 2014 May

💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈瘤治療における生体活性コイルと裸白金コイルの比較：MAPS（Matrix and Platinum Science）試験

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、ポリグリコール酸/ポリ乳酸（polyglycolic/polylactic acid）生体高分子で修飾されたMatrix(2)コイルの有効性を裸金属コイル（bare metal coils）と比較し、血管造影上の再発と臨床的失敗の相関を、治療後破裂・再治療・原因不明死を含む複合エンドポイントである標的動脈瘤再発（target aneurysm recurrence）により検証することである。
  • 多施設無作為化非劣性試験として626例をMatrix(2)群と裸金属コイル群に割り付け、盲検化エンドポイント判定の下で主要評価項目を12±3カ月時点の標的動脈瘤再発とした。
  • 455日時点の解析では、標的動脈瘤再発は裸金属コイル14.6%に対しMatrix(2)13.3%で差はなく（ログランク検定P=0.76）、イベントの92.8%は非破裂での再介入、5.8%は出血/再出血（再治療の有無を問わず）で、症候性再介入は0.6%（4例）と稀であり、未破裂例の95.8%および破裂例の90.4%がmRS≤2の自立を維持し、さらに標的動脈瘤再発は初回血管造影での不完全閉塞、破裂発症、ならびにドーム径・ネック径の大きさと関連した。
  • 以上より、Matrix(2)コイルは裸金属コイルに対して非劣性で、頭蓋内動脈瘤に対する血管内コイル塞栓術は安全かつ高い技術的成功率を示し、標的動脈瘤再発は既存の血管造影指標とよく相関する有望な臨床アウトカム指標である。

(070) Mut [46] ⭐

📕 書誌情報

Morphometric, geographic, and territorial characterization of brain arterial trees.

Fernando Mut, Susan Wright, Giorgio A Ascoli, Juan R Cebral

Int J Numer Method Biomed Eng, 2014 Jul

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈樹の形態計測学的・空間的・血管支配領域の特性評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、主要脳動脈の樹状分岐について、動脈分枝、分岐パターン、形状および空間分布の定量的記述を提示し、さらに対応する血管支配領域を推定して、脳血行動態の数値シミュレーションにおける境界条件設定に資する動脈樹モデルの構築を支援することである。
  • 健常ボランティアの3テスラ磁気共鳴血管撮像（MRA）から被験者別に脳血管ネットワークをデジタル再構築し、脳動脈樹に関する集団平均の形態計測学的特性を導出した。
  • その結果、主要脳動脈の動脈分枝、分岐パターン、形状、および樹状分岐の空間分布についての集団平均的な定量指標が得られ、加えて各血管の血管支配領域の推定が提示された。
  • これらの形態計測学的・空間的・支配領域の特性記述は、動脈樹モデルの現実性と汎用性を高め、脳血行動態計算における境界条件の設定を改善するうえで有用な参照データを提供する。

(071) Turjman [146]

📕 書誌情報

Role of fluid dynamics and inflammation in intracranial aneurysm formation.

Alexis S Turjman, Francis Turjman, Elazer R Edelman

Circulation, 2014 Jan 21

  • Keywords: computational fluid dynamics, inflammation, intracranial aneurysm, mechanics, ventricular remodeling

  • DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.113.001444

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 146
    • FWCI: 1.432
    • Citation Percentile: 99.87 🌟

  • PubMed

  • Google Scholar
  • OpenCitations

💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈瘤形成における流体力学および炎症の役割

💬 AI 要約

  • 本総説の目的は、炎症が頭蓋内動脈瘤形成の主要な媒介機構であるという観点から、局所血流の変化、血管壁の機械的特性、生化学的媒介因子を統合し、血流誘発性内皮機能障害のもとで進行する病態生理過程を概説して、予測ツール構築への示唆を与えることである。
  • 方法として、関連する基礎および臨床研究を横断的に精査し、炎症カスケードが頭蓋内動脈瘤形成過程に及ぼす影響と、それに伴う形態学的・構造的・機械的変化に関する文献知見を統合した。
  • 本総説は、炎症が局所血流の変化、血管壁の機械的特性、生化学的媒介因子を結び付ける共通の枠組みを提供し、特に血流誘発性内皮機能障害の状況下で動脈瘤形成に連なる形態学的・構造的・機械的変化が進行することを明確化した。
  • 結論として、炎症経路を血行力学的評価と統合することが頭蓋内動脈瘤の発生機序の理解を深化させるとともに、堅牢な予測ツールの開発に新たな道を開くことを強調する。

(072) Ricardo Argueta-Morales [21]

📕 書誌情報

Mathematical modeling of patient-specific ventricular assist device implantation to reduce particulate embolization rate to cerebral vessels.

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

J Biomech Eng, 2014 Jul

💬 AI 翻訳タイトル

患者特異的心室補助装置（ventricular assist device, VAD）植込みによる脳血管への粒子性塞栓率低減を目指した数理モデリング

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、VAD植込み後の主要合併症である脳卒中のリスク要因となる粒子性塞栓の脳血管への流入を低減するため、患者特異的（patient-specific）計算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）解析により、心室補助装置（ventricular assist device, VAD）アウトフローグラフト（VAD-OG）の吻合位置・角度が粒子到達率に及ぼす影響を定量評価し、最適な配置を同定することである。
  • CT画像から再構築した患者固有の三次元大動脈弓モデルに、内径12 mmのVADアウトフローグラフト（VAD-OG）を12通りの構成で仮想的に大動脈へ吻合し、CFDで血流パターンを解析するとともに、VAD由来の粒子（径2、4、5 mm）の軌跡をラグランジュ相モデル（Lagrangian phase model）で追跡し、脳血管へ流入する割合を算出した。
  • その結果、粒子の脳血管流入割合は構成間で有意に異なり（χ2=3925, p<0.0001）、下行大動脈への吻合では6%であったのに対し、上行大動脈への90度吻合では14%であり、浅い（shallower）かつ頭側（cephalad）の吻合は上行大動脈における再循環域（recirculation zones）の形成を抑制し、検討範囲内で脳血管への流入を最大で約60%低減した。
  • 本患者特異的モデルの範囲内では、VAD-OGの吻合位置・角度を最適化することで脳血管への粒子送達を大幅に抑え、上行大動脈の血栓原性再循環域も回避し得ることが示され、CFDと患者解剖情報を組み合わせた術前計画がVAD植込みに伴う脳卒中リスク最小化に有用であることを示唆する。

(073) Kaufmann [27]

📕 書誌情報

Implementation of intrinsic lumped parameter modeling into computational fluid dynamics studies of cardiopulmonary bypass.

Tim A S Kaufmann, Michael Neidlin, Martin Büsen, Simon J Sonntag, Ulrich Steinseifer

J Biomech, 2014 Feb 07

  • Keywords: Baroreflex, Cannulation, Cardiopulmonary bypass, Cerebral autoregulation, Computational Fluid Dynamics, Lumped parameter

  • DOI: 10.1016/j.jbiomech.2013.11.005

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 27
    • FWCI: 2.076
    • Citation Percentile: 84.23

  • PubMed

  • Google Scholar
  • OpenCitations

💬 AI 翻訳タイトル

心肺バイパス（CPB）の計算流体力学（CFD）研究への内在的集中定数モデリングの実装

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、心肺バイパス（CPB）中の血流解析において計算流体力学（CFD）と集中定数モデリングを統合し、集中定数モデルが血行動態に及ぼす影響を評価するとともに、脳灌流圧に応じて脳血管抵抗とコンプライアンスを調節する圧受容体反射（Baroreflex）に基づく脳自己調節を実装することである。
  • CFDに集中定数モデルを内在的に結合した数値枠組みを構築し、自己調節なし条件と圧受容体反射を介した自己調節あり条件の両方でCPB時の脳循環を解析した。
  • 自己調節を含まないCFD＋集中定数モデルは生理的流れ条件では妥当な結果を与えたもののCPB時の脳血流低下を過大評価し、圧受容体反射を導入すると脳血流は本来のレベルまで回復した一方で、臨床ではCPB中の脳血流が通常10〜20％低下している。
  • この結果は、CPB中に圧受容体反射が十分に機能していないか、あるいは圧受容体反射の目標値が本来の脳血流全量ではなく、約80％に相当する脳自己調節のプラトー相である可能性を示唆する。

(074) Mut [10]

📕 書誌情報

Hemodynamics in two tandem aneurysms treated with flow diverters.

Fernando Mut, Esteban Scrivano, Carlos Bleise, Pedro Lylyk, Juan Cebral

Int J Numer Method Biomed Eng, 2014 Apr

💬 AI 翻訳タイトル

フローダイバータで治療された2つのタンデム動脈瘤における血行力学

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、フローダイバータによって治療された脳動脈瘤の閉塞時間が、治療直後に形成される血行力学的状態に依存するかどうかを検討することである。
  • 異なる時期に閉塞した一対のタンデム頭蓋内動脈瘤の症例を対象に、3D回転血管造影に基づく患者固有の計算流体力学（CFD）モデルを構築し、生理学的拍動条件下でデバイス留置前後の血行力学的指標を定量化・比較した。
  • フローダイバータデバイスの留置により、瘤内流入量、瘤内流速、せん断速度、壁せん断応力が低下し、術後の流れはより平滑で渦が少なく、これらの低下の大きさは動脈瘤および親動脈により異なり、より早期に閉塞した動脈瘤で大きかった。
  • 本症例解析は、検討した血行力学的指標の低下が大きいほど動脈瘤の血栓化までの時間が短縮される可能性を示唆し、フローダイバータ介入の目標設定の明確化に資する知見を提供する。

(075) Berg [110] ⭐

📕 書誌情報

Cerebral blood flow in a healthy Circle of Willis and two intracranial aneurysms: computational fluid dynamics versus four-dimensional phase-contrast magnetic resonance imaging.

Philipp Berg, Daniel Stucht, Gábor Janiga, Oliver Beuing, Oliver Speck, Dominique Thévenin

J Biomech Eng, 2014 Apr

💬 AI 翻訳タイトル

健常ウィリス動脈輪および2例の脳動脈瘤における脳血流：計算流体力学と四次元位相コントラスト磁気共鳴画像法の比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、健常ボランティアのウィリス動脈輪および2例の脳動脈瘤において、計算流体力学（CFD）と四次元位相コントラスト磁気共鳴画像法（4D PC-MRI）を比較し、CFDの臨床的妥当性を検証するとともに両者の一致度と乖離要因を明らかにすることである。
  • 方法として、3テスラおよび7テスラで時間依存PC-MRIを実施し、取得画像から動脈瘤の三次元モデルを再構築して数値シミュレーションに用い、MRI由来の流れ情報を境界条件として適用したうえで、CFDとMRIから得られた四次元速度場を断面解析およびベクトル解析を含めて心周期（拡張期・収縮期）にわたり定性的・定量的に比較した。
  • 結果として、すべての症例で速度パターンに高い類似性が認められ、定量解析でも良好な一致が得られたが、再構築した血管モデルと実際の管腔のわずかな差異に起因する偏差が生じ、拡張期に比べて収縮期など速度が高い局面ではMRIとCFDの相対的な差が増大した。
  • 結論として、現実的な幾何学形状と境界条件を与えればCFDとMRIは頭蓋内の流速予測で良好に一致し、CFDの高い時間・空間分解能は動脈瘤形成や破裂に関与しうる複雑な流れの解明をさらに促進し得る一方、幾何形状の再構築は数値結果に大きく影響するため慎重な取り扱いが不可欠である。

(076) Chong [89] ⭐

📕 書誌情報

Computational hemodynamics analysis of intracranial aneurysms treated with flow diverters: correlation with clinical outcomes.

W Chong, Y Zhang, Y Qian, L Lai, G Parker, K Mitchell

AJNR Am J Neuroradiol, 2014 Jan

💬 AI 翻訳タイトル

フローダイバーター治療を受けた頭蓋内動脈瘤の計算流体力学（CFD）に基づく血行動態解析：臨床転帰との相関

💬 AI 要約

  • フローダイバーター治療は有望である一方で遅延閉塞、術後症状、破裂などの有害事象も報告されており、本研究は治療の成功・不成功と相関する血行動態指標を同定することを目的とした。
  • 患者固有の計算流体力学（CFD）を用いて、ジェット流（jet flow）、エネルギー損失、体積流量、壁面せん断応力（WSS）などの指標を、フローダイバーター（FD）留置後に完全閉塞を得た4例と不成功4例で解析し、不成功例では最適配置を仮定したFDへの置換または第1本内への第2本FDの追加留置を仮想的にシミュレーションして再評価した。
  • 成功閉塞例ではジェット流の顕著な消失がみられ、動脈瘤嚢への流入はデバイス中央部で偏向されて動脈瘤嚢から母血管へ向かう流出と滑らかに連続し、エネルギー損失・体積流量・WSSなど他の指標も低下し、さらに動脈瘤頸部形状がFDの有効性に影響し得ることが示唆された。
  • CFDで算出される血行動態指標はFD治療の臨床転帰と密接に相関し、術前に最適な留置戦略をシミュレーションし術後転帰を評価する神経血管内治療の計画支援ツールとしてCFDの潜在的有用性が示された。

(077) Geers [60] ⭐

📕 書誌情報

Approximating hemodynamics of cerebral aneurysms with steady flow simulations.

A J Geers, I Larrabide, H G Morales, A F Frangi

J Biomech, 2014 Jan 03

💬 AI 翻訳タイトル

定常流シミュレーションによる脳動脈瘤血行力学の近似

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、臨床応用に資する高速計算の観点から、計算負荷の小さい定常流シミュレーションが脳動脈瘤における壁せん断応力（wall shear stress; WSS）場、特に時間平均（time-averaged; TA）WSSをどの程度近似できるかを評価することである。
  • 実験1では2症例を対象に、流入の流量波形を心拍数、脈動指数（pulsatility index）および時間平均流量で変化させつつ、定常流と拍動流シミュレーション間でTA、収縮期ピーク（peak systole; PS）、拡張末期（end diastole; ED）のWSS場を比較した；続く実験2では、体積と形状が広範に異なる20症例においてTA WSSの近似性能を検証し、空間平均WSSの誤差および表面メッシュ各ノードの絶対誤差から求めた二乗平均平方根誤差（root-mean-square error; RMSE）の変動係数（coefficient of variation; CV）を評価した。
  • その結果、すべての流量波形にわたり定常流シミュレーションはTA WSS場を良好に再現した一方、PSおよびEDのWSS場は適切に再現できなかった；また20症例の評価では、空間平均WSSの平均誤差は4.3%であり、ノード単位のRMSEのCVは平均7.1%であった。
  • 以上より、定常流シミュレーションは脳動脈瘤のTA WSS場を精度良く近似し得ることが示され、64プロセッサ使用時で1シミュレーションあたり6分という計算時間の短さは、計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）の臨床導入を促進し得ると考えられる。

(078) Valen-Sendstad [161] ⭐

📕 書誌情報

Mind the gap: impact of computational fluid dynamics solution strategy on prediction of intracranial aneurysm hemodynamics and rupture status indicators.

K Valen-Sendstad, D A Steinman

AJNR Am J Neuroradiol, 2014 Mar

💬 AI 翻訳タイトル

数値流体力学（CFD）の解法戦略が頭蓋内動脈瘤の血行動態および破裂状態指標の予測に及ぼす影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、通常用いられる数値流体力学（CFD）の解法戦略と高解像度戦略の差異が、頭蓋内動脈瘤の血行動態および破裂関連指標の推定に与える影響を定量的に評価することであった。
  • 中大脳動脈（MCA）動脈瘤の実形状12例に対し、高解像度戦略と通常解像度戦略の双方で脈動流CFD解析を行い、特定時相における速度場を領域平均誤差で比較するとともに、壁せん断応力（wall shear stress; WSS）場および周期平均のWSS平均値・最大値、Oscillatory Shear Index（OSI）、Low Shear Area（LSA）、粘性散逸比（viscous dissipation ratio）、運動エネルギー比（kinetic energy ratio）などの縮約血行動態指標を評価した。
  • 瞬時の流れ場およびWSSパターンにはとくに分岐部動脈瘤で顕著な差異がみられ、縮約指標の線形回帰では運動エネルギー比（決定係数 R^2=0.25）とOSI（R^2=0.23）を除き高解像度と通常解像度の間に強い相関（R^2>0.9）が得られた一方、多くの指標で回帰の傾きが1未満で通常解像度による過小評価が明瞭であり、さらに一部の高解像度計算は不安定でWSSの時間変動が大きく、このことがOSIの低相関に反映された。
  • 従来型のCFD解法戦略は一部の強く縮約された指標に基づく破裂リスク評価を補助するには有用であるものの、瘤壁が曝露され得る複雑な生体力学的刺激の大きさや特性の予測には信頼できず、解法戦略の影響は他のモデリング仮定や不確実性の影響よりも大きい可能性が高い。

(079) Liu [48]

📕 書誌情報

Morphologic and hemodynamic analysis of paraclinoid aneurysms: ruptured versus unruptured.

Jian Liu, Jianping Xiang, Ying Zhang, Yang Wang, Haiyun Li, Hui Meng, Xinjian Yang

J Neurointerv Surg, 2014 Nov

💬 AI 翻訳タイトル

内頚動脈傍床突起部動脈瘤の形態学的および血行力学的解析：破裂例と非破裂例の比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、内頚動脈傍床突起部動脈瘤における破裂関連リスク因子を、形態学的および血行力学的数値解析により同定することである。
  • 患者特異的三次元幾何学的モデルに基づく計算流体力学（CFD）を用い、107例・110病変（破裂26、非破裂84）の傍床突起部動脈瘤について複数の形態学的・血行力学的パラメータを評価し、潜在的な破裂指標を探索した。
  • 破裂群では不整形が23.1%で非破裂群の8.3%より有意に高く（p=0.042、カイ二乗検定）、さらに破裂動脈瘤は非破裂よりも小さく（p=0.041）、エネルギー損失（EL）と流入集中度（concentrated inflow jet）が破裂リスク評価において統計学的有意性を示し、多変量ロジスティック回帰では形状（規則形/不整形）、EL、流入集中度が独立した説明因子として残存し、ELが10%増加すると破裂のオッズが1.65倍、不整形では4.88倍、集中した流入ジェットでは2.91倍に増加した。
  • 不整形、より大きいEL、および集中した流入ジェットは傍床突起部動脈瘤の破裂状態と独立に関連しており、これらの所見は多施設・多集団の大規模データによる検証が今後必要である。

(080) Hetts [134] ⭐

📕 書誌情報

Stent-assisted coiling versus coiling alone in unruptured intracranial aneurysms in the matrix and platinum science trial: safety, efficacy, and mid-term outcomes.

S W Hetts, A Turk, J D English, C F Dowd, J Mocco, C Prestigiacomo, G Nesbit, S G Ge, J N Jin, K Carroll, Y Murayama, A Gholkar, S Barnwell, D Lopes, S C Johnston, C McDougall

AJNR Am J Neuroradiol, 2014 Apr

💬 AI 翻訳タイトル

Matrix and Platinum Science Trialにおける未破裂脳動脈瘤に対するステント支援下コイル塞栓術とコイル塞栓術単独の比較：安全性、有効性、および中期成績

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、未破裂脳動脈瘤に対するステント支援下コイル塞栓術（SAC）とコイル塞栓術単独の安全性・有効性・中期転帰を、多施設共同のMatrix and Platinum Science Trialのデータを用いて比較検討することである。
  • 本試験でプロトコールに則り治療された全例を対象とし、患者・動脈瘤のベースライン特性、手技関連情報、神経学的および血管造影上の転帰、安全性指標を解析したところ、361例中137例（38%）がSACであり、SAC群はネック径≥4 mmの割合が高く（62%対33%）かつドーム対ネック比が低い（1.3対1.8）というより難治な形態を呈していた。
  • 周術期の重篤な有害事象は両群で稀であり（6.6%対4.5%，P=0.39）、1年時点の総有害事象、死亡率、修正Rankinスケール（mRS）の悪化は同等だった一方、虚血性脳卒中はSAC群で多かった（8.8%対2.2%，P=0.005）；しかし2年時の多変量解析では、虚血性脳卒中の独立予測因子は脳血管障害の既往（オッズ比[OR] 4.7，P=0.0089）とネック径≥4 mm（OR 4.5，P=0.02）でありステント使用自体は独立予測因子ではなく（OR 1.1，P=0.94）、さらに標的動脈瘤再発についてもステント使用は予測因子ではなくドーム径≥10 mmが強い予測因子であった（OR 9.94，P<0.0001）。
  • SACはより不利な形態を有する動脈瘤に対して施行されていたにもかかわらず、コイル塞栓術単独と同等の臨床・血管造影転帰を示し、SAC群で観察された虚血性イベント増加はベースラインのリスク因子および動脈瘤形態に起因することが示唆された。

(081) Mut [23]

📕 書誌情報

Effects of changing physiologic conditions on the in vivo quantification of hemodynamic variables in cerebral aneurysms treated with flow diverting devices.

Fernando Mut, Danny Ruijters, Drazenko Babic, Carlos Bleise, Pedro Lylyk, Juan R Cebral

Int J Numer Method Biomed Eng, 2014 Jan

  • Keywords: X-ray angiography, cerebral aneurysm, computational fluid dynamics, flow diversion, flow quantification, hemodynamics

  • DOI: 10.1002/cnm.2594

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 23
    • FWCI: 1.661
    • Citation Percentile: 80.53

  • PubMed

  • Google Scholar
  • OpenCitations

💬 AI 翻訳タイトル

フローダイバーターで治療された脳動脈瘤における血行動態変数の生体内定量に対する生理学的条件変化の影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤のフローダイバーター治療において、生理学的血流条件の変動が血行動態変数の相対変化の定量に与える偏差を推定することである。
  • 3例の患者特異的血管形状に各々3本のフローダイバーターを仮想留置し、5種類の拍動性血流条件下で計算流体力学（CFD）解析を行い、留置前後の動脈瘤流入流量、平均流速、せん断速度、壁せん断応力の相対変化を算出して血流条件の違いによる偏差を評価した。
  • その結果、親動脈の平均流量が約30〜50%変動すると、これら血行動態変数の相対変化の推定には30〜80%に及ぶ大きな偏差が生じ得ることが定量的に示された。
  • ゆえに、フローダイバーター治療における血行動態変化の定量は手技中の流入条件の変動を考慮して慎重に実施すべきであり、流入条件の変化は定量結果に大きな偏差を誘発し得る。

(082) Xiang [191]

📕 書誌情報

CFD: computational fluid dynamics or confounding factor dissemination? The role of hemodynamics in intracranial aneurysm rupture risk assessment.

J Xiang, V M Tutino, K V Snyder, H Meng

AJNR Am J Neuroradiol, 2014 Oct

💬 AI 翻訳タイトル

CFD：計算流体力学か交絡因子の拡散か？脳動脈瘤破裂リスク評価における血行力学の役割

💬 AI 要約

  • 本総説の目的は、画像ベースの計算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）を用いた脳動脈瘤の破裂リスク層別化における血行力学の役割を再検討し、相反する壁せん断応力（wall shear stress, WSS）所見を統合する枠組みを明確化することである。
  • 本報（パート2）では、WSSの各種パラメータ定義を明確化し、パート1で提示した統一仮説（高WSSは血管壁細胞（mural cell）媒介性、低WSSは炎症細胞媒介性の破壊的リモデリングを駆動）に照らして、近年のCFD研究を系統的に概観した。
  • その結果、相反する知見の背景としてパラメータ定義の不一致、データセットの小規模性、ならびに脳動脈瘤の成長・破裂過程の内在的複雑性が指摘され、さらに高WSSと低WSSの双方が状況依存的に成長や破裂と関連しうるという機序的異質性が整理された。
  • 今後は、より大規模なデータセット、洗練された解析手法、および血行力学‐生物学機構の理解の深化により、CFDに基づく脳動脈瘤リスク評価の予測モデルの精度向上が期待されると結論づけられる。

(083) Byrne [101] ⭐

📕 書誌情報

Quantifying the large-scale hemodynamics of intracranial aneurysms.

G Byrne, F Mut, J Cebral

AJNR Am J Neuroradiol, 2014 Feb

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤における大域的血行力学の定量化

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤の発生・増大・破裂に関与する血行力学を客観的に特徴づけて分類し、その分類と破裂との関連を検証することである。
  • 210例の患者個別脳動脈瘤形状に対して画像ベースの数値流体力学（Computational Fluid Dynamics; CFD）解析を実施し、渦コア線（vortex core lines）および固有直交分解（Proper Orthogonal Decomposition; POD）に由来する指標から空間的複雑性と時間的安定性を定義して定量分類し、さらに視覚的観察に基づく既報の質的分類と比較し、受信者動作特性（ROC）曲線により曲線下面積（AUC）を算出した。
  • ROC解析では空間的複雑性のAUCが0.905、時間的安定性のAUCが0.85で、定量分類は質的分類と整合し、また破裂瘤と未破裂瘤の血行力学指標には統計学的有意差があり、破裂瘤はより複雑かつ不安定な流れを呈し、とくに空間的複雑性が破裂とより強く関連した。
  • 渦コア線長の増大とエントロピーの上昇で特徴づけられる複雑・不安定な血流動態は、脳動脈瘤の破裂素因となる生物学的過程を惹起しうることが示唆された。

(084) Galarza [36]

📕 書誌情報

Computational fluid dynamics of ventricular catheters used for the treatment of hydrocephalus: a 3D analysis.

Marcelo Galarza, Ángel Giménez, José Valero, Olga Porcar Pellicer, José María Amigó

Childs Nerv Syst, 2014 Jan

💬 AI 翻訳タイトル

水頭症治療に用いられる脳室カテーテルの計算流体力学（CFD）：三次元解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、水頭症治療における脳室腹腔シャントの主要合併症である脳室カテーテル閉塞の成因と関連する流体特性を明らかにするため、先行する二次元解析を発展させて、5種類の市販脳室カテーテルの流動挙動と流量分布を三次元計算流体力学（CFD）で系統的に評価することである。
  • 物理形状を仮想ワイヤーフレーム（wire-frame）モデルとしてデジタル化しメッシュ（mesh）を生成、境界条件と流体の熱力学・輸送特性を付与したうえで、流れ場を支配する強結合な非線形偏微分の保存方程式系を数値的に解く三次元CFDワークフローを各設計に適用した。
  • 解析の結果、総流量の大部分がカテーテル先端近位側の孔から流入し、12〜32孔の現行製品では近位側2群の吸入口に全流入量の50〜75%が集中した一方で、Rivulet型カテーテル（Rivulet-type）では流入の均一性が相対的に高く、総じて市販品の多くで近位側への過度集中という異常な流量分布パターンが確認された。
  • これらの知見は、カテーテル先端に沿って孔径を可変化するなどの設計最適化により流入を全長にわたりより均一化して閉塞リスクを低減できることを示唆し、脳室カテーテル設計の改良に対する三次元CFDの有用性という学術的貢献を提示する。

(085) Levitt [70] ⭐

📕 書誌情報

Cerebral aneurysms treated with flow-diverting stents: computational models with intravascular blood flow measurements.

M R Levitt, P M McGah, A Aliseda, P D Mourad, J D Nerva, S S Vaidya, R P Morton, B V Ghodke, L J Kim

AJNR Am J Neuroradiol, 2014 Jan

💬 AI 翻訳タイトル

フローダイバーター・ステントで治療された脳動脈瘤：血管内血流計測を統合した計算流体力学モデル

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、フローダイバーター・ステント治療が脳動脈瘤の血行動態に及ぼす影響を明確化するため、患者別の血管内血流速度および血圧計測値を計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）モデルに統合することであり、従来十分に適用されてこなかった患者固有境界条件の活用を学術的貢献とする。
  • 未破裂脳動脈瘤4例を対象に、治療前後で血管内二重センサー型圧力・ドップラー速度ガイドワイヤ（guidewire）を用いて動脈瘤周囲の血流速度と圧力を計測し、これらを流入・流出境界条件としてCFDモデルを構築し、動脈瘤内流量、壁面せん断応力（wall shear stress; WSS）、および壁面せん断応力勾配（wall shear stress gradient; WSSG）を算出した。
  • 流入速度および流出圧力の取得は全4例で成功し、これらの計測値を組み込んだ計算により、動脈瘤内WSSとWSSGは有意に低下し、動脈瘤内血流も低下傾向を示した。
  • 血管内二重センサー計測値の統合により患者別の高精度CFDモデルが構築可能であることが示され、フローダイバーター・ステント治療は動脈瘤ドーム部の血流および血行動態的せん断応力を減少させることが確認された。

(086) Meng [863] ⭐

📕 書誌情報

High WSS or low WSS? Complex interactions of hemodynamics with intracranial aneurysm initiation, growth, and rupture: toward a unifying hypothesis.

H Meng, V M Tutino, J Xiang, A Siddiqui

AJNR Am J Neuroradiol, 2014 Jul

💬 AI 翻訳タイトル

高い壁せん断応力か低い壁せん断応力か？脳動脈瘤の発生・成長・破裂における血行力学の複雑な相互作用：統一仮説に向けて

💬 AI 要約

  • 本論文の目的は、未破裂脳動脈瘤の破裂リスクを客観的に予測する指標の確立に向けて、画像ベース計算流体力学（CFD）研究における壁せん断応力（WSS）をめぐる「高いvs低い」の矛盾した所見を説明し得る統一仮説を提示することである。
  • 著者らは、脳動脈瘤の病態生理に関する知見と画像ベースCFDの結果を総合的に検討し、WSSの大きさとその正の勾配、ならびに振動せん断指数（OSI）の組合せに基づく機序モデルを構築した。
  • その結果、低WSSと高OSIは炎症細胞媒介性経路を惹起し大きな動脈硬化性動脈瘤表現型の成長・破裂に関連し得る一方、高WSSと正のWSS勾配は壁在細胞（mural cell）媒介性経路を惹起し小型または二次性ブレブ（bleb）を伴う動脈瘤表現型の成長・破裂に関連し得るという二元的機序を提案した。
  • この統一仮説は、相反するCFD所見と多様な脳動脈瘤病態を対応づけることで、より信頼性の高い破裂リスク予測指標の開発に向けた理論的枠組みを提供する。

(087) Hodis [27]

📕 書誌情報

Computational fluid dynamics simulation of an anterior communicating artery ruptured during angiography.

Simona Hodis, Susheil Uthamaraj, Giuseppe Lanzino, David F Kallmes, Dan Dragomir-Daescu

J Neurointerv Surg, 2014 Mar

💬 AI 翻訳タイトル

血管造影中に破裂した前交通動脈瘤の計算流体力学（CFD）シミュレーション

💬 AI 要約

  • 3次元回転血管撮影直後に自然破裂した前交通動脈瘤について、破裂部位がデジタルサブトラクション血管造影（DSA）により同定された希少な症例を用い、CFDにより血行力学環境を解析することを目的とした。
  • 患者個別の動脈瘤形状に基づくCFDシミュレーションを実施し、動脈瘤ドーム内の流入ジェット、収縮期最高圧および壁せん断応力（wall shear stress）の空間分布を算出し、DSAで同定した破裂点との対応を評価した。
  • CFD解析では、集中した流入ジェットが破裂部位に直接衝突し、収縮期最高圧と壁せん断応力はいずれも破裂近傍で最大となることが示された。
  • 本症例は、衝突ジェットおよび高圧・高壁せん断応力が破裂機序に関与しうることを示唆するとともに、CFDが脳動脈瘤の破裂危険部位の同定に有用である可能性を実証的に示した。