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脳 CFD血流解析 学術文献調査 PubMed 2023

  • 『脳 CFD血流解析』に関する学術文献調査を掲載しています
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    • データベース：PubMed
    • 検索キーワード：(Cerebral OR Brain OR Intracranial OR Neuro) AND (Blood OR Flow OR Hemodynamics OR WSS OR Pressure OR Velocity OR Aneurysm OR Rupture OR Stroke OR Stenosis) AND (CFD OR "Computational Fluid Dynamics")
    • 検索期間：2023-01-01 - 2023-12-31
    • 要約用 AI/LLM：gpt-5 (OpenAI, 2025-10)
    • データ更新日：2025-10-31

(001) Rezaeitaleshmahalleh [9]

📕 書誌情報

USING CONVOLUTIONAL NEURAL NETWORK-BASED SEGMENTATION FOR IMAGE-BASED COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS SIMULATIONS OF BRAIN ANEURYSMS: INITIAL EXPERIENCE IN AUTOMATED MODEL CREATION.

Mostafa Rezaeitaleshmahalleh, Zonghan Lyu, Nan Mu, Jingfeng Jiang

J Mech Med Biol, 2023 May

  • Keywords: 22E46, 53C35, 57S20, Aneurysm, Computational Fluid Dynamics, Computational Hemodynamics, Convolution Neural Network, Image Segmentation

  • DOI: 10.1142/s0219519423400559

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  • OpenAlex

    • Cited by: 9
    • FWCI: 2.454
    • Citation Percentile: 99.99 🌟

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💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤の画像ベース数値流体力学（CFD）シミュレーションにおける畳み込みニューラルネットワーク（CNN）に基づくセグメンテーションの活用：自動モデル作成における初期経験

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、深層学習に基づく画像セグメンテーション（AI〔Artificial Intelligence〕セグメンテーション）により頭蓋内動脈瘤の画像ベースCFDモデル作成を自動化・迅速化し、その妥当性を検証することである。
  • 三次元回転血管造影（3D rotational angiography, 3DRA）データからMIScnnおよびDeepMedicという2種の畳み込みニューラルネットワーク（CNN）ベース手法でCFDモデルを抽出し、同一データに対して2名のヒト評価者が作成したモデルと比較して、形態学的および血行動態指標について級内相関係数（ICC）、ブランド–アルトマンプロット、ピアソンの相関係数（PCC）で評価した。
  • AI生成モデルと人手による結果は、形態学的11指標のすべておよび血行動態指標8項目中5項目でほぼ完全な一致を示し、残る3項目では中等度の一致にとどまった。
  • この一致度から、さらなる改良を前提にAIセグメンテーションを用いたCFDモデル作成は実現可能であり、画像ベースCFDの臨床応用を阻むボトルネックである手動セグメンテーションの負担軽減に寄与し得ることが示唆された。

(002) Liao [2]

📕 書誌情報

Fluid dynamic analysis in predicting the recanalization of intracranial aneurysms after coil embolization - A study of spatiotemporal characteristics.

Jing Liao, Kouichi Misaki, Tekehiro Uno, Iku Nambu, Tomoya Kamide, Zhuoqing Chen, Mitsutoshi Nakada, Jiro Sakamoto

Heliyon, 2024 Jan 15

💬 AI 翻訳タイトル

コイル塞栓術後の頭蓋内動脈瘤再開通予測における流体力学的解析—時空間特性の検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、コイル塞栓術後の頭蓋内動脈瘤再開通予測において、血行力学指標の時空間特性が予測性能に与える影響を検証することである。
  • 65例66瘤を対象にCFD（computational fluid dynamics）で血行動態を計算し、コイル塞栓前モデルにおける2種類の血行力学指標に対する14種類の時空間的定義と、前モデルから瘤を切り離して作成した仮想コイル塞栓後モデル（VM）における5種類の定義を評価して合計91個の時空間的血行力学特徴量を抽出し、単変量予測子（UP）および多変量ロジスティック回帰（LR）モデルを構築し、性能は受診者動作特性曲線下面積（AUROC）と適合率-再現率曲線下面積（AUPRC）で評価した。
  • 異なる時空間的特徴量のAUROCは0.224〜0.747と幅があり、同一指標から派生した特徴量間でも22組でAUROCに有意差（P<0.05）が認められ、最良のUPはPDave,q1でAUROC/AUPRC=0.747/0.385、最適カットオフにおける感度0.889・特異度0.614であり、さらにLRモデルはAUROC/AUPRC=0.890/0.903、特異度0.877・感度0.719と性能が向上してUPを上回った。
  • 以上より、血行力学指標の時空間的取り扱いは予測モデル構築に大きく影響し、時空間的血行力学特徴量に基づくLRモデルは侵襲的手技を要することなくコイル塞栓後の再開通予測に臨床的有用性を有する可能性が示唆された。

(003) Hirato [3]

📕 書誌情報

Delayed rupture of a large intracranial internal carotid artery aneurysm after flow diverter placement.

Marina Hirato, Tomoyuki Tsumoto, Yuta Kobayashi, Ryo Aiura, Eisuke Hirose, Arisa Umesaki, Sadayoshi Nakayama

Surg Neurol Int, 2023

  • Keywords: Computational fluid dynamics, Delayed rupture, Flow diverter, Internal carotid artery, Large internal aneurysm

  • DOI: 10.25259/SNI_804_2023

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    • Cited by: 3
    • FWCI: 0.818
    • Citation Percentile: 54.06

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💬 AI 翻訳タイトル

フローダイバーター留置後における大型頭蓋内内頚動脈瘤の遅発性破裂

💬 AI 要約

  • フローダイバーター（Flow Diverter: FD）留置後の遅発性破裂は重篤で機序が十分解明されていないため、本症例報告では大型頭蓋内内頚動脈瘤に対するFD留置後に生じた遅発性破裂を提示し、その血行力学的要因を検討した。
  • 多発動脈瘤を有する69歳女性に対し、大型頭蓋内内頚動脈瘤にFD留置とコイル塞栓術を併用し、術後の血管造影およびMRIで瘤内血流低下を確認するとともに、瘤のComputational Fluid Dynamics（CFD）解析に基づきFD留置後の瘤内圧変化の可能性を評価した。
  • 術後3日目に意識障害が急激に出現し、CTで大量くも膜下出血を認め遅発性破裂と診断され重篤な全身状態のため治療は見合わせた一方、画像上は瘤内血流低下が示唆されつつCFD解析はFD留置後の瘤内圧上昇の関与を示唆した。
  • 本症例は、血流低下所見があってもFD留置後に瘤内圧が上昇しうることを示唆し、親血管からの高流入を伴う大型動脈瘤では術前CFD解析が遅発性破裂リスク評価に有用である可能性を示した。

(004) Zhu [6]

📕 書誌情報

Assessing the risk of intracranial aneurysm rupture using computational fluid dynamics: a pilot study.

Yajun Zhu, Rong Zou, Xiaochuan Sun, Xingwei Lei, Jianping Xiang, Zongduo Guo, Hai Su

Front Neurol, 2023

  • Keywords: SAHsubarachnoid hemorrhage, computational fluid dynamics, hemodynamics, intracranial aneurysms, rupture risk

  • DOI: 10.3389/fneur.2023.1277278

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    • Cited by: 6
    • FWCI: 1.636
    • Citation Percentile: 76.31

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💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学（CFD）による脳動脈瘤破裂リスク評価：パイロットスタディ

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、破裂例と未破裂例の代表的症例比較を通じて、脳動脈瘤（IA）の破裂リスク評価における血行力学的および形態学的パラメータ（CFDにより得られる指標を含む）の有用性を探索することである。
  • 2名の患者における3病変のCTAおよび三次元回転血管撮影（3DRA）データを用いた後ろ向き解析を行い、症例1では破裂IAと未破裂IA、症例2では破裂前後で、血行力学指標（振動せん断指数［OSI］、相対滞留時間［RRT］、正規化壁せん断応力［NWSS］など）および形態学的指標（サイズ比［SR］、アスペクト比［AR］、動脈瘤-血管角［θF］、動脈瘤傾斜角［θA］、起伏指数［UI］、楕円度指数［EI］、非球状性指数［NSI］）を比較した。
  • 症例1では、破裂IAは未破裂IAに比してSR、AR、θF、θA、UI、EI、NSIおよびOSIが高く、破裂類似度スコア（RRS）も高値であったのに対し、症例2では2年後に娘瘤が出現し、SR、AR、θF、θA、UI、EI、NSI、OSIおよびRRTが増加し、NWSSは有意に低下し、RRSも上昇した。
  • 以上より、SRおよびOSIはIA破裂リスクの予測指標となり得る一方、壁せん断応力（WSS）は破裂前後で変化し得るものの高WSSと低WSSのいずれが増大・破裂に寄与するかは依然不明であり、RRSは臨床における破裂リスク評価と治療方針決定を支援する有望な指標であることが示唆された。

(005) Weiss [3]

📕 書誌情報

A matched-pair case control study identifying hemodynamic predictors of cerebral aneurysm growth using computational fluid dynamics.

Allyson J Weiss, Aaron O Panduro, Erica L Schwarz, Zachary A Sexton, Ingrid S Lan, Thomas R Geisbush, Alison L Marsden, Nicholas A Telischak

Front Physiol, 2023

  • Keywords: aneurysm, blood flow, cerebral, computational fluid dynamics, hemodynamics, intracranial, stroke

  • DOI: 10.3389/fphys.2023.1300754

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    • Cited by: 3
    • FWCI: 0.818
    • Citation Percentile: 54.06

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💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学を用いた脳動脈瘤増大の血行動態学的予測因子の同定：マッチドペア症例対照研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤の増大を駆動する血行動態学的機序が未解明であることを踏まえ、時間・空間収束性の検討を含む堅牢な計算流体力学（CFD）モデリングにより、増大例と非増大例の血行動態特性の差異を明らかにし、増大の予測因子を同定することである。
  • 大きさと部位をマッチさせた増大脳動脈瘤と非増大脳動脈瘤の11組を磁気共鳴血管撮影（MRA）およびCT血管撮影（CTA）から形状再構成しCFD解析を実施し、壁面せん断応力（WSS）、振動せん断指数（OSI）、低せん断領域の割合などを算出したうえで、対応のあるWilcoxon順位和検定（Wilcoxon rank sum test）により統計解析を行った。
  • 親血管の平均WSSの70%未満にある瘤ドーム領域の割合は増大例で非増大例より高く、検討した指標の中で最も強い統計学的傾向を示した（p=0.08）；他の低せん断面積に基づく指標も同程度の傾向を示した。
  • 得られた結果は脳動脈瘤における既報の血行動態的傾向と整合し、低せん断領域と動脈瘤増大の関係解明に向けた有望な研究方向性を示すとともに、格子解像度がシミュレーションWSSに大きく影響することから高忠実度の結果には堅牢な計算モデリング・シミュレーション手法が不可欠であることを明確にした。

(006) Sasaki [2]

📕 書誌情報

Predicting Morphological Changes to Vessel Walls Adjacent to Unruptured Cerebral Aneurysms Using Computational Fluid Dynamics.

Kento Sasaki, Fuminari Komatsu, Kyosuke Miyatani, Riki Tanaka, Yasuhiro Yamada, Yoko Kato, Yuichi Hirose

Asian J Neurosurg, 2023 Dec

  • Keywords: computational fluid dynamics, middle cerebral artery, morphological change, unruptured intracranial aneurysm

  • DOI: 10.1055/s-0043-1771367

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 0.545
    • Citation Percentile: 76.31

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💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学（CFD）を用いた未破裂脳動脈瘤に隣接する血管壁の形態学的変化予測

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、術前CTAに基づくCFD解析で定義した動脈瘤周囲所見が親血管壁の菲薄化の可能性を示唆しうるかを、術中所見と比較して検証することである。
  • 2020年5月から2021年4月に当院でクリッピング術を施行した未破裂中大脳動脈瘤38例を対象とし、CFD解析から以下の3条件をすべて満たす親血管ラジエーションサイン（PARS）を定義した：（1）流線が動脈瘤の外側親血管壁に衝突、（2）同部位から外方へ放射する壁せん断応力ベクトル、（3）周囲より高い壁圧とし、PARS陽性所見を術中所見と対比した。
  • PARS陽性は9例で、CTAではいずれも同部位に形態学的異常を認めなかったが、術中には1例で親血管壁の菲薄化、3例で極小の腫瘤形成を認め、CTA所見と相違した；また、9例全例でPARS部位に追加クリッピングまたはラッピングおよびコーティングが施行された。
  • 血管腔の描出を前提とする血管内治療では壁の菲薄化や微小動脈瘤の検出が困難であり、PARSの存在は部分的な壁菲薄化や微小動脈瘤形成の指標となりうることから、CFD解析は動脈瘤周囲の血管壁評価に基づく直接操作の必要性を示唆する。

(008) Fillingham [12]

📕 書誌情報

Standardized viscosity as a source of error in computational fluid dynamic simulations of cerebral aneurysms.

Patrick Fillingham, Neethi Belur, Rebecca Sweem, Michael C Barbour, Laurel M M Marsh, Alberto Aliseda, Michael R Levitt

Med Phys, 2024 Feb

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤の計算流体力学（CFD）シミュレーションにおける標準化血液粘度がもたらす誤差

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳動脈瘤の計算流体力学（CFD）解析において、ヘマトクリットに基づく患者固有の血液粘度ではなく標準化した粘度を用いることが、ヘモダイナミクス評価に平均的にどの程度の誤差を生じさせるかを定量化し、患者固有粘度導入の必要性を検証することである。
  • 患者固有の境界条件の下で41例の脳動脈瘤に対し、患者固有の血液粘度と標準化粘度の2条件でCFDを実施してWSS（壁せん断応力）、WSSG（壁せん断応力勾配）、OSI（振動性せん断指数）の時間平均マップを算出し、対応のあるt検定（ボンフェローニ補正）およびBland-Altman解析で比較するとともに、粘度が標準値より高い群・低い群の比較や、粘度のパーセント変化、動脈瘤サイズ・部位との相関を検討した。
  • その結果、WSS、WSSG、OSIにおいてそれぞれ63.2%、41.5%、48.7%の症例で両条件間に統計学的有意差が認められ、標準値より粘度が高い群と低い群の間で各指標の百分率変化に有意差はなく、Bland-Altman解析でも群間の系統的バイアスは示されず、さらに粘度のパーセント変化と各指標のパーセント変化との相関は確認されなかった。
  • 以上より、粘度の標準化は脳動脈瘤CFDにおけるWSS、WSSG、OSIの推定値に大きく予測不能な影響を与え、事後的な補正は現実的でないことが示され、本研究はその誤差の大きさと不確実性を定量的に明らかにし、今後のCFD研究におけるヘマトクリットに基づく患者固有血液粘度の導入を推奨する。

(009) Tajima

📕 書誌情報

Verifying the Accuracy of Hemodynamic Analysis Using High Spatial Resolution 3D Phase-contrast MR Imaging on a 7T MR System: Comparison with a 3T System.

Shunsuke Tajima, Haruo Isoda, Masaki Fukunaga, Yoshiaki Komori, Shinji Naganawa, Norihiro Sadato

Magn Reson Med Sci, 2025 Jan 01

  • Keywords: 4D flow MRI, hemodynamics, intracranial artery, magnetic field strength, phase-contrast MR imaging

  • DOI: 10.2463/mrms.mp.2023-0016

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    • Cited by: 0
    • FWCI: 0.0
    • Citation Percentile: 0.00

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💬 AI 翻訳タイトル

7T MRシステムを用いた高空間分解能3D位相コントラストMR撮像による血行動態解析の精度検証：3Tシステムとの比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、ヒト脳血管ファントムおよび健常被験者から取得した3D位相コントラストMR（3D PC MR；心電図（ECG）非同期の4D Flow MRI）データに基づくMR流体力学（MRFD）の結果について、7T MRシステムが3Tシステムに比べて精度で優れるかを検証することである。
  • ヒト脳血管ファントムと健常者10名に対し、3Tおよび7Tの両システムで3D PC MRと3D TOF MRAを撮像し、それらを用いてMRFD解析を実施したうえで、計算流体力学（CFD）による参照結果と比較し、3次元速度ベクトル場、相関係数（R）、角度類似度指数（ASI）、大きさ類似度指数（MSI）を指標として評価した。
  • ファントムの3次元速度ベクトルでは3Tで血管壁近傍にノイズ様ベクトルが観察された一方、7Tではそれが観察されずCFDに近い結果を示し、さらにファントムおよび健常被験者のMRFDでは7TのR、ASI、MSIが3Tを上回り、健常被験者ではASIとMSIに有意差が認められた。
  • 以上より、高空間分解能で取得した7TベースのMRFDは3Tに比して血行動態推定の精度が高く、脳動脈の小病変（例：脳動脈瘤）に対する非侵襲的血行動態評価における超高磁場MRIの有用性を実証した。

(010) Kizhisseri [2]

📕 書誌情報

Differential sensitivities to blood pressure variations in internal carotid and intracranial arteries: a numerical approach to stroke prediction.

Muhsin Kizhisseri, Saleh Gharaie, Sethu Raman Boopathy, Ruth P Lim, Milad Mohammadzadeh, Jorg Schluter

Sci Rep, 2023 Dec 15

💬 AI 翻訳タイトル

内頸動脈および頭蓋内動脈における血圧変動に対する感度の差異：脳卒中予測に向けた数値解析的アプローチ

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、動脈硬化性狭窄の文脈において、内頸動脈（ICA）分枝である中大脳動脈（MCA）および前大脳動脈（ACA）の血行動態に着目し、血圧と脳卒中予測との関係を解明することである。
  • ウィンドケッセルモデルに基づく境界条件を付与した数値流体力学（CFD）により、狭窄を導入した患者特異的ICAモデルを解析し、各分枝における血圧・流速・流量への影響を評価するとともに、血流予備量比（Fractional Flow Reserve, FFR）解析を組み込んだ；さらに、ICA–MCAおよびICA–ACA間での血圧変動に対する感度や逆流の可能性を比較検討した。
  • 結果として、血圧変動に対する感度はMCAのM1枝で高く、ACAで中等度、M2枝で最小であり、ICAとMCAの比較ではICAとACAの比較よりも逆流の可能性に対する感度が高く、狭窄に伴う血流調節には複雑な代償機構が示され、FFRはとくにM2枝において狭窄重症度の頑健な予測因子として機能した。
  • 結論として、本研究は頭蓋内主要動脈における血行動態の複雑性に関する包括的知見を提供し、狭窄状況下における血圧変動、流動特性、およびFFRの重要性を明確にするとともに、患者特異的データの統合によりモデルの信頼性が向上して脳卒中リスク評価を支援し、脳血管疾患の理解を前進させることを示した。

(011) Eguzkitza [1]

📕 書誌情報

Performance assessment of an electrostatic filter-diverter stent cerebrovascular protection device. Is it possible not to use anticoagulants in atrial fibrilation elderly patients?

Beatriz Eguzkitza, David Oks, José A Navia, Guillaume Houzeaux, Constantine Butakoff, María Fisa, Ariadna Campoy Millán, Mariano Vázquez

Front Cardiovasc Med, 2023

  • Keywords: TAVR, aortic arch, atrial fibrillation, cerebroembolic protection devices, computational fluid dynamics modeling (CFD), particle flow simulation, silent brain Infarcts, stroke

  • DOI: 10.3389/fcvm.2023.1233712

  • Article

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    • Cited by: 1
    • FWCI: 0.31
    • Citation Percentile: 59.53

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💬 AI 翻訳タイトル

静電的フィルター・ディバータ機構を備えたステント型脳血管保護デバイスの性能評価：心房細動高齢患者で抗凝固薬を用いないことは可能か？

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、抗凝固療法の安全性・有効性に課題を抱える高齢の心房細動（AF）およびTAVR患者における脳塞栓予防を念頭に、静電的フィルター／ディバータ機構を備えたステント型脳血管保護デバイスの有効性を評価し、抗凝固薬非使用の代替戦略としての可能性を検証することである。
  • 特許取得済みデバイスに基づく設計を対象に、計算流体力学（CFD）とラグランジュ粒子追跡法を組み合わせた二段階解析を実施し、第1段階ではストラット厚とストラット間隔をパラメトリックに評価して健常およびAFの流量波形下での性能を比較し（境界条件は患者大動脈弓の生理学的流量・圧を再現するよう較正）、第2段階では最適形状に側方ストラットと負に帯電したストラット表面を付加して電気力が血栓（clot）に与える影響を含め、3本の大動脈弓分枝に留置した際の粒子流入抑制効果を検討した。
  • 第1段階では、デバイスはストラット間隔より大きい粒子を機械的に遮断し、とくに側方ストラット間隔が有効性に最大の影響を与えることが示され、第2段階では、負に帯電したデバイスを大動脈弓の3分枝すべてに留置すると、分枝への粒子流入が健常条件で平均62.6％、AF条件で51.2％低減し、現行の経口抗凝固療法の有効性に匹敵または上回る成績が得られた。
  • 本デバイスは、微小粒子を静電反発により偏向させ（微小塞栓による認知機能障害の回避に資する）、大粒子はストラット間に通過不能として機械的に濾過するという二重機序により、本研究で検討した粒径範囲全体を効果的に遮断し、脳卒中および無症候性脳梗塞（SBI）の予防において抗凝固薬を用いない選択肢を提示する。

(012) Qi

📕 書誌情報

Computational Fluid Dynamics of Stent-Mounted Neural Interfaces in an Idealized Cerebral Venous Sinus.

Weijie Qi, Andrew Ooi, David B Grayden, Sam E John

Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc, 2023 Jul

💬 AI 翻訳タイトル

理想化した脳静脈洞におけるステント搭載型神経インターフェースの数値流体力学（CFD）解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、冠動脈中心の既存研究に対するギャップを踏まえ、血管内電気生理学（endovascular electrophysiology）の進展を背景に、脳静脈洞内に留置されたステント搭載型神経インターフェース（stent-mounted neural interface）が局所血行力学に及ぼす影響を明らかにすることである。
  • 理想化した上矢状洞（SSS）の幾何学モデルにステント（電極アレイ搭載）を仮想留置し、数値流体力学（CFD）により局所静脈血流場と壁せん断応力（wall shear stress: WSS）の分布を解析した。
  • その結果、ステントにより流れが変化し、デバイス周囲に再循環流および低WSS領域が生じたが、電極の小ささのため電極自体による流れへの影響は顕著ではなかった。
  • 本研究は脳静脈洞内ステント搭載型神経インターフェースの血行力学に関する初期的探索であり、観察された血流攪乱と低WSSの所見は新生内膜増殖および血栓形成の理解に資するとともに、今後の研究による血流およびステント成績に影響する主要因の解明に向けた基盤を提供する。

(013) Yang [2]

📕 書誌情報

Investigation of paraclinoid aneurysm formation by comparing the combined influence of hemodynamic parameters between aneurysmal and non-aneurysmal arteries.

Hyeondong Yang, Jung-Jae Kim, Yong Bae Kim, Kwang-Chun Cho, Je Hoon Oh

J Cereb Blood Flow Metab, 2024 Aug

  • Keywords: Aneurysm formation, cerebral aneurysm, computational fluid dynamics, fluid-structure interaction, hemodynamic parameters

  • DOI: 10.1177/0271678X231218589

  • Article

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 0.545
    • Citation Percentile: 54.06

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💬 AI 翻訳タイトル

動脈瘤および非動脈瘤血管間での血行力学的パラメータの複合的影響の比較による傍前床突起部動脈瘤形成の検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳内動脈で動脈瘤が必ずしも発生しない理由が不明であるという背景のもと、壁面せん断応力（wall shear stress; WSS）とひずみ（strain）という血行力学的パラメータが傍前床突起部動脈瘤の形成に及ぼす複合的影響を、動脈瘤血管と非動脈瘤血管で比較して明らかにすることである。
  • 一側に傍前床突起部内頚動脈瘤を有する58例を対象に、磁気共鳴血管撮影（magnetic resonance angiography; MRA）から両側内頚動脈（internal carotid artery; ICA）を再構築し、瘤側は動脈瘤を仮想的に除去したICAを「動脈瘤血管」、対側の無瘤ICAを「非動脈瘤血管」と定義して、両者に対して数値流体力学（computational fluid dynamics; CFD）および流体−構造連成（fluid–structure interaction; FSI）解析を施し、高WSSおよび高ひずみ領域と動脈瘤形成部位との関係を検討した。
  • 動脈瘤血管では高WSSおよび高ひずみの位置が動脈瘤形成部位と良好に一致し、さらに高WSS領域と高ひずみ領域の位置には顕著な相関が認められた一方、非動脈瘤血管では高い血行力学的パラメータと動脈瘤形成との間に有意な関連は示されなかった。
  • これらの知見は、動脈瘤形成機序におけるWSSとひずみの役割を支持し、血行力学に基づく動脈瘤リスク評価と今後の関連研究の発展に資するものである。

(014) Abubakar

📕 書誌情報

Imperatives of Mathematical Model of Arterial Blood Dynamics for Interpretation of Doppler Velocimetry: A Narrative Review.

Umar Abubakar, Anthony Chukwuka Ugwu, Godwin Christopher Ezike Mbah, Tertsegha Tivde, Mohammed Sidi, Geofery Luntsi, Kalu Ochie, Alhaji Modu Ali, Anas Mohammed

J Med Ultrasound, 2023

💬 AI 翻訳タイトル

ドプラ速度計測の解釈に資する動脈血流動態数理モデルの必須性：ナラティブレビュー

💬 AI 要約

  • 本レビューの目的は、腎臓・心臓・脳・母体‐胎児循環などの臓器評価に用いられる超音波ドプラ法の波形解釈に関して、ドプラ速度計測（Doppler velocimetry）の物理的意味づけに果たす動脈血流動態の数理モデルの意義を明らかにし、壁面せん断応力（WSS）の精密推定とアテローム性プラーク好発部位の同定における応用可能性を検討することである。
  • 1971年から2021年までにNC AHEC Digital Library、PubMed、ERIC、MEDLINE、Free Medical Journals、EMBASEを含む電子データベースで関連文献を広範に検索し、PRISMAフローチャートで提示したうえで、非圧縮性ナビエ–ストークス方程式、Windkessel（ウィンドケッセル）モデル、および数値流体力学（computational fluid dynamics: CFD）に基づく動脈モデルと、超音波ドプラ指標ならびにWSS計測差分の比較との関係をナラティブに総括した。
  • レビューから、腎葉間動脈において0.2–0.50 Hzの周波数帯で時間とともに血流速度が減少すること、成人の腎葉間動脈のドプラ指標が開発された腎葉間動脈モデルと整合すること、さらに大血管における数理モデルの計測値が超音波ドプラ速度計測と15%未満の差で一致することが示唆された。
  • これらの知見は、ナビエ–ストークス方程式に基づく動脈流動態の数理モデリングが教育・理解の支援のみならず、心血管ドプラ超音波検査においてWSS分布を精密に取得し潜在的なアテローム性病変の早期検出を可能にする実践的意義を有することを示している。

(015) Fattahi [7]

📕 書誌情報

Usage of computational method for hemodynamic analysis of intracranial aneurysm rupture risk in different geometrical aspects.

Mehdi Fattahi, Seyyed Amirreza Abdollahi, Ali Hosin Alibak, Saleh Hosseini, Phuyen Dang

Sci Rep, 2023 Nov 25

💬 AI 翻訳タイトル

幾何学的要因の違いを考慮した頭蓋内動脈瘤の破裂リスク血行力学解析における計算手法の活用

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、内頸動脈（ICA）動脈瘤において親血管の平均直径が破裂リスク関連の血行力学指標に及ぼす影響を明らかにし、壁面せん断応力（WSS）、振動せん断指数（OSI）、および圧力分布との関連を定量的に評価することである。
  • 方法として、計算流体力学（CFD）により異なる親血管平均直径を有する脳動脈瘤内の血流を数値解析し、主要な血行力学パラメータの空間分布と大きさを比較した。
  • 結果として、選択した症例の血行力学比較では、親血管の平均直径を3.18 mmから4.48 mmへ増大させると最小WSSが約71%低下し、直径と血行力学指標との関連が示唆された。
  • 結論として、親血管の幾何学的特徴、特に平均直径が破裂リスク関連の血行力学環境を規定することを定量的に示し、幾何学的要因を考慮したリスク評価におけるCFDの有用性を示した。

(016) Tadokoro

📕 書誌情報

Left Ventricular Assist Device Implantation With Total Cavopulmonary Connection for Arrested Heart.

Naoki Tadokoro, Shigemitsu Iwai, Kohei Tonai, Shotaro Komeyama, Motoki Komori, Yasumasa Tsukamoto, Tomoyuki Fujita, Satsuki Fukushima

Ann Thorac Surg Short Rep, 2024 Mar

💬 AI 翻訳タイトル

心停止心に対するTCPC（total cavopulmonary connection）併用左室補助人工心臓（LVAD）植込み

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、リンパ球性劇症心筋炎により心停止に至った症例において、計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）に基づく流体力学シミュレーションにより至適な体静脈‐肺動脈接続を選択し、左室補助人工心臓（left ventricular assist device; LVAD）植込みと心外導管型TCPC（extracardiac total cavopulmonary connection; EC-TCPC）を併施した治療戦略を報告することである。
  • 患者に対し、EC-TCPC、グレン手術、従来型フォンタン手術の三手技について血流のCFD解析により血行動態性能を比較評価し、その結果に基づいてLVAD植込みとEC-TCPCを実施した。
  • CFD解析ではEC-TCPCが最も良好な血行動態パフォーマンスを示し、この戦略により心筋炎関連の心停止心に対する手術は成功裏に完遂された。
  • 重篤なリンパ球性劇症心筋炎で機械的循環補助の選択が困難な症例において、LVADとEC-TCPCの併用は実行可能な治療オプションであり、術前のCFDに基づくシミュレーションは至適な体静脈‐肺動脈接続の決定を支援しうる。

(017) Liu [9]

📕 書誌情報

Impact on hemodynamics in carotid arteries with carotid webs at different locations: A Numerical Study Integrating Thrombus Growth Model.

Xinhui Liu, Pan Song, Qi Gao, Min Dai, Junjie Rao, Jun Wen

Comput Methods Programs Biomed, 2024 Jan

  • Keywords: Carotid Webs, Computational Fluid Dynamics, Different Locations, Hemodynamics, Thrombus Growth Model

  • DOI: 10.1016/j.cmpb.2023.107926

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 9
    • FWCI: 2.692
    • Citation Percentile: 77.78

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💬 AI 翻訳タイトル

頸動脈における頸動脈ウェブの位置差が血行力学に及ぼす影響：血栓成長モデルを統合した数値解析研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頸動脈の異なる部位に存在する頸動脈ウェブ（carotid web, CW）が血行力学に及ぼす影響を解明することであり、アテローム性動脈硬化に類似する病変部位分布と虚血性脳卒中との関連の不確実性を踏まえて検討した。
  • 8例の健常頸動脈のCTアンギオグラフィ（CTA）データセットから、CWsを総頸動脈（Model A）、内頸動脈起始部（Model B）、頸動脈洞（Model C）に配置した3種類のモデルを再構築し、時間平均壁せん断応力（TAWSS）、振動性せん断指数（OSI）、相対滞留時間（RRT）、内皮細胞活性化ポテンシャル（ECAP）などWSSベースの指標を解析するとともに、血栓成長モデルを統合して各部位における長期的な血栓形成を評価した。
  • Model Aではらせん状流れを示し、Model BおよびCでは頸動脈洞での乱れた血流が観察され、再循環はAとBで主としてCW下流、Cでは上流・下流の双方に出現した。全体のTAWSSはAで高く低TAWSS領域（<0.4 Pa）は最小（7.78 ± 8.35%）であったのに対し、Cでは低TAWSS（<0.4 Pa）、RRT > 100、ECAP > 1.5の領域がそれぞれ14.18 ± 5.28%、1.51 ± 1.17%、10.36 ± 4.10%と大きく、血栓体積もCが最大（7.20 ± 3.95%）であった。
  • 数値シミュレーションは、(1) CWが総頸動脈に位置する場合は血行力学的影響が相対的に小さい一方で血流抵抗の増大により末梢枝の虚血を惹起しうること、(2) CWは総頸動脈および内頸動脈起始部では主として下流側、頸動脈洞では上流・下流双方での血栓形成に寄与すること、(3) 内頸動脈起始部のCWは他部位よりも乱れた血流パターンと血栓集積を生じやすく、遠位脳動脈の虚血性脳卒中リスクを高める可能性があることを示した。

(018) Sangha [9]

📕 書誌情報

Protective effects of pyrroloquinoline quinone in brain folate deficiency.

Vishal Sangha, Sara Aboulhassane, Qing Rui Qu, Reina Bendayan

Fluids Barriers CNS, 2023 Nov 20

  • Keywords: Cerebral folate deficiency, Mitochondrial function, Neuroinflammation, Oxidative stress, Proton-coupled folate transporter, Pyrroloquinoline quinone, Reduced folate carrier

  • DOI: 10.1186/s12987-023-00488-3

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    • Cited by: 9
    • FWCI: 3.211 ⭐
    • Citation Percentile: 78.64

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💬 AI 翻訳タイトル

脳葉酸欠乏におけるピロロキノリンキノンの保護作用

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳葉酸欠乏が炎症応答、酸化ストレス、およびミトコンドリア機能に与える影響を明らかにし、ピロロキノリンキノン（PQQ）がPGC-1α/核呼吸因子1（NRF-1）経路を介した還元葉酸キャリア（RFC）の発現亢進によりこれらの異常を緩和しうるかを検証することである。
  • 方法として、葉酸欠乏条件下に曝露したマウス混合グリア細胞にPQQを投与し、葉酸トランスポーター、炎症・酸化ストレス関連マーカーの遺伝子発現およびミトコンドリアDNA（mtDNA）量をqPCRで解析し、DCFDAアッセイで細胞内活性酸素種（ROS）を測定したうえで、野生型（C57BL/6N）マウスに葉酸欠乏（0 mg/kg）または対照（2 mg/kg）食を与え、PQQ（20 mg/kg/日、10日間）を投与して脳組織を解析した。
  • 葉酸欠乏はin vitroおよびin vivoで炎症性および酸化ストレスマーカーの発現を増加させ、混合グリア細胞でのROS上昇とmtDNA含量低下を惹起した一方、PQQ処置はこれらの変化を是正し、PGC-1α/NRF-1シグナル伝達経路の活性化を介してRFC発現を増強した。
  • 以上より、脳葉酸欠乏はCFD関連疾患でみられる神経障害の病態形成に寄与しうることが示され、PQQは葉酸取り込みを増強しつつ炎症、酸化ストレス、ミトコンドリア障害を同時に是正しうる新規治療戦略となり得る。

(019) Valeti [12]

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Numerical investigation of unruptured middle cerebral artery bifurcation aneurysms: influence of aspect ratio.

Chanikya Valeti, Saravanan Gurusamy, K Krishnakumar, Hariharan Venkat Easwer, Santhosh K Kannath, B J Sudhir, B S V Patnaik

Comput Methods Biomech Biomed Engin, 2024 Dec

  • Keywords: Biomechanics, cerebral aneurysm, computational fluid dynamics, hemodynamics, wall shear stress

  • DOI: 10.1080/10255842.2023.2279508

  • Article

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    • Cited by: 12
    • FWCI: 2.999
    • Citation Percentile: 76.31

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💬 AI 翻訳タイトル

未破裂中大脳動脈分岐部動脈瘤の数値解析：アスペクト比の影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、未破裂の中大脳動脈（MCA）分岐部動脈瘤において、アスペクト比（AR）の変化が壁せん断応力（WSS）関連指標に及ぼす影響を数値流体力学的に解明し、成長段階に伴う血行動態パラメータとの関連を明らかにすることである。
  • 26例のMCA動脈瘤から幾何学的に類似した3つの代表的サイズを選出し、これらを動脈瘤の3つの成長段階として位置づけ、患者特異的境界条件のもとで数値シミュレーションを行い、時間平均壁せん断応力（TAWSS）、壁せん断応力勾配（WSSG）、および壁せん断応力の発散（WSSD）を比較評価した。
  • 解析の結果、ARが高い動脈瘤ほどTAWSSおよびWSSGが低下し、一方で小型例では正のWSSD（PWSSD）が高値であり、動脈壁伸展の引張的性質を示すことが観察された。
  • 以上より、PWSSDは動脈瘤の成長を評価する潜在的バイオマーカーであり、ARに依存した血行動態変化の把握が未破裂動脈瘤のリスク層別化や治療判断の高精度化に資することが示唆された。

(020) Yi [1]

📕 書誌情報

Quantitative Evaluation of Hemodynamic Changes After Multiple Intracranial Aneurysms Occlusion Using Computational Fluid Dynamics.

Xu Yi, Shuhua Zhang, Qicheng Han, Wenyao Hong, Bingwei He, Yuqing Liu, Rongye Zheng

World Neurosurg, 2024 Jan

💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学（CFD）を用いた多発性頭蓋内動脈瘤の閉塞後血行動態変化の定量的評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、多発性頭蓋内動脈瘤（MIA）において内頚動脈（ICA）および中大脳動脈（MCA）の動脈瘤閉塞が他動脈の血行動態に及ぼす影響を定量化し、治療順序の決定に資する指針を示すことである。
  • 9例のMIA患者モデルを用い、1次元（1D）・3次元（3D）を結合した計算流体力学（CFD）モデルにより血流パターンおよび血管壁面圧力（壁圧）を算出した。
  • ICA動脈瘤閉塞後にはMCAおよび前大脳動脈（ACA）の圧が上昇した一方、MCA動脈瘤閉塞後にはICAの圧はほとんど変化せず、MCA動脈瘤サイズの違いはICAおよびACAの圧にほぼ影響しなかった；さらに、ICAの小型動脈瘤では瘤径が小さいほどACAおよびMCAの圧が上昇し、ICAの大型動脈瘤閉塞の影響は中型動脈瘤閉塞時と概ね同程度であった。
  • 患者要因や瘤特性から治療順序を決め難い場合にはMCA動脈瘤を優先して治療すべきであり、1D–3D結合CFDによる定量評価がMIAにおける治療戦略立案に有用であることが示唆された。

(021) Spencer [4]

📕 書誌情報

Fiscal Year 2018 National Defense Authorization Act, Section 734, Weapon Systems Line of Inquiry: Overview and Blast Overpressure Tool-A Module for Human Body Blast Wave Exposure for Safer Weapons Training.

Rachel W Spencer, Elizabeth Brokaw, Walter Carr, Zhijian J Chen, Bradley A Garfield, Harsha T Garimella, Hamidreza Gharahi, Joseph Iampaglia, Lisa Lalis, Andrzej Przekwas, Maciej Skotak, Michael A Xynidis, Andrew Dominijanni, George Dias, Lura Danley, Raj K Gupta

Mil Med, 2023 Nov 08

💬 AI 翻訳タイトル

2018会計年度国防権限法第734条 武器システムの調査ライン（Line of Inquiry）: 概要および爆風過圧（Blast Overpressure: BOP）ツール—より安全な武器訓練のための人体爆風曝露モジュール

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、武器システムに起因する爆風過圧（Blast Overpressure: BOP）曝露が隊員の脳健康に及ぼす影響に関する国防総省（DoD）の理解を深化させ、リスク軽減、部隊即応性、医療判断に資する政策立案を支援することであり、本稿では武器システムの調査ライン（Line of Inquiry: LOI）の活動と試作BOPツールの開発・妥当性確認に焦点を当てる。
  • 方法として、DoDは第734条ワーキンググループを設置し5つのLOIからなる計画構造を策定し、武器システムLOIが重火器および爆発事象に伴うBOPに関する情報を収集・統合・解析するとともに、健康影響およびパフォーマンスに関する新規知見を反映し、進行中の研究を活用して単独モジュールとしてもRange Managers Toolkit（Range Managers Toolkit）へも統合可能なBOPツールを設計し、その妥当性を検証した。
  • その結果、BOP曝露・リスク・安全に関するコミュニケーションの明確化と最新エビデンスの活用方法の確立という機会が同定され、重火器射撃訓練時の曝露荷重を予測するプロトタイプBOPツールが開発され、妥当性確認済みのツールは訓練計画時にシナリオを作成してBOP曝露を予測し、パラメータを修正できる機能を提供した。
  • 結論として、研究開発・試験評価（RDT&E）、取得、訓練の各段階を通じて安全指針を改善・標準化するために要件と政策の改定が推奨され、BOPツールは曝露予測に基づくリスク低減を通じて部隊即応性と医療意思決定を支援し、より安全な武器訓練の実現に寄与し得る。

(022) Zhao [3]

📕 書誌情報

Pulled Flowprobe for Ambient Liquid Extraction-Based High Spatial Resolution Mass Spectrometry Imaging with Enhanced Sensitivity and Stability.

Zhihao Zhao, Zheng Long, Huabei Wang, Qian Wu, Yang Wang, Hongmei Lu

Anal Chem, 2023 Nov 21

💬 AI 翻訳タイトル

感度・安定性を強化した常圧液体抽出型高空間分解能質量分析イメージング用引き伸ばしフロープローブ（pulled flowprobe）

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、常圧液体抽出型質量分析イメージング（MSI）において高い空間分解能・感度・安定性を同時に達成する一体型プローブが欠如している課題に対し、引き伸ばし同軸キャピラリーで構成した新規一体型プローブ（pulled flowprobe）を開発し、既報の単一流路プローブ（single-probe）と比較検証することである。
  • 方法として、プローブ内の物質移動動力学と抽出動力学曲線を評価し、数値流体力学（CFD）解析により液体マイクロジャンクション（liquid microjunction）および移送チャネルにおける流速場を解明するとともに、ラット大脳脂質の常圧液体抽出型MSI、均一インク塗布試料での再現性評価、内側キャピラリーの後退量最適化、80–20ルール（80-20 rule）による空間分解能の算定、および海馬での高分解能イメージングを実施した。
  • 結果として、pulled flowprobeは抽出動力学曲線においてより狭く高いピーク形状を示し、CFD解析は液体マイクロジャンクションでの低流速と移送チャネルでの高流速により抽出効率向上とバンド拡散低減が生じることを示し、ラット脳組織では低存在量脂質のシグナルが2–5倍に増強されsingle-probeより26種多い脂質種が検出され、安定性も平均相対標準偏差18%（single-probeは80%）と大幅に改善し、空間分解能は30–40 μmで同等サイズのsingle-probeより高く、さらに内側キャピラリーを外側キャピラリーから後退させない構成が感度・安定性の双方に最適であった。
  • 結論として、本研究で提案したpulled flowprobeは容易に作製可能なサンプリングプローブであり、感度・安定性・空間分解能を同時に強化して海馬における特定細胞層への脂質局在の可視化など高解像度MSIを実現し、生物学・臨床研究における常圧液体抽出型MSIの活用を促進する。

(023) Zhou [3]

📕 書誌情報

Sub-satisfactory stenting recanalization of severe vascular stenosis of the posterior circulation can significantly improve cerebral hemodynamic perfusion.

Zhi-Long Zhou, Liang-Fu Zhu, Tian-Xiao Li, Li-Heng Wu, Min Guan, Zhen-Kai Ma, Yang-Hui Liu, Jin Qin, Bu-Lang Gao

Eur J Radiol, 2023 Dec

  • Keywords: Cerebral perfusion, Hemodynamic parameters, Posterior circulation, Severe vascular stenosis, Stent angioplasty, Sub-satisfactory recanalization

  • DOI: 10.1016/j.ejrad.2023.111135

  • Article

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    • Cited by: 3
    • FWCI: 0.897
    • Citation Percentile: 77.78

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💬 AI 翻訳タイトル

後方循環における高度血管狭窄に対する準満足（sub-satisfactory）なステント再開通は脳血行動態的灌流を有意に改善しうる

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、後方循環の高度血管狭窄に対する準満足（sub-satisfactory）なステント再開通が脳の血行動態的灌流に及ぼす影響を検討することである。
  • 三次元脳血管造影をステント留置前後に施行した脳底動脈狭窄患者62例（平均60.9±9.6歳）を後ろ向きに登録し、狭窄部、穿通枝起始部、狭窄近位および遠位の正常動脈区間における全圧、壁せん断応力（WSS）、cell Reynolds number、流速、渦度、乱流強度、乱流運動エネルギー、散逸率といった血行力学的指標を計算流体力学（CFD）で解析した。
  • ステント血管形成術により狭窄度は85.3±7.2%から18.6±6.4%へと低下し、術後には近位正常動脈で全圧が有意に低下し他の指標（WSS、cell Reynolds number、流速、渦度、乱流強度、乱流運動エネルギー、散逸率）が上昇、狭窄部では全指標が低下、穿通枝起始部ではWSS、cell Reynolds number、流速、渦度が低下する一方で全圧・乱流強度・乱流運動エネルギー・散逸率が上昇し、遠位正常動脈では灌流圧（total flow pressure）と流速が上昇する一方で全圧、WSS、cell Reynolds number、渦度、乱流強度、乱流運動エネルギー、散逸率が低下した（いずれもP<0.05）。
  • これらの血行力学的指標は全計測部位で仮想的狭窄修復後の値に近づき、準満足（sub-satisfactory）な再開通であっても狭窄部近傍および穿通枝起始部の血行動態を改善して脳灌流を有意に向上させることが示され、後方循環の血管狭窄に対する本治療戦略の有用性が示唆された。

(024) Guo [8]

📕 書誌情報

Greater hemodynamic stresses initiate aneurysms on major cerebral arterial bifurcations.

Hao Guo, Jian-Feng Liu, Cong-Hui Li, Ji-Wei Wang, Hui Li, Bu-Lang Gao

Front Neurol, 2023

  • Keywords: arterial bifurcation, computational fluid dynamics, hemodynamic stresses, intracranial aneurysms, major cerebral arteries

  • DOI: 10.3389/fneur.2023.1265484

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 8
    • FWCI: 2.181
    • Citation Percentile: 76.31

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💬 AI 翻訳タイトル

高い血行力学的応力は主要脳動脈分岐部における動脈瘤形成を惹起する

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、主要頭蓋内動脈分岐部における動脈瘤発生の開始に関与する血行力学的応力を、数値流体力学（CFD）解析により遡及的に解明することである。
  • 内頸動脈・中大脳動脈・前大脳動脈・脳底動脈の分岐部を対象に、分岐部動脈瘤を有する80例と動脈瘤を有さない80例の3次元血管造影データを収集し、分岐角および分岐壁の直接衝突流中心（CDFI）と分枝における全圧、壁面せん断応力（WSS）、動圧、ひずみ速度、渦度を評価した。
  • 分岐角は年齢と正の相関を示し、CDFIでは全圧が最大である一方WSS・動圧・ひずみ速度・渦度は最小で分枝に向かって急増し、動脈瘤群では全ての主要分岐で分岐角が対照群より有意に大きく、多くの動脈瘤は小口径または母血管に対して小角度の分枝側へ偏位してその側で血行力学的応力が対側より有意に高く、さらに仮想瘤切除で再構築した起始部と比較して瘤形成後のドーム上ではこれらの応力が有意に低下し、分岐角の減少に伴って全ての応力が低下した。
  • これらの所見は、主要頭蓋内動脈分岐部における動脈瘤形成が局所的に異常増強した血行力学的応力と有意に関連し、幾何学的要因（とくに分岐角）に規定される応力の低減が予防・治療上の重要な標的となり得ることを示す。

(025) Döllinger [5]

📕 書誌情報

Computational fluid dynamics of upper airway aerodynamics for exercise-induced laryngeal obstruction: A feasibility study.

Michael Döllinger, Bernhard Jakubaß, Hu Cheng, Stephen J Carter, Stefan Kniesburges, Bea Aidoo, Chi Hwan Lee, Claudio Milstein, Rita R Patel

Laryngoscope Investig Otolaryngol, 2023 Oct

  • Keywords: computational fluid dynamics (CFD), exercise‐induced laryngeal obstruction (EILO), paradoxical vocal fold motion, speech therapy, voice therapy

  • DOI: 10.1002/lio2.1140

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 5
    • FWCI: 1.271
    • Citation Percentile: 73.16

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💬 AI 翻訳タイトル

運動誘発性喉頭閉塞における上気道気流動態の計算流体力学（CFD）解析：実現可能性の検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、運動誘発性喉頭閉塞（EILO）発作時およびEILO患者に対して言語聴覚療法で用いられる呼吸訓練時に、上気道の形状と気流動態の変化を計算流体力学（CFD）により定量化する手法の実現可能性を評価することである。
  • 成人女性の鼻腔・口腔を含む上気道の磁気共鳴画像（MRI）静止画像から三次元幾何学モデルを再構築し、吸気および呼気それぞれについて、声道に沿う8断面で最高体積流量、圧力、気流速度、断面開口面積をCFDにより算出した。
  • 三次元幾何学モデルに基づく数値予測では、吸気における鼻呼吸と呼気における口すぼめ呼吸がレスキュー呼吸法（rescue breathing）として最も望ましい圧力条件と断面径をもたらし、さらにEILOが声帯レベルの狭窄に起因する場合には素早い鼻からの吸気（quick sniff）が適切なレスキュー吸気になり得ること、加えてEILOは吸気相・呼気相の双方に影響することが示唆された。
  • 声門上の気流動態および対応する上気道形状に関するCFD解析の事前知見は、臨床家が最適なレスキュー呼吸法を選択し言語聴覚療法の機能的転帰を最適化する支援となり、症例ごとのEILOの病態生理の理解にも資する可能性があることが示され、本フィージビリティスタディは今後の症例ベースの検討に資する基盤を提供する。

(026) Li [9]

📕 書誌情報

Cerebral hemodynamics and stroke risks in symptomatic intracranial atherosclerotic stenosis with internal versus cortical borderzone infarcts: A computational fluid dynamics study.

Shuang Li, Xuan Tian, Bonaventure Ip, Xueyan Feng, Hing Lung Ip, Jill Abrigo, Linfang Lan, Haipeng Liu, Lina Zheng, Yuying Liu, Yu Liu, Karen Ky Ma, Florence Sy Fan, Sze Ho Ma, Hui Fang, Yuming Xu, Alexander Y Lau, Howan Leung, Yannie Oy Soo, Vincent Ct Mok, Ka Sing Wong, Xinyi Leng, Thomas W Leung

J Cereb Blood Flow Metab, 2024 Apr

  • Keywords: Borderzone infarct, cerebral hemodynamics, intracranial atherosclerotic disease, ischemic stroke, prognosis

  • DOI: 10.1177/0271678X231211449

  • Article

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    • Cited by: 9
    • FWCI: 2.692
    • Citation Percentile: 77.78

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💬 AI 翻訳タイトル

深部分水界梗塞と皮質分水界梗塞を伴う症候性頭蓋内動脈硬化性狭窄における脳血行動態と脳卒中リスク：計算流体力学（CFD）研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、症候性頭蓋内動脈硬化性狭窄に合併する深部分水界（internal borderzone, IBZ）梗塞と皮質分水界（cortical borderzone, CBZ）梗塞で機序が異なるかを、CT血管撮影に基づく計算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）で算出した狭窄部通過後（遠位）/通過前（近位）の圧力比（pressure ratio, PR）と脳卒中リスクとの関連から検証することである。
  • 症候性の中大脳動脈M1部（MCA-M1）に50–99%の動脈硬化性狭窄を有し拡散強調画像で急性分水界梗塞を示した84例を、IBZ単独（n=37）、CBZ単独（n=31）、IBZ+CBZ（n=16）に分類し、CTAベースのCFDモデルでMCA-M1病変のPRを定量化し、病変パターンとの関連および3カ月・1年にわたる同一灌流領域虚血性脳卒中再発リスクを評価した。
  • 結果、IBZ梗塞を有する患者は有さない患者に比べ低PR（病変を順行性に越える血流障害の指標）を示す頻度が高く（p=0.012）、CBZ梗塞を有する患者は併存する小皮質梗塞（塞栓関与を示唆）の頻度が高く（p=0.004）、IBZ単独とCBZ単独の比較では低PRがIBZ単独と独立して関連した（調整オッズ比=4.223、p=0.026）；また、3カ月以内の同一領域再発はIBZ単独でCBZ単独より高率であった（17.9%対0.0%、ログランクp=0.023）が、1年時点では差が認められなかった。
  • 以上より、IBZとCBZ梗塞はそれぞれ主として血行動態障害と塞栓機序に対応する異なる病態生理を有し、CFD由来のPRは機序の識別と早期再発リスクの層別化に有用であることが示唆される。

(027) Brambila-Solórzano [8]

📕 書誌情報

Influence of Blood Rheology and Turbulence Models in the Numerical Simulation of Aneurysms.

Alberto Brambila-Solórzano, Federico Méndez-Lavielle, Jorge Luis Naude, Gregorio Josué Martínez-Sánchez, Azael García-Rebolledo, Benjamín Hernández, Carlos Escobar-Del Pozo

Bioengineering (Basel), 2023 Oct 08

💬 AI 翻訳タイトル

動脈瘤の数値シミュレーションにおける血液レオロジーおよび乱流モデルの影響

💬 AI 要約

  • 本研究は、動脈瘤における計算血行動態に対して血液レオロジーおよび乱流モデルが及ぼす影響を検討し、あわせて流体-構造連成（Fluid-Structure Interaction, FSI）の相対的重要性を評価することを目的とした。
  • 著者らは、大動脈2例および脳動脈瘤1例の三つの動脈瘤症例に対し数値シミュレーションを実施し、血液レオロジーの仮定と複数の乱流モデルの影響を比較するとともに、せん断応力、振動せん断指数（oscillatory shear index, OSI）、勾配振動数（gradient oscillatory number, GON）、滞留時間などの指標で血行動態を評価し、さらにFSIシミュレーションを行った。
  • 大動脈瘤では血液レオロジーの選択は血行動態にほとんど影響しなかった一方、脳動脈瘤では血行動態に重要な影響を及ぼし、また評価した乱流モデルは大動脈瘤および脳動脈瘤のいずれにおいても同等の結果を示した。
  • さらに、FSIを考慮した解析では連成効果が支配的因子であることが示され、動脈瘤の数値モデリングにおいてはFSIの優先的な取り込みが不可欠であり、とりわけ脳動脈瘤では血液レオロジーの取扱いが重要であることが示唆された。

(028) Tanaka [6]

📕 書誌情報

Hemodynamic differences of posterior communicating artery aneurysms between adult and fetal types of posterior cerebral artery.

Katsuhiro Tanaka, Kazuhiro Furukawa, Fujimaro Ishida, Hidenori Suzuki

Acta Neurochir (Wien), 2023 Dec

💬 AI 翻訳タイトル

後大脳動脈の成人型と胎児型における後交通動脈瘤の血行動態の差異

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、数値流体力学（computational fluid dynamics, CFD）を用いて、後交通動脈（PCoA）動脈瘤における後大脳動脈（PCA）の成人型と胎児型間の血行動態差を明らかにすることである。
  • 3D CT血管撮影で評価したPCoA動脈瘤55例を、未破裂のPCA成人型（UA, n=19）・胎児型（UF, n=9）および破裂のPCA成人型（RA, n=17）・胎児型（RF, n=10）に層別化し、未治療モデルでの形態学的・血行動態学的指標をCFDで算出し、さらに多孔質媒体モデルを用いて血管内治療を模擬し残存流量を評価した。
  • 結果として、RA群はRF群に比して親動脈径が有意に小さく（2.91 mm対3.49 mm, p=0.005）サイズ比が大きく（2.54対1.78, p=0.023）、UA群はUF群より交番せん断指数（oscillatory shear index, OSI）が低く（0.0032対0.0078, p=0.004）、RA群はRF群より壁面せん断応力（wall shear stress, WSS）が低く（3.09対11.10, p=0.001）OSIが高く（0.014対0.006, p=0.031）、加えてRF群ではRA群より動脈瘤内流速が高く（0.19 m/s対0.061 m/s, p=0.002）、模擬治療後の解析では胎児型群で残存流量が高かった。
  • 以上より、PCA胎児型に伴うPCoA動脈瘤はPCA成人型と比して形態学的・血行動態学的特性が異なり、血管内治療後の再開通リスク増大に関与する可能性が示唆された。

(029) Shields [5]

📕 書誌情報

Enhancing cerebral vasculature analysis with pathlength-corrected 2D angiographic parametric imaging: A feasibility study.

Allison Shields, Kyle Williams, Mohammad Mahdi Shiraz Bhurwani, Swetadri Vasan Setlur Nagesh, Venkat Keshav Chivukula, Daniel R Bednarek, Stephen Rudin, Jason Davies, Adnan H Siddiqui, Ciprian N Ionita

Med Phys, 2024 Apr

💬 AI 翻訳タイトル

経路長補正を適用した2次元血管造影パラメトリックイメージングによる脳血管解析の高度化：実現可能性の検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、2次元血管造影パラメトリックイメージング（API）の投影方向依存性や血管の重なり・短縮・深さ方向積分といった制約を克服するため、経路長補正（pathlength correction）指標の有効性を計算流体力学（CFD）に基づくシミュレーション・アンギオグラフィを用いて、患者固有の4例の頭蓋内動脈瘤形状で検証することである。
  • 参照（グラウンドトゥルース）となる容積造影剤分布を生成し、コーンビーム幾何によるバイプレーン投影を作成した後、Parker重み付け再構成で3次元の血管構造（二値）を得て、焦点から検出器への各レイが血管腔を通過する長さをレイトレーシングで算出して経路長補正マップ（各ピクセルがレイ方向の血管幅に対応）を作成し、投影系列をこれで除算して経路長補正済み2D in-silico DSAを作成したうえで、各視点について補正あり/なしのピクセル単位2D-APIをグラウンドトゥルースのボクセル単位3D-APIと比較し、動脈瘤関心領域（ROI）内でAPIバイオマーカーの百分率差（percentage difference, PD）を評価した。
  • 経路長補正により強度ベースのAPI指標（曲線下面積［AUC］、ピーク高さ［PH］）の大きさと空間分布が再現性良く修正され、造影剤の質量保存および停滞・再循環領域を正確に反映するようになり、バイプレーン間の整合性は最大PDが補正ありで3.3%（補正なしでは47.7%）へ大幅に改善し、またROI平均のグラウンドトゥルース3D指標との整合性も全形状で向上して（特に大型動脈瘤で顕著）、AUCとPHの最大PDは5.8%であった一方、時間指標（平均通過時間［MTT］、ピーク到達時間［TTP］、到達時間［TTA］）は補正の影響を受けなかった。
  • 以上より、経路長補正を施さない従来の2D-APIによる強度系指標は投影方向に強く依存するため血行動態解析には不適切であり、提案する経路長補正指標を導入することで投影方向に依存しない標準化が可能となって2D-DSA由来のバイオマーカーの診断的価値と2D空間での解釈が向上し、脳血管領域の手技における診断精度の向上に資する可能性が示された。

(030) Caddy [3]

📕 書誌情報

Comparison of computational fluid dynamics with transcranial Doppler ultrasound in response to physiological stimuli.

Harrison T Caddy, Hannah J Thomas, Lachlan J Kelsey, Kurt J Smith, Barry J Doyle, Daniel J Green

Biomech Model Mechanobiol, 2024 Feb

💬 AI 翻訳タイトル

生理学的刺激に対する反応における計算流体力学と経頭蓋ドプラ超音波の比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、経頭蓋ドプラ（TCD）で得られる中大脳動脈の速度波形指標と、流量保存条件を満たす被験者特異的三次元計算流体力学（CFD）シミュレーションから得られる指標を比較し、生理学的刺激（高二酸化炭素負荷および運動）に対する反応を評価することである。
  • 健常成人12例に3テスラMRAを施行し、TCDで中大脳動脈の速度波形を取得するとともに、内頸動脈および椎骨動脈の直径と速度をドプラ併用超音波で計測して安静時・高炭酸ガス血症・運動時の脳内流入量を算出し、各条件に対して同一TCD測定部位から速度波形指標を抽出する被験者特異的3D CFDを構築した。
  • 生理刺激は全例で心肺生理指標に有意な変化を惹起し、絶対的なTCD計測速度はCFD推定よりも有意に高く（P<0.001–0.004）、条件横断で相関は認められなかった（r=0.030–0.377、P=0.227–0.925）が、安静時からの収縮期および時間平均速度の相対変化は両手法間で有意な正の相関を示した（r=0.577–0.770、P=0.003–0.049）。
  • 以上より、TCDと3D CFDの絶対的な脳血流速度は一致しない一方で、生理刺激に対する収縮期および時間平均速度の相対的変化は整合し、被験者特異的境界条件を用いたCFDは相対的な血行動態変化の評価に有用であることが示唆された。

(031) Zheng [5]

📕 書誌情報

Hemodynamic significance of intracranial atherosclerotic disease and ipsilateral imaging markers of cerebral small vessel disease.

Lina Zheng, Xuan Tian, Jill Abrigo, Hui Fang, Bonaventure Ym Ip, Yuying Liu, Shuang Li, Yu Liu, Linfang Lan, Haipeng Liu, Hing Lung Ip, Florence Sy Fan, Sze Ho Ma, Karen Ma, Alexander Y Lau, Yannie Oy Soo, Howan Leung, Vincent Ct Mok, Lawrence Ks Wong, Yuming Xu, Liping Liu, Xinyi Leng, Thomas W Leung

Eur Stroke J, 2024 Mar

  • Keywords: Cerebral small vessel disease, cortical microinfarct, hemodynamics, intracranial atherosclerotic disease, white matter hyperintensity

  • DOI: 10.1177/23969873231205669

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    • FWCI: 1.363
    • Citation Percentile: 76.31

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💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈硬化性疾患の血行動態学的意義と同側半球における脳小血管病の画像マーカー

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、症候性頭蓋内動脈硬化性疾患（sICAD）にしばしば併存する脳小血管病（CSVD）について、sICAD病変の血行動態学的特徴と同側半球のCSVD画像マーカーおよび総負荷との関連を検討することである。
  • 前方循環のsICAD（狭窄50〜99%）112例を対象とした横断研究において、CTアンギオグラフィに基づく数値流体力学（Computational Fluid Dynamics; CFD）モデリングから病変前後圧力比（translesional pressure ratio; PR＝狭窄後圧／狭窄前圧）と壁せん断応力比（wall shear stress ratio; WSSR＝狭窄最狭部WSS／狭窄前WSS）を算出し、PR中央値以下を低値（「異常」）、WSSR第4四分位以上を高値（「異常」）と定義したうえで、MRIにより同側および対側の白質高信号（WMH）、ラクナ、皮質微小梗塞（CMI）を評価してCSVD総負荷を算出し、拡大脳周囲腔（EPVS）と脳微小出血（CMB）は副次解析とした。
  • 同側半球は対側と比べてWMH重症度、ラクナおよびCMIの頻度、ならびにCSVD総負荷がいずれも高く（すべてp<0.05）、さらにPRおよびWSSRの異常（対照：正常）は、対側のWMH・CMI・CSVD総負荷を調整しても、同側の中等度〜重度WMH（調整オッズ比[aOR]＝10.12, p＝0.018）、CMI存在（aOR＝5.25, p＝0.003）、および中等度〜重度のCSVD総負荷（aOR＝12.55, p＝0.033）と有意に関連した一方、EPVSとCMBには半球間差も血行動態指標との関連も認めなかった。
  • sICAD病変の血行動態学的意義は、対側所見とは独立して同側半球におけるWMHおよびCMIの重症度（ならびにCSVD総負荷）と関連し、CFDに基づくPR・WSSRなどの指標がCSVDの片側性負荷を捉える有用な画像生理学的マーカーとなり得ることを示した。

(032) Wu [3]

📕 書誌情報

Hemodynamics combined with inflammatory indicators exploring relationships between ischemic stroke and symptomatic middle cerebral artery atherosclerotic stenosis.

Xiao-Bing Wu, Yi-Ao Liu, Li-Xin Huang, Xin Guo, Wang-Qing Cai, Bin Luo, Sheng-Wen Wang

Eur J Med Res, 2023 Sep 26

  • Keywords: Hemodynamics, Intracranial atherosclerotic stenosis, Lymphocyte–monocyte ratio, Plaque burden, Plaque enhancement, Wall shear stress

  • DOI: 10.1186/s40001-023-01344-8

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    • Cited by: 3
    • FWCI: 0.897
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💬 AI 翻訳タイトル

血行動態および炎症指標を組み合わせた解析による虚血性脳卒中と症候性中大脳動脈粥状動脈硬化性狭窄の関連性の検討

💬 AI 要約

  • 本研究は、高分解能血管壁画像（HR-VWI）、数値流体力学（CFD）に基づく血行力学指標、ならびに末梢血炎症指標を統合し、症候性頭蓋内粥状動脈硬化性狭窄（sICAS）を呈する中大脳動脈（MCA）狭窄におけるこれら因子の役割と相互関係を明らかにすることを目的とした。
  • 2018年6月から2022年7月までのMCA粥状動脈硬化性狭窄患者32例を後ろ向きに登録し、HR-VWIでプラーク増強を定性・定量評価してプラーク‐下垂体茎コントラスト比（CR）で増強度をグレード化し、CFDモデルから壁面せん断応力（WSS）および圧力比（PR）を算出してsICASの予測因子を同定するため単変量・多変量解析を行い、さらにHR-VWI所見・血行力学指標・末梢血炎症指標（例：リンパ球/単球比［LMR］）間の相関を解析した。
  • プラーク増強の頻度、最大WSS、およびWSS比（WSSR）はsICASと有意に関連し、多変量ロジスティック回帰ではWSSRのみがsICASの独立した危険因子であり、相関解析ではCRとプラーク負荷がWSSRと正の直線相関（R=0.411, P=0.022；R=0.474, P=0.007）を、LMRと負の直線相関（R=0.382, P=0.031；R=0.716, P<0.001）を示した。
  • 以上より、プラーク増強とWSSRはsICASと密接に関連し、WSSRは独立したリスク指標であり、プラーク増強およびプラーク負荷は血行力学（WSSR）と炎症（LMR）の双方と連関することが示唆され、血行動態と炎症が相乗的にプラーク進展を促進する可能性が示された。

(033) Oh [2]

📕 書誌情報

The influence of contralateral circulation on computational fluid dynamics of intracranial arteries: simulated versus measured flow velocities.

SuJeong Oh, YunSun Song, HyunKyung Lim, YoungBae Ko, SungTae Park

Eur Radiol Exp, 2023 Sep 22

  • Keywords: Carotid artery (internal), Hemodynamics, Intracranial aneurysm, Magnetic resonance angiography, Pulsatile flow

  • DOI: 10.1186/s41747-023-00370-9

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 0.545
    • Citation Percentile: 76.31

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💬 AI 翻訳タイトル

対側循環が頭蓋内動脈の計算流体力学（CFD）に及ぼす影響：シミュレーションと実測の流速比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、片側前方循環モデルにおける流速のCFD推定値を位相コントラスト磁気共鳴血管撮影（PC-MRA）の実測値と比較し、対側前方循環が頭蓋内動脈CFDに与える影響を後ろ向きに評価することであった。
  • TOF-MRAおよびPC-MRAを施行した15例から近位狭窄のない片側前方循環21モデルを抽出し、PC-MRAで得た内頸動脈（ICA）の拍動性流れを流入境界条件、大気圧を流出境界条件としてCFDを実行し、中大脳動脈（MCA）および前大脳動脈（ACA）のシミュレーション流速をPC-MRA実測値と比較した。
  • MCAの流速はACAよりも高い精度で再現され（スピアマン相関係数0.773対0.282）、対側ICAに高度狭窄または閉塞を有する4モデルではACA流速のCFD値がPC-MRA測定値の50％未満に過小評価され、両側ACAの直径が類似するモデルではACA流速の再現性が相対的に高かった。
  • 以上より、特にACAのCFD解析では対側前方循環の流れ条件を考慮する必要があり、両ACAの正確な速度と双方向流がCFD結果に大きく影響するため、対側循環の取り込みは前交通動脈（ACom）動脈瘤の破裂リスクを精確に予測するうえで臨床的に重要である。

(034) Kizhisseri [9]

📕 書誌情報

An analytical method informed by clinical imaging data for estimating outlet boundary conditions in computational fluid dynamics analysis of carotid artery blood flow.

Muhsin Kizhisseri, Saleh Gharaie, Jorg Schluter

Sci Rep, 2023 Sep 11

💬 AI 翻訳タイトル

頸動脈血流の計算流体力学（CFD）解析における出口境界条件推定のための臨床画像データに基づく解析的方法

💬 AI 要約

  • 本研究は、幾何形状と流入条件以外の信頼できる臨床測定が得られない状況において、頸動脈のCFD解析に必要な出口境界条件、特に血管抵抗（resistance）とコンプライアンス（compliance）を推定する必要性に対処することを目的とする。
  • 方法として、臨床画像から得られる下流側動脈の幾何学的情報を利用してこれらの境界パラメータを推定する解析的フレームワークを提案する。
  • このフレームワークは、入手可能な幾何情報と流入条件に整合する血管抵抗（resistance）とコンプライアンス（compliance）の推定値を与え、臨床データへのアドホックな調整を要することなく、壁面せん断応力および血流の定量化を可能にする。
  • 限られたデータ環境下で境界条件をデータに基づいて設定できる本手法は、動脈硬化形成の評価や脳卒中リスク評価に資する頸動脈CFD予測の信頼性向上に寄与すると期待される。

(035) Fujimura [13]

📕 書誌情報

Hemodynamic and morphological differences in cerebral aneurysms between before and after rupture.

Soichiro Fujimura, Yuma Yamanaka, Hiroyuki Takao, Toshihiro Ishibashi, Katharina Otani, Kostadin Karagiozov, Koji Fukudome, Makoto Yamamoto, Yuichi Murayama

J Neurosurg, 2024 Mar 01

  • Keywords: cerebral aneurysm, computational fluid dynamics, hemodynamics, morphology, rupture, vascular disorders

  • DOI: 10.3171/2023.6.JNS23289

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    • Cited by: 13
    • FWCI: 3.544 ⭐
    • Citation Percentile: 76.31

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💬 AI 翻訳タイトル

破裂前後における脳動脈瘤の血流力学的および形態学的差異

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、破裂前後の三次元画像と計算流体力学（CFD）を用いて、脳動脈瘤における破裂後の形態学的および血流力学的変化を定量化することである。
  • 観察中に破裂した21例の脳動脈瘤について、破裂前後の血管造影から動脈瘤および親血管の三次元形状を再構築し、これらの形状に対して計算流体力学（CFD）解析を実施して、形態学的指標および正規化壁せん断応力（NWSS）指標を破裂前後で比較した。
  • 破裂後には高さ（5.5 ± 2.1 vs 6.1 ± 2.0 mm; p < 0.0001）、アスペクト比（p = 0.002）、動脈瘤体積（p = 0.04）、undulation index（Undulation Index; p = 0.005）が有意に増加し、平均NWSS（0.54 ± 0.29 vs 0.44 ± 0.28; p < 0.001）に加えて最大および最小NWSSも低下し、これらは流れの停滞を示唆した。
  • 結論として、動脈瘤は破裂後に体積増大を伴って伸長化し不規則な形状へ変化し、それに随伴する血流力学的変化により壁せん断応力が低下することが示され、破裂前の形態および血流力学に基づく破裂リスク評価法の構築に資する可能性が示唆された。

(036) Xu [1]

📕 書誌情報

Application of microcatheter shaping based on computational fluid dynamics simulation of cerebral blood flow in the intervention of posterior communicating aneurysm of the internal carotid artery.

Gangqin Xu, Yueyang Ba, Kun Zhang, Dongyang Cai, Bowen Yang, Tongyuan Zhao, Jiangyu Xue

Front Neurol, 2023

  • Keywords: aneurysm intervention embolization, computational fluid dynamical, internal carotid artery-posterior communicating artery aneurysm, intracranial aneurysm, microcatheter shaping

  • DOI: 10.3389/fneur.2023.1221686

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    • Cited by: 1
    • FWCI: 0.273
    • Citation Percentile: 54.06

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💬 AI 翻訳タイトル

内頚動脈後交通動脈分岐部動脈瘤の治療における、脳血流の計算流体力学(CFD)シミュレーションに基づくマイクロカテーテルシェーピングの応用

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、内頚動脈後交通動脈分岐部動脈瘤のコイル塞栓術において、脳血流の計算流体力学(CFD)により流線を可視化してマイクロカテーテルをシェーピングする手法の実用性と安全性を検証することである。
  • 2020年1月から2022年12月に当院でCFDにより主要な脳内流線を同定した20例を対象に、その流線に沿ってマイクロカテーテルを成形し塞栓術を実施し、留置成功率、カテーテル先端の安定性・支持性、体外モデル(in vitro)試験および術中での挙動を評価した。
  • 全例で体外モデル試験および術中ともにマイクロカテーテルの留置は円滑で、術中留置成功率は100%であり、先端の安定性と支持性は良好でカテーテルの脱落は認めなかった；術直後の完全塞栓は19例、頸部残存は1例で、塞栓用カテーテル操作に関連する術中合併症はみられなかった。
  • CFDに基づく精確なマイクロカテーテルシェーピングは、留置の成功率・安定性・支持性を向上させ成形の難易度を大幅に低減する可能性を示し、内頚動脈後交通動脈分岐部動脈瘤の塞栓術における有望な戦略であり、さらなる検証研究に値する。

(037) Mohsenian [4]

📕 書誌情報

Association between resistance to cerebrospinal fluid flow and cardiac-induced brain tissue motion for Chiari malformation type I.

Saeed Mohsenian, Alaaddin Ibrahimy, Mohamad Motaz F Al Samman, John N Oshinski, Rafeeque A Bhadelia, Daniel L Barrow, Philip A Allen, Rouzbeh Amini, Francis Loth

Neuroradiology, 2023 Oct

  • Keywords: Chiari malformation type I, Computational fluid dynamics techniques, Displacement encoding with stimulated echoes, Integrated longitudinal impedance

  • DOI: 10.1007/s00234-023-03207-9

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    • FWCI: 1.464
    • Citation Percentile: 78.65

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💬 AI 翻訳タイトル

キアリ奇形I型における脳脊髄液流動抵抗と心拍誘発脳組織運動の関連

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、キアリ奇形I型（CMI）患者において、頸椎管内の脳脊髄液（CSF）流動抵抗と心拍誘発の脳組織運動との間に関係が存在するかを検証することである。
  • 計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）を用いて頸椎管内CSF流の非定常抵抗指標である統合縦方向インピーダンス（integrated longitudinal impedance: ILI）を算出し、同時に変位符号化刺激エコー（displacement encoding with stimulated echoes: DENSE）MRI法により心周期に伴う脳組織運動を評価した（CMI 32例、健常対照18例）。
  • CMI群ではCSF流動抵抗と小脳の最大変位との間に強い正の相関が認められ（r=0.75, p=6.77×10^-10）、健常対照では相関を認めず、さらに脳幹の最大変位とCSF流動抵抗との間にはCMI群・健常群のいずれにおいても相関を認めず、またCSF流動抵抗および心拍誘発脳組織運動の大きさは平衡障害、回転性めまい、嚥下障害、悪心・嘔吐、嗄声の有無による差が統計学的に認められなかった。
  • 本研究は、CMIにおける頸椎管内CSF流動抵抗と小脳の心拍誘発運動との関係を定量的に確立し、CMIの症候学的意義の解明に向けて抵抗および脳組織運動の役割を理解するためのさらなる研究の必要性を示した。

(038) Uchikawa

📕 書誌情報

Aneurysmal Inflow Rate Coefficient Predicts Ultra-early Rebleeding in Ruptured Intracranial Aneurysms: Preliminary Report of a Computational Fluid Dynamics Study.

Hiroki Uchikawa, Taichi Kin, Satoshi Koizumi, Katsuya Sato, Tatsuya Uchida, Yasuhiro Takeda, Tsukasa Koike, Satoshi Kiyofuji, Shigeo Yamashiro, Akitake Mukasa, Nobuhito Saito

Neurol Med Chir (Tokyo), 2023 Oct 15

  • Keywords: aneurysmal inflow rate coefficient, computational fluid dynamics, intracranial aneurysm, rebleeding

  • DOI: 10.2176/jns-nmc.2023-0003

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    • FWCI: 0.0
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💬 AI 翻訳タイトル

破裂脳動脈瘤の超早期再出血は動脈瘤流入率係数（AIRC）で予測可能：計算流体力学（CFD）研究の予備報告

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）を用いて、破裂脳動脈瘤の超早期再出血に関連する特異的な血行力学的パラメータを明らかにすることである。
  • 発症後6時間以内に再出血した動脈瘤性くも膜下出血（aneurysmal SAH; aSAH）5例を再出血群、初回破裂後10時間超の観察で再出血を認めなかった15例を対照群とし、初回破裂後かつ再出血前に取得した臨床画像から3次元血管モデルを構築して、時間平均壁面せん断応力（wall shear stress; WSS）、正規化WSS（normalized WSS）、低せん断領域（low shear area）、振動せん断指数（oscillatory shear index; OSI）、相対滞留時間（relative residence time; RRT）、圧力損失係数（pressure loss coefficient）、および動脈瘤流入率係数（aneurysmal inflow rate coefficient; AIRC）を解析した。
  • 再出血群では世界神経外科学会連合（World Federation of Neurosurgical Societies; WFNS）グレードが有意に高く（p=0.0088）、血行力学解析ではAIRCが有意に高値であった（p=0.042）が、他の指標には有意差はなく、さらにくも膜下出血（subarachnoid hemorrhage; SAH）の重症度とAIRCとの間に有意な関連（群間差・相関）も認められなかった。
  • AIRCは破裂脳動脈瘤の超早期再出血と関連する血行力学的指標として同定され、AIRCの算出により超早期再出血の予測が可能となることが示唆された。

(039) Chiang [8]

📕 書誌情報

Olfactory drug delivery with intranasal sprays after nasal midvault reconstruction.

Harry Chiang, Hannah L Martin, Ryan M Sicard, Dennis O Frank-Ito

Int J Pharm, 2023 Sep 25

  • Keywords: Drug Delivery, Intranasal, Midvault Reconstruction, Nose to Brain, Olfaction, Rhinoplasty

  • DOI: 10.1016/j.ijpharm.2023.123341

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    • Cited by: 8
    • FWCI: 1.843
    • Citation Percentile: 64.56

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💬 AI 翻訳タイトル

鼻中部（midvault）再建術後の経鼻スプレーによる嗅領域への薬物送達

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、計算流体力学（CFD）を用いて、鼻中部（midvault）再建術が経鼻スプレーによる嗅領域（olfactory airspace）への薬物送達に及ぼす影響を検討することである。
  • 2体の新鮮遺体標本に対して軟部組織挙上、スプレッダーフラップ、スプレッダーグラフトを施行し、CTにより気道を再構築したうえで、吸気流量（15・30 L/分）、噴霧速度（1・5・10 m/s）、噴霧位置（上・下・中央・内側・外側）、頭位（直立・仰臥・前屈・後屈）、粒径（1–100 µm）を変化させた鼻腔気流および薬剤粒子輸送のCFDシミュレーションを実施し、嗅領域および嗅球への薬剤粒子沈着率を算出した。
  • 総合の嗅領域沈着率は5%未満であったが、粒径で層別化すると最大36.33%に達し、鼻中部再建術と嗅領域沈着との関連は認められず、単一の条件や手技で一貫した優越は示されない一方、小粒径・低噴霧速度・高吸気流量が嗅領域沈着の最適化に寄与する傾向がみられた。
  • これらの所見は、嗅領域（olfactory airspace）を標的とする将来の経鼻スプレーおよび薬剤設計（nose-to-brain drug delivery）の最適化に重要な示唆を与える。

(040) MacDonald [2]

📕 書誌情報

Sensitivity of hostile hemodynamics to aneurysm geometry via unsupervised shape interpolation.

Daniel E MacDonald, Nicole M Cancelliere, Vitor M Pereira, David A Steinman

Comput Methods Programs Biomed, 2023 Nov

  • Keywords: Computational fluid dynamics, Geometry, Intracranial aneurysm, Machine learning, Morphology, Uncertainty quantification

  • DOI: 10.1016/j.cmpb.2023.107762

  • Article

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 0.545
    • Citation Percentile: 76.31

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💬 AI 翻訳タイトル

教師なし形状補間を用いた、動脈瘤幾何形状に対する不良血行動態の感度評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、教師なし3D形状補間により連続的に変化させた頭蓋内動脈瘤形状に対して、破裂関連のCFD由来血行動態指標がどのように応答するかを系統的に評価し、形状指標から容易に得られる情報に対する付加価値とモデリング誤差・不確実性に対する頑健性のバランスを検証することである。
  • ニューラルネットワークNeuroMorphを患者由来の動脈瘤表面3例（A, B, C）で学習し、A→B、B→C、C→Aの3系列それぞれ10枚の補間表面からなるモーフ列を生成したうえで高忠実度CFDを実行し、破裂との関連が示唆されるものを含む多数の縮約血行動態指標を算出して、形状変化に対する指標の応答と相関を解析した。
  • 補間により分岐角・血管径・動脈瘤形態が連続的に変化し、CFDではジェット流特性や壁せん断応力（WSS）パターンが緩やかに変化する一方、時間平均壁せん断応力（TAWSS）・時間平均速度・低せん断領域（low-shear area: LSA）などの空間・時間平均指標は変動が小さく、振動性せん断（例：Oscillatory Shear Index）・spectral broadening・spectral bandedness index といった流れの複雑性指標はわずかな形状差でも大きく変動し、相関解析は形態指標との高い相互情報を示した。
  • 大規模臨床データがない状況でも教師なし形状補間は、動脈瘤破裂の名目上の血行動態予測子における頑健性と感度のトレードオフを検証する理想的な試験場を提供し、TAWSSやLSAのような頑健な指標は形態学的予測子に対して冗長となり得る一方で、より高感度な指標は実臨床での不確実性が大きい可能性を示し、これらの感度の理解が破裂リスク評価に実質的な付加価値を与える指標の選別に資することを示した。

(041) Romero Bhathal [2]

📕 書誌情報

Towards Prediction of Blood Flow in Coiled Aneurysms Before Treatment: A Porous Media Approach.

Julia Romero Bhathal, Laurel Marsh, Michael R Levitt, Christian Geindreau, Alberto Aliseda

Ann Biomed Eng, 2023 Dec

💬 AI 翻訳タイトル

コイル塞栓後の動脈瘤内血流を治療前に予測するための多孔質媒体アプローチ

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、コイル塊の不均一分布を考慮する porous crown model（ポーラス・クラウン・モデル）の検証を2例から8例へと拡大して妥当性を評価し、併せて臨床の治療計画に直結可能な bilinear（ビリニア）多孔質モデルを提案することである。
  • 8名の患者由来脳動脈瘤ファントム内に展開された血管内コイルの多孔度分布を3D放射光X線画像から解析し、既報の方法により多孔質媒体の透過係数（permeability）と慣性係数（inertial factor）を算出したうえで、動脈瘤嚢容積と術者が目標とするコイル体積比からパラメータを定義できる同一仮定に基づくbilinearモデルを構築し、これらを金標準であるコイルを明示的に解像したシミュレーション（coil-resolved simulation）と比較した。
  • その結果、porous crown modelとbilinearモデルはいずれも動脈瘤内の血行動態を同程度に正確に再現し、平均多孔度のみを用いる標準的多孔質モデルの誤差が66%であったのに対し、bilinearモデルの誤差は26%に抑えられた。
  • 以上より、不均一多孔度を取り込む多孔質媒体近似、とりわけ術中に入手可能な最小限情報でパラメータ化できるbilinearモデルは、介入時点での治療結果予測および個別化治療計画への実装に有望である。

(042) Decroocq [7]

📕 書誌情報

Modeling and hexahedral meshing of cerebral arterial networks from centerlines.

Méghane Decroocq, Carole Frindel, Pierre Rougé, Makoto Ohta, Guillaume Lavoué

Med Image Anal, 2023 Oct

💬 AI 翻訳タイトル

中心線に基づく脳動脈ネットワークのモデリングと六面体メッシュ生成

💬 AI 要約

  • 本研究は、脳動脈ネットワークのモデリングとメッシング双方を対象に、中心線（centerline）から直接CFD（計算流体力学）向けの構造化六面体メッシュを自動生成する手法を開発することを目的とした。
  • 中心線表現に内在するノイズや疎なサンプリングといった限界を克服するためにペナルティ付きスプライン（penalized spline）に基づく血管モデルを導入し、解剖学に基づくパラメトリックモデルで分岐を再構成して平面内n分岐（n-furcation）へ拡張し、最終的に流れ指向セルから成る構造化六面体の体積メッシュを生成するアルゴリズムを構築した。
  • 提案法の有効性は、60件の脳血管ネットワークから成るデータセット全体をメッシュ化することで示され、血管の92%および分岐の83%が手動介入を要する欠陥なくメッシュ化され、最先端手法と比べて中心線の一般的欠陥に対するロバスト性とメッシュ品質が向上した。
  • 中心線情報のみに依拠する本手法は、血管幾何およびトポロジーの編集を容易にして血行動態への影響解析を支援し、ソースコードは公開されている。

(043) Kliś [4]

📕 書誌情報

Association of Arterial Tortuosity with Hemodynamic Parameters-A Computational Fluid Dynamics Study.

Kornelia M Kliś, Dominika Wójtowicz, Borys M Kwinta, Krzysztof Stachura, Tadeusz J Popiela, Maciej J Frączek, Bartłomiej Łasocha, Jerzy Gąsowski, Olga Milczarek, Roger M Krzyżewski

World Neurosurg, 2023 Dec

💬 AI 翻訳タイトル

動脈蛇行と血行力学的パラメータの関連：計算流体力学（CFD）研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頭蓋内動脈の蛇行のどの幾何学的側面が、脳動脈瘤の発生を促進する血行力学的指標と関連するかを明らかにすることである。
  • 単一分岐を有する長さ25 mm・直径2.5 mmの理想化血管モデル73体を作成し、分岐前区間に屈曲角15、30、45、60、75度と弧長2、5、7、10、15 mmの屈曲を1–3箇所配置した上で、血液をニュートン流体と仮定し2心拍の流入速度波形を与えた計算流体力学（CFD）解析を行い、分岐部における時間平均壁面せん断応力（TAWSS）、時間平均壁面せん断応力勾配（TAWSSG）、振動せん断指数（OSI）、相対滞留時間（RRT）を算出した。
  • 屈曲の数はTAWSSおよびTAWSSGと正相関し（それぞれR = 0.329、0.317；いずれもP < 0.01）、RRTとは負相関を示し（R = -0.335；P < 0.01）、同様の傾向が弧長でも認められた一方で、平均屈曲角はTAWSS、TAWSSG、OSIと負相関（R = -0.333、-0.473、-0.463；いずれもP < 0.01）、RRTと正相関（R = 0.332；P < 0.01）を示し、さらに角度を弧長および分岐からの距離で正規化した新規蛇行度指標（descriptor）によりTAWSS（R = -0.701）、TAWSSG（R = 0.778）、OSI（R = -0.776）、RRT（R = 0.747）との強い相関（すべてP < 0.01）が確認された。
  • 以上より、動脈瘤形成を促進する血行力学的状態は、より長い弧上に配置された小さな屈曲角が多数存在する幾何形状と関連し、提案した蛇行度指標は蛇行と血行力学の関係性の定量評価に有用である。

(044) Che [7]

📕 書誌情報

Hemodynamics of different configurations of the left subclavian artery parallel stent graft for thoracic endovascular aortic repair.

Yue Che, Jiawei Zhao, Xuelan Zhang, Mingyao Luo, Xiran Cao, Liancun Zheng, Chang Shu

Comput Methods Programs Biomed, 2023 Nov

  • Keywords: Computational fluid dynamics, Hemodynamics, Parallel stent graft, Postoperative complication

  • DOI: 10.1016/j.cmpb.2023.107741

  • Article

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    • Cited by: 7
    • FWCI: 2.094
    • Citation Percentile: 77.78

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💬 AI 翻訳タイトル

胸部大動脈ステントグラフト内挿術における左鎖骨下動脈パラレルステントグラフト構成別の血行動態

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、不十分なランディングゾーンに対する胸部大動脈ステントグラフト内挿術（TEVAR）で用いられる左鎖骨下動脈（LSA）のパラレル（チムニー［chimney］およびペリスコープ［periscope］）ステントグラフト（SG）構成について、血栓形成や遠位血流低下に起因する脳梗塞や再介入などの合併症リスクに関わる血行動態性能を体系的に評価することである。
  • 方法として、パラレルグラフトを施行した患者固有の3次元大動脈形状に基づき、LSA分枝SGの5種類の構成（Forward［前向き］、Backward［後向き］、Extended［延長］、Elliptical［楕円］、Periscopic［ペリスコープ］）について計15の仮想モデルを作成し、計算流体力学（CFD）により流量、エネルギー損失、壁面せん断応力（WSS）などの血行動態指標の差異を解析した。
  • 結果として、ペリスコープ法ではチムニー法に比べLSA流量が約半減し流出路障害および脳梗塞リスクの増大が示唆された一方、チムニーSGにおける延長長さはエネルギー損失などへの影響が小さかったが、逆行弯曲と順行弯曲の間には時間平均壁面せん断応力（TAWSS）で47.07%の顕著な差が認められ逆行弯曲はSG移動を惹起し得ることが示唆され、さらにより扁平なチムニーSGではほぼ円形SGに比べ最大WSSが65.56%高く血管壁損傷リスクを高め得る強い血流力学的負荷が生じた。
  • 以上より、並列グラフト手技の構成による血行動態の違いが合併症リスクの決定因子となり得ることが明らかとなり、TEVARにおける適切なパラレルグラフト戦略の選択（設計形状・弯曲方向の最適化）に資する定量的根拠を提供する。

(045) Guo [8]

📕 書誌情報

High hemodynamic stresses induce aneurysms at internal carotid artery bends.

Hao Guo, Song-Tao Yang, Ji-Wei Wang, Hui Li, Bu-Lang Gao, Cong-Hui Li

Medicine (Baltimore), 2023 Aug 04

💬 AI 翻訳タイトル

内頸動脈弯曲部における高血行力学的応力は動脈瘤形成を惹起する

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、内頸動脈（ICA）弯曲部における血行力学的応力が脳動脈瘤の初期形成に果たす役割を検証することである。
  • ICA弯曲部に動脈瘤を有する61例（68動脈瘤）を実験群、動脈瘤を認めない正常ICA 30本を対照群とし、全例で3次元血管造影に基づく形状再構築とCFD解析を行い、弯曲角および動圧（dynamic pressure）、せん断応力（shear stress）、渦度の大きさ（vorticity magnitude）、ひずみ速度（strain rate）、総圧（total pressure）とその勾配を部位別に比較した。
  • 実験群は対照群に比べ弯曲角が有意に小さく（131.2°±14.9° vs 150.3°±9.5°, P<.0001）、流れの衝突中心では総圧が非常に高い一方で動圧・せん断応力・渦度・ひずみ速度はいずれも最小であり、動脈瘤部位では動的応力（dynamic stress）・動圧・せん断応力・ひずみ速度および総圧勾配（Gradient 1を除く）が他の部位より有意に大きく、総圧は近位部より低いが側方および遠位部より高く、さらに動脈瘤ドームよりも動脈瘤部位で動圧・せん断応力・ひずみ速度・総圧勾配が高値であり、対照群の対応部位と比べても実験群の動脈瘤部位における血行力学的応力は有意に高かった（P<.01〜.001）。
  • これらの所見は、ICA弯曲部の動脈瘤が直接的な流入ジェットの衝突（flow impingement）とそれに伴う血行力学的応力の増大によって誘発され、より小さい弯曲角が衝突域近傍の異常な応力増強を介して動脈瘤の初期形成を促すことを示す。

(046) Murakami [6]

📕 書誌情報

Serum proteomic identification and validation of two novel atherosclerotic aortic aneurysm biomarkers, profilin 1 and complement factor D.

Yusuke Murakami, Mitsuhiro Nishigori, Hiroaki Yagi, Tsukasa Osaki, Masaki Wakabayashi, Manabu Shirai, Cheol Son, Yutaka Iba, Kenji Minatoya, Kengo Kusano, Tsutomu Tomita, Hatsue Ishibashi-Ueda, Hitoshi Matsuda, Naoto Minamino

Proteome Sci, 2023 Aug 05

💬 AI 翻訳タイトル

血清プロテオミクスによるアテローム性大動脈瘤の新規バイオマーカー2種類（プロフィリン1および補体D因子）の同定と検証

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、既存の大動脈瘤(AA)バイオマーカーの特異性および信頼性の限界を踏まえ、血清プロテオミクスによりアテローム性胸部大動脈瘤(TAA)の診断バイオマーカーを同定し、その適用可能性を腹部大動脈瘤(AAA)にも評価することである。
  • 患者TAAおよび健常対照(HC)の血清を低比重リポ蛋白(LDL)、高比重リポ蛋白(HDL)、タンパク質画分に分離し高豊度タンパク質を除去したうえで網羅的プロテオーム解析を行い、TAAとHCの間で全画分にわたり一様に変動するタンパク質を候補として抽出し、受信者動作特性(ROC)解析でTAAおよびAAAとHCの識別能を評価し、さらに同一施設バイオバンク登録例において候補の血清濃度を測定して臨床的妥当性を検証した。
  • 全画分で最も対照的な変動を示したプロフィリン1(PFN1)と補体D因子(CFD)が候補として同定され、TAAおよびAAA患者ではPFN1が低下しCFDが上昇しており、ROC解析で両者はいずれもHCからの識別において十分な曲線下面積(AUC)を示し、検証研究でも有意な濃度差が再現され併用によりAUCがさらに向上し、大動脈解離でも対照との有意差が認められた。
  • PFN1およびCFDは血液検体で測定可能なTAAおよびAAAの有望な診断バイオマーカーであり、両者の併用により診断性能が増強され、AA患者の同定に資する診断システムの開発に寄与し得ることが示唆された。

(047) Fillingham [7]

📕 書誌情報

Improving the accuracy of computational fluid dynamics simulations of coiled cerebral aneurysms using finite element modeling.

Patrick Fillingham, Julia Romero Bhathal, Laurel M M Marsh, Michael C Barbour, Mehmet Kurt, Ciprian N Ionita, Jason M Davies, Alberto Aliseda, Michael R Levitt

J Biomech, 2023 Aug

  • Keywords: Aneurysm hemodynamics, Coiled aneurysms, Computational fluid dynamics, Finite element method, Vascular mechanics

  • DOI: 10.1016/j.jbiomech.2023.111733

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 7
    • FWCI: 1.636
    • Citation Percentile: 76.31

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💬 AI 翻訳タイトル

有限要素法(FEM)モデリングを用いたコイル塞栓後脳動脈瘤の数値流体力学(CFD)シミュレーション精度の向上

💬 AI 要約

  • コイル塞栓は脳動脈瘤の破裂予防に有効である一方で約20%の再治療・失敗が報告されており、術後血行動態をCFDで精度高く予測して最適なコイルデプロイ戦略を導出するため、CFDにおけるコイル塊の表現精度向上を目的にFEMを用いた患者別コイル配置モデリングを検討した。
  • 内頚動脈(ICA)動脈瘤4例を対象にFEMによるバーチャルコイルデプロイを実施し、同血管の3Dプリントin vitroモデルを実際にコイル塞栓して超高解像度シンクロトロン・マイクロCTで撮像した後、両コイル幾何をボクセル化して二値化された構造格子上に投影し空隙率(ポロシティ)マップで幾何学比較を行い、さらにFEMコイル、マイクロCT由来コイル、ならびに多孔質媒体モデルの3条件で患者別CFDを行いネック部流入流量(Qneck)と壁せん断応力(WSS)を算出した。
  • FEMと実測(マイクロCT)コイルの幾何学的一致は平均二値精度スコア0.8623、空隙率マップ誤差4.94%であり、CFDの相対誤差はFEMコイル使用時でQneck 6.6%、WSS 21.8%であったのに対し、多孔質媒体近似ではそれぞれ55.1%、36.3%であった。
  • 以上より、FEMで生成したコイル幾何を用いることで多孔質媒体モデルに比べてコイル塞栓後血行動態のCFD予測精度が大幅に改善され、術後アウトカム予測および最適コイルデプロイ計画に資する手法であることが示された。

(048) Huang [1]

📕 書誌情報

Analysis of the effects of stent-induced deformation on the hemodynamics of MCA aneurysms.

Conggang Huang, Xueqin Zhou, Faliang Duan, Ruixue Li, Ming Luo, Zhihua Luo, SValiallah Mousavi

Sci Rep, 2023 Jul 31

💬 AI 翻訳タイトル

ステント誘発変形が中大脳動脈(MCA)動脈瘤の血行動態に及ぼす影響の解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、ステント併用コイル塞栓術に伴う血管形状変化が中大脳動脈(MCA)動脈瘤の破裂リスクおよび瘤内血行動態に与える影響を精査することである。
  • 方法として、2例の異なるMCA動脈瘤を対象に、壁せん断応力(Wall Shear Stress; WSS)および振動せん断指数(Oscillatory Shear Index; OSI)、ならびに流れ構造(flow structure)を比較し、ステント誘発の血管変形とコイル塞栓の効果を定量評価して高リスク領域を同定し、計算流体力学(Computational Fluid Dynamics; CFD)を用いて血流を数値解析した。
  • 結果として、瘤や血管の変形は必ずしも破裂リスク低減につながらず、OSI・WSSおよび瘤内流れ構造の指標から、コイル塞栓が血流閉塞の達成において動脈瘤変形よりも有効であることが示された。
  • 結論として、ステントによる形状変化のみでは一貫したリスク低減が得られない可能性があり、高リスク部位の同定にはWSS・OSIおよび流れ構造の統合評価が有用であり、瘤内血流の制御にはコイル塞栓の寄与が重要であることが示唆される。

(049) Bérod [3]

📕 書誌情報

Assessing a heterogeneous model for accounting for endovascular devices in hemodynamic simulations of cerebral aneurysms.

Alain Bérod, Fernando Mut, Juan Cebral, Simon Mendez, Christophe Chnafa, Franck Nicoud

Int J Numer Method Biomed Eng, 2023 Nov

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤の血行力学シミュレーションにおいて血管内デバイスを考慮するためのヘテロジニアスモデル（heterogeneous model）の評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、Berodらが開発した血管内プロテーゼの血行力学的影響を表現するヘテロジニアスモデル（heterogeneous model）の有用性を、フローダイバータ（flow diverter）6例およびWEB（Woven EndoBridge）デバイス4例を含む計10例の患者固有脳動脈瘤症例で評価することである。
  • モデルの性能評価には、治療の臨床転帰と相関する指標として動脈瘤囊内平均速度および動脈瘤頸部での流入流量を用い、モデルによる計算結果をワイヤを解像したシミュレーション（wire-resolved simulation）と比較するとともに、ストラット（strut）下流に生じるジェット状流れ（jetting-type flow）の再現性も検証した。
  • 両指標に関してモデルとワイヤ解像シミュレーションとの比較は非常に良好であり、モデルに基づくシミュレーションでもストラット下流のジェット状流れが再現された。
  • 同一のモデルをフローダイバータおよびWEBデバイスの双方に適用できたことは、このヘテロジニアスモデリング手法の汎用性と堅牢性を示し、脳動脈瘤の血行力学解析における血管内デバイス表現として有効であることを示唆する。

(050) Fu [5]

📕 書誌情報

Hemodynamic alterations of flow diverters on aneurysms at the fetal posterior communicating artery: A simulation study using CFD to compare the surpass streamline, pipeline flex, and tubridge devices.

Yu Fu, Xin Bian, Rong Zou, Rongbo Jin, Xiaochang Leng, Feng Fan, Sen Wei, Xuan Cui, Jianping Xiang, Sheng Guan

J Neuroradiol, 2024 Feb

💬 AI 翻訳タイトル

胎児型後交通動脈部動脈瘤におけるフローダイバーター留置の血行動態変化：Surpass Streamline、Pipeline Flex、TubridgeのCFD比較シミュレーション研究

💬 AI 要約

  • 目的：胎児型後交通動脈部動脈瘤に対する従来のフローダイバーター（FD）の成績が必ずしも満足できず、異なるメッシュ特性を有するSurpass Streamlineの有効性が不明であったため、Surpass Streamline、Pipeline Flex、Tubridgeによる血行動態変化を比較し、可能な治療戦略を検討することを目的とした。
  • 方法：デジタルサブトラクション血管造影（DSA）から構築した2例のシミュレーション動脈瘤モデル（Case 1, Case 2）に3種のFDを仮想留置し、計算流体力学（CFD）に基づく解析を行い、動脈瘤嚢平均速度（Velocity）、高流速体積（HFV）、壁面せん断応力（WSS）を未治療モデル（対照）と比較したうえで、実臨床でも2例にSurpass Streamlineを留置し術後成績を収集した。
  • 結果：対照と比べSurpassは最も顕著な流れの低減を示し、Case 1ではVelocity 51.6％、HFV 78.1％、WSS 64.3％が減少し、Case 2ではそれぞれ48.0％、81.1％、65.3％減少した；TubridgeはPipelineよりわずかに大きい変化を示し、金属被覆率はWSS、Velocity、HFVと相関を示し、術後DSAではCase 1でほぼ閉塞、Case 2で縮小が確認された。
  • 結論：PipelineおよびTubridgeに比してSurpass Streamlineは血行動態指標の低下が最大であり胎児型後交通動脈部動脈瘤に有効である可能性が示唆され、仮想FD留置とCFD解析は治療成績の予測に有用となり得る。

(051) White [2]

📕 書誌情報

Investigating Angiographic Injection Parameters for Cerebral Aneurysm Hemodynamic Characterization Using Patient-Specific Simulated Angiograms.

R White, A Shields, S V Nagesh, E Smith, J Davies, D R Bednarek, S Rudin, C Ionita, V Chivukula

Proc SPIE Int Soc Opt Eng, 2023 Feb

  • Keywords: Angiographic Analysis, Angiographic Parametric Imaging (API), Cerebral Aneurysm, Computational Fluid Dynamics (CFD), Hemodynamics, Simulated Angiograms, Time Density Curve

  • DOI: 10.1117/12.2653871

  • Article

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 0.273
    • Citation Percentile: 54.06

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💬 AI 翻訳タイトル

患者固有シミュレーション造影を用いた脳動脈瘤の血行動態の特徴付けにおける造影剤注入パラメータの検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、数値流体力学（CFD）に基づく患者固有のシミュレーション造影（Simulated Angiogram: SA）を用いて、臨床で用いられる造影剤の注入条件が脳動脈瘤内の血行動態の特徴付けに与える影響を定量的に評価することである。
  • 7例の患者固有脳動脈瘤幾何形状に対しCFDにより脳血管内の血流物理を再現し、造影ボーラス体積および注入時間を変化させた複数の臨床的シナリオを設定してSAを生成し、関心領域から時間濃度曲線（Time Density Curve: TDC）を抽出してピーク到達時間（Time to Peak: TTP）および平均通過時間（Mean Transit Time: MTT）などの指標を算出した。
  • 解析の結果、血管および動脈瘤形態、造影剤流動条件、ならびに注入条件の変動と血行動態指標との関係が明確化され、特に大きな動脈瘤や迂曲性の高い血管では造影剤が複数心拍にわたり動脈瘤内に滞留・循環することが示された。
  • 本SAアプローチは各シナリオに対する造影撮影パラメータの同定を可能にし、in vitroおよびin vivoの造影手技の定量化における従来の制約を克服しうるとともに、脳動脈瘤治療に資する臨床的に有用な血行動態知見を提供し得る。

(052) Shields [3]

📕 書誌情報

2D versus 3D comparison of angiographic imaging biomarkers using computational fluid dynamics simulations of contrast injections.

A Shields, M M S Bhurwani, K Williams, V Chivukula, D R Bednarek, S Rudin, C N Ionita

Proc SPIE Int Soc Opt Eng, 2023 Feb

  • Keywords: Aneurysm, Angiographic Parametric Imaging (API), Computational Fluid Dynamics (CFD), Quantitative Angiography

  • DOI: 10.1117/12.2653119

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 3
    • FWCI: 0.818
    • Citation Percentile: 76.31

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💬 AI 翻訳タイトル

造影剤注入の計算流体力学（CFD）シミュレーションを用いた血管造影イメージングバイオマーカーの2D対3D比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、投影画像に依存する標準的な定量的血管造影（QAngio）の限界を明らかにし、神経血管力学の文脈における3D-QAngioの潜在的利点を評価するため、インシリコ（in-silico）の造影剤分布を用いて2Dバイオマーカーの制約を体系的に検証することである。
  • 造影剤と血液の物理的相互作用を考慮した2例の患者特異的脳動脈瘤モデルにおいて、短時間ボーラスにより動脈瘤ROI内のウォッシュイン／ウォッシュアウトサイクル全体を取得し、臨床的コーンビームCT（CBCT）取得を模擬したシミュレーションから体積的造影剤分布を再構成し、真値とみなす3D-CFD、再構成3D-CBCT-DSA、および2D-DSA投影からAUC、PH、MTT、TTP、TTAといったQAngio指標を抽出して比較した。
  • 小型および大型の脳動脈瘤に対する初期比較の結果、3D-QAngioはTTA、TTP、MTTといったバルク流れ特性の記述には良好であった一方、PHおよびAUCといった積分的パラメータの再現には限界が認められた。
  • 以上より、3D-QAngio手法の導入は、従来の2D投影に制約されるイメージングバイオマーカーを補完し、異常血管流動パターンの理解に新たな知見をもたらす可能性がある一方で、積分指標の定量精度にはさらなる改良が必要である。

(053) Tsuji [4]

📕 書誌情報

Computational fluid dynamics for predicting the growth of small unruptured cerebral aneurysms.

Masanori Tsuji, Fujimaro Ishida, Ryuta Yasuda, Takenori Sato, Kazuhiro Furukawa, Yoichi Miura, Yasuyuki Umeda, Naoki Toma, Hidenori Suzuki

J Neurosurg, 2024 Jan 01

  • Keywords: computational fluid dynamics, high shear area ratio, small unruptured cerebral aneurysms, vascular disorders

  • DOI: 10.3171/2023.5.JNS222752

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 4
    • FWCI: 1.091
    • Citation Percentile: 76.31

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💬 AI 翻訳タイトル

小型未破裂脳動脈瘤の増大予測に向けた数値流体力学（CFD）解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、数値流体力学（computational fluid dynamics, CFD）を用いて3–5 mmの小型未破裂脳動脈瘤における増大関連の血行動態特性を解明し、新規指標である高せん断集中比（high shear concentration ratio, HSCR）およびフロー集中比（flow concentration ratio, FCR）の有用性を検証することであった。
  • 多施設前向き観察研究（Systematic Multicenter Study of Unruptured Cerebral Aneurysms Based on Rheological Technique at Mie）に登録された185例215個の未破裂脳動脈瘤（最大径3–5 mm）を対象に、反復画像所見から安定群（182）と増大群（33）に分類し、CFDで得られる指標（高壁せん断応力［HWSS］を瘤ドームの時間平均壁せん断応力の110%と定義、HWSSを超える領域を高せん断領域［HSA］、HSA/ドーム表面積をHSA比［HSAR］と定義）に加えて、HSCRを新規開発し、流入ジェットの集中度を評価するFCRも作成したうえで、形態学的変数とともに多変量ロジスティック回帰分析により増大リスクと独立に関連する因子を同定した。
  • 結果として、増大群は安定群に比して突出比（0.74対0.67, p=0.04）および体積/オスティウム面積比（1.72対1.44, p=0.02）が有意に高く、血行動態指標ではHSCRが高値（6.39対4.98, p<0.001）、HSARが低値（0.28対0.33, p<0.001）、FCRが低値（0.61対0.67, p=0.005）であり、多変量解析ではHSCRの上昇が増大と有意に関連した（オッズ比0.81、95%信頼区間0.706–0.936、p=0.004）。
  • これらの所見から、HSCRは小型未破裂脳動脈瘤の増大を予測するうえで有用な血行動態指標となり得ることが示唆され、本研究はCFD由来の定量指標を用いた微小瘤のリスク層別化に学術的貢献をもたらす。

(054) Bao [4]

📕 書誌情報

Abnormal flow pattern of low wall shear stress and high oscillatory shear index in spontaneous vertebral artery dissection with vertebral artery hypoplasia.

Jiajia Bao, Xinling Gan, Wentao Feng, Yanbo Li, Yue Qiu, Muke Zhou, Jian Guo, Li He

Front Neurosci, 2023

  • Keywords: blood flow patterns, computational fluid dynamics, hemodynamic characteristics, nitric oxide production rate, spontaneous vertebral artery dissection, vertebral artery hypoplasia

  • DOI: 10.3389/fnins.2023.1179963

  • Article

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    • Cited by: 4
    • FWCI: 1.197
    • Citation Percentile: 100.00 🌟

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💬 AI 翻訳タイトル

椎骨動脈低形成を伴う特発性椎骨動脈解離における低壁せん断応力および高振動せん断指数を呈する異常血流パターン

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、椎骨動脈低形成（VAH）を背景とする特発性椎骨動脈解離（sVAD）における血行動態指標を定量化し、VAHに関連した血行動態異常がsVADの発症に関与するという仮説の検証に資する基礎データを得ることである。
  • VAHに伴うsVADによる虚血性脳卒中患者14例（28血管）を対象とした後ろ向き研究として、CT血管撮影（CTA）からMimicsおよびGeomagic Studioで血管形状を再構築し、ANSYS ICEM/FLUENTによりメッシュ生成・境界条件設定・数値流体解析（CFD）を実施し、各椎骨動脈の近位、解離部／中間部、遠位に評価断面を設定して収縮期ピークおよび拡張末期の瞬時流線と圧力を可視化するとともに、圧力、流速、時間平均血流量、時間平均壁せん断応力（TAWSS）、振動せん断指数（OSI）、内皮細胞アクションポテンシャル（endothelial cell action potential: ECAP）、相対滞留時間（RRT）、時間平均一酸化窒素産生速度（TARNO）を算出した。
  • 狭窄・閉塞型sVADでは解離部の局所流速が他の非解離部位に比して有意に高値（0.910 m/s 対 0.449/0.566, p<0.001）であった一方、動脈瘤様拡張型sVADでは解離部で局所的な低流速が観察され、さらに狭窄・閉塞型の患側は対側に比べ、時間平均血流量が低く（0.499 cm^3/s 対 2.268, p<0.001）、TAWSSが低く（1.115 Pa 対 2.437, p=0.001）、OSIが高く（0.248 対 0.173, p=0.006）、ECAPが高く（0.328 Pa^-1 対 0.094, p=0.002）、RRTが高く（3.519 Pa^-1 対 1.044, p=0.001）、TARNOが低値であった（104.014 nM/s 対 158.195, p<0.001）。
  • これらの所見は、VAHを伴うsVADに特徴的な異常血行動態（局所的高流速、低時間平均血流量、低TAWSS、高OSI、高ECAP、高RRT、低TARNO）を明確化し、sVADの血行動態仮説の検証にCFD手法が適用可能であることを支持するとともに、疾患ステージに応じたより詳細な血行動態評価の必要性を示唆する。

(055) Yi [2]

📕 書誌情報

Pathophysiology of intracranial aneurysms in monozygotic twins: A rare case study from hemodynamic perspectives.

Hang Yi, Zifeng Yang, Luke Bramlage, Bryan Ludwig

Comput Biol Med, 2023 Sep

  • Keywords: Computational fluid dynamics (CFD), Fenestrated artery (FA), Hemodynamics, Intracranial aneurysm (IA) pathophysiology, Monozygotic twins (MT), Non–Newtonian modeling, Oscillatory shear index (OSI), Time–averaged pressure (TAP), Wall shear stress (WSS), Wall shear stress gradient (WSSG)

  • DOI: 10.1016/j.compbiomed.2023.107198

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 0.545
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💬 AI 翻訳タイトル

一卵性双生児における頭蓋内動脈瘤の病態生理：血行力学的観点からの希少症例研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、一卵性双生児における頭蓋内動脈瘤の形成・増大に関与する血行力学機序を明らかにし、当該領域の知見の不足を補うことである。
  • 実験的に検証済みの数値モデルを用いて、希少な一卵性双生児ペア由来の3つの解剖学的モデルおよび5つのアブレーションスタディ(ablation study)用神経血管モデルに対し、7つの重要な血行力学パラメータを比較し、さらに動脈瘤の仮想除去を行って発生部位の指標を評価した。
  • 同一遺伝背景にもかかわらず双生児間で血行力学は有意に異なり、遺伝子変異や環境要因が神経血管形態を介して血行力学を変化させうることが示唆され、仮想除去後には前大脳動脈(ACA)分岐部の嚢・ブレブ(bleb)発生部位で収縮期ピーク時の瞬時壁せん断応力(IWSS)が双生児Aで52.9 Pa、双生児Bで70.1 Pa、瞬時壁せん断応力勾配(IWSSG)がそれぞれ571.1 Pa/mmと301.3 Pa/mmと局所的に高値を示し、さらに双生児AのACA分岐近傍に存在する窓形成を伴う複雑形態がIWSS 116.3 Pa、IWSSG 832.5 Pa/mm、交番せん断指数(oscillatory shear index; OSI) 0.49という異常を呈し、双生児Bのブレブは低IWSS・高OSIにより進行および破裂リスクが高いことが示された。
  • これらの所見は、局所的なIWSS/IWSSGおよびOSIといった力学指標が一卵性双生児における頭蓋内動脈瘤の発生・進展・破裂リスクの同定に有用であり、形態学的変異（例：窓形成）と遺伝・環境の相互作用が病態へ寄与するとともに、動脈瘤の形成自体が連結動脈の血流量と組織灌流に影響しうることを示している。

(056) Cho [10]

📕 書誌情報

The Current Limitations and Advanced Analysis of Hemodynamic Study of Cerebral Aneurysms.

Kwang-Chun Cho

Neurointervention, 2023 Jun

  • Keywords: Cerebral aneurysm, Computational fluid dynamics, Fluid-structure interaction, Hemodynamics, Wall shear stress

  • DOI: 10.5469/neuroint.2023.00164

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💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤の血行力学的研究における現状の限界と先進的解析

💬 AI 要約

  • 本総説の目的は、脳動脈瘤の血行力学解析における計算流体力学（CFD）の最新の成果と限界を簡潔に紹介し、今後の研究における新規解析手法の必要性を提起することである。
  • 方法として、脳血管疾患、とりわけ脳動脈瘤を対象とした血行力学研究を俯瞰し、主要な指標である壁せん断応力（WSS）に関する知見と議論を中心に文献を概観した。
  • 結果、CFDは脳動脈瘤の形成や進展の理解に広く用いられ、高い壁せん断応力が瘤の形成に影響することは示唆されている一方で、WSSの瘤増大および破裂への関与については、解析法に内在する限界により合意が得られていないことが明らかとなった。
  • 結論として、現行のCFDに基づく血行力学解析の制約を踏まえ、信頼性と予測性を高めるための新たな血行力学解析手法の開発・導入が求められる。

(057) Boite [7]

📕 書誌情報

Numerical simulation of flow-diverting stent: comparison between branches in bifurcation brain aneurysm.

Yasmin Boite, Tânia Suaiden Klein, Ricardo de Andrade Medronho, Eduardo Wajnberg

Biomech Model Mechanobiol, 2023 Dec

  • Keywords: Boundary condition, Computational fluid dynamics, Flow-diverting stent, Flowrate distribution, Middle cerebral artery, Porous medium

  • DOI: 10.1007/s10237-023-01733-2

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    • Cited by: 7
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💬 AI 翻訳タイトル

フローダイバーターステントの数値シミュレーション：脳動脈分岐部動脈瘤における分枝間比較

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、分岐部動脈瘤におけるデバイス留置枝の選択を支援するため、患者特異的中大脳動脈（MCA）分岐部動脈瘤モデルを用いて、各分枝へのフローダイバーターステント（FD）留置時の枝間の血行動態変化—特に壁面せん断応力（WSS）と流量—を定量比較し、日常診療に適用可能な迅速なCFD解析手法を提示することである。
  • 患者特異的MCA分岐形状に対し、数値流体力学（CFD）解析を実施し、FDを均質な多孔質媒体として近似し、比較のため空隙率の極端値を設定して、各分枝（留置枝の候補）に留置した場合のWSSと流量を評価した。
  • その結果、いずれの分枝にFDを留置しても動脈瘤内への流入およびWSSは有意に低下し、同時にジェイルド枝（jailed branch）を含む各分枝への流量は許容範囲内に維持された。
  • 以上より、分岐部動脈瘤におけるFDの留置はどちらの分枝でも安全かつ有効であり、また多孔質モデルに基づく迅速なCFDワークフローは留置枝選択の臨床的意思決定支援に有用であることが示唆された。

(059) Maeda [10]

📕 書誌情報

Biomechanical effects of hyper-dynamic cerebrospinal fluid flow through the cerebral aqueduct in idiopathic normal pressure hydrocephalus patients.

Shusaku Maeda, Tomohiro Otani, Shigeki Yamada, Yoshiyuki Watanabe, Selin Yavuz Ilik, Shigeo Wada

J Biomech, 2023 Jul

  • Keywords: Brain ventricle, Cerebrospinal fluid, Computational fluid dynamics, Flow mixing, Magnetic resonance imaging

  • DOI: 10.1016/j.jbiomech.2023.111671

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    • Cited by: 10
    • FWCI: 1.758
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💬 AI 翻訳タイトル

特発性正常圧水頭症患者における中脳水道を介したハイパーダイナミック（hyper-dynamic）な脳脊髄液流れの生体力学的影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、特発性正常圧水頭症（iNPH）患者における中脳水道を介したハイパーダイナミック（hyper-dynamic）な脳脊髄液流れが病態生理に及ぼす潜在的生体力学的影響を明らかにすることである。
  • 10例のiNPH患者と10例の健常対照からマルチモーダル磁気共鳴画像法（MRI）により脳室形状および中脳水道を通過する脳脊髄液流量を取得し、数値流体力学（CFD）によりこれらの流れ場をシミュレーションして、脳室壁の壁面せん断応力と脳室内の流れの混合の程度（脳脊髄液組成を攪乱し得る指標）を評価した。
  • その結果、iNPHでは相対的に高い流量と大きく不規則な中脳水道形状に起因して、比較的狭い領域に局在する大きな壁面せん断応力が生じ、さらに健常対照で認められた安定した周期運動とは対照的に、中脳水道通過時の輸送過程で強い混合が観察された。
  • これらの知見は、中脳水道を介したハイパーダイナミックな脳脊髄液流れがiNPHの臨床像と病態生理に関わる生体力学的相関を有する可能性を示し、正常圧水頭症の理解および評価指標の高度化に資する学術的示唆を提供する。

(060) Ponmozhi [11]

📕 書誌情報

Models for barrier understanding in health and disease in lab-on-a-chips.

J Ponmozhi, S Dhinakaran, Dorottya Kocsis, Kristóf Iván, Franciska Erdő

Tissue Barriers, 2024 Apr 02

  • Keywords: blood-brain barrier, computational fluid dynamics (CFD), dermal barrier, hepatobiliary barrier, ocular barriers, organ-on-a-chip, physiological barriers, renal and intestinal barriers, respiratory barrier, tumor barriers

  • DOI: 10.1080/21688370.2023.2221632

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    • Cited by: 11
    • FWCI: 0.463
    • Citation Percentile: 34.87

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💬 AI 翻訳タイトル

ラボオンチップ（lab-on-a-chip）における健康および疾患時のバリア理解のためのモデル

💬 AI 要約

  • 本総説の目的は、生体恒常性を支える各種生理学的バリアの機能と破綻に関する理解を深めるため、動物非使用のマイクロスケール技術であるオルガンオンチップ（organ-on-a-chip）マイクロ流体デバイスを用いたバリア研究の最新動向を総括することである。
  • 著者らは包括的な文献レビューを行い、血液脳関門、眼科バリア、皮膚バリア、呼吸器バリア、腸管・肝胆道・腎／膀胱バリアの健常および病的条件における応用を整理し、さらに胎盤／膣、腫瘍／多臓器バリアのラボオンチップ（lab-on-a-chip）モデルと、バリア統合型マイクロ流体系におけるComputational Fluid Dynamics（CFD）の活用を概説した。
  • 本レビューは、オルガンオンチップ／ラボオンチップ技術が高再現性・高スループットで倫理的なバリア機能解析を可能にし、多様なバリアの病態モデル化と機能評価を支援していること、ならびにCFDの導入が流体力学的条件の設定やデバイス設計の最適化に寄与していることを示した。
  • 結論として、本総説はマイクロ流体デバイスを用いたバリア研究の最先端を簡潔かつ有益に俯瞰し、バリア統合型マイクロ流体系におけるCFDの重要性を強調するとともに、今後の研究とモデル開発に向けた基盤的知見を提供する。

(061) Hadad [1]

📕 書誌情報

Computational fluid dynamics-based virtual angiograms for the detection of flow stagnation in intracranial aneurysms.

Sara Hadad, Yogesh Karnam, Fernando Mut, Rainald Lohner, Anne M Robertson, Naoki Kaneko, Juan R Cebral

Int J Numer Method Biomed Eng, 2023 Aug

💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈瘤における血流停滞検出のための計算流体力学（CFD）に基づく仮想血管造影

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、CFDベースの仮想血管造影が頭蓋内動脈瘤における血流停滞の有無を自動的に判別できるかを検証することである。
  • 患者DSAシーケンスから瘤内領域の平均灰度強度に基づく時間濃度曲線（TDC）を抽出して各症例の注入プロファイルを定義し、3D回転血管造影（3DRA）由来の個別3DモデルでCFDを実行して瘤内血流を解析するとともに、親動脈および瘤内への造影剤注入動態を記述する輸送方程式を数値的に解いて造影剤保持時間（RET）を算出し、さらに密度・粘度の異なる二流体混合モデルにより重力による造影剤プーリングの影響を評価した。
  • 正しい注入プロファイルを用いると仮想血管造影はDSAシーケンスを再現でき、注入プロファイルが不明でもRETにより顕著な停滞を呈する瘤を識別できたほか、14例（7例が停滞あり）ではRETしきい値0.46秒が停滞判定に有効で、別の34例では独立したDSA視覚評価との一致率が90%以上であり、重力によるプーリングは保持時間を延長したがRETの予測能には影響しなかった。
  • 以上より、CFDに基づく仮想血管造影は頭蓋内動脈瘤における血流停滞を検出でき、重力効果を造影剤モデルに含めなくても停滞瘤を自動的に同定し得る有望な手法である。

(062) Hadad [2]

📕 書誌情報

Understanding development of jugular bulb stenosis in vein of galen malformations: identifying metrics of complex flow dynamics in the cerebral venous vasculature of infants.

Sara Hadad, Shivani D Rangwala, Jeffrey N Stout, Fernando Mut, Darren B Orbach, Juan R Cebral, Alfred P See

Front Physiol, 2023

  • Keywords: blood flow velocity, cerebral angiography, cerebrovascular circulation, fluid dynamics, jugular foramen, magnetic resonance imaging, vein of galen malformation

  • DOI: 10.3389/fphys.2023.1113034

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 0.545
    • Citation Percentile: 54.06

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💬 AI 翻訳タイトル

ガレン大静脈奇形における頸静脈球狭窄の進展理解：乳児脳静脈系の複雑流動ダイナミクス指標の同定

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、乳児のガレン大静脈奇形（VOGM）における脳静脈系の流れの複雑性を記述する高度な血行動態指標であるコアライン長（core line length; CL）および臨界点（critical point）を用いたCFDモデル化を提案し、従来の指標では捉えにくい頸静脈球狭窄（JBS）発生に関与する病態生理を明らかにすることである。
  • 方法として、VOGMを有する新生児3例の構造MRIをセグメンテーションしてVOGMおよび静脈流出路のメッシュを作成し、動脈・静脈の二重速度エンコーディングを用いた位相コントラストMRI（PC-MR）から流速境界条件を取得して脳静脈血流を数値解析した。
  • 各患者固有モデルで壁面せん断応力の平均（WSSmean）、オシレータリー剪断指数の平均（OSImean）、CL、および平均臨界点数（nCrPointsmean）を算出したところ、PC-MRで観察された高複雑度の再循環流がCFDでも再現され、左右流出路のWSSmeanとOSImeanが類似（<1.3倍差）であっても高次指標ではCLが>3.3倍、nCrPointsmeanが>1.7倍と顕著に乖離し、JBSを生じた側で一貫してnCrPointsmeanが高値（例：VOGM1: 4.49 vs 2.53、VOGM2: 1.94 vs 0、VOGM3: 1 vs 0）であった。
  • 結論として、高度な流れの複雑性指標は一次・二次的な血行動態パラメータでは十分に特徴づけられない現象を捉え得ることを示し、VOGMにおける頸静脈球狭窄の発生に影響する生理学的状態の指標となる可能性を示唆する。

(063) Dubs [10]

📕 書誌情報

Assessment of extracranial carotid artery disease using digital twins - A pilot study.

Linus Dubs, Vasileios Charitatos, Stefano Buoso, Susanne Wegener, Sebastian Winklhofer, Hatem Alkadhi, Vartan Kurtcuoglu

Neuroimage Clin, 2023

  • Keywords: Carotid artery stenosis, Computational fluid dynamics, Digital twins, Extracranial carotid artery disease, Fractional flow reserve

  • DOI: 10.1016/j.nicl.2023.103435

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    • Cited by: 10
    • FWCI: 2.992
    • Citation Percentile: 77.78

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💬 AI 翻訳タイトル

デジタルツインを用いた頭蓋外頸動脈疾患の評価：パイロット研究

💬 AI 要約

  • 頭蓋外内頸動脈疾患（CAD）のリスク層別化を改善し血行再建の最大受益者を同定するため、CT血管造影（CTA）由来の患者別デジタルツインと計算流体力学（CFD）を用いた非侵襲的機能評価ワークフローを提示した。
  • 37例の頸動脈分岐部のデジタルツインを再構築し、ドプラ超音波（DUS）で得た総頸動脈の収縮期最高血流速度（peak systolic velocity; PSV）を入口境界条件、二要素Windkesselモデルを出口境界条件とするCFDモデルを構築して、内頸動脈（ICA）のPSVに関するCFDとDUSの一致度を検証した。
  • その結果、DUSとCFDの一致度の相対誤差は9%（±20%）、級内相関係数（intraclass correlation coefficient; ICC）は0.88であり、さらに生理的範囲の最大充血（hyperemic）条件でのシミュレーションが可能で、同等のICA血流かつ類似の狭窄率を有する2病変間で圧力低下が著しく異なることを明らかにした。
  • 本パイロット研究は、頸動脈疾患の評価においてfractional flow reserve（FFR）に類似する指標を非侵襲的にCFDから導出するための前向き研究の基盤を確立し、解剖学的狭窄度を超えた機能的重症度評価の可能性を示した。

(064) Sándor

📕 書誌情報

Design space exploration of flow diverter hydraulic resistance parameters in sidewall intracranial aneurysms.

Levente Sándor, György Paál

Comput Methods Biomech Biomed Engin, 2024 Jun

  • Keywords: Flow diverter, computational fluid dynamics, hydrodynamic resistance, intracranial aneurysm, porous medium

  • DOI: 10.1080/10255842.2023.2215369

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    • Cited by: 0
    • FWCI: 0.0
    • Citation Percentile: 0.00

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💬 AI 翻訳タイトル

サイドウォール型頭蓋内動脈瘤におけるフローダイバータの流体抵抗パラメータの設計空間探索

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、5例の患者固有サイドウォール型頭蓋内動脈瘤を対象として、フローダイバータ（FD）デバイスの線形および二次の流体力学的抵抗パラメータが瘤内流れ低減に及ぼす影響を設計空間の観点から明らかにすることである。
  • 実機ステント特性に基づきFDをDarcy–Forchheimer多孔質層モデルとして表現し、計125通りの血流数値シミュレーションを実施して、時間・空間平均速度を指標にパラメータの感度を評価した。
  • 時間・空間平均速度の大きさは線形係数（Darcy項）に強く依存し、線形係数との間にべき乗則関係が認められた一方、瘤内およびネック部の速度が低いことから二次係数（Forchheimer項）が流れに及ぼす影響は小さかった。
  • これらの結果は、FDの設計空間探索において線形抵抗の調整が流れ抑制の主要因であり二次係数の寄与は限定的であることを示し、FD設計最適化および患者固有CFDの単純化に資する定量的知見を提供する。

(065) Garud [4]

📕 書誌情報

Computational fluid dynamics based Taguchi analysis on shear stress in microfluidic cerebrovascular channels.

Kunal Sandip Garud, Sehoon Jeong, Moo-Yeon Lee

Int J Numer Method Biomed Eng, 2023 Jul

💬 AI 翻訳タイトル

微小流体脳血管チャネルにおけるせん断応力の計算流体力学に基づく田口解析

💬 AI 要約

  • 本研究は、脳血管—脳界面における薬物送達を規定し得る流体せん断応力について、その強度に影響する因子の重要度が十分に検討されていないという課題に対し、微小流体脳血管チャネルを対象に、計算流体力学（CFD）と田口手法を統合した枠組みで幾何学的・操作パラメータの影響を定量化することを目的とした。
  • ニュートン流体と6種類の非ニュートンモデル〔カロー（Carreau）、カロー–ヤスダ（Carreau–Yasuda）、カッソン（Casson）、クロス（Cross）、オストワルド–ド・ワーレ（Ostwald–de Waele）、ハーシェル–バルクリー（Herschel–Bulkley）〕について、流量・チャネル幅・チャネル高さ・粘度および空隙率（porosity）を因子として数値解析を行い、L16直交表に対して範囲解析と分散分析を適用して影響度順位・範囲・F値・寄与率を求め、さらに各モデルの粘度とせん断ひずみ（shear strain）の対応が実血流に整合するようパラメータを同定した。
  • その結果、実験と数値のせん断応力はニュートン、カロー、カロー–ヤスダモデルで良好に一致し、最大誤差はそれぞれ2.17%、1.30%、1.48%で、すべての流量条件でチャネル幅・高さの増加および粘度の低下に伴いせん断応力は減少した一方、空隙率が最も影響の大きい因子で、次いで流量、幅、高さの順であり、空隙率を幅・高さ・流量・粘度とともに取り込んだ修正せん断応力式は精度0.96を示した。
  • これらの知見と提案式は、影響度順位・F値・寄与率に基づく設計指針として、in vivoレベルのせん断応力を実現するin vitro微小流体脳血管モデルの設計・製作に資する。

(066) Jiang [10]

📕 書誌情報

Augmenting Prediction of Intracranial Aneurysms' Risk Status Using Velocity-Informatics: Initial Experience.

J Jiang, M Rezaeitaleshmahalleh, Z Lyu, Nan Mu, A S Ahmed, C M Strother Md, J J Gemmete, A S Pandey

J Cardiovasc Transl Res, 2023 Oct

  • Keywords: Hemodynamics, Intracranial Aneurysm, Machine Learning, Rupture Risk Prediction, Velocity-informatics

  • DOI: 10.1007/s12265-023-10394-6

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    • Cited by: 10
    • FWCI: 2.726
    • Citation Percentile: 99.99 🌟

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💬 AI 翻訳タイトル

速度インフォマティクス（velocity-informatics）を用いた脳動脈瘤の破裂ステータス予測の強化：初期経験

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、動脈瘤内速度の革新的解析手法である速度インフォマティクス（velocity-informatics）が、脳動脈瘤（IA）の破裂の有無の予測性能を向上させることを実証することである。
  • 4–25 mmの前方循環系IAを有する112例（破裂44、未破裂68）の画像から3Dモデルを作成し、数値流体力学（CFD）シミュレーションと形状解析を実施したのち、動脈瘤ドーム内の計算3次元速度ベクトル場を速度インフォマティクスで処理し、その有用性をサポートベクターマシン、ランダムフォレスト、一般化線形モデル（GLM）、およびLassoまたはelastic net正則化を付加したGLMの4種の機械学習法で評価した。
  • 4手法すべてで一貫して、速度インフォマティクスの指標を加えることで曲線下面積（AUC）と予測精度が約0.03向上し、とりわけサポートベクターマシンではAUC 0.86、総合精度77%を示し、破裂IAの60%と未破裂IAの88%を正しく分類した。
  • 以上より、速度インフォマティクスの導入によりIAの破裂の有無の予測が強化され、初期検討ながら機械学習モデル、とりわけサポートベクターマシンでの実用的な性能向上が示された。

(067) Ozturk [26] ⭐

📕 書誌情報

Continuous positive airway pressure increases CSF flow and glymphatic transport.

Burhan Ozturk, Sunil Koundal, Ehab Al Bizri, Xinan Chen, Zachary Gursky, Feng Dai, Andrew Lim, Paul Heerdt, Jonathan Kipnis, Allen Tannenbaum, Hedok Lee, Helene Benveniste

JCI Insight, 2023 Jun 22

💬 AI 翻訳タイトル

持続気道陽圧（CPAP）は脳脊髄液流およびグリンパティック輸送を増強する

💬 AI 要約

  • 目的: 呼吸が脳脊髄液（cerebrospinal fluid: CSF）動態に好影響を与え得る一方で、グリンパティック系および髄膜リンパ系による老廃物クリアランスを含む中枢神経系（CNS）の液体恒常性への影響は不明であるため、自発呼吸下麻酔ラットを用いて持続気道陽圧（continuous positive airway pressure: CPAP）による呼吸機能の支持がグリンパティック‐リンパ機能とCSFフローに与える影響を検証した。
  • 方法: 工学設計、MRI、数値流体力学（computational fluid dynamics: CFD）解析、および生理学的評価を統合したシステム的アプローチを用い、ラット用鼻CPAP装置を開発し、その上気道開存の改善、呼気終末肺容量（end-expiratory lung volume: EELV）の増加、動脈酸素化の改善など臨床用装置と同等の機能を実証した。
  • 結果: CPAPにより頭蓋底におけるCSF流速が増加し、グリンパティック輸送が領域特異的に増強された。さらに、このCSF流速の増加は頭蓋内圧（intracranial pressure: ICP）の上昇、特にICP波形の脈波振幅の増大と関連していた。
  • 結論: CPAPにより増大した脈波振幅がCSFバルクフローとグリンパティック輸送の亢進を規定する機序であることが示唆され、肺‐CSFインターフェースにおける機能的クロストークに関する新たな知見が得られた。これらの所見は、グリンパティック‐髄膜リンパ機能の維持に対するCPAPの治療的有用性を示唆する。

(068) El Sayed [8]

📕 書誌情報

Optimization of 4D Flow MRI Spatial and Temporal Resolution for Examining Complex Hemodynamics in the Carotid Artery Bifurcation.

Retta El Sayed, Alireza Sharifi, Charlie C Park, Diogo C Haussen, Jason W Allen, John N Oshinski

Cardiovasc Eng Technol, 2023 Jun

💬 AI 翻訳タイトル

頸動脈分岐部における複雑血行動態の評価に向けた4DフローMRIの空間・時間分解能の最適化

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頸動脈ウェブ（carotid artery web: CaW）を有する頸動脈分岐部における複雑な流れ場の速度分布を評価するため、臨床的に許容可能な撮像時間（約10分）内で4DフローMRIの空間分解能および時間分解能を最適化し、数値流体力学（computational fluid dynamics: CFD）との整合性を検証することである。
  • CTA由来のCaW症例から作製した3DプリントファントムをMRI装置内の拍動流ループに設置し、5条件の等方性空間解像度（0.50–2.00 mm^3）および4条件の時間分解能（23–96 ms）で4DフローMRIを取得、血管中心線に垂直な4断面（総頸動脈［CCA］1、内頸動脈［ICA］3）において、ピクセル単位の速度、流量、時間平均壁せん断応力（time-averaged wall shear stress: TAWSS）をCFD解と比較した。
  • 空間解像度は速度値・時間平均流量・TAWSSに強く影響し、0.50 mm^3ではノイズが増大し、1.50–2.00 mm^3では速度プロファイルの解像が不十分であった一方、0.50–1.00 mm^3の等方体素では総流量はCFDと有意差がなくピクセル単位の速度相関係数は>0.75であった（1.50–2.00 mm^3では<0.5）；また、4DフローMRI由来の領域別TAWSSは概してCFDより低く体素が大きくなるほど低下し、0.50–1.00 mm^3ではCFDとの差は統計学的に非有意であったが、1.50および2.00 mm^3では有意差を認めた；時間分解能は>48.4 msのときのみ流量に影響し、TAWSSには影響しなかった。
  • 以上より、空間解像度0.74–1.00 mm^3、時間分解能23–48 ms（1–2 k-spaceセグメント）の4DフローMRIプロトコルは、頸動脈分岐部の複雑流れにおける速度およびTAWSSの計測でCFDと良好に一致し、約10分の撮像時間で臨床応用が可能であることが示された。

(069) Song [2]

📕 書誌情報

Peri-therapeutic multi-modal hemodynamic assessment and detection of predictors for symptomatic in-stent restenosis after percutaneous transluminal angioplasty and stenting.

Xiaowen Song, Hancheng Qiu, Shuo Yang, Yuqi Liu, Yong Cao, Shuo Wang, Jizong Zhao

Front Neurol, 2023

  • Keywords: computational fluid dynamics, intracranial artery stenosis, multi-modal hemodynamic, percutaneous transluminal angioplasty and stenting, quantitative digital subtraction angiography

  • DOI: 10.3389/fneur.2023.1136847

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 2
    • FWCI: 0.598
    • Citation Percentile: 77.78

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💬 AI 翻訳タイトル

経皮経管血管形成術およびステント留置(PTAS)における治療周術期の多モーダル血行動態評価と症候性ステント内再狭窄の予測因子の検出

💬 AI 要約

  • 本研究は、経皮的血管形成術およびステント留置(PTAS)前後の治療周術期に、定量カラーコード化DSA(QDSA)と数値流体力学(computational fluid dynamics, CFD)を用いた多モーダル血行動態解析を行い、ステント内再狭窄(ISR)および症候性ISR(sISR)の予測因子を同定することを目的とした。
  • 後ろ向きに40例を解析し、QDSAからピーク到達時間(TTP)、半値全幅(FWHM)、脳循環時間(CCT)、血管造影平均通過時間(aMTT)、動脈狭窄指数(ASI)、ウォッシュイン勾配(WI)、ウォッシュアウト勾配(WO)、スタシス指数(stasis index)を、CFDから病変通過圧比(PR)と壁面せん断応力比(WSSR)を算出してステント留置前後で比較し、追跡時のISRおよびsISRの予測因子を検出する多変量ロジスティック回帰を構築した。
  • ステント留置によりTTP、スタシス指数、CCT、aMTTおよび病変横断WSSRは低下し、病変通過PRは有意に上昇し、ASIも低下した一方、平均6.48±2.86か月の追跡で低いASI(<0.636)と高いスタシス指数がsISRと独立に関連し、さらにaMTTはステント留置前後ともCCTと線形相関を示した。
  • PTASは脳循環および灌流を改善すると同時に局所血行動態を大きく変化させ、QDSA由来のASIとスタシス指数がsISRのリスク層別化に有用であることを示したほか、多モーダル血行動態解析は術中のリアルタイム監視と介入の終了判定を支援し得ることを示した。

(070) Salavatidezfouli [49] 🌟

📕 書誌情報

Investigation of the stent induced deformation on hemodynamic of internal carotid aneurysms by computational fluid dynamics.

Sajad Salavatidezfouli, As'ad Alizadeh, M Barzegar Gerdroodbary, Amir Sabernaeemi, Amir Musa Abazari, Armin Sheidani

Sci Rep, 2023 May 02

💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学（CFD）による内頸動脈瘤の血行力学に対するステント誘発変形の影響の検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、内頸動脈瘤に対するステント留置により生じる親血管の形状変形が瘤内血行力学に及ぼす影響を明らかにすることである。
  • 非ニュートン性血流を仮定し、片方向（one-way）の流体-構造連成（FSI）を用いた計算流体力学（CFD）解析を、オスティウムサイズ（ostium size）およびネック血管角度（neck vessel angle）が異なる4例の内頸動脈瘤モデルに適用し、ステント適用に伴う2種類の変形角度について流れ場の可視化と動脈瘤壁の壁面せん断応力（WSS）を評価した。
  • 解析の結果、ステントによる変形は瘤嚢への血流流入を制限し、瘤内の血流速度を低下させるとともに、嚢壁の振動せん断指数（OSI）を減少させた。
  • さらに、このステント誘発変形の効果は、もともと動脈瘤壁でOSIが異常に高い症例でより顕著であり、形状変形がステント治療における血行力学的修飾の重要な要因であることを示唆する。

(071) Almahmoud [1]

📕 書誌情報

Cerebral folate deficiency: A report of two affected siblings.

Rabah Almahmoud, Mohammed Mekki, Ayman W El-Hattab

Mol Genet Metab Rep, 2023 Jun

💬 AI 翻訳タイトル

脳内葉酸欠乏症：同胞2例の報告

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳内葉酸欠乏症（cerebral folate deficiency, CFD）の2同胞例を報告し、その臨床像・画像所見・生化学的所見・遺伝学的所見を記述するとともに、全エクソームシーケンス（whole exome sequencing, WES）の診断的有用性とフォリン酸（folinic acid）補充の治療効果を明らかにすることである。
  • 方法として、臨床経過の後方視的記述、脳MRI、髄液5-メチルテトラヒドロ葉酸（5-MTHF）定量、WESによる遺伝子解析を行い、標準的な抗てんかん薬にフォリン酸を併用した。
  • 結果、両例は幼少期の発達は正常であったが、その後に薬剤抵抗性てんかん発作、神経学的退行、痙性四肢麻痺を呈し、脳MRIで白質信号異常と脳室拡大を認め、髄液5-MTHFは低値であった；さらにFOLR1遺伝子に新規ホモ接合性バリアント c.245A>G（p.Tyr82Cys）を同定し、フォリン酸補充により発作と痙性の軽減を認めた。
  • 結論として、WESはFOLR1関連CFDの確定診断を促進し、着床前遺伝学的検査（preimplantation genetic testing, PGT）を含む遺伝カウンセリングに資する一方、フォリン酸補充は神経症状の改善に寄与し得ることが示唆された。

(072) Komura [1]

📕 書誌情報

Computational Fluid Dynamics Analysis Features in Aneurysm Development in Rats.

Shoichi Komura, Katsuya Komatsu, Takeshi Mikami, Yukinori Akiyama, Sangnyon Kim, Rei Enatsu, Hiroshi Nagahama, Nobuhiro Mikuni

Neurol Med Chir (Tokyo), 2023 Jun 15

💬 AI 翻訳タイトル

ラットにおける脳動脈瘤発生に関する数値流体力学（Computational Fluid Dynamics; CFD）解析の特徴

💬 AI 要約

  • くも膜下出血予防の観点から脳動脈瘤の発生・増大制御が重要である一方、CFD解析所見の統一的解釈は未確立であるため、本研究は動物モデルを用いて脳動脈瘤発生に関連するCFD（Computational Fluid Dynamics）解析所見の特徴を明らかにすることを目的とした。
  • ラット脳動脈瘤モデル19例を作成し、動脈瘤誘発手術後10週以内に磁気共鳴血管撮影（MRA）で動脈瘤を確認した群（n=10）と非動脈瘤群（n=9）でCFD解析結果を比較し、すべての動脈瘤が確認された左後大脳動脈P1近位部における壁面せん断応力（wall shear stress; WSS）、断面積、平均曲率を評価した。
  • 動脈瘤群では、非動脈瘤群と比較して動脈瘤形成部位に一致してWSSが低下しており、左P1の断面積は経時的に増大した一方で非動脈瘤群にはその傾向はみられず、さらに左P1全体の平均曲率は動脈瘤群で高かった。
  • 本動物モデルの結果から、脳動脈瘤の発生は血管形態の変化（血管径の増大および高曲率）と、発生部位に一致したWSS低下に関連することが示され、脳動脈瘤発生機序に関するCFD解析所見の統一的理解に資する知見を提供した。

(073) Tsubata [18] ⭐

📕 書誌情報

Pulmonary artery blood flow dynamics in chronic thromboembolic pulmonary hypertension.

Hideo Tsubata, Naohiko Nakanishi, Keiichi Itatani, Masao Takigami, Yuki Matsubara, Takeshi Ogo, Tetsuya Fukuda, Hitoshi Matsuda, Satoaki Matoba

Sci Rep, 2023 Apr 20

💬 AI 翻訳タイトル

慢性血栓塞栓性肺高血圧症における肺動脈血流動態

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、数値流体力学（computational fluid dynamics: CFD）を用いて、慢性血栓塞栓性肺高血圧症（CTEPH）患者における肺動脈血流動態を、肺動脈血栓内膜摘除術（pulmonary endarterectomy: PEA）およびバルーン肺動脈形成術（balloon pulmonary angioplasty: BPA）の施行前後で評価することである。
  • CTEPH患者10例および対照3例から構築した患者固有の肺動脈モデルに対しCFD解析を行い、流速、壁せん断応力（wall shear stress: WSS）、振動せん断指数（oscillatory shear index: OSI）、血液停滞体積などの指標を定量化した。
  • CTEPH群では対照群に比して肺動脈内の流速とWSSが有意に低下し、OSIと血液停滞体積が有意に増加しており、PEA後には肺血流の再配分と血流動態の改善が、BPA後には肺血流障害の改善、血流停滞の減少、WSSの増加および末梢肺動脈の血管拡張が認められた。
  • これらの結果は、CTEPHにおける肺動脈血流の病態として低WSS・高OSI・停滞の増大が存在すること、ならびにPEAとBPAがそれぞれ血流再配分や停滞低減・WSS増大を介して血流動態を改善することを、CFDにより定量的に示した点に学術的意義がある。

(074) Zheng [4]

📕 書誌情報

Hemodynamic characteristics and mechanism for intracranial aneurysms initiation with the circle of Willis anomaly.

Rongye Zheng, Qicheng Han, Wenyao Hong, Xu Yi, Bingwei He, Yuqing Liu

Comput Methods Biomech Biomed Engin, 2024 May

💬 AI 翻訳タイトル

ウィリス動脈輪異常における脳動脈瘤の発生に関わる血行力学的特性と機序

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、ウィリス動脈輪（CoW）の形態異常における血行力学的特性を明らかにし、血行力学の観点から脳動脈瘤（IA）の発生機序を解明することである。
  • そのため、前大脳動脈（ACA）A1部の一側欠損という特定の脳血管異常を対象に、エモリー大学Open Source Data Centerから選定したIA保有3症例の幾何モデルを用いて瘤を仮想的に除去し前動脈瘤（pre-IA）形状を再構成したうえで、1次元（1-D）および3次元（3-D）の数値ソルバを併用して血行動態を解析した。
  • 数値シミュレーションの結果、CoWが完全な場合には前交通動脈（ACoA）の平均流量はほぼゼロであるのに対し、ACA-A1一側欠損ではACoA流量が著明に増加し、pre-IA形状において対側ACA-A1とACoAの分岐部にジェット流が生じ、衝突部位で高い壁せん断応力（Wall Shear Stress; WSS）と高壁圧が認められた。
  • これらの所見から、ジェット流を惹起する血管形態異常はIAの発生を誘発する血行力学的危険因子とみなすべきであると結論づけられる。

(075) Piechna [2]

📕 書誌情報

Influence of hydrodynamic and functional nonlinearities of blood flow in the cerebral vasculature on cerebral perfusion and autoregulation pressure reserve.

Adam Piechna, Krzysztof Cieślicki

Sci Rep, 2023 Apr 17

💬 AI 翻訳タイトル

脳血管系における血流の流体力学的・機能的非線形性が脳灌流およびオートレギュレーション圧予備能に及ぼす影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、血流の流体力学的非線形性とオートレギュレーション機構を取り入れた集中定数型（0次元）脳循環モデルを提示し、脳灌流および脳血流オートレギュレーションの圧予備能を予測する能力を評価することである。
  • 本モデルをウィリス動脈輪（CoW）とその流入枝および流出枝のCFDモデルにより検証し、対称構成および高度に非対称な構成にわたって比較するとともに、前交通動脈および後交通動脈という自然吻合の直径を変化させた場合のオートレギュレーション圧予備能の予測に応用した。
  • 本0次元モデルは脳循環の主要特性を捉え、CFDとの整合性は良好で、誤差は対称CoWで2.6%以下、著しい非対称CoWで9.9%以下であった。
  • この単純なモデルは解剖学的バリアントにまたがる脳灌流とオートレギュレーション圧予備能の評価に有用であり、その利点と限界が論じられた。

(076) Gao [7]

📕 書誌情報

Hemolysis performance analysis and a novel estimation model of roller pump system.

Yuan Gao, Ming Li, Miaowen Jiang, Yang Zhang, Chuanjie Wu, Xunming Ji

Comput Biol Med, 2023 Jun

  • Keywords: Hemolysis, In vitro, Multiple parameters optimization, Numerical study, Particle track, Power law model, Roller blood pump

  • DOI: 10.1016/j.compbiomed.2023.106842

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 7
    • FWCI: 0.79
    • Citation Percentile: 100.00 🌟

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💬 AI 翻訳タイトル

ローラーポンプシステムの溶血性能解析と新規推定モデル

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、生命維持システムに用いられるローラーポンプの溶血性能を定量評価し、幾何学的パラメータに基づく新規推定式を構築して溶血予測の簡便性と精度を向上させることである。
  • 数値流体力学(CFD)フレームワークにより複数のモデルをシミュレーションしてin vitro実験結果と比較検証し、CFD内の溶血モデルのうち最小誤差のべき乗則モデルを以後の解析に採用するとともに、幾何学的パラメータに基づく推定モデルで溶血指数(IH)を算出した。
  • シミュレーションの結果、回転数が溶血に最も大きく影響し、次いでローラ数とチューブ径であり、20–100 rpmにおけるIHは8.73×10^-7〜8.07×10^-5の範囲で回転数と非線形な関係を示し、推定モデルの相対誤差(4.93%)はべき乗則モデル(6.78%)より小さかった。
  • 複数ローラ設計は溶血を悪化させ、一定流量条件ではチューブ径が大きいほど溶血は低減し、同一シェルセット(shell set)に対して提案した推定式は計算負荷を低減し利便性が高く、ローラーポンプの溶血推定に有用である。

(077) Chung [5]

📕 書誌情報

Is Fetal-Type Posterior Cerebral Artery a Risk Factor for Recurrence in Coiled Internal Carotid Artery-Incorporating Posterior Communicating Artery Aneurysms? Analysis of Conventional Statistics, Computational Fluid Dynamics, and Random Forest With Hyper-Ensemble Approach.

Jaewoo Chung, Jin Hwan Cheong, Jae Min Kim, Deok Hee Lee, Hyeong-Joong Yi, Kyu-Sun Choi, Jae Sung Ahn, Jung Cheol Park, Wonhyoung Park

Neurosurgery, 2023 Sep 01

💬 AI 翻訳タイトル

胎児型後大脳動脈は内頚動脈-後交通動脈（ICA-PCoA）動脈瘤のコイル塞栓後再発のリスク因子か？ 従来型統計解析、計算流体力学、ハイパーアンサンブル手法を用いたランダムフォレストによる解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、胎児型後大脳動脈（FPCA）がコイル塞栓された内頚動脈-後交通動脈（ICA-PCoA）動脈瘤の再発リスク因子であるかを、従来型統計解析、計算流体力学（CFD）シミュレーション、およびハイパーアンサンブル手法（HEA）を用いたランダムフォレスト（RF）によって総合的に評価し明らかにすることである。
  • 方法として、2011年1月から2016年12月にICA-PCoA動脈瘤に対してコイル塞栓術を受け、6カ月以上追跡された95例の血管形態学的パラメータと臨床情報を従来型統計解析で検討し、CFDでは多様なFPCA形態の血行力学的特性を理解するため3種類の三次元モデルを用い、さらにRF with HEAにより臨床データ解析を補強した。
  • 結果として、従来型統計解析ではFPCAを再発のリスク因子とする証拠は得られず、CFD解析でもFPCAの直径単独はリスク因子となりにくいことが示され、RF with HEAでは再発に対するFPCAの影響はコイル充填率（packing density）と比較して小さいことが示唆された。
  • これら三手法の知見を統合すると、FPCAはコイル塞栓後のICA-PCoA動脈瘤再発に対する主要なリスク因子ではないことがより明確に示され、FPCA自体を再発の主因とみなすことには疑義があると結論づけられる。

(078) Liang [10]

📕 書誌情報

Aneurysm wall enhancement, hemodynamics, and morphology of intracranial fusiform aneurysms.

Xinyu Liang, Fei Peng, Yunchu Yao, Yuting Yang, Aihua Liu, Duanduan Chen

Front Aging Neurosci, 2023

  • Keywords: aneurysm wall enhancement, computational fluid dynamics, hemodynamics, intracranial fusiform aneurysm, morphology

  • DOI: 10.3389/fnagi.2023.1145542

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 10
    • FWCI: 2.726
    • Citation Percentile: 76.31

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💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内紡錘状動脈瘤における動脈瘤壁造影増強、血行力学、および形態

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頭蓋内紡錘状動脈瘤（IFA）の病態生理機序を解明するため、動脈瘤壁造影増強（AWE）、血行力学、および形態の特性を3つのIFAサブタイプ間で検討することであった。
  • 21例のIFA（紡錘型7、ドリコエクタジア型7、移行型7）を対象に、血管モデルから最大径（Dmax）、最大長（Lmax）、中心線曲率および捩率などの形態計測を行い、高解像度MRI（HR-MRI）によりAWEの三次元分布を取得し、計算流体力学（CFD）により時間平均壁せん断応力（TAWSS）、振動せん断指数（OSI）、勾配振動数（GON）、相対滞留時間（RRT）を算出してAWEとの関連を解析した。
  • その結果、Dmax、Lmax、増強面積および増強面積割合はサブタイプ間で有意差を示し、移行型が最大のDmax、Lmaxおよび増強面積を示した一方、AWE陽性領域は非増強領域に比してTAWSSが低く、OSI、GON、RRTが高値であり（いずれもp<0.001）､スピアマン相関解析ではAWEはTAWSSと負の相関、OSI・GON・RRTと正の相関を示した。
  • 以上より、IFAではサブタイプ特異的なAWE分布と形態学的差異が認められ、AWEは動脈瘤サイズおよび振動性・滞留性を反映する血行力学指標と正に、平均壁せん断応力とは負に関連し、壁増強と不利な血行力学の連関が示唆されたが、各サブタイプの基礎病理は今後の検討を要する。

(079) Sabernaeemi [52] 🌟

📕 書誌情報

Influence of stent-induced vessel deformation on hemodynamic feature of bloodstream inside ICA aneurysms.

Amir Sabernaeemi, M Barzegar Gerdroodbary, Sajad Salavatidezfouli, Peiman Valipour

Biomech Model Mechanobiol, 2023 Aug

💬 AI 翻訳タイトル

ステントによる血管変形が内頸動脈（ICA）動脈瘤内血流の血行力学的特性に与える影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、介入前後（ステント留置の有無）における血行力学の差を通じて、ステント誘発性の血管変形が内頸動脈（ICA）動脈瘤内血流特性に及ぼす影響を定量化し、従来不確定であった単独ステントの効果を明らかにすることである。
  • 形態の異なる4例のICA動脈瘤を対象に、片方向の流体–構造連成（fluid–structure interaction, FSI）解析を実施し、収縮期ピーク時相における瘤内流速、壁面圧力、壁面せん断応力（wall shear stress, WSS）、振動せん断指数（oscillatory shear index, OSI）をステント留置の有無で比較し、さらに動脈瘤頸部への流入率を評価した。
  • その結果、ステント留置はOSIを除くほぼすべての指標（瘤内流速、壁面圧力、WSSおよび頸部流入率）を低下させたが、その効果量は動脈瘤間で一様ではなく、特にステントによる血管変形の程度が血行力学に強く影響した。
  • 以上より、ステント留置後の血管変形を考慮しない前介入形状のみの解析ではステント効果を過小評価し得ることが示され、コイル併用なしの単独ステントであっても、とりわけ変形が大きい症例で血行力学指標の改善に寄与する可能性が示唆された。

(080) Altındağ [3]

📕 書誌情報

Determining flow stasis zones in the intracranial aneurysms and the relation between these zones and aneurysms' aspect ratios after flow diversions.

Batı Altındağ, Ali Bahadır Olcay, Muhammed Furkan Tercanlı, Cem Bilgin, Bahattin Hakyemez

Interv Neuroradiol, 2025 Apr

  • Keywords: Computational fluid dynamics (CFD), FRED4518, empirical equation, flow stasis zones, weightless blood particles

  • DOI: 10.1177/15910199231162878

  • Article

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    • Cited by: 3
    • FWCI: 0.818
    • Citation Percentile: 76.31

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💬 AI 翻訳タイトル

フローダイバータ留置後の頭蓋内動脈瘤における血流停滞領域の同定とアスペクト比との関連

💬 AI 要約

  • フローダイバータステント（FDS）は患者間で血行動態効果のばらつきがみられるため，本研究はその要因を解明し，FRED4518留置後の動脈瘤嚢内に生じる血流停滞領域を推定するための経験的相関と分割表（contingency table）解析を提案することを目的とした。
  • 患者特異的形状を有する頭蓋内動脈瘤6例に対してFRED4518を用いた数値流体力学（CFD）シミュレーションを実施し，無質量の血液粒子の時間発展を追跡して，停滞領域の形成および動脈瘤頸部での流入・流出を特性評価した。
  • 6例の解析では，アスペクト比が0.75を超える動脈瘤で大きな停滞領域が生じ，0.65未満の動脈瘤では嚢内に留まる粒子数に基づき小さな停滞領域にとどまることが示された。
  • これらの結果に基づき，著者らは動脈瘤の形態学的特徴と停滞領域量および嚢内平均流速の大きさを関連付ける患者特異的な経験式をFRED4518に対して文献上初めて導出し，デバイス留置前に停滞量を予見して神経血管内治療の計画を支援し得るデータ駆動型ツールを提示した。

(081) Nakano [4]

📕 書誌情報

Stagnating blood flow related to thrombus formation in pulmonary vein stump after left upper lobectomy.

Takahito Nakano, Hiroyuki Kaneda, Tomohiro Murakawa

Gen Thorac Cardiovasc Surg, 2023 Nov

  • Keywords: Blood flow stagnation, Computational fluid dynamics, Left upper lobectomy, Pulmonary vein, Thrombus

  • DOI: 10.1007/s11748-023-01926-7

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 4
    • FWCI: 1.24
    • Citation Percentile: 80.31

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💬 AI 翻訳タイトル

左上葉切除後の肺静脈断端における血流停滞と血栓形成の関連

💬 AI 要約

  • 左上葉切除後の肺静脈断端で生じる血栓は術後脳梗塞の原因となり得るため、断端内の血流停滞が血栓形成を惹起するという仮説を検証することを目的とした。
  • 造影CTから左上葉切除後の肺静脈断端の三次元形状を構築し、数値流体力学(CFD)により断端内の血流速度および壁せん断応力(WSS)を算出して、血栓あり群と血栓なし群で比較した。
  • 心周期あたり平均流速が10/3/1 mm/s未満の体積および全心周期を通じて流速がこれらのカットオフ値未満であった体積は、いずれも血栓群で有意に大きく（p=0.0096/0.0016/0.0014およびp=0.019/0.015/0.017）、また心周期あたり平均WSSが0.1/0.03/0.01 Pa未満の面積や全心周期を通じてWSSがこれら未満であった面積も血栓群で有意に大きかった（p=0.0002/<0.0001/0.0002およびp=0.0088/0.0041/0.0014）。
  • CFDで算出した肺静脈断端の血流停滞領域は血栓群で有意に広く、左上葉切除後の断端における血流停滞が血栓形成を促進することを示した。

(082) Gao [7]

📕 書誌情報

Study of Typical Ruptured and Unruptured Intracranial Aneurysms Based on Fluid-Structure Interaction.

Bei Gao, Hongchang Ding, Yande Ren, Di Bai, Zeyu Wu

World Neurosurg, 2023 Jul

  • Keywords: Displacement deformation, Fluid–structure interaction, Intracranial aneurysm, Wall shear stress

  • DOI: 10.1016/j.wneu.2023.03.038

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 7
    • FWCI: 1.908
    • Citation Percentile: 99.99 🌟

  • PubMed

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💬 AI 翻訳タイトル

流体-構造連成（FSI）に基づく典型的な破裂および未破裂頭蓋内動脈瘤の研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、計算流体力学(CFD)の剛体壁仮定では無視されがちな動脈壁変形を考慮するために流体-構造連成(FSI)を用い、中大脳動脈分岐部における破裂および未破裂の頭蓋内動脈瘤(IA)の血行力学的特徴を比較して、破裂に関連する特徴を同定することである。
  • 8例の破裂IAと4例の未破裂IA（計12例）を対象にFSI解析を実施し、流れ場のパターン、壁せん断応力(WSS)、振動せん断指数(OSI)、および動脈壁の変位・変形を定量評価した。
  • 破裂IAでは、低WSS領域が広く、流れがより複雑・集中・不安定で、OSIが高く、さらに変位・変形の集中領域が大きいことが示された。
  • これらの所見に基づき、アスペクト比の増大や高さ/幅比の増大、衝突領域が小さく集中した複雑で不安定な流れパターン、低WSS領域の拡大、WSSの変動の増大、高いOSI、ならびに動脈瘤ドームの大きな変位は破裂リスク因子となり得ると結論づけられ、臨床におけるシミュレーション評価で同様の所見が得られた症例は診断・治療の優先度を高めるべきである。

(083) Bhardwaj [11] ⭐

📕 書誌情報

Modeling flow in an in vitro anatomical cerebrovascular model with experimental validation.

Saurabh Bhardwaj, Brent A Craven, Jacob E Sever, Francesco Costanzo, Scott D Simon, Keefe B Manning

Front Med Technol, 2023

  • Keywords: acute ischemic stroke, cerebral blood flow, cerebrovascular model, fluid dynamics, image based modeling

  • DOI: 10.3389/fmedt.2023.1130201

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 11
    • FWCI: 3.183 ⭐
    • Citation Percentile: 100.00 🌟

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💬 AI 翻訳タイトル

in vitro解剖学的脳血管モデルにおける流れのモデリングと実験的検証

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、急性虚血性脳卒中（AIS）の基礎力学解明に資するため、現実的なin vitro解剖学的脳血管モデルと対応する計算モデルを構築し、流れおよび塞栓子の移動・停留の予測に用いるCFD（computational fluid dynamics）の検証・妥当性確認を行うことである。
  • まず、文献に報告された生理学的測定値に一致するよう流量配分を調整したin vitroモデルの構成を記述し、正常およびstroke（閉塞）条件における圧力と流量を計測し、対応するCFDシミュレーションを実行して実験値と比較した。
  • その結果、CFDによる流れの予測は実験と良好に一致し、平均実験値に対して±7%以内であり、多くの予測値は実験の測定不確かさの範囲内であった。
  • 本研究は、現実的な脳血管モデルにおける流れのin vitroベンチマークデータセットを提供し、AISの計算モデル、とりわけ塞栓子の移動・停留の予測の妥当性確認に向けた第一歩を示した。

(084) Bobrowski-Khoury [6]

📕 書誌情報

Brain Uptake of Folate Forms in the Presence of Folate Receptor Alpha Antibodies in Young Rats: Folate and Antibody Distribution.

Natasha Bobrowski-Khoury, Jeffrey M Sequeira, Edward V Quadros

Nutrients, 2023 Feb 25

💬 AI 翻訳タイトル

若齢ラットにおける葉酸受容体α抗体(FRαAb)存在下での葉酸各形態の脳内取り込み：葉酸および抗体の分布

💬 AI 要約

  • 先行研究で、妊娠期にラット葉酸受容体α抗体(FRαAb)へ曝露すると胎盤・胎児に抗体が蓄積し胎児脳への葉酸輸送が阻害され行動障害が生じ、フォリニック酸で予防可能であることが示されているため、本研究では若齢ラットにおける脳への葉酸輸送とFRαAbの影響を評価し、自閉スペクトラム症(ASD)に関連する脳内葉酸欠乏症(CFD)に関与する葉酸受容体自己免疫疾患の病態理解を深めることを目的とした。
  • FRαAbを腹腔内(IP)投与してその脳内局在を同定し、ビオチン標識葉酸の組織内分布を可視化するとともに、葉酸、D,L-フォリニック酸、レボホリナート(levofolinate)、L-メチル葉酸を経口投与して吸収性と脳内移行性および脳内葉酸形態の変換を比較した。
  • FRαAbは脈絡叢および脳実質内の血管・毛細血管に局在し、ビオチン標識葉酸は大脳および小脳の白質路に分布し、4種の葉酸形態はいずれも効率よく脳内へ分布して葉酸、D,L-フォリニック酸、レボホリナートはメチル葉酸へ変換され、L-メチル葉酸はそのまま吸収されたが、レボホリナートはFRαAbの有無にかかわらず大脳と小脳で有意に高い葉酸濃度を示した。
  • これらの所見は、FRαAb存在下で脳内葉酸状態を回復させる最適な経口葉酸製剤としてレボホリナートの有望性を示し、ASD児のCFD治療におけるレボホリナートの臨床的検証を支持する。

(085) Feng [14] ⭐

📕 書誌情報

Cerebral Hemodynamics Underlying Artery-to-Artery Embolism in Symptomatic Intracranial Atherosclerotic Disease.

Xueyan Feng, Hui Fang, Bonaventure Y M Ip, Ka Lung Chan, Shuang Li, Xuan Tian, Lina Zheng, Yuying Liu, Linfang Lan, Haipeng Liu, Jill Abrigo, Sze Ho Ma, Florence S Y Fan, Vincent H L Ip, Yannie O Y Soo, Vincent C T Mok, Bo Song, Thomas W Leung, Yuming Xu, Xinyi Leng

Transl Stroke Res, 2024 Jun

💬 AI 翻訳タイトル

症候性頭蓋内動脈硬化性疾患における動脈-動脈塞栓の基盤となる脳血行動態

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、CTAに基づく計算流体力学（CFD）を用いて病変通過圧比（PR）および壁せん断応力比（WSSR）を評価し、症候性頭蓋内動脈硬化性疾患（ICAD）における動脈-動脈塞栓（AAE）と関連する脳血行動態的特徴を明らかにすることである。
  • CTAで前方循環の症候性ICADを確認した99例を対象に、梗塞トポグラフィーに基づき機序を親動脈アテローム硬化による穿通枝閉塞、AAE、低灌流、混合に分類し、責任病変を横断する血流を再現するCTAベースのCFDモデルを構築してPRおよびWSSRを算出し、PR中央値以下を低PR、WSSR第4四分位以上を高WSSRと定義して、多変量ロジスティック回帰によりAAEとの関連およびWSSR–PR相互作用を評価した。
  • 99例中44例でAAEが推定機序（単独13例、低灌流併存31例）と判定され、高WSSRはAAEと独立に関連した（調整オッズ比＝3.90、P＝0.022）ほか、WSSR–PRの有意な相互作用を認めた（相互作用P＝0.013）：高WSSRは低PR群でAAEと関連する傾向を示し（P＝0.075）、正常PR群では関連を示さなかった（P＝0.959）。
  • ICADにおける過度な壁せん断応力（WSS）の上昇はAAEリスクを高める可能性があり、とりわけ病変通過圧較差が大きい場合に顕著である；また、AAEにしばしば併存する低灌流は、症候性ICADにおける二次脳卒中予防戦略の指標となり得る。

(086) Stahl [11]

📕 書誌情報

Assessment of the flow-diverter efficacy for intracranial aneurysm treatment considering pre- and post-interventional hemodynamics.

Janneck Stahl, Laurel Morgan Miller Marsh, Maximilian Thormann, Andreas Ding, Sylvia Saalfeld, Daniel Behme, Philipp Berg

Comput Biol Med, 2023 Apr

  • Keywords: Computational fluid dynamics, Endovascular treatment, Flow diverter, Hemodynamics, Intracranial aneurysms, Virtual stent deployment

  • DOI: 10.1016/j.compbiomed.2023.106720

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    • Cited by: 11
    • FWCI: 2.999
    • Citation Percentile: 76.31

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💬 AI 翻訳タイトル

介入前後の血行動態を考慮した頭蓋内動脈瘤治療におけるフローダイバータの有効性評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頭蓋内動脈瘤に対するフローダイバータ（FD）治療の有効性を、介入前後の実画像に基づく血行動態解析により定量化し、術後形態学的データとの整合を踏まえてFDの作用を明確化することである。
  • 新規FDデバイスで治療された頭蓋内動脈瘤患者10例を対象に、介入前後の3次元デジタルサブトラクション血管造影（3D-DSA）からオープンソースの閾値ベースセグメンテーションで患者固有3Dモデルを構築し、迅速な仮想ステンティング（virtual stenting）により術後データで得られた実際のステント位置を再現したうえで、画像ベース血流シミュレーション（image-based blood flow simulations）を実施した。
  • FDにより瘤頸部（オスティウム［ostium］）では平均頸部流量が51%、流入集中指数（inflow concentration index）が56%、平均流入速度が53%低下し、瘤内では時間平均壁せん断応力（TAWSS; time-averaged wall shear stress）が47%、運動エネルギーが71%低下した一方、術後の瘤内拍動性は16%増加した。
  • 患者固有FDシミュレーションは、血流の再配向と瘤内の流れの活動性低下という血栓形成に有利な効果を実証し、ヘモダイナミクス低下の大きさが心周期に依存して変動することから、選択的症例において降圧療法の併用が有用である可能性を示唆した。

(087) Robert Bateman [2]

📕 書誌情報

Investigating the hemodynamic implications of triangular cross-sectioned superior sagittal sinus vessels and the errors associated with idealised modelling.

Alexander Robert Bateman, Grant Alexander Bateman, Tracie Barber

J Biomech, 2023 Mar

  • Keywords: Cerebral hemodynamics, Computational fluid dynamics, Superior sagittal sinus, Triangularity

  • DOI: 10.1016/j.jbiomech.2023.111507

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 0.545
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💬 AI 翻訳タイトル

三角形断面の上矢状静脈洞における血行動態的含意と理想化モデリングに伴う誤差の検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、上矢状静脈洞（SSS）が周囲組織との付着によりしばしば三角形断面を呈する事実を踏まえ、円形断面および患者固有断面と比較した場合の三角形断面の血行動態的含意を明らかにし、さらに理想化された円形モデルならびに円形断面の流路延長部（flow extension）を用いることで生じる誤差を定量化することである。
  • 1つの円形、3つの三角形、5つの患者固有の断面形状からSSS幾何学を構築し、計算流体力学（CFD）により集団平均の非定常血流プロファイルを与えて解析し、ヘリシティ（helicity）や壁面せん断応力（WSS）分布を算出するとともに、円形断面の流路延長部の適用による誤差を評価した。
  • 三角形断面では円形断面に比べて流れの最大ヘリシティが高く、WSSは洞後壁のより小さな局所領域に高値として集中して現れ、さらに断面が三角か円かといった形状性よりも断面積が血行動態パラメータに強く影響し、非円形幾何学に円形断面の流路延長部を付加すると追加の誤差が誘発された。
  • したがって、真の血行動態を論じる際に理想化モデリング、なかでも円形断面の仮定や円形の流路延長部の使用には慎重を要し、血管の実解剖学と断面積・断面形状の適切な取り扱いが重要であることが示された。

(088) Wang [9]

📕 書誌情報

Functional evaluation of intracranial atherosclerotic stenosis by pressure ratio measurements.

Ming Wang, Xiaochang Leng, Baojie Mao, Rong Zou, Dongdong Lin, Yuhai Gao, Ning Wang, Yuning Lu, Jens Fiehler, Adnan H Siddiqui, Jiong Wu, Jianping Xiang, Shu Wan

Heliyon, 2023 Feb

  • Keywords: CFD, computational fluid dynamics, Cerebral ischemia, Computational fluid dynamics, DSA, digital subtraction angiography, FFR, fractional flow reserve, Fractional flow reserve, ICAS, intracranional flow reserve, Intracranial atherosclerotic stenosis, PCI, percutaneous coronary intervention, PR, pressure ratio, PTA, the percutaneous transluminal angioplasty, Pressure ratio, Tmax, the time to maximum tissue residue function

  • DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e13527

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    • Cited by: 9
    • FWCI: 2.692
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💬 AI 翻訳タイトル

圧力比測定による頭蓋内アテローム硬化性狭窄の機能的評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頭蓋内アテローム硬化性狭窄（intracranial atherosclerotic stenosis; ICAS）における病変部圧力比（pressure ratio; PR）とMR灌流画像（MR perfusion imaging）による脳組織灌流指標である組織残差関数の最大到達時間（time to maximum of tissue residue function; Tmax）との関連を検討し、さらにDSA（digital subtraction angiography）由来データから計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）に基づき非侵襲的にPR（CFD-PR）を算出して機能的意義を評価する手法を提示することである。
  • 連続18例（19狭窄血管）を対象に圧力ガイドワイヤーで圧力を計測し、血管内治療（経皮的血管形成術またはステント留置術）前後のPRを算出して直径狭窄率およびMR由来Tmaxと比較し、さらにDSAからCFD-PRを計算して実測PRとの診断精度を検証した。
  • PRは血管内治療後に上昇した一方で直径狭窄率との相関は有意でなく、PRはTmaxと負の相関（r = -0.73, P < 0.01）を示し、PR = 0.67のカットオフ値（95%信頼区間: 0.58–0.76）が示唆され、CFD-PRは実測PRと良好な相関（スピアマンの相関係数r = 0.908, P < 0.001）および一致（平均差0.02、一致限界 -0.157〜0.196, P = 0.954）を示した。
  • 本探索的研究は、PRが脳灌流状態と関連する可能性を示し、CFDベースの手法によりDSAからPRを非侵襲的に算出してICASの機能的重症度を評価し得ることを示した。

(089) Schollenberger [5]

📕 書誌情報

A magnetic resonance imaging-based computational analysis of cerebral hemodynamics in patients with carotid artery stenosis.

Jonas Schollenberger, Drew J Braet, Luis Hernandez-Garcia, Nicholas H Osborne, C Alberto Figueroa

Quant Imaging Med Surg, 2023 Feb 01

  • Keywords: Computational fluid dynamics (CFD), carotid artery stenosis (CAS), cerebral hemodynamics, collateral flow, magnetic resonance imaging (MRI)

  • DOI: 10.21037/qims-22-565

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    • Cited by: 5
    • FWCI: 1.496
    • Citation Percentile: 77.78

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💬 AI 翻訳タイトル

磁気共鳴画像（MRI）に基づく頸動脈狭窄患者の脳血行動態の計算解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、MRIに基づくCFD（computational fluid dynamics）を用いて無症候性頸動脈狭窄（CAS）が脳血行動態に及ぼす影響を検証し、脳卒中リスクの理解に資する新規血行動態指標を提案することである。
  • 無症候性高度CASを同程度に有する2例を対象に、頸部および脳内の三次元解剖学的計算モデルを構築し、位相コントラストMRI（phase-contrast MRI）による流量および動脈スピンラベリング（arterial spin labeling）による灌流データで患者別にキャリブレーションを行い、術前・術後モデルで血行動態差を評価した。
  • 術前には、患者1では狭窄内頸動脈で流量・圧力が大幅に低下し対側からの側副循環が80.31%に達したのに対し、患者2では低下は軽度で側副血流は20.05%にとどまり、狭窄部平均圧較差も26.3 mmHg対1.8 mmHgと大きく異なり、さらに頸動脈内膜剥離術（carotid endarterectomy）後も患者2の血行動態はわずかな変化にとどまった。
  • MRI情報に基づくCFDにより、同程度の解剖学的狭窄分類にもかかわらず顕著な血行動態差が明らかとなり、また再血行再建が必ずしも血行動態の改善をもたらさない可能性が示唆され、これらの差異の臨床的意義と脳卒中リスク・治療戦略への関連を検証するための追加研究が求められる。

(090) Luisi [7]

📕 書誌情報

Investigation of Cerebral Hemodynamics During Endovascular Aspiration: Development of an Experimental and Numerical Setup.

C A Luisi, A Amiri, M Büsen, T Sichermann, O Nikoubashman, M Wiesmann, U Steinseifer, M Müller, M Neidlin

Cardiovasc Eng Technol, 2023 Jun

  • Keywords: Aspiration thrombectomy, Cerebral artery model, Cerebral blood flow, Computational fluid dynamics, Particle image velocimetry

  • DOI: 10.1007/s13239-023-00660-8

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    • Cited by: 7
    • FWCI: 2.026
    • Citation Percentile: 100.00 🌟

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💬 AI 翻訳タイトル

血管内吸引中の脳血行動態の検討：実験系および数値解析系の開発

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、急性虚血性脳卒中に対する血栓回収法である血管内吸引(endovascular aspiration)施行時の未解明な血行動態を解明するため、実験(in vitro)と数値解析を統合した解析手法を提示することである。
  • 患者特異的脳動脈のコンプライアント(compliant)モデルを用いたin vitro系を構築し、圧力・流量・局所速度を計測するとともに、計算流体力学(CFD)モデルを確立して、生理条件および閉塞様式の異なる2つの吸引シナリオでシミュレーションを実施し、特に脳底動脈内の速度場について粒子画像流速計測(PIV)と比較検証した。
  • 虚血発症後の脳動脈内の血流再配分は、閉塞の重症度と吸引による抽出体積流量に強く依存し、数値シミュレーションは流量でR=0.92、圧力でR=0.73の相関を示し、脳底動脈の局所速度場でもCFDとPIVの良好な一致を示した。
  • 以上より、本セットアップは任意の患者特異的脳血管解剖における動脈閉塞および血管内吸引手技のin vitro評価を可能にし、in silicoモデルは複数の吸引シナリオにわたり流量・圧力を一貫して予測し得ることを示し、血管内治療の評価と最適化に資する基盤を提供する。

(091) Haley [4]

📕 書誌情報

A Rational Approach to Meshing Cerebral Venous Geometries for High-Fidelity Computational Fluid Dynamics.

Anna L Haley, Gurnish Sidora, Nicole M Cancelliere, Vitor M Pereira, David A Steinman

J Biomech Eng, 2023 Jul 01

💬 AI 翻訳タイトル

高忠実度計算流体力学のための脳静脈幾何形状に対する合理的メッシュ生成手法

💬 AI 要約

  • 脳静脈の低圧環境に起因するフェネストレーション、扁平化・三角形断面、狭窄・拡張などのルーメン幾何学的特性が従来のサイズに基づくボリュームメッシュ生成と非層流の解像を困難にするという課題に対し、局所血行動態やヘモアコースティクス(hemoacoustics)の解析に資する高忠実度CFDのため、遷移・乱流が生じ得る場合の長さスケール推定に基づく新しい合理的メッシュ寸法化戦略を提示することを目的とした。
  • ルーメン形状と流量境界条件から抽出した中心線を用いて局所水力直径と断面平均流速を算出し、そこからコルモゴロフ微細スケール（Kolmogorov microscale）およびテイラー微細スケール（Taylor microscale）により局所の流れの長さスケールを近似し、ユーザが指定する最小・最大メッシュ辺長を局所テイラー微細スケールに比例してモデル全体に分配した。
  • 3つの代表例により、この戦略が従来のサイズ基準戦略に内在する落とし穴を回避できることを示し、さらに例示的なCFDメッシュ精緻化検討では、近似したテイラー微細スケールの下限に近い比較的粗い辺長から開始しても高周波数の流動不安定性の解が収束することを確認した。
  • したがって、非層流（遷移・乱流）を想定した合理的な長さスケールの考慮は、複雑または不慣れな脳静脈ルーメン幾何形状のde novoメッシュ生成に対する有用で再現性のある基準を提供し得る。

(092) Mantilla [1]

📕 書誌情報

Heterogeneous model to evaluate CFD in intracranial bifurcation aneurysms treated with the WEB device to predict angiographic outcome.

Daniel Mantilla, Alain Berod, Andrés F Ortiz, Daniela D Vera, Franck Nicoud, Vincent Costalat

Interv Neuroradiol, 2025 Jun

💬 AI 翻訳タイトル

血管造影転帰の予測を目的とした、WEBデバイスで治療された頭蓋内分岐部動脈瘤におけるCFD評価のための不均質モデル

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頭蓋内分岐部動脈瘤に対し、Woven EndoBridge (WEB) デバイスのシミュレーション前後で計算流体力学 (CFD) により血行動態パラメータおよび指標を評価・定量化し、完全閉塞との関連を明らかにすることである。
  • marching cubes アルゴリズムに基づく不均質モデルを用いて、単層WEBデバイスで治療された27例の分岐部頭蓋内動脈瘤の3D形状を構築し、WEB有無の条件でCFD解析を行って各種パラメータを算出した。
  • 完全閉塞が得られた症例では、治療前の流入集中指数 (Inflow Concentration Index, ICI) が低く、Flow Number (FN) が治療前後ともに高かった一方、非閉塞症例では治療後の平均せん断速度 (SRa) が低く、平均動脈瘤通過時間 (Mean Aneurysm Transit Time, MATT) が治療前後で高く、これらの差は統計学的に有意であった。
  • これらの所見は、marching cubes に基づく不均質モデルを用いたCFD解析がWEB治療後の血管造影転帰の予測に有用であり、ICI、FN、SRa、MATTといった指標が完全閉塞に関する予測バイオマーカーとなり得ることを示唆する。

(093) Song

📕 書誌情報

Intracranial Dermoid in Patients With Fibrous Dysplasia.

Xiaowen Song, Zhi Li

J Craniofac Surg, None

💬 AI 翻訳タイトル

線維性骨異形成症患者における頭蓋内類皮嚢胞

💬 AI 要約

  • 頭蓋内類表皮嚢胞（epidermoid cyst, EC）と頭蓋顔面線維性骨異形成（craniofacial fibrous dysplasia, CFD）の併存は極めて稀であり、その臨床像と潜在的関連を明らかにすることを目的として、当院症例の後方視的検討と文献の系統的レビューを実施した。
  • 2003年1月〜2021年1月に北京天壇医院でECとCFDの併存と診断された3例について、臨床・画像・病理学的特徴、治療法、転帰を要約し、加えてECと他の頭蓋内異常の併存例に関する報告を系統的に収集・解析した。
  • 患者は女性2例・男性1例、平均年齢31歳で、3例すべてにおいてECは満足な切除が達成され、CFDは経過観察とされ、平均58か月の追跡でECの再発は認められずCFD病変は安定しており、2検体の遺伝学的解析ではGNAS変異は検出されずGsαタンパク質（Gsα protein）の発現は陰性であった；文献レビューでは23報を包含し、ECに併存する頭蓋内疾患としては脳動脈瘤が最多（5例）であった。
  • 頭蓋内ECとCFDの併存は極めて稀であるものの、その併存を説明し得る確証的な機序やエビデンスは得られておらず、両疾患の理解を深め診断および治療戦略を改善するためにはさらなる研究と検証が必要である。

(094) Wang [6]

📕 書誌情報

Impact of total cerebral small vessel disease score on ophthalmic artery morphologies and hemodynamics.

Jia-Lin Wang, Xue-Ru Cheng, Zhao-Yang Meng, Yan-Ling Wang

J Transl Med, 2023 Feb 01

💬 AI 翻訳タイトル

総CSVDスコアが眼動脈の形態および血行動態に及ぼす影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳小血管病（CSVD）患者における眼動脈（OA）の形態および血行動態の特徴を明らかにし、これらの変化と総CSVDスコアとの関連を検討することである。
  • 横断的観察研究として、CSVD患者22例34眼と健常対照5例10眼を対象に、MRI所見に基づいて総CSVDスコアを評価し、3次元OAモデル再構築から形態学的指標を計測するとともに、計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）シミュレーションにより血行動態パラメータを算出し、交絡因子を調整した関連解析を実施した。
  • その結果、総CSVDスコアはOA径、血流速度、質量流量比（mass flow ratio）といずれも有意な負の相関を示し（いずれもP<0.05）、交絡調整後もOA血流速度と独立に関連していた（β=-0.202, P=0.005）一方、OAの角度とは有意な関連を認めなかった（P>0.05）；また、脳微小出血および拡大した血管周囲腔の存在はOA径と、ラクナ梗塞および白質高信号はOA血流速度とそれぞれ有意に関連した（前者ともにP<0.01、後者ともにP<0.001）。
  • これらの所見から、総CSVDスコアの増加に伴いOA血流速度（および径）が低下することが示され、OAの形態および血行動態の観察がCSVD負荷の評価指標となり得る可能性が示唆されるとともに、今後さらなる検証研究が必要である。

(095) Bhardwaj

📕 書誌情報

Modeling Flow in an In Vitro Anatomical Cerebrovascular Model with Experimental Validation.

Saurabh Bhardwaj, Brent A Craven, Jacob E Sever, Francesco Costanzo, Scott D Simon, Keefe B Manning

bioRxiv, 2023 Feb 02

💬 AI 翻訳タイトル

in vitro解剖学的脳血管モデルにおける流れのモデル化と実験的検証

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、急性虚血性脳卒中（AIS）における血行動態と塞栓子（embolus）の移動・停留の力学を解明するため、現実的な解剖学的in vitro脳血管モデルおよび対応する計算モデルを構築し、正常および脳卒中条件での流れ予測の妥当性を検証することである。
  • まず、文献に基づく生理学的流量分布に合致するよう流量配分を調整したin vitro解剖モデルを作製し、正常および閉塞を伴う脳卒中条件での圧力と流量を計測するとともに、同条件で計算流体力学（CFD）解析を実施して実験データと比較した。
  • その結果、CFDによる流れの予測は平均実験値に対して±7%以内で良好に一致し、多くの予測値は実験計測の不確かさの範囲内であった。
  • 本研究は、現実的な脳血管モデルにおける流れのin vitroベンチマークデータセットを提供し、AISの計算モデル（とりわけ塞栓子の移動・停留の予測）の検証に向けた第一歩を示した。

(096) Wang [24] ⭐

📕 書誌情報

Deep learning-based hemodynamic prediction of carotid artery stenosis before and after surgical treatments.

Sirui Wang, Dandan Wu, Gaoyang Li, Zhiyuan Zhang, Weizhong Xiao, Ruichen Li, Aike Qiao, Long Jin, Hao Liu

Front Physiol, 2022

  • Keywords: carotid artery stenosis (CAS), computational fluid dynamics (CFD), deep learning (DL), hemodynamics, stroke

  • DOI: 10.3389/fphys.2022.1094743

  • Article

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    • Cited by: 24
    • FWCI: 7.18 ⭐
    • Citation Percentile: 100.00 🌟

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💬 AI 翻訳タイトル

外科的治療前後の頸動脈狭窄における深層学習ベースの血行動態予測

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、臨床上重要な頸動脈狭窄（CAS）の血行動態を、計算コストの高い数値流体力学（CFD）の制約を克服しつつ、外科的治療の前後にわたり高速かつ高精度に予測する深層学習（Deep Learning; DL）手法を確立することである。
  • 脳・頸部CTアンギオグラフィ（CTA）280例のデータベースから血管抽出、計算領域のメッシング、拍動流境界条件の設定により三次元CFDモデルを構築して一連のシミュレーションを実施し、その出力を用いて点群（point cloud）データセットと二重サンプリング・解析チャネルを備えたDLネットワークによるマルチモーダル（multimode）マッピングを学習・検証し、さらに出口2部位の質量流量が文献報告と合理的に一致することによりCFD結果を妥当化した。
  • 解析の結果、このDL戦略はCASの動的血流特性と動脈腔内形状情報の対応関係を術前・術後にわたり抽出でき、他法と比してより多くの臨床データで学習した本モデルは2つの血行動態パラメータの予測（流れの可視化を含む）において良好な精度（誤差<12.5%）を維持しながら計算コストを約7,200分の1に低減し、狭窄部平均流速についても術前・術後データセットの双方でCFDと良好に一致した。
  • 以上より、DLに基づくCASの術前・術後血行動態の高速・高精度予測の実現可能性と意義が示され、リアルタイムの治療モニタリングに向けては、ステント介入など具体的な外科イベントを含むより大規模データセットの活用、個別化境界条件の導入、ならびにDLネットワークの最適化により、予測の精度と柔軟性をさらに向上させる必要がある。

(097) Mantilla

📕 書誌情報

Geometry of intracranial aneurysms and of intrasaccular devices may influence aneurysmal occlusion rates after endovascular treatment.

Daniel Mantilla, Alain Berod, Andrés F Ortiz, Daniela D Vera, Franck Nicoud, Vincent Costalat

Interv Neuroradiol, 2025 Jun

💬 AI 翻訳タイトル

頭蓋内動脈瘤および囊内デバイスの幾何学的特性は血管内治療後の動脈瘤閉塞率に影響を及ぼし得る

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、Woven EndoBridge (WEB) デバイスの留置前後に計算流体力学 (Computational Fluid Dynamics: CFD) を用いて頭蓋内分岐部広頸動脈瘤の解剖学的・デバイス関連指標を定量化し、完全閉塞との関連を検討することである。
  • marching cubesアルゴリズムに基づくヘテロジニアス (heterogeneous) モデルを用いて単層WEBで治療された27例の分岐部頭蓋内動脈瘤の3次元形状を構築し、WEBシミュレーション前後の解剖学的およびデバイス関連パラメータをCFDにより評価した。
  • CFD解析の結果、完全閉塞群と比較して閉塞不全群で動脈瘤体積 (Va) および体積/頸部表面積比 (Ra) が有意に高値であった［Va: 0.25±0.18 vs 0.39±0.09、p=0.025；Ra: 1.32±0.17 vs 1.54±0.14、p=0.021（左：完全閉塞群、右：閉塞不全群）］。
  • 以上より、WEB治療においては動脈瘤体積 (Va) の増大および体積/頸部表面積比 (Ra) の高値が瘤の閉塞不全と関連する可能性が示され、動脈瘤および囊内デバイスの幾何学的指標が治療成績に影響し得ることが示唆された。

(098) Fan [4]

📕 書誌情報

Analysis of the wall thickness of intracranial aneurysms: Can computational fluid dynamics detect the translucent areas of saccular intracranial aneurysms and predict the rupture risk preoperatively?

Xin-Xin Fan, Jie-Wen Geng, Chuan He, Peng Hu, Li-Yong Sun, Hong-Qi Zhang

Front Neurol, 2022

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤壁厚の解析：計算流体力学は囊状脳動脈瘤の透見部を検出し、術前に破裂リスクを予測可能か？

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、AnsysソフトウェアのPolyflowモジュールを用いた計算流体力学（CFD）により囊状脳動脈瘤の壁厚をシミュレーションし、術中所見で認められる透見部（translucent area）を術前に同定して破裂リスクを評価することである。
  • 顕微手術を受けた45例48病変を後方視的に収集し、医療記録・放射線学的画像・術中画像を統合してCFD解析を行い、模擬瘤壁厚および指標（壁面積と体積の変化率IS、不均一係数Iδ、厚さ変化の指標multiple IBA）を算出し、シミュレーション壁厚の極小点と実際の透見部・破裂点との対応を検証した。
  • Polyflowシミュレーションでは、模擬瘤壁厚の極小点の位置が実際の瘤表面の透見部または破裂点と一致し、動脈瘤の増大・破裂過程における壁面積と体積の変化率（IS）の相関は低下傾向を示し、破裂瘤は未破裂瘤よりも不均一係数Iδが大きく、未破裂群でも透見瘤は非透見瘤に比べIδが高く厚さ変化（multiple IBA）がより顕著であった。
  • これらの所見は、AnsysのPolyflowモジュールを用いたCFDにより未破裂瘤の透見性を術前に検出し、破裂リスクおよび破裂点を予測できる可能性を示し、臨床意思決定に資する新たな定量的指標を提供する。

(099) Bilgi [4]

📕 書誌情報

Thermal and Postural Effects on Fluid Mixing and Irrigation Patterns for Intraventricular Hemorrhage Treatment.

Coskun Bilgi, Faisal Amlani, Heng Wei, Nick Rizzi, Niema M Pahlevan

Ann Biomed Eng, 2023 Jun

  • Keywords: Computational fluid dynamics (CFD), Flow in lateral ventricle, Self-irrigating catheter, Targeted delivery, Thermally-induced convection, Ventricular drain

  • DOI: 10.1007/s10439-022-03130-9

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    • Cited by: 4
    • FWCI: 0.937
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💬 AI 翻訳タイトル

脳室内出血治療における流体混合および洗浄パターンに対する温度および体位の影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳室内出血（IVH）治療において、能動的流体交換機構を有する二重ルーメンカテーテル（IRRAflow）を挿入した三次元側脳室モデルを用い、注入温度および患者体位が流体混合、血腫洗浄、薬剤分布に及ぼす影響を解明することである。
  • 自作の格子ボルツマン法に基づく流体・固体連成ソルバにより側脳室内の対流を解析し、さらに擬スペクトル法による対流拡散方程式ソルバを用いた色素シミュレーションにより、注入温度と患者体位を系統的に変化させた条件下での熱および重力効果を含む薬剤分布を評価した。
  • 注入温度と体位は渦構造、混合、血腫洗浄、および薬剤体積分布に顕著な差をもたらし、低温注入は色素分布の改善と洗浄能の向上に資することが示唆された。
  • これらの結果から、低温注入を体位調整と併用することでIRRAflowカテーテルの薬剤分配および血腫洗浄効率を高め得ることが示され、熱・重力効果を考慮した計算流体力学的評価枠組みが治療戦略の最適化に有用であることが示唆された。

(100) Han [5]

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The Biomechanical Characteristics of Swallowing in Tracheostomized Patients with Aspiration following Acquired Brain Injury: A Cross-Sectional Study.

Xiao-Xiao Han, Jia Qiao, Zhan-Ao Meng, Dong-Mei Pan, Ke Zhang, Xiao-Mei Wei, Zu-Lin Dou

Brain Sci, 2023 Jan 03

  • Keywords: acquired brain injury, aspiration, biomechanical characteristics, computational fluid dynamics, subglottic pressure, tracheostomy

  • DOI: 10.3390/brainsci13010091

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    • FWCI: 2.691
    • Citation Percentile: 83.57

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💬 AI 翻訳タイトル

後天性脳損傷後に誤嚥を呈する気管切開施行患者における嚥下の生体力学的特性：横断研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、後天性脳損傷(ABI)後の気管切開施行患者で誤嚥を呈する者における嚥下の生体力学的特性を明らかにし、これらの指標と誤嚥との関連を検討することである。
  • 単施設横断研究として、誤嚥を有するABI後の気管切開施行患者と年齢一致の健常対照を登録し、高解像度マノメトリー(high-resolution manometry, HRM)で鼻咽腔(velopharynx, VP)最大圧、舌根(tongue base, TB)最大圧、上部食道括約筋(upper esophageal sphincter, UES)残余圧およびUES弛緩持続時間を測定し、数値流体力学(computational fluid dynamics, CFD)シミュレーションで声門下圧を推定し、さらに嚥下造影検査(videofluoroscopic swallowing study, VFSS)でPenetration–Aspiration Scale (PAS)を評価した。
  • 健常者15例と患者15例を解析した結果、患者群ではVP最大圧の低下、UES残余圧の上昇、UES弛緩持続時間の短縮が認められ、加えて声門下圧も有意に低下し(p<0.05)、一方でTB最大圧には群間差を認めなかった(p>0.05)；さらに患者群においてPASスコアはVP最大圧、UES弛緩持続時間、声門下圧と負に相関し(rs=-0.439, p=0.015; rs=-0.532, p=0.002; rs=-0.775, p<0.001)、UES残余圧とは正に相関した(rs=0.807, p<0.001)が、TB最大圧との相関は有意ではなかった(rs=-0.315, p=0.090)。
  • 以上より、ABI後の気管切開施行患者の誤嚥関連の嚥下生体力学的特性は、VP最大圧と声門下圧の低下、UES残余圧の上昇、UES弛緩持続時間の短縮として表出し、これらの指標が誤嚥重症度(PAS)と関連することが示された；HRMとCFDを統合した評価は、気管切開患者における誤嚥の病態生理の解明と客観的評価指標の提示に資する。

(101) Wei [5]

📕 書誌情報

Low Wall Shear Stress and High Intra-aneurysmal Pressure are Associated with Ruptured Status of Vertebral Artery Dissecting Aneurysms.

Heng Wei, Kun Yao, Qi Tian, Shoumeng Han, Wenhong Gao, Wenrui Han, Sheng Liu, Guijun Wang, Qianxue Chen, Mingchang Li

Cardiovasc Intervent Radiol, 2023 Feb

  • Keywords: Computational fluid dynamic, Hemodynamic, Morphological, Vertebral artery dissecting aneurysms

  • DOI: 10.1007/s00270-022-03353-2

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    • FWCI: 1.363
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💬 AI 翻訳タイトル

低壁面せん断応力および高動脈瘤内圧は椎骨動脈解離性動脈瘤の破裂と関連している

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、計算流体力学(computational fluid dynamics; CFD)に基づく血行力学解析を用いて、破裂および未破裂の椎骨動脈解離性動脈瘤(vertebral artery dissecting aneurysm; VADA)における形態学的・血行力学的特徴を明らかにすることである。
  • 2016年3月から2021年10月に二施設で入院した硬膜内セグメントのVADA 52例（未破裂31例、破裂21例）を後ろ向きに解析し、CFDで算出した壁面せん断応力(WSS)、低せん断応力領域(low shear area)、動脈瘤内圧(intra-aneurysmal pressure; IAP)、相対滞留時間(relative residence time; RRT)などの血行力学指標および形態学的指標について単変量解析と多変量ロジスティック回帰分析を行い、さらにROC曲線解析で各指標の識別能を評価した。
  • 破裂例と未破裂例の間でWSS、低せん断応力領域、IAP、RRTの4つの血行力学指標に有意差を認めた一方、形態学的指標には有意差を認めなかった；多変量ロジスティック回帰では低WSSと高IAPが破裂と有意に関連し、これらの指標は十分な識別能を示した。
  • 本研究は、VADAの破裂には形態学的差異よりも血行力学的差異が関与することを示し、特に低WSSおよび高IAPが破裂の鍵因子であることを示唆した；これらの役割を確証するためには、今後、大規模な前向き研究と未破裂VADAの長期追跡が必要である。

(102) Raynald [6]

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A novel computational fluid dynamic method and validation for assessing distal cerebrovascular microcirculatory resistance.

Xi Zhao, Linghsuan Meng, Xu Tong, Xiaotong Xu, Wenxin Wang, Zhongrong Miao, Dapeng Mo

Comput Methods Programs Biomed, 2023 Mar

  • Keywords: Cerebrovascular stenosis, Computational fluid dynamics, Microcirculatory resistance, Pressure wire, Transcranial doppler

  • DOI: 10.1016/j.cmpb.2023.107338

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    • Cited by: 6
    • FWCI: 1.795
    • Citation Percentile: 77.78

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💬 AI 翻訳タイトル

遠位脳血管微小循環抵抗を評価するための新規計算流体力学手法とその妥当性検証

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、脳血管狭窄患者における遠位脳血管の微小循環抵抗の参照値を非侵襲的に評価するため、新規の計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）手法の妥当性を検証することである。
  • 患者固有の頭蓋外—頭蓋内動脈の3次元モデルを再構築し、患者固有のプレッシャーワイヤ（pressure-wire）計測を組み込んでアルゴリズムにより境界条件を適応的に調整する計算戦略により血流量と微小循環抵抗を推定し、Pearson相関およびBland–Altman解析を用いてCFD計算と経頭蓋ドプラ（transcranial Doppler; TCD）評価、ならびに侵襲的遠位圧との相関・一致を検証した。
  • CFDに基づく遠位圧と侵襲的遠位圧との間に強い相関が認められ（P<0.0001）、CFDとTCDの流量は高い相関を示し（r=0.853, P=0.001）、平均流速も相関した（r=0.777, P<0.001）；さらに、質量流量（mass flow）とTCDの体積流量（volumetric flow）には良好な一致がみられた一方（P=0.0266, 平均差 -0.7814 mmHg, 一致限界 -4.0905〜2.5276）、平均流速の一致は相対的に乏しく（P=0.3992, 平均差 -0.0485, 一致限界 -0.6141〜0.5170）、流れ抵抗は個体間で大きく変動した。
  • 患者固有のプレッシャーワイヤ計測を組み込む計算戦略は微小循環抵抗の実際の参照値を評価する有効なアプローチとなり得て、非侵襲的脳血管圧の正確な決定には非侵襲的流れ抵抗の個別化評価が必要である。

(103) Perinajová [4]

📕 書誌情報

On the identification of hypoxic regions in subject-specific cerebral vasculature by combined CFD/MRI.

Romana Perinajová, Pim van Ooij, Saša Kenjereš

R Soc Open Sci, 2023 Jan

💬 AI 翻訳タイトル

被験者特異的脳血管系における低酸素領域の同定：数値流体力学（computational fluid dynamics; CFD）と磁気共鳴画像法（magnetic resonance imaging; MRI）の統合解析

💬 AI 要約

  • 脳血管系の一部における持続的な低酸素が神経疾患の一因と考えられる背景のもと、本研究は磁気共鳴画像法（magnetic resonance imaging; MRI）と数値流体力学（computational fluid dynamics; CFD）を統合して、脳血管内の血流および酸素輸送を非侵襲的に評価し、低酸素領域を同定する方法論を提示することを目的とした。
  • 4DフローMRI（4D-flow MRI）に基づく被験者特異的（subject-specific）ウィリス動脈輪の幾何形状と境界条件を用いて酸素の物質移動（mass transfer）の数値シミュレーションを実施し、酸素を血漿中の希薄化学種として扱う受動モデル（passive）とヘモグロビン結合を考慮するモデル（active）を比較した；さらに、推定したダムケラー数（Damköhler number）の範囲（Da=9〜57）と局所シャーウッド数（Sherwood number）を比較して臨界閾値を導出した。
  • ヘモグロビン輸送を無視すると動脈壁における酸素の物質移動が有意に過小評価されることを示し、上記の臨界閾値に基づいて動脈壁沿いの低酸素領域を同定した。
  • 本研究は、MRI/CFD併用による被験者特異的な脳血管内酸素輸送解析の実現性と有用性を示すとともに、この統合アプローチの一般化に向け、より大規模な被験者／患者特異的脳血管系での追加検証を推奨する。

(104) Mu [14]

📕 書誌情報

Can we explain machine learning-based prediction for rupture status assessments of intracranial aneurysms?

N Mu, M Rezaeitaleshmahalleh, Z Lyu, M Wang, J Tang, C M Strother, J J Gemmete, A S Pandey, J Jiang

Biomed Phys Eng Express, 2023 Mar 10

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤破裂状態評価に対する機械学習ベース予測の説明可能性の検討

💬 AI 要約

  • 機械学習（ML）による脳動脈瘤（IA）の破裂状態評価は有望である一方で一部手法の不透明性が臨床応用を阻むため、本研究では6種の代表的MLアルゴリズムの説明可能性を比較し、予測の解釈可能性とドメイン知識との整合性を検証した（本比較は初の報告）。
  • 破裂状態が既知のIA 112例を対象に、2つの解剖学的特徴、9つの血行力学的パラメータ、13の形態学的変数を入力として、ロジスティック回帰（LR）、サポートベクターマシン（SVM）、ランダムフォレスト（RF）、エクストリーム・グラディエント・ブースティング（XGBoost）、多層パーセプトロンニューラルネットワーク（MLPNN）、ベイズ加法回帰木（BART）で分類し、Permutation feature importance（置換法による特徴量重要度）、LIME（Local Interpretable Model-agnostic Explanations）、SHAP（SHapley Additive exPlanations）で解釈を行った。
  • 全モデルのAUCはLR 0.71、SVM 0.76、RF 0.73、XGBoost 0.78、MLPNN 0.73、BART 0.73と概ね同程度であり、解釈可能性解析では上位12特徴量の有用性が各手法間で概ね一致し、特に動脈瘤面積、動脈瘤部位、動脈瘤タイプ、収縮期最大壁せん断応力、オスティウム（頸部開口）面積、動脈瘤幅と（親）血管径のサイズ比、時間平均低せん断領域の標準偏差、および時間平均壁せん断応力（WSS）が0.4 Pa未満の低せん断領域の標準偏差など9つの重要特徴の寄与がほぼ同等であった。
  • ML分類器はIA破裂に関する一般的なドメイン知識と整合する説明可能な予測を提供し得ることが示され、この理解の深化は臨床医の信頼を高め、臨床へのトランスレーションを加速し得る。

(105) Yang [8]

📕 書誌情報

Influence of blood viscosity models and boundary conditions on the computation of hemodynamic parameters in cerebral aneurysms using computational fluid dynamics.

Hyeondong Yang, Ineui Hong, Yong Bae Kim, Kwang-Chun Cho, Je Hoon Oh

Acta Neurochir (Wien), 2023 Feb

  • Keywords: Analysis conditions, Blood viscosity model, Cerebral aneurysm, Computational fluid dynamics, Hemodynamic parameter

  • DOI: 10.1007/s00701-022-05467-5

  • Article

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    • Cited by: 8
    • FWCI: 2.181
    • Citation Percentile: 99.99 🌟

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💬 AI 翻訳タイトル

計算流体力学（CFD）を用いた脳動脈瘤の血行動態パラメータ計算に対する血液粘度モデルおよび境界条件の影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、境界条件が明確な基準なく選択されがちな現状を踏まえ、脳動脈瘤のCFD解析における解析条件（境界条件・粘度モデル）の設定に関する推奨を確立することである。
  • 入口境界条件としてプラグ流（plug flow）およびWomersley流（Womersley flow）を、出口境界条件としてゼロ圧力および拍動圧力を設定し、さらに粘度モデルの仮定（ニュートン流体 vs 非ニュートン流体）と流量との関係を評価し、Tupinらの粒子画像流速測定（particle image velocimetry, PIV）実験データによりCFD手法を検証した。
  • 十分な助走区間（entrance length）を確保すれば入口・出口境界条件の選択はCFD結果に影響しないこと、また流量が増加するほどニュートン・非ニュートン仮定間の血行動態パラメータの差が縮小することを確認した。
  • これらの推奨事項は患者特異的脳動脈瘤モデルにおいても同様の傾向を示し、研究グループに依存しない標準化されたCFD解析の実施に資する可能性が示唆された。

(106) Paritala [18] ⭐

📕 書誌情報

Reproducibility of the computational fluid dynamic analysis of a cerebral aneurysm monitored over a decade.

Phani Kumari Paritala, Haveena Anbananthan, Jacob Hautaniemi, Macauley Smith, Antony George, Mark Allenby, Jessica Benitez Mendieta, Jiaqiu Wang, Liam Maclachlan, EeShern Liang, Marita Prior, Prasad K D V Yarlagadda, Craig Winter, Zhiyong Li

Sci Rep, 2023 Jan 05

💬 AI 翻訳タイトル

10年間経過観察された脳動脈瘤における計算流体力学解析の再現性

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、頭蓋内動脈瘤（IA）に対する計算流体力学（CFD）解析の再現性を評価し、オペレーター間の変動要因が動脈瘤形態およびCFDパラメータに及ぼす影響を明らかにすることである。
  • 中大脳動脈瘤を有する1症例から10年にわたり取得した6時点の磁気共鳴血管撮像（MRA）データを、4名のオペレーターが同一のモデル再構築および数値解析プロトコル・ソフトウェアで処理し、得られた形態学的特徴と血行動態を相互に比較した。
  • その結果、セグメンテーション、平滑化係数、入口および流出枝の長さが主なオペレーター間変動の要因であり、時間平均壁せん断応力（TAWSS）分布の再現性は約80%で、差異の多くは平滑化レベルに起因した。
  • これらの所見から、標準化された血管セグメンテーションプロトコルの整備によりCFD解析の臨床応用可能性が高まると考えられ、さらに10年間の形状変化解析では壁せん断応力の発散（wall shear stress divergence：WSSD）の正負の共存が娘瘤の成長に寄与することが示唆された。

(107) Wang [7]

📕 書誌情報

Efficacy assessment of superficial temporal artery-middle cerebral artery bypass surgery in treating moyamoya disease from a hemodynamic perspective: a pilot study using computational modeling and perfusion imaging.

Xinhong Wang, Haipeng Liu, Mengxi Xu, Cong Chen, Linlin Ma, Fangyu Dai

Acta Neurochir (Wien), 2023 Mar

  • Keywords: Computational fluid dynamics, Hemodynamic evaluation, Middle cerebral artery, Moyamoya disease, Transcranial bypass

  • DOI: 10.1007/s00701-022-05455-9

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    • Cited by: 7
    • FWCI: 2.498
    • Citation Percentile: 99.99 🌟

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💬 AI 翻訳タイトル

血行動態の観点からみたもやもや病に対する浅側頭動脈‐中大脳動脈（STA-MCA）バイパス術の有効性評価：計算モデリングおよび灌流イメージングを用いたパイロット研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）シミュレーションを用いて、もやもや病（MMD）患者に対する浅側頭動脈‐中大脳動脈（STA-MCA）バイパス術の血流改善効果を定量的に評価し、その血行動態的有効性を検証することである。
  • 近位中大脳動脈（MCA）周囲の閉塞を有しSTA-MCAバイパスを施行したMMD 11例を対象とする後方視的研究として、患者個別の血圧および術後血管形状に基づくCFDモデルを構築し、STAおよびバイパスの体積流量、経頭蓋バイパス近位部の平均流速、経頭蓋圧力降下、経頭蓋血流抵抗を算出し、灌流イメージングにより得たMCA支配域の脳血流（cerebral blood flow: CBF）の術後増加量と比較するとともに、モデル入口からバイパス枝出口までの枝別圧力降下も評価した。
  • その結果、STAおよびバイパスの体積流量はそれぞれ80.84±14.54 mL/minと46.03±4.21 mL/min、バイパス近位部の平均流速0.19±0.07 m/s、経頭蓋圧力降下3.72±3.10 mmHg、経頭蓋血流抵抗6.54±5.65×10^-8 Pa・s・m^-3であり、MCA支配域CBFの術後平均増加量は16.03±11.72 mL/100 g/minで、枝別圧力降下は狭窄枝で10.96±5.59 mmHg、非狭窄枝で7.26±4.25 mmHgであった。
  • CFDシミュレーション所見はCBFの灌流イメージング所見と整合し、STA-MCAバイパスの血行動態的有効性の検証に資することを示すとともに、術後狭窄が血行動態に影響を及ぼし得ることを示唆した。

(108) Raghuram [10]

📕 書誌情報

Comprehensive morphomechanical analysis of brain aneurysms.

Ashrita Raghuram, Adam Galloy, Marco Nino, Sebastian Sanchez, David Hasan, Suresh Raghavan, Edgar A Samaniego

Acta Neurochir (Wien), 2023 Feb

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤の包括的形態力学解析

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、3次元動脈瘤壁増強(AWE)の定量化、計算流体力学(CFD)、有限要素解析(FEA)を統合した多モード解析により、脳動脈瘤壁の生物学的異質性と部位別の形態力学環境を包括的に解明することである。
  • 未破裂脳動脈瘤を7テスラ高分解能MRI(7 T HR-MRI)で前向きに撮像し、動脈瘤全周の3D AWEカラーマップを作成してCFDおよびFEA由来の壁張力(WT)、時間平均壁せん断応力(TAWSS)、壁せん断応力勾配(WSSG)、振動せん断指数(OSI)の等値線図と共登録し、3次元周方向壁増強(3D-CAWE)を含む全体解析とドーム、ブレブ(bleb)、ネックの区画別解析を26病変で実施した。
  • 3D-CAWE陽性の動脈瘤は陰性例に比べWT(p=0.03)とTAWSS(p=0.045)が高く、ドームにおける局所的AWE部位はネックに比べWT(p=0.009)、TAWSS(p=0.049)、WSSG(p=0.040)が低くOSI(p=0.020)は高く、さらにブレブは動脈瘤嚢(sac)の非AWE部位に比べAWEが高い一方でWT(1.6 vs 2.45, p=0.010)、TAWSS(2.6 vs 6.34)、OSI(0.0007 vs 0.0010)、WSSG(2900 vs 5306)が低く、紡錘状動脈瘤は囊状動脈瘤より3D-CAWEとWTが高かった(p=0.046, p=0.003)。
  • 以上より、嚢およびブレブの局所的高AWE領域は低壁張力・低壁せん断・低流動(低TAWSS/低WSSG)と結び付く一方、ネックは平均的AWEで高壁張力・高壁せん断・高流動を呈し、ドームとネックは力学負荷が増大するネックを中心に異なる形態力学的微小環境を有することが示され、この3D統合解析は血管壁イメージング所見を血行力学・構造力学指標と空間的に統合する学術的貢献を示した。

(109) Ho [24]

📕 書誌情報

Tunable Surface Charge Enables the Electrostatic Adsorption-Controlled Release of Neuroprotective Peptides from a Hydrogel-Nanoparticle Drug Delivery System.

Eric Ho, Yaoqi Deng, Dania Akbar, Kevin Da, Myriam Létourneau, Cindi M Morshead, David Chatenet, Molly S Shoichet

ACS Appl Mater Interfaces, 2023 Jan 11

  • Keywords: PLGA, affinity controlled release, central nervous system, electrostatic, hydrogel, nanoparticle, peptide

  • DOI: 10.1021/acsami.2c17631

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    • Cited by: 24
    • FWCI: 1.113
    • Citation Percentile: 37.83

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💬 AI 翻訳タイトル

調整可能な表面電荷により、ハイドロゲル−ナノ粒子薬物送達システムからの神経保護性ペプチドの静電吸着制御放出が可能となる

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、正電荷を有する神経保護性ペプチドである下垂体アデニル酸シクラーゼ活性化ポリペプチド（PACAP）と負電荷のポリ（乳酸−コ−グリコール酸）（PLGA）ナノ粒子との静電相互作用を活用し、ヒアルロン酸−メチルセルロース（HAMC）ハイドロゲル複合体内でPACAPの放出を吸着により精密制御することで、in vivo送達の困難性を克服することである。
  • 方法として、PLGAのpH応答性カルボン酸末端基によって生じるペプチド−ナノ粒子間の吸着を制御因子とし、ハイドロゲル中のナノ粒子負荷量またはナノ粒子表面電荷を調節して放出速度をチューニングし、さらにペプチダーゼ認識を回避する安定化PACAPアナログAc-[Ala15, Ala20]PACAP-propylamideで系を検証し、初代培養アストロサイトでのインターロイキン-6（IL-6）産生を評価し、吸着等温線に基づく計算流体力学（Computational Fluid Dynamics; CFD）により放出挙動を予測し、脳卒中モデルマウスへの脳内局所送達を実施した。
  • 結果として、ナノ粒子負荷量および表面電荷の調整によりPACAPの放出速度を制御でき、ビークルから放出された野生型および安定化PACAPはいずれも初代培養アストロサイトにおいて神経保護性サイトカインであるIL-6産生を増加させ、CFD予測は実験で得られた放出プロファイルと良好に一致し、本プラットフォームは脳卒中傷害マウス脳内で少なくとも10日間の局所持続放出を達成した。
  • 結論として、吸着に基づく調整可能な表面電荷戦略を備えたHAMC/PLGAナノ粒子複合体は、PACAPおよびその安定化アナログの制御された中枢神経系送達に有効であり、実験データに整合するCFDモデルにより放出設計の予測可能性と汎用性が裏付けられた。

(110) MacDonald [6]

📕 書誌情報

Aneurysm Neck Overestimation has a Relatively Modest Impact on Simulated Hemodynamics.

Daniel E MacDonald, Nicole M Cancelliere, Vitor M Pereira, David A Steinman

Cardiovasc Eng Technol, 2023 Apr

💬 AI 翻訳タイトル

脳動脈瘤頸部幅の過大評価は、CFDシミュレーション血行動態に与える影響が比較的限定的である

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、三次元回転血管撮影（3DRA）における脳動脈瘤頸部幅の過大評価を高解像度化と勾配強調によるセグメンテーション（SURGE）で補正し、当該過大評価がCFD由来の血行動態に及ぼす影響の有無と程度を明らかにすることである。
  • 連続症例60例のうち頸部誤差が最大の17例を抽出し、標準的ウォーターシェッド法およびSURGEの双方で3DRAから形状をセグメンテーションして、拍動性の高忠実度CFDを実行し、成長や破裂と関連づけられてきた各種スカラー血行動態指標を算出した。
  • 頸部補正後も流れ場および壁面せん断応力（WSS）のパターンは概ね類似しており、嚢内平均WSSは補正後に有意に低下したものの（p=0.0005）、過大評価モデルとの相関は極めて高く（R2=0.98）であった一方、噴流衝突（jet impingement）の集中度は補正後に有意に増し（p=0.0011）相関は中等度（R2=0.61）で、速度やWSSの変動を定量化する指標は有意差を示さなかったが相関は低く（R2<0.4）、いずれの指標も絶対差の中央値は26%未満で、絶対差が50%を超える症例が5/17を上回る指標は存在しなかった。
  • 頸部幅の過大評価による血行動態の差異は、ソルバー設定や仮定した流入条件など他の不確実性による差異と同程度あるいはそれ未満であり、SURGEによる補正は嚢内平均WSSの低下や噴流衝突の集中化をもたらすものの、CFD上の全体的な影響は比較的限定的であると結論づけられた。

(111) Mu [71]

📕 書誌情報

An attention residual u-net with differential preprocessing and geometric postprocessing: Learning how to segment vasculature including intracranial aneurysms.

Nan Mu, Zonghan Lyu, Mostafa Rezaeitaleshmahalleh, Jinshan Tang, Jingfeng Jiang

Med Image Anal, 2023 Feb

  • Keywords: 3D segmentation, Conditional random field, Depth-aware attention gate, Intracranial aneurysm, Multiscale supervision

  • DOI: 10.1016/j.media.2022.102697

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 71
    • FWCI: 7.964 ⭐
    • Citation Percentile: 72.24

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💬 AI 翻訳タイトル

差分前処理と幾何学的後処理を組み合わせた注意残差U-Net：脳動脈瘤を含む脳内血管のセグメンテーション学習

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、3次元回転血管撮影（3DRA）画像から脳動脈瘤（IA）および隣接血管を自動かつ高精度に分割するため、差分前処理（differential preprocessing）と幾何学的後処理（geometric postprocessing）を組み合わせた注意機構付き残差U-Net（attention residual U-Net; ARU-Net）を開発し、境界の不鮮明さや複雑形状、脳組織・他動脈との重なりに起因するIAセグメンテーションの困難性を克服することである。
  • 提案法は古典的U-Netを基盤に、(1) 3DRA画像の境界強調に基づく前処理、(2) 全畳み込み型エンコーダ–デコーダの各層における注意ゲートの長距離スキップ接続によるIA周辺の視野（field of view; FOV）強調、(3) 残差に基づく短距離スキップ接続による深層監督（deep supervision）でネットワークの収束を支援、(4) デコーディング経路での多尺度監督に基づく独立予測の統合、(5) 3次元条件付き確率場（3DCRF）と3次元連結成分最適化（3DCCO）による後処理、を組み込んだ。
  • 包括的な実験評価の結果、ARU-Netは定量的・定性的に最先端手法と同等以上の性能を示し、とくに他法では認識が難しい細小血管を含むIA連結動脈の同定を改善し、得られた瘤形状は後続の患者個別計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）解析において優れた性能を示した。
  • アブレーションスタディにより上記5つの改良点の有効性が確認され、提案ARU-Netは3DRA画像におけるIAと隣接動脈の自動分割を比較的高い精度で実現し、臨床的な計算血行力学（hemodynamics）解析への応用に大きな潜在的価値を有することが示唆された。

(112) Wickramarachchi [9]

📕 書誌情報

The effect of arterial cannula tip position on differential hypoxemia during venoarterial extracorporeal membrane oxygenation.

Avishka Wickramarachchi, Aidan J C Burrell, Andrew F Stephens, Michael Šeman, Ashkan Vatani, Mehrdad Khamooshi, Jaishankar Raman, Rinaldo Bellomo, Shaun D Gregory

Phys Eng Sci Med, 2023 Mar

  • Keywords: Cannula position, Computational fluid dynamics, Harlequin syndrome, Mixing zone, North–south syndrome, Watershed region

  • DOI: 10.1007/s13246-022-01203-6

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    • Cited by: 9
    • FWCI: 0.78
    • Citation Percentile: 63.65

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💬 AI 翻訳タイトル

静脈動脈体外式膜型人工肺（VA ECMO）施行中の差動低酸素血症に対する動脈カニュラ先端位置の影響

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、自己心拍出と静脈動脈体外式膜型人工肺（VA ECMO）流の相互作用により大動脈弓分枝への酸素化血流が阻害されて生じる差動低酸素血症（differential hypoxemia）に関し、これまで十分に検討されてこなかった近位側の動脈カニュラ先端位置が上位体循環への血流配分に及ぼす影響を、計算流体力学（CFD）により解明することである。
  • 総腸骨動脈（P1）、腹部大動脈（P2）、下行大動脈（P3）、大動脈弓（P4）の4つのカニュラ先端位置を設定し、心機能低下の程度とVA ECMO支援率（50%、80%、90%）を変化させた条件で、上肢・大動脈弓分枝への酸素化血流を評価するCFDシミュレーションを実施した。
  • 結果として、P4は全ての支援率で大動脈弓分枝に酸素化血を供給できたのに対し、P1〜P3は90%支援時にのみ供給可能であり、しかもその場合の腕頭動脈へのVA ECMO由来の酸素化血流量は0.11 L/minにとどまった一方、P4では0.5 L/minであった。
  • 以上より、動脈カニュラ先端を大動脈弓方向へ進めることで、VA ECMO血流による脳灌流を増加させ、差動低酸素血症の回避に寄与し得ることが示唆された。

(113) Thewlis [1]

📕 書誌情報

4-dimensional local radial basis function interpolation of large, uniformly spaced datasets.

J Thewlis, D Stevens, H Power, D Giddings, P Gowland, M Vloeberghs

Comput Methods Programs Biomed, 2023 Jan

💬 AI 翻訳タイトル

一様間隔の大規模データセットに対する4次元局所放射基底関数（RBF）補間

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、高解像度医用画像速度計測から得られる一様格子上の大規模時変データから完全な4次元関数関係を再構成するため、層流に対する4次元局所放射基底関数（RBF）アルゴリズムを予備的に評価することである。
  • 提案手法は、多重二次（multi-quadric）RBFと単位分割法（partition of unity）を組み合わせた局所エルミート補間（Local Hermitian Interpolation: LHI）に基づき、領域を直近の隣接点に限定した均一なサブシステム（局所ステンシル）に分割する構成であり、既知の4次元解析解データセットとCFDベースの層流ファントムで妥当性を検証した後、脳内髄液（CSF）流速のMRI計測から得た大規模4Dデータセットに適用し、四線形（quad-linear）補間と性能比較を行った。
  • その結果、提案法は四線形補間に対して精度が良好に改善され、ロバストかつ計算効率に優れ、ユークリッド空間および時間における精細な補間を実現し、元データの中間の空間・時間位置での非定常流れ場と流体境界運動の4D再構成に成功した。
  • 本研究は、大規模な非定常層流速度計測データセットに対する正確・安定・高効率な4次元局所RBF補間の実現可能性を示し、局所ステンシルへの領域分割によりRBFの適用点数を限定することで悪条件化と高い計算コストを回避できることを示したうえで、CSFなどの生理学的流れ場の理解を通じて医療診断やドラッグデリバリーに資する潜在力を有することを示し、今後はより多様な流れ場およびCFDシミュレーションとの比較で評価を拡張する予定である。

(114) Simgen [2]

📕 書誌情報

Treatment of Wide-Necked Cerebral Aneurysms Using the WEB Device Including Flow Alteration Assessment With Color-Coded Imaging: A Single Center Experience.

Andreas Simgen, Annabelle Weyrich, Philipp Dietrich, Safwan Roumia, Ruben Mühl-Benninghaus, Umut Yilmaz, Wolfgang Reith, Michael Kettner

World Neurosurg X, 2023 Jan

  • Keywords: 2D, 2-dimensional, BOSS, Beaujon Occlusion Scale Score, CFD, Computational fluid dynamics, Cerebral aneurysm, DSA, Digital subtraction angiography, ID, Intensity decrease, ID-R, Intensity decrease ratio, PI, Peak intensity, PI-D, Peak intensity delay, PI-R, Peak intensity ratio, ROI, Region of interest, Syngo iFlow, TDC, Time density curve, TTP, Time to peak, WEB, WEB, Woven EndoBridge, mRS, Modified Rankin scale

  • DOI: 10.1016/j.wnsx.2022.100143

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    • Cited by: 2
    • FWCI: 0.301
    • Citation Percentile: 45.58

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💬 AI 翻訳タイトル

WEBデバイスを用いた広頸部脳動脈瘤の治療およびカラーコード化イメージング（syngo iFlow）による血流変化評価：単施設経験

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、Woven EndoBridge（WEB）デバイスによる広頸部脳動脈瘤治療における瘤内血流変化をカラーコード化イメージング（syngo iFlow）で定量化し、瘤閉塞の予測指標となり得るパラメータを検証することである。
  • 2016～2020年に単施設でWEBデバイス治療を受けた未破裂脳動脈瘤症例を後方視的に解析し、デジタルサブトラクション血管撮影（DSA）後にsyngo iFlowを用いて流入低下関連パラメータ（PI-RおよびPI-D）と流出低下関連パラメータ（ID-R）を算出し、閉塞度および合併症との関連を評価した。
  • 計26例が適格で、追跡可能であった21例において平均7.3±6.3か月のフォローアップが行われ、前方循環71.4%、後方循環28.6%で、適切な瘤閉塞は85.7%（18例）に達し、iFlowにおける流出低下指標ID-Rは流入低下指標PI-RおよびPI-Dと有意に異なった（P<0.001）一方、これらパラメータは適切閉塞群と不十分閉塞群間で有意差を示さず、不十分閉塞群でID-Rが低い傾向のみ認められた（P=0.063）うえ、治療関連の罹患・死亡は認めなかった。
  • syngo iFlowパラメータにより、WEBデバイスは流入よりも主として瘤内流出を変化させることが裏付けられ、これら指標は適切な瘤閉塞の予測に資する可能性が示唆された。

(115) Ma [5]

📕 書誌情報

Multiphase Flow Hemodynamic Evaluation of Vertebral Artery Stenosis Lesions and Plaque Stability.

Wei Ma, Zhiguo Cheng, Xiaoqin Chen, Chengdu Huang, Guanghao Yu, Guangxin Chen

Biomed Mater Eng, 2023

  • Keywords: Arterial stenosis, computational fluid dynamics, multiphase flow, plaque, red blood cell aggregation

  • DOI: 10.3233/BME-221436

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    • Cited by: 5
    • FWCI: 1.306
    • Citation Percentile: 82.71

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💬 AI 翻訳タイトル

椎骨動脈狭窄病変とプラーク安定性の多相流血行力学的評価

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、動脈硬化に起因する椎骨動脈狭窄において、狭窄率と狭窄部位が血行力学指標およびプラークの成長・安定性に及ぼす影響を明らかにすることである。
  • 狭窄度と位置を系統的に変化させた椎骨動脈狭窄モデルを構築し、多相流数値シミュレーション（CFD）により壁面せん断応力（WSS）、血流速度、赤血球体積分率（RBC volume fraction）を算出・比較した。
  • 30–70%狭窄では各セグメントで血流速度が正常より有意に増加し、50%狭窄の下流で乱流、70%狭窄の下流で逆流が生じ、重度狭窄ほどWSSとその分布域が拡大して狭窄下流に高低WSSの混在域が形成され、狭窄部の赤血球体積分率は上昇してV4区間の70%狭窄で最大0.487（正常の1.08倍）となり、乱流・逆流域では赤血球体積分率分布が複雑化した。
  • 以上より、狭窄が重度になるにつれて狭窄部における血流速度・WSS・赤血球体積分率が増大しプラークの不安定化・剥離リスクが高まること、さらに下流の狭い剥離（separation/後流［wake］）域や逆流域では低WSSかつ高い赤血球体積分率が維持されプラークの増大が促進され得ることが示唆された。

(116) Miyata [7]

📕 書誌情報

Predicting the growth of middle cerebral artery bifurcation aneurysms using differences in the bifurcation angle and inflow coefficient.

Takeshi Miyata, Hiroharu Kataoka, Kampei Shimizu, Akihiro Okada, Takanobu Yagi, Hirotoshi Imamura, Masaomi Koyanagi, Ryota Ishibashi, Masanori Goto, Nobuyuki Sakai, Taketo Hatano, Masaki Chin, Koichi Iwasaki, Susumu Miyamoto

J Neurosurg, 2023 May 01

  • Keywords: bifurcation configuration, computational fluid dynamics, growth and rupture, intracranial aneurysm, vascular disorders

  • DOI: 10.3171/2022.8.JNS22597

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    • Cited by: 7
    • FWCI: 1.054
    • Citation Percentile: 78.41

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💬 AI 翻訳タイトル

分岐角および流入係数（AIRC）の差異に基づく中大脳動脈分岐部動脈瘤の増大予測

💬 AI 要約

  • 本縦断的研究の目的は、破裂前の形態学的・血行力学的差異のうち何が中大脳動脈（MCA）M1–M2分岐部囊状動脈瘤の増大を予測し得るかを明らかにすることであり、とくに分岐幾何および動脈瘤流入率係数（aneurysmal inflow rate coefficient: AIRC）に着目した。
  • 2011–2019年に2年以上の経過観察を受けたMCA分岐部動脈瘤患者102例を後ろ向きに抽出し、最終的に83例（増大25例、非増大58例）を解析対象として、頸部長・ドーム高・アスペクト比・容積・M1/M2径・分岐/流入/傾斜角などの形態指標と、M1・M2・動脈瘤内の流量・壁面せん断応力（wall shear stress: WSS）およびAIRCを算出し、群間比較と相関解析を行った。
  • 追跡中央値48.5か月の解析の結果、年齢とAIRCはいずれもMCA動脈瘤増大の有意な独立予測因子であり、AIRCはより鋭い分岐角・流入角およびM1–M2間のより大きな傾斜角と強く相関した。
  • AIRCはMCA分岐部動脈瘤の増大を独立に予測し、鋭い分岐・流入角と大きいM1–M2傾斜角という高リスク分岐形状と関連することから、この指標群は増大ひいては破裂リスクの層別化およびフォローアップ最適化に有用である。

(117) Straccia [3]

📕 書誌情報

A Novel Patient-Specific Computational Fluid Dynamics Study of the Activation of Primary Collateral Pathways in the Circle of Willis During Vasospasm.

Angela Straccia, Fanette Chassagne, David I Bass, Guilherme Barros, Daniel F Leotta, Florence Sheehan, Deepak Sharma, Michael R Levitt, Alberto Aliseda

J Biomech Eng, 2023 Apr 01

💬 AI 翻訳タイトル

脳血管攣縮時のウィリス動脈輪における主要側副血行路の動員に関する新規な患者特異的計算流体力学（CFD）研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、くも膜下出血後の脳血管攣縮時にウィリス動脈輪の主要側副血行路がどのように動員されるかを定量的に解析するための、新規な患者特異的計算流体力学（CFD）手法を提示することである。
  • CT血管造影（CTA）から血管形状をセグメンテーションし、経頭蓋ドプラ（TCD）による血流速度計測を境界条件として付与し、血管径および流速の測定不確かさを取り込んだベイズ解析により連続の式（質量保存）を満たす最適パラメータ集合を同定し、さらに受動スカラー輸送に基づく仮想血管造影と、流入・流出流量変化に対する側副流量の感度解析を実施した。
  • 得られた最適パラメータの下で、血管径・流速・流量は文献に報告される典型的範囲内にあり、受動スカラー輸送で生成した仮想血管造影は臨床血管造影と高い一致を示し、感度解析により流入・流出条件の変動に対する側副血行の変化量が定量化された。
  • 本手法は、脳血管攣縮時の側副血行路の動員を患者個別に定量評価し得るベイズ校正付きCFDフレームワークであり、今後は患者コホートへ適用して、攣縮の部位・重症度、ウィリス動脈輪の個体差、ならびに側副路活性化との関係を体系的に解明するために利用可能である。

(118) Yang [9]

📕 書誌情報

New morphological parameter for intracranial aneurysms and rupture risk prediction based on artificial neural networks.

Hyeondong Yang, Kwang-Chun Cho, Jung-Jae Kim, Yong Bae Kim, Je Hoon Oh

J Neurointerv Surg, 2023 Nov

💬 AI 翻訳タイトル

人工ニューラルネットワークに基づく破裂リスク予測に資する脳動脈瘤の新規形態学的パラメータ

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、既存の形態学的パラメータでは十分に評価できない脳動脈瘤の不規則性を定量化し得る新規パラメータとして慣性モーメント(mass moment of inertia)を提案し、その破裂リスク予測における性能を検証することである。
  • 後方視的研究として、脳動脈瘤125病変（未破裂80、破裂45）に対し、従来の形態学的指標（アスペクト比、ボトルネック比、高さ/幅比、体積/頚部開口(ostium)比、サイズ比）および提案パラメータ（慣性モーメント）を算出し、さらに数値流体力学(CFD)と流体-構造連成(FSI)により血行力学的パラメータ（壁面せん断応力(WSS)、ひずみ(strain)）を評価して、各パラメータを入力とする人工ニューラルネットワーク(ANN)で破裂リスク予測を行った。
  • 慣性モーメントの各成分（Ixx、Iyy、Izz）は破裂群で未破裂群より有意に高く（p=0.032、0.047、0.039）、従来の形態学的・血行力学的パラメータに慣性モーメントを統合した場合に最高の予測性能（感度96.3%、特異度85.7%、ROC曲線下面積(AUC)0.921）を示した。
  • 以上より、慣性モーメントは脳動脈瘤の不規則性評価および破裂リスク推定に有用であり、ANNを用いた本アプローチは臨床における破裂リスク予測の高精度化に寄与する可能性がある。

(119) Tian [13]

📕 書誌情報

Risk stratification in symptomatic intracranial atherosclerotic disease with conventional vascular risk factors and cerebral haemodynamics.

Xuan Tian, Hui Fang, Linfang Lan, Hing Lung Ip, Jill Abrigo, Haipeng Liu, Lina Zheng, Florence S Y Fan, Sze Ho Ma, Bonaventure Ip, Bo Song, Yuming Xu, Jingwei Li, Bing Zhang, Yun Xu, Yannie O Y Soo, Vincent Mok, Ka Sing Wong, Thomas W Leung, Xinyi Leng

Stroke Vasc Neurol, 2023 Feb

💬 AI 翻訳タイトル

症候性頭蓋内動脈硬化性疾患における従来型血管リスク因子および脳血行動態に基づくリスク層別化

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、CT血管撮影（CTA）に基づく計算流体力学（CFD）で定量化した血行動態指標〔病変前後圧力比（pressure ratio; PR）および壁せん断応力比（wall shear stress ratio; WSSR）〕と従来型の血管リスク因子を統合し、症候性頭蓋内動脈硬化性狭窄（sICAS）における1年以内の同一血管領域の再発虚血性脳卒中（SIT）リスクを予測するノモグラムを開発・比較することであった。
  • CTAで50–99%のsICASを確認した患者を登録し、従来型リスク因子を収集するとともに管腔狭窄重症度を中等度（50–69%）と重度（70–99%）に二分し、CTAベースのCFDによりPRとWSSRを算出して血行動態状態を正常（PR・WSSRとも正常）、異常（両者とも異常）、中間（それ以外）に分類し、全例にガイドライン推奨の内科的治療を行ったうえで多変量ロジスティック回帰で独立予測因子を同定し、それらから構成した複数ノモグラムの較正、識別能、リスク再分類、決定曲線解析を比較し、前方循環例で感度解析を実施した。
  • 245例のsICAS患者のうち20例（8.2%）でSITを認め、糖尿病、脂質異常症、血行動態状態、高血圧、年齢≥50歳を組み込んだD2H2Aノモグラムは良好な較正（Hosmer–Lemeshow検定P=0.560）と識別能〔C統計量（C-statistic）0.73、95%信頼区間0.60–0.85〕を示し、従来の血管リスク因子のみ、あるいはそれに管腔狭窄重症度を加えたノモグラムよりもリスク再分類性能が高く決定曲線解析でより大きな純便益を示し、前方循環sICASに限定した感度解析でも同様の結果であった。
  • 従来の血管リスク因子にCFDで評価したsICASの血行動態的意義を組み合わせたD2H2Aノモグラムは、現行の最適内科的治療下におけるsICAS患者の再発脳卒中リスク層別化に有用であり、臨床意思決定を支援する実用的ツールとなり得る。

(120) Tsukiya [1]

📕 書誌情報

Numerical simulation of the leakage flow of the hydrodynamically levitated centrifugal blood pump for extracorporeal mechanical circulatory support systems.

Tomonori Tsukiya, Tomohiro Nishinaka

J Artif Organs, 2023 Sep

💬 AI 翻訳タイトル

体外式機械的循環補助システム用流体動圧浮上式遠心血液ポンプにおける漏れ流れの数値シミュレーション

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、インペラをケーシングから非接触支持しウォッシュアウトを確保する新規流体動圧軸受を有する遠心血液ポンプにおいて、ギャップを通過する漏れ流れを計算流体力学（CFD）で数値評価し、その揚程・効率および生体適合性（抗血栓性）への影響を明らかにすることである。
  • 流体動圧軸受はインペラ両側に配置した二重環状流路で構成され、回転数3000–5000 rpmおよび流量1.0–9.0 L/minの条件でポンプ内部の流れ場に対するCFD解析を実施し、ギャップ漏れ流量とケーシング底部の壁面せん断応力を算定した。
  • 解析の結果、漏れ流れはポンプ揚程の増大に対して線形に増加し、総漏れ流量は総流量の2.0–27.3%に達し、ケーシング底部の平均壁面せん断応力は10.6–40.9 Paであった。
  • したがって、流体動圧浮上インペラを有する遠心ポンプの漏れ流れは水力エネルギー損失を有意に増加させる一方でウォッシュアウトを強化し良好な抗血栓性に寄与することが示され、設計上の洗浄性と効率のトレードオフを定量化した点に学術的意義がある。

(121) Lu [7]

📕 書誌情報

Non-contrast enhanced silent MR angiography to evaluate hemodynamics and morphology of unruptured intracranial aneurysms: a comparative computational fluid dynamics study.

Yuzhao Lu, Xiaochang Leng, Rong Zou, Qi Chen, Wenqiang Li, Xiaobing Zhou, Song Tan, Xiaofei Huang, Cong Ding, Feixiang Gong, Jianping Xiang, Yang Wang

J Neurointerv Surg, 2023 Aug

💬 AI 翻訳タイトル

非造影サイレントMRアンギオグラフィによる未破裂頭蓋内動脈瘤の血行動態および形態評価：計算流体力学（CFD）比較研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、未破裂頭蓋内動脈瘤に対する非造影サイレントMRアンギオグラフィ（silent MRA）に基づく三次元形状記述および血行力学計算の信頼性を、3次元回転血管撮影（3D rotational angiography; 3DRA）と比較して検証することである。
  • silent MRAと3DRAの双方を施行した19例23病変を対象に、各モダリティから患者固有の三次元再構築モデルを作成し、計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）シミュレーションにより形態学的指標と血行力学指標を比較した。
  • silent MRAモデルは3DRAに比べて最大高さ・垂直高さ、動脈瘤表面積、動脈瘤体積が有意に小さく（いずれもp<0.05）、両者の差はそれぞれ9.0±6.2%、7.7±7.4%、15.9±13.0%、21.4±17.5%であったが、形態学的特性の相関解析では全体として良好な一致を示した；血行力学では、時間平均壁面せん断応力（time-averaged wall shear stress; TAWSS）、親血管のTAWSS（PAWSS）、動脈瘤内速度（aneurysm velocity; AV）、親血管速度、振動せん断指数（oscillatory shear index; OSI）において中等度の整合性が認められ、一方で正規化動脈瘤壁面せん断応力（normalized aneurysm wall shear stress; NWSS）、低せん断領域（low shear area; LSA）、流入集中指数（inflow concentration index; ICI）、正規化動脈瘤速度（normalized aneurysm velocity; NAV）では強い相関が認められた。
  • 以上より、silent MRAに基づく未破裂頭蓋内動脈瘤の形態および血行力学評価は3DRAと概ね同等であり、とくにNWSS、LSA、ICI、NAVといった正規化指標は、TAWSS、AV、OSIなどの非正規化指標よりもsilent MRA由来の血行力学評価に適していることが示唆された。

(122) Romero Bhathal [7]

📕 書誌情報

Modeling Flow in Cerebral Aneurysm After Coils Embolization Treatment: A Realistic Patient-Specific Porous Model Approach.

Julia Romero Bhathal, Fanette Chassagne, Laurel Marsh, Michael R Levitt, Christian Geindreau, Alberto Aliseda

Cardiovasc Eng Technol, 2023 Feb

💬 AI 翻訳タイトル

コイル塞栓術後の脳動脈瘤における血流モデリング：患者特異的多孔質モデルによる現実的アプローチ

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、臨床画像からコイルの明示的形状が再構成できないという制約下で、従来の不精確な多孔質媒体近似に代わり、動脈瘤内コイルの空隙率の不均一性を考慮した新規多孔質モデルを提案し、コイル塞栓術後脳動脈瘤の血流評価の精度を向上させることである。
  • 二例の患者特異的脳動脈瘤ファントムに充填されたコイル塊について3次元X線シンクロトロンイメージングにより空隙率の空間分布を定量化し、同画像から多孔質モデルに必要な浸透率（permeability）と慣性係数を算出したうえで、コイルの不均一性を反映する新たな均質多孔質「ポーラスクラウン（porous crowns）」モデルを構築し、コイル解像型シミュレーションとの比較により妥当性を検証した。
  • 本モデルは動脈瘤壁近傍に観測された強い空隙率勾配を良好に再現し、得られた浸透率と慣性係数は理想的均質多孔質モデルの値に近く、結果として動脈瘤嚢内の平均流速はコイル解像型モデルと同等となった。
  • 以上より、ポーラスクラウンモデルはコイル塞栓脳動脈瘤内の平均的血流を高精度に記述し得る実用的な患者特異的CFD手法であり、血管内治療の効果評価に資する。

(123) Mandrycky [4]

📕 書誌情報

Endothelial Responses to Curvature-Induced Flow Patterns in Engineered Cerebral Aneurysms.

Christian J Mandrycky, Ashley N Abel, Samuel Levy, Laurel M Marsh, Fanette Chassagne, Venkat K Chivukula, Sari E Barczay, Cory M Kelly, Louis J Kim, Alberto Aliseda, Michael R Levitt, Ying Zheng

J Biomech Eng, 2023 Jan 01

💬 AI 翻訳タイトル

工学的に作製した脳動脈瘤モデルにおける曲率誘導性流動パターンに対する内皮応答

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、解剖学的スケールの動脈瘤モデルを構築し、生理的に妥当な流れプロファイル下で内皮細胞（endothelial cell; EC）の内腔側培養系を確立して、親血管の曲率が誘起する流動パターンに対するEC応答を系統的に解析し、数値流体力学（computational fluid dynamics; CFD）所見と内皮生物学を橋渡しする堅牢なワークフローを提示することである。
  • 我々は、解剖学的スケールの脳動脈瘤形状を用いた細胞化された工学的モデルを作製し、生理的に妥当な流れプロファイルを印加して内皮細胞の内腔側培養を行い、親血管の曲率により生じる壁面せん断応力（WSS）および壁面せん断応力勾配（WSSG）をCFDで定量し、細胞形態およびNotch1細胞外ドメイン（extracellular domain; ECD）の極性化と比較解析した。
  • 親血管曲率に起因する流動パターンはWSSおよびWSSGの空間分布を変化させ、これが細胞形態およびタンパク質局在の違いと相関し、高WSS領域では細胞は流れ方向への配向が促進されNotch1-ECDの極性化が強く認められた一方、低WSS条件下では曲率変化に伴うWSSGの差異と関連して配向が低下しNotch1-ECDの極性化が減弱した。
  • これらの概念実証的な結果は、細胞化された工学的動脈瘤モデルが、疾患を媒介する基盤的な内皮生物学とCFDにより記述される血行力学場とを結び付けるための有用なプラットフォームであることを示し、曲率媒介性のWSS/WSSGが内皮の形態・シグナリングに与える影響を解明する手法的貢献を強調する。

(124) Ho

📕 書誌情報

Improving Trendelenburg position effectiveness by varying cardiopulmonary bypass flow.

Raymond Ho, Charles McDonald, Jo P Pauls, Zhiyong Li

Perfusion, 2023 Sep

  • Keywords: Trendelenburg position, cannula, cardiac surgery, cardiopulmonary bypass, computational fluid dynamic, emboli, neurological injury, simulation

  • DOI: 10.1177/02676591221108810

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💬 AI 翻訳タイトル

人工心肺（CPB）流量の変化によるトレンデレンブルグ体位の有効性の改善

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、心臓手術中の気体塞栓を脳領域から遠ざけるためのトレンデレンブルグ体位（Trendelenburg position; TP）の有効性について、体外循環（cardiopulmonary bypass; CPB）流量の変更と組み合わせた際の影響を定量的に評価することである。
  • 数値流体力学（computational fluid dynamics; CFD）を用い、中枢送血を想定した成人患者特異的大動脈モデルでCPB回路を模擬し、仰臥位（0°）およびTP（−20°）において2 L/minと5 L/minのポンプ流量条件下で直径0.1、0.5、1.0 mmの空気塞栓（各n=700）を注入して大動脈弓分枝動脈（aortic arch branch arteries; AABA）への流入数と高位部への捕捉塞栓を評価し、さらに大動脈ファントム流れ実験で気泡挙動を検証した。
  • TP 5 L/minでは0.1 mm塞栓の平均塞栓負荷が仰臥位 2 L/minよりも最小であり（55.3±30.8 vs 64.3±35.4）、いずれの体位でも低流量の2 L/minは5 L/minに比して高位部に捕捉される塞栓数が最大であった（仰臥位: 541±185 vs 520±159、TP: 548±191 vs 512±174）；ファントム実験でも2 L/minが気泡の合体を促進し多量の捕捉を生じ、5 L/minがAABAから気体塞栓を遠ざけることが示された。
  • これらの結果から、CPB流量の調整によりTPの気体塞栓マネジメント効果は改善しうることが示され、この知見は塞栓挙動の予測およびデエアリング（de-airing）手技の改善に資する。

(125) Rigatelli [12]

📕 書誌情報

Increased Blood Residence Time as Markers of High-Risk Patent Foramen Ovale.

Gianluca Rigatelli, Marco Zuin, Loris Roncon

Transl Stroke Res, 2023 Jun

💬 AI 翻訳タイトル

高リスク卵円孔開存（PFO）の指標としての血液滞留時間の増加

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、患者固有の3次元計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）解析により、卵円孔開存（PFO）患者の心房内血液滞留時間（residence time: Rt）を洞調律（SR）例および心房細動（AF）例と比較し、PFOと潜因性脳梗塞リスクを結びつける機序を検討することである。
  • 時間分解CTと経胸壁心エコー（transthoracic echocardiography: TTE）から構築した左心房（LA）血行動態モデルを用い、SR健常者30例、PFO 30例、PFOを伴わないAF 30例（計90例、平均年齢47.4±7.5歳、男性51例）において、LAおよび左心耳（LAA）の血液滞留時間（Rt）分布を評価した。
  • PFOでは健常者と比べLA平均Rtが高値（2.65±0.2 vs 1.5±0.2秒）であり、AFはPFOよりさらに高値（2.9±0.3 vs 2.3±0.2秒）を示し、またMRIで脳病変を有するPFOは有さないPFOよりRtが高かった（2.9±0.3 vs 2.3±0.2秒、p<0.001）。
  • PFO患者の心房内Rtは健常者より上昇しAFに近似しており、LA平均Rtの上昇はPFOと潜因性脳梗塞を結びつける病態生理の一端を示すとともに、高リスクPFOを識別するマーカーとなり得る。

(126) Fu [10]

📕 書誌情報

Inflow Angle Impacts Morphology, Hemodynamics, and Inflammation of Side-wall Intracranial Aneurysms.

Mingzhu Fu, Fei Peng, Hao Niu, Xiaoxin He, Shuo Chen, Miaoqi Zhang, Jiaxiang Xia, Yishi Wang, Boya Xu, Aihua Liu, Rui Li

J Magn Reson Imaging, 2023 Jan

💬 AI 翻訳タイトル

流入角は側壁型頭蓋内動脈瘤の形態・血行動態・炎症に影響を及ぼす

💬 AI 要約

  • 本前向き研究は、側壁型および分岐部の頭蓋内動脈瘤において、流入角と形態・血行動態・動脈瘤壁炎症との関連を明らかにし、単一動脈瘤モデルに基づく計算流体力学(CFD)の先行知見を臨床集団で検証することを目的とした。
  • 3.0T MRIによりTOF-MRA、4DフローMRI、T1-VISTAを取得し、59例の未破裂側壁型動脈瘤と17例の未破裂分岐部動脈瘤（62名の患者）について、TOF-MRAで流入角とサイズを3D計測し、4DフローMRIから流入速度の平均/最大(Vavg-IA, Vmax-IA)、血流量の平均/最大(Flowavg-IA, Flowmax-IA)、平均壁せん断応力(WSSavg-IA)を算出し、T1-VISTAで動脈瘤壁増強(AWE)グレードを評価し、相関解析および多変量解析を含む統計解析を行った。
  • 側壁型動脈瘤では、流入角が大きいほど動脈瘤サイズが大きく(rs=0.31)、WSSavg-IAが低く(rs=-0.45)、AWEグレードが高い(rs=0.45)という有意な相関が認められ、流入角の二つのサブグループ間でWSSavg-IA(0.52±0.34 vs 0.27±0.22)とAWE(1.38±1.04 vs 2.02±0.68)に有意差を認めた一方、分岐部動脈瘤では流入角とサイズ、速度、血流量、WSS、AWEのいずれにも有意な関連は認めなかった。
  • これらの所見は、側壁型頭蓋内動脈瘤において流入角が形態・血行動態・炎症の重要な規定因子であること、他方で分岐部動脈瘤では当該関連が弱いことを示し、4DフローMRIとAWE評価に基づく本研究は流入角をリスク層別化に資する画像バイオマーカー候補として位置づける学術的根拠を提供する（技術的有効性: Stage 2）。

(127) Chen [6]

📕 書誌情報

Computational fluid dynamics (CFD) analysis in a ruptured vertebral artery dissecting aneurysm implanted by Pipeline when recurrent after LVIS-assisted coiling treatment: Case report and review of the literatures.

Linhui Chen, Xiaochang Leng, Chaobo Zheng, Yejie Shan, Ming Wang, Xiang Bao, Jiong Wu, Rong Zou, Xiaobo Liu, Shanhu Xu, Jianping Xiang, Shu Wan

Interv Neuroradiol, 2023 Aug

  • Keywords: aneurysm recurrence, compuational fluid dynamics, finite element analysis, vertebral artery dissecting aneurysm

  • DOI: 10.1177/15910199221097766

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 6
    • FWCI: 0.279
    • Citation Percentile: 99.93 🌟

  • PubMed

  • Google Scholar
  • OpenCitations

💬 AI 翻訳タイトル

LVISステント補助コイル塞栓術後に再発しPipeline Embolization Deviceを留置した破裂椎骨動脈解離性動脈瘤における計算流体力学（CFD）解析：症例報告と文献的考察

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、LVISステント補助コイル塞栓術後に再発し、その後Pipeline Embolization Device（PED）を留置した破裂椎骨動脈解離性動脈瘤（vertebral artery dissecting aneurysm; VADA）において、再発に関与する血行力学（hemodynamics）的因子を検討することである。
  • 一症例に対し、6回の連続画像取得に基づいて有限要素解析（finite element analysis; FEA）および計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）シミュレーションを実施し、壁せん断応力（wall shear stress; WSS）や動脈瘤頸部での流入速度・流入ジェットなどの指標と臨床経過（再発）との関連を解析した。
  • LVISステント補助コイル塞栓後もWSSは十分に抑制されず、7か月後に隆起部上方の初発解離入口部で再発を認めた一方、PED留置後には動脈瘤頸部でのWSS、流入ストリームおよび流速が著明に低下し、3か月で瘤腔の顕著な縮小と瘤内血流の減少を示し、27か月時点で安定化が確認された。
  • 親動脈、特に後下小脳動脈（posterior inferior cerebellar artery; PICA）近傍の動脈瘤頸部における高WSSおよび高流入速度の不十分な抑制が再発と関連する可能性が示唆され、PEDはこれらの血行力学的負荷を低減しうることが示された。

(128) Lampropoulos [3]

📕 書誌情報

Hemodynamics of anterior circulation intracranial aneurysms with daughter blebs: investigating the multidirectionality of blood flow fields.

Dimitrios S Lampropoulos, Ioannis D Boutopoulos, George C Bourantas, Karol Miller, Petros E Zampakis, Vassilios C Loukopoulos

Comput Methods Biomech Biomed Engin, 2023 Jan

  • Keywords: Intracranial aneurysms, anterior circulation, computational fluid dynamics, daughter blebs, hemodynamics

  • DOI: 10.1080/10255842.2022.2048374

  • Article

  • OpenAlex

    • Cited by: 3
    • FWCI: 0.452
    • Citation Percentile: 78.41

  • PubMed

  • Google Scholar
  • OpenCitations

💬 AI 翻訳タイトル

娘瘤を伴う前方循環脳動脈瘤の血行動態：血流場の多方向性の検討

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、娘瘤（daughter bleb）を伴う未破裂前方循環脳動脈瘤における血流場の多方向性を定量化し、形状不整と破裂リスクを結びつける血行力学的根拠を明らかにすることである。
  • 12例の患者固有モデルに対し、スペクトル/hp要素法フレームワークNektar++を用いてニュートン流体仮定の下で容積流量波形による3心拍のCFDを実施し、時間平均壁せん断応力（TAWSS）、振動性せん断指数（OSI）、相対滞留時間（RRT）、Time-Averaged Cross Flow Index（TACFI）を算出した。
  • 多くのモデルで瘤内に複雑な流れパターンが形成され、特に娘瘤領域で低値かつ強い振動性を示す壁せん断応力（WSS）が認められ、RRTおよびTACFIの分布も多方向性の乱れた血流場の存在を裏付けた。
  • これらの所見は、娘瘤を伴う脳動脈瘤では多方向性の乱流様血流と低・高振動性WSSが顕著であり、破裂リスクの増大と関連しうること、ならびにTACFIが従来指標と併用して多方向性の評価に資する可能性を示唆する。

(129) Yang [30] ⭐

📕 書誌情報

Rupture risk prediction of cerebral aneurysms using a novel convolutional neural network-based deep learning model.

Hyeondong Yang, Kwang-Chun Cho, Jung-Jae Kim, Jae Ho Kim, Yong Bae Kim, Je Hoon Oh

J Neurointerv Surg, 2023 Feb

💬 AI 翻訳タイトル

新規畳み込みニューラルネットワーク（CNN）ベース深層学習モデルを用いた脳動脈瘤の破裂リスク予測

💬 AI 要約

  • 本研究は、血行動態パラメータに基づく新規畳み込みニューラルネットワーク（convolutional neural network; CNN）ベース深層学習モデルにより脳動脈瘤の破裂リスクを予測し、治療意思決定の高度化に資することを目的とした。
  • 後ろ向きに123例の脳動脈瘤症例を対象として、計算流体力学（computational fluid dynamics; CFD）および流体–構造連成（fluid-structure interaction; FSI）により壁面せん断応力（wall shear stress; WSS）およびひずみ（strain）などの血行動態パラメータを算出し、これらを独自手法で画像化してCNNの学習入力とするとともに、新規のデータ拡張法を用いて合計53,136枚の画像で学習および評価を行った。
  • WSSのみ、ひずみのみ、両者の組合せ画像で学習したCNNのROC曲線下面積（area under the ROC curve; AUC）はそれぞれ0.716、0.741、0.883であり、カットオフ値に基づく感度/特異度はWSSが0.50/0.79、ひずみが0.74/0.71、組合せでは0.81/0.82と高い判別性能を示した。
  • WSSとひずみを含む血行動態因子を取り込んだCNNベース深層学習アルゴリズムは、脳動脈瘤の破裂リスク予測において良好な予測精度を示し、有効なツールとなり得ることが示唆された。

(130) Zhang [12]

📕 書誌情報

How to perform intra-aneurysmal coil embolization after Pipeline deployment: a study from a hemodynamic viewpoint.

Mingqi Zhang, Zhongbin Tian, Yisen Zhang, Ying Zhang, Kun Wang, Xiaochang Leng, Xinjian Yang, Jianping Xiang, Jian Liu

J Neurointerv Surg, 2023 Feb

💬 AI 翻訳タイトル

Pipelineフローダイバーター（Pipeline Embolization Device: PED）留置後の動脈瘤内コイル塞栓術の施行法：血行力学的観点からの研究

💬 AI 要約

  • 本研究の目的は、Pipelineフローダイバーター（Pipeline Embolization Device: PED）留置にコイル塞栓を併用する際の最適戦略、特にPED後の最適コイル充填率を、患者固有（patient-specific）動脈瘤モデルと血行力学解析の観点から明らかにすることである。
  • 有限要素解析（finite element analysis: FEA）によりPEDおよび各コイルを高忠実度にモデル化し、治療後の計算流体力学（computational fluid dynamics: CFD）解析を可能にして実治療過程を模擬し、PED留置および各コイル挿入段階における血行動態の変化を速度低下率で定量化した；対象はPED＋コイル併用治療を受けた内頸動脈頭蓋内動脈瘤の連続16例である。
  • PED留置後の瘤内平均流速は有意に低下し（15.3→10.0 cm/s, p<0.001）、初回コイル挿入によりさらに低下した（10.0→5.3 cm/s, p<0.001）；共分散分析（ANCOVA）では第二本目のコイルによる速度低下率の効果は第一本目より有意に小さく、充填率が平均7.06%に達すると追加コイルによる血行力学的効果はほぼ消失した。
  • したがって、PED後の付加的コイリングは瘤内の血行力学環境を改善する一方で高密度充填は必須ではなく、充填率がおよそ7.06%（あるいは第二本目のコイル挿入）で血行動態は安定化し、本手法はPED後のコイル配置に関する定量的指針を提示する。